基于Matlab的电力系统自动重合闸建模与仿真-图文

实践课程设计报告分析了单相自动重合闸的工作特性，并利用MATLAB软件搭建了220kv电力系统的自动重合闸的仿真模型，模拟系统发生单相接地、三相相间短路故障，断路器跳闸后自动重合闸的工作过程。关键词：电力系统自动重合闸MATLAB短路故障 12模型中主要模块的选择和参数 22.1同步发电机模块 22.2变压器模块 22.3输电线路模块 32.3.1150km线路模块 32.3.2100km线路模块 42.1电源模块 52.3负载模块 62.3.1三相串联RLC负载Load1 62.3.2三相串联RLC负载Load4 72.4断路器模块 82.5测量模块 92.6显示模块 92.7其他模块 92.8仿真参数设置 3仿真结果及波形分析 3.1线路单相重合闸 3.2线路三相重合闸 总结 参考文献 1基于Matlab的电力系统自动重合闸随着技术的发展，电力系统的规模越来越复杂。从实际条件与安全角度考虑，不太可能进行电力系统科研实验，因而电力系统数字仿真成为了电力系统研究、规划和设计的重要手段。电力系统仿真软件如BPA,EMTP,PSCAD/EMTDC,NETOMAC,PSASP,MATLAB等，正向着多功能，具有更高的可移植性方向发展。其中在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，Simulink电力系统元件库中有多种多样的电气模块，电力系统大多数元件都包含。其中，可以直接调用。电力系统大部分故障是瞬时性故障，因此采用自动重合闸后，电力系统发生瞬时性故障时供电的连续性、系统的稳定性得到很大的提高。此外，自动重合闸有效纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。本文以MATLAB为工具，对简单系统的线路单相重合闸和线路三相重合闸进行分析与研究。1.1仿真模型的设计和实现电力系统正常运行时可以认为是三相对称的，即电压、电流对称，且具有正弦波形。下图为理想情况下220kv电力系统的模型。座季22模型中主要模块的选择和参数同步发电机(Simplified连接类型：3线Y型连接；额定参数：[500e613.8e350];机械参数：[562900.32]内部阻抗：[1.9845263.15e-3];BlockParameters:SimplifiedSSimplifiedSynchronousMachine(mask)(link)Implementsa3-phasesimplifiedsynchronousmachine.MachineismodelledasaninternalvoltagebehindaR-Limpedance.StatorwindingsareconnectedinwyeUsethisblockifyouwanttospecifySIparameters.Connectiontype:3-wireYMechanicalinput:MechanicalpowerPmNominalpower,line-to-linevoltage,andfrequency[Pn(VA)Vn(Vrms)fn(Hz)]:Inertia,dampingfactorandpairsofpoles[J(kg.m^2)Kd(pu_T/pu_w)p()]Internalimpedance[R(ohm)L(H)]:Initialconditions[dw(%)th(deg)ia,ib,ic(A)pha,phb,phe(deg)]:Sampletime(-1forinherited)QKCancelHelpApply图2同步发电机的参数设置三相变压器(3-PhaseTransformer)如图3:额定功率和频率：[500e650];3一次绕组连接方式：三角形连接；二次绕组连接方式：星形连接；饱和铁芯：对三相变压器的饱和特性进行仿真；BlockParameters;TpopuptoconfirmtheconversionofparameteWinding1parameters[VWinding2parameters[V2Ph-Ph(Vrms),R2(pu),L2(pu)]#MagnetizationresistanceRm(pu)#Saturationcharacteristic[il,phil;i2,phi2;...](pum图3三相变压器的参数设置2.3.1150km线路模块等值线路元件(DistributedPara4线路长度：150km;测量：选择不测量电气量；ortterspeUIiyCumPTCCEINANJMatTTccsuisimpiycnccrscqueIUparametersvectors:thepositiveandzerosequenceparametersforatwo-phaseorthree-phasetransposedline,plusthemutualzero-sequenceforasix-phasetransposedline(2coupled3-phaselines).ParametersNumberofphasesNInductanceperunitlength(H/km)[N*NmatrixCapacitanceperunitlength(F/km)[N*NmaQKCancelHelpApplx图4150km分布参数线路的参数设置2.3.2100km线路模块等值线路元件(DistributedParametersLine)如图5:线路相数：3;频率：50HZ;线路长度：100km;5测量：选择不测量电气量；BlockParameters:100km1eitherspecifycomplete[NxN]matricesorsimplyenteparametersvectors:thepositiveandzerosequenceparametersforatwo-phaseorthree-phasetransposedline,plusthemutualphaselines).ParametersNumberofphasesN3Resistanceperunitlength(0hms/km)[N*Nmatrix]or[R1R0R0mInductanceperunitlength(H/km)[N*NmatriCapacitanceperunitlength(F/km)[N*Nmatrix]orQKCancelHelpBpply图5100km分布参数线路的参数设置2.1电源模块三相电压源(3-PhaseSource)如图6:相电压有效值：220e3V;频率：50HZ;内部连接方式：Y型(表示三相电源Y型连接，中性点不接地);三相短路电压：200e6;基准电压：220e6;6BlockParameters:3-PhaseSourceThree-PhaseSource(mask)(link)ParametersPhaseangleofphaseA(degrees):0Frequency(Hz):Internalconnection:Yg☑Specifyimpedanceusingshort-circuitlevel220e3QKCancelHelpApply图6三相电源的参数设置相电压：220e3V;频率：50HZ;三相有功功率：200e6/250W;感性无功功率：200e6Var;容性无功功率：0Var;7Implementsathree-phaseseriesRLCload.ParametersNominalphase-to-phasevoltageVn(Vrms)ActivepowerP(W):0QKCancelHelpApply图7三相串联RLC负载Load1的参数设置相电压：13.8e3V;频率：50HZ;三相有功功率：200e6W;感性无功功率：0Var;容性无功功率：0Var;8BlockBlockParameters:Load4Implementsathree-phaseseriesRLClParametersConfigurationY(grounded)Nominalphase-to-phasevoltageVn(Vrms)Nominalfrequencyfn(Hz):ActivepowerP(W):InductivereactivepowerQL(positivevar):0CapacitivereactivepowerQc(negativevar):0QKCancelHelpApply图8三相串联RLC负载Load4的参数设置9youwanttoswitch.Youcandefinethebreakertimingsignal.IfyouInitialstatusofbreakersclosedSwitchingofPhaseBSwitchingofphaseCExternalcontrolofswitchingtimesSnubbergcapacitanceCp(Farad)inf图9断路器参数设置从电路测量中选择三相电压电流测量(3-PhaseVIMeasurement);从SIMULINK元件库SINKS目录下选择示波器(SCOPE),分别改名为：V-I:用于电压源出口处三相电流和电压的显示。输入轴为2;2.7其他模块相应的接地元件、节点等，以及电力系统分析工具。当电路图设计完成后，对其进行仿真，已达到观察短路接地电路中暂态变化情况，如图11:开始时间：0s;固定步长：50e-6;ulatianian)mg*iagtanhintanipintiasapttannfetuattosaelhtieH=riataikingwotsegtrzothetogtettieelaatBenchStgtiaeit.1m)TmoCrpwrnianGSlectineagfatertHatsIsurn/fryirtGmmsttmimt3仿真结果及波形分析3.1线路单相重合闸在电路图参数进行设置时，将断路器的故障相选为A相，断路器的初始条件状态为闭合，说明线路正常工作；断路器的转换时间设置为[0.040.08],即线路在0.04s时发生A相接地短路，断路器断开，在0.08s时断路器重合，相当于临时故障切除后线路进行重合闸。线路单相接地短路时，母线的电压和电流如图12所示。自的事心量上系的具言图12单相重合闸母线端的电压和电流pmnnphaasghas*用 srlrasxmms:DseethoseV-TtetstemJitmrneBuaseYI自的事心量上系的具言图12单相重合闸母线端的电压和电流pmnnphaasghas*用 srlrasxmms:DseethoseV-TtetstemJitmrneBuaseYIHarasntC:teestBhassY-;NsAssteantbm的《1指24A11要黑要要《言集高48.24**禁.-n4namPmsuutea.ndjhmatsarnn-15.01*45.01*二1.10*f1i图13A相短路时稳态电流电压对话框由图12、图13可以得出以下结论：由于系统为双电源供电系统，因此当线路发生单相接地短路时，断路器断开切除故障点，母线电压并没有多大的改变；在单相接地短路期间(0.04~0.08),断路器A相断开，A相电流为0,非故障相的电流幅值减小；在故障切除后(0.08s后),重合闸成功，三相电流经过暂态后又恢复为稳定工作状态，从稳态电流对话框中三相电流的幅值和相角可以看出，达到新的稳态后，三相电流保持对称，相角互差120度。容言事年的喻名貌行9mh2212容言事年的喻名貌行9mh2212的;班AFPEhaae-HaaseV-1Heasarexesthhzee-fhasev-i料*2222***5(1*xinee-F2s5eV-1Hngu?*mt71convt- 8:4575774.0N*28806112wosrghme11…00相T2ting21Itannte3-