基于Matlab的电力系统自动重合闸建模与仿真汇总

1、实践课程设计报告课程名称：Matlab上机目：基于MATLAB勺电力系统自动重合闸所在学院：学科专业：学号：学生姓名：指导教师：零一五年四摘要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1弓I言1.2模型中主要模块的选择和参数2.2.1 同步发电机模块2.2.2 变压器模块2.2.3 输电线路模块 150km线路模块 100km线路模块4.2.1 电源模块5.2.3 负载模块

2、三相串联RLC负载Load162.3.2 三相串联RLC负载Load472.4 断路器模块8.2.5 测量模块9.2.6 显示模块9.2.7 其他模块9.2.8 仿真参数设置1.03仿真结果及波形分析1.03.1 线路单相重合闸103.2 线路三相重合闸12总结1.3参考文献1.4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BPAEMTP,PSCAD/EMTDC,NETOMAC,PSASP,MATLAB等，正向着多功能，具有更

3、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

4、型。图1220kv电力系统模型2模型中主要模块的选择和参数2.1 同步发电机模块同步发电机(SimplifiedSynchronousMachine)如图2：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;初始条件：0.200,0,00,0,0;BlockPaTame：ersSimplifiedSknthrCnoiJMachineSJUnitsSLnplififdSynchroncuMachine(nk)(Linz)工jrip工eJL匕ulsh占siinolxfLdsynclixuilcille加讪上色上.已

5、止曰chinisjiudelLtdaxdininternalvoltaeebehind%R-Linoedanc恳.Siatorvindirgsarecometctedinwy虺toanintcrnslncjiralpaint.Teeikis1blockifyouivajvttospecifySIparajr.etors.P&工即十TWCDimectiontype:3-wa.reY-MsaKaxLicalinput:Nechard.calpovcrfmpcwstjlin0&to-LinevoltagejandfraqaencyPn(VA)Vn(Vrms)n(He):5D0fi13.93501In

6、ertis,dampingfactorandpairscufpolesJ(kg.12)Kd(pu._T/pu_)pO156291nBT2InternalunpedanceIRfohn)L(Hl:TTSSIB263.JBgTIniti.1cc-nditiorffiv网th(d*电)ii.ib7ic(1)ph同phbphcg)z0.2,0010,05J0iSaikplcIline(1forinhetklrd)-1邺incel口8耳|Ajiplj图2同步发电机的参数设置2.2 变压器模块三相变压器（3-PhaseTransformerr如图3:额定功率和频率：500e650;一次绕组连接方式：三角形

7、连接；一次绕组参数：13.8e30.0020.08;二次绕组连接方式：星形连接；二次绕组参数：220e30.0020.08;饱和铁芯：对三相变压器的饱和特性进行仿真;磁阻：200p.u励磁电感：200p.u;图3三相变压器的参数设置2.3 输电线路模块2.3.1 150km线路模块等值线路元件(DistributedParametersLine)如图4:线路相数：3;频率：50HZ;单位长度电阻：0.011650.2676;单位长度电感：0.8679e-33.008e-3;单位长度电容：13.41e-98.57e-9;线路长度：150km；测量：选择不测量电气量；图4150km分布参数线路的参

8、数设置2.3.2 100km线路模块等值线路元件(DistributedParametersLine)如图5:线路相数：3;频率：50HZ;单位长度电阻：0.011650.2676;单位长度电感：0.8679e-33.008e-3;单位长度电容：13.41e-98.57e-9;线路长度：100km；测量：选择不测量电气量;eitherspecifycompleteExMniatricesorsimplyentersequenceparM.eiersvertsis:thepositivenlzerosequenceparmetersforitvbphs*2dt+hre-rhsstranspog*

9、dlinplusth且mu+ualiBio-35queriG5fde3,siK-phase训百pQudline(2cciupled3-phaseLmes).FaranetersMumberofphatrN3Frequencylied.forRLCspecification出60RcciftancspciMiiitlengthU*Nn女*q1RIRQRftn：7j.0H65而I町Inductaxicepeiiuiitlangth(H/kn)W*NmatrLxorLlLQLQmll8679e-3.口泥吐3厂Capacitanceptrunitlength(F/km)NkNnatrixorZ1COC

10、Om13,lle-t丸ETTLinelength(km)100Meosuircncntj|Nqiio/I4IniI卜郎|fund|Help|如Qf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；A相相角：0;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;BlockParanele-s：PhaseScu-eThrsF-PI-iajeSourct(nask)11i.rkThree-pRasevoltagesourceinserieswiihELbr

11、aridi.ParajT.&tersFhaseto-phsenurvoltage(7):2HlhaseansleofrhiseA(desrees):0FreQtency(Hs)：Ihtitnilccmectioii：TgWSp;tify-TiipcduncFu寻ingsh(jct-cirtui-!levelJ-phaseshort-circuiilev*lathas电voltagt(VA):2D096elsevoltaas(Vm3rh-ph):X/Krat3口：1IJCanecl/lp加ply图6三相电源的参数设置2.3 负载模块2.3.1 三相串联RLC负载Loadl三相串联RLC负载(Th

12、ree-PhaseseriesRLCload)如图7: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;fiallodkParameters：LoadlThrePh*s&SeriesRL?Li&ad(aafk)jlirik)Ijr.pLcmi5ii.t3athree-phasescriesRLC1qacLParsoieHtersCotifieiiratLotiiY(.Ermind&d)Noimixialphaise-to-pharevoltage7n(Vrms)22De3Nojminalfrequencyfn.(3

13、z):而Activepw令1F(V);2D0a6/250InductivereactivepeverQL(positirevar):CapacitivereactivepowerCtn*gativevar):0M4asuronwisNunoLKCauuelKeLjj图7三相串联RLC负载Loadl的参数设置2.3.2 三相串联RLC负载Load4三相串联RLC负载(Three-PhaseseriesRLCload)如图8: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;BhkParameters：Lodd4号金鹭RICLoad

14、(nak)(lini)Implcmci.xt3athree-phaseSLCload.ParanetbitsConlgursticn7(grouxide1)Nojninalrhase-tcrphasevcltVn(Vrns)13串的3familialfrEcuencyn(Hz):50&Ei修powerP(W)：200bInductiveecas-tivcipowerQL(poiivevar):0CpacilLvertjiulivepowsiQc(iLega.li7evl):0Mea3urpiiFTitsNnneCaiiuelHelpAj-pl2图8三相串联RLC负载Load4的参数设置2.4

15、断路器模块三相断路器(Three-PhaseBreak)如图9:断路器初始状态：closed;转换时间：0.040.08;阻值：0.001;过渡电阻：1e5;过渡电容：inf;厘|BlockParameters：3-PhaseBreakerl.youvan!tosvitrh-Tcuc3JidefinethebrJkrtininc11rectlyfromthedialoglaaxor3pplysunasternallocicalsignal.Ifyouheckthe4Externalcontrol/boXjtheexternalcoritroliltpulwillappeal*PaiaACtDE

16、3InitialstatusofbreakersclosedMSiritchinsofphaseAZlPitchingofPhaseBISuntchingofphaseCTransitiantirsss(s)0.040.08Externalcotrt2口1cfswi-tdnixigtingsDreadersresistanceWonkhns)0.001SnubbersresistanceKp(Ctws)le5SnubberscapaitaiiceCdFarad)infCancelHelp虹pLy图9断路器参数设置2.5 测量模块从电路测量中选择三相电压电流测量(3-PhaseVIMeasure

17、ment);2.6 显示模块从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2.8 仿真参数设置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;停止时间：0.3s;求解程序类型选项：固定步长，discrete(nocontinuoussatateS固定步长：50e-6;周期样本模式：auto；图11仿真参数设置3仿真结果及波形分析3.1 线路单相重合闸在电路图参数进行设置时，将断路器的故障相选为A相

18、，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。10图12单相重合闸母线端的电压和电流33g-BYta.1113x.!331rATlLT1SHD=&3a4d-a-ssas3i-34亡A3CA3匚k-aAyaa-a-t苴es垣iEw苗ebi.Eix匕上JJtt上二工.r2r工-r-xr.hh工二XF工匚；E-JF-r肥&七七二*FFUma17BHf3JL17E.S3MMl.A201-IS*oia翱

19、Ain-的#r2zreiUfrWtwt|居闻5JiiMwpF-ftPin“I1uMH-a45ilM*小EtaLd.lM函15：TiajrerTZMETSr1lIIcsanalDLvixidjuie-jiLdAd.Atava1uj.rnnat0nn“t口”L-11.1111111ILL)1111iT-lrIILXZIIIXXTIZIX*汗4$印*9，*，Ph-ase置lSiptirph-sseA：SipK-SiSe3;Ai=J1JLAHB：C:tK-a.riafDC.xanJfd”.ETSFiaf-tSanaffb（白tnansfD更AlEs2h3i:pti-“CiL=dL&AditflBdin

20、aLUV!TBdlll7wardingLarT-rh4f;-ETls11T二dTidT11T.广人”劭一二二1TMrg，T”一】?191R17zoi.laaTHzoiae丸111EOllCiR21-17t9k田。Ml17ft.S3kIS9k=1E12.72k-k.工？干弓:k-127皿“4H1IE12.72A-T6.】TK凡AlZ20-19k13.3410A-fllMl31-3口AZ1-B.，；SA37-?7z73.31bis%37A-L33*JO9-31EI31911-.E417.-ETEtttnH-H-n2黑xxTl:丁XuuullHu33drl4之11rIr+-I子三二aITaT啊宣-mmrrr