電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真

河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE3PAGE24PAGE31摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，電氣工程師掌握一種好的能對電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真的軟件是學(xué)習(xí)和研究的需要。MATLAB提供的Simulink工具箱是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持多種采樣速率的多速率系統(tǒng)。Simulink為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的模型接口。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點。并且用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，用戶可以用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。電力系統(tǒng)工具箱（PowerSystemBlockset以下簡稱PSB）在Simulink環(huán)境下使用。不但電路模型能夠快速建立起來，而且與之相聯(lián)系的機械、熱力、控制系統(tǒng)及其它設(shè)備規(guī)律的分析均包含在其中。這是因為電力系統(tǒng)部分的仿真是同Simulink范圍內(nèi)的其它工具箱相聯(lián)系的。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)Simulink建模仿真abstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,electricpowersystemisbecomingmoreandmorecomplex,electricalengineertomasterakindofgoodinpowersystemsimulationsoftwareislearningandresearchneeds.MATLABprovideSimulinktoolboxisadynamicsystemusedformodeling,simulationandanalysissoftwarepackage,itsupportcontinuousanddiscreteandthemixtureofbothlinearandnonlinearsystems,andsupportformultiplesamplingratemorethantheratesystem.Simulinkprovidetheuserwiththebarwithmodelingmodelinterface.Itwiththetraditionalsimulationsoftwarepackagewithdifferentialequationanddifferenceequationmodeling,itischaracterizedbythemoreintuitive,convenientandflexibleadvantages.AndusingSimulinkcreatemodelcanhavehierarchicalstructure,theusercanusefromtoptobottomorfrombottomtotopcreatemodelofthestructure.ElectricPowerSystemtoolbox(PowerSystemBlocksethereinafterreferredtoasthePSB)inSimulinkenvironmentuse.Notonlycircuitmodelcanquicklybuiltup,andtheassociatedwiththemechanical,thermal,controlsystemsandotherequipmentregularanalysisareincludedinit.ThisisbecauseofthepartofthepowersystemsimulationiswithinthescopeoftheotherwithSimulinktoolkitrelated.Keywords:ElectricpowersystemSimulinkModelingsimulation

目錄TOC\o"1-3"\h\u23964摘要 118294第1章引言 449241.1電力系統(tǒng)簡介 441891.2電力系統(tǒng)仿真 4169761.3本課題研究的前景和意義 54194第2章MATLAB簡介 668112.1MATLAB語言的發(fā)展?fàn)顩r 6322702.2MATLAB軟件系統(tǒng)的構(gòu)成 6284322.3本章小結(jié) 79452第3章simulink的簡單建模 861133.1Simulink的模塊 8132703.2Simulink的簡介 8107993.2.1Simulink的初步認(rèn)識 8118823.2.2Simulink實時工作環(huán)境的作用及其主要特點 9230613.3Simulink建模實例初步 1190653.3.1簡單建模 11169293.3.2支持向量顯示 1158383.3.3支持?jǐn)U展量 12254633.3.4數(shù)值分析：積分模塊的應(yīng)用 12178863.3.5求解微分方程 1231233.3.6信號疊加 13236853.4本章小結(jié) 1332204第4章電力系統(tǒng)模塊集與簡單電子線路仿真 14119554.1電力系統(tǒng)模塊集簡介 14152264.1.1電力系統(tǒng)模塊集簡介 14239674.1.2標(biāo)幺值（p.u.） 17268704.2簡單電子線路仿真 19204984.2.1電路的仿真 1992254.2.2傳輸線路模型仿真 23241114.3本章小結(jié) 2422471第5章同步發(fā)電機的仿真 25215865.1建立系統(tǒng)仿真模型 25159755.1.1設(shè)計電路圖 25199575.1.2設(shè)計流程 26120555.2仿真分析 31124815.2.1仿真參數(shù)設(shè)置 31325775.2.2仿真結(jié)果 3244105.3本章小結(jié) 4015124第6章拓展 41219216.1帶勵磁系統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析 4122363致謝 4220732參考文獻(xiàn) 43

第1章引言1.1電力系統(tǒng)簡介電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和電力負(fù)荷組成的電能生產(chǎn)、傳輸和轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)。而電力負(fù)荷則是該系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率的總稱，有時也包括將這些用電設(shè)備連接起來的配電網(wǎng)。目前，我國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展的時期，電力系統(tǒng)也步入了大電網(wǎng)、超高壓、大機組、遠(yuǎn)距離的時代，但由于目前的經(jīng)濟發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國家的預(yù)期，導(dǎo)致近些年來出現(xiàn)全國范圍內(nèi)電力建設(shè)落后于國民經(jīng)濟發(fā)展水平的局面，電力系統(tǒng)運行在接近電網(wǎng)極限輸送能力狀態(tài)的幾率大大增加，從而較大程度上存在著發(fā)生電壓崩潰事故的威脅。系統(tǒng)運行指系統(tǒng)的所有組成環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。電力系統(tǒng)的基本要求是保證安全可靠地向用戶供應(yīng)質(zhì)量合格、價格便宜的電能。所謂質(zhì)量合格，就是指電壓、頻率、正弦波形這3個主要參量都必須處于規(guī)定的范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計和工程實施雖為實現(xiàn)上述要求提供了必要的物質(zhì)條件，但最終的實現(xiàn)則決定于電力系統(tǒng)的運行。實踐表明，具有良好物質(zhì)條件的電力系統(tǒng)也會因運行失誤造成嚴(yán)重的后果。60～70年代，世界范圍內(nèi)多次發(fā)生大規(guī)模停電事故，促使人們更加關(guān)注提高電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量，完善調(diào)度自動化水平。電力系統(tǒng)的運行常用運行狀態(tài)來描述，主要分為正常狀態(tài)和異常狀態(tài)。正常狀態(tài)又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)，異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。電力系統(tǒng)運行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。各種運行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，需通過控制手段來實現(xiàn)，如預(yù)防性控制，校正控制和穩(wěn)定控制，緊急控制，恢復(fù)控制等。這些統(tǒng)稱為安全控制。電力系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量、安全可靠供電的前提下，還應(yīng)實現(xiàn)經(jīng)濟運行，即努力調(diào)整負(fù)荷曲線，提高設(shè)備利用率，合理利用各種動力資源，降低煤耗、廠用電和網(wǎng)絡(luò)損耗，以取得最佳經(jīng)濟效益。1.2電力系統(tǒng)仿真電站仿真系統(tǒng)，是將仿真技術(shù)應(yīng)用于電站所構(gòu)建的仿真系統(tǒng)，目前主要用于人員培訓(xùn)。其稱呼還有很多，比如電廠仿真系統(tǒng)，電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，電廠仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，電站模擬培訓(xùn)器，電廠模擬培訓(xùn)器，電站仿真機，電廠仿真機，等等。現(xiàn)代電站仿真技術(shù)的發(fā)展，給電力工業(yè)的安全生產(chǎn)提供了堅強的物質(zhì)基礎(chǔ)；電站機電一體化的普遍應(yīng)用，自動化水平不斷提高，又不斷地給電站仿真技術(shù)提出了新的課題。電站仿真技術(shù)的合理應(yīng)用與電力安全生產(chǎn)已經(jīng)密不可分。目前比較流行的電力系統(tǒng)仿真工具由以下幾種：（1）邦納維爾電力局開發(fā)的BPA程序和EMTP程序；（2）曼尼托巴高壓直流輸電研究中心開發(fā)的PSCAD/EMTDC程序；（3）德國西門子公司研制的電力系統(tǒng)仿真軟件NETOMAC；（4）中國電力科學(xué)研究院開發(fā)的電力系統(tǒng)分析綜合程序PSASP；（5）MathWorks公司開發(fā)的科學(xué)與工程計算軟件MTATLAB。本文主要采用MTALTB進(jìn)行電力系統(tǒng)的仿真，MATLAB是有效的電力系統(tǒng)仿真工具,它提供了簡潔的工具，通過電力系統(tǒng)電路圖的繪制，MATLAB自動生成數(shù)學(xué)模型，可以節(jié)省建立電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立。1.3本課題研究的前景和意義隨著單元發(fā)電機組容量越來越大，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對它的經(jīng)濟運行、安全生產(chǎn)提出了更高的要求，仿真系統(tǒng)是實現(xiàn)這個目的的最佳途徑。通過仿真系統(tǒng)可以優(yōu)化運行過程，可以培訓(xùn)操作人員。電站仿真系統(tǒng)己成為電站建設(shè)與運行中必須配套的裝備。早期培訓(xùn)用仿真機大都包含對DCS系統(tǒng)的仿真，但往往比較簡單，基本都是“黑盒子”模型，與實際系統(tǒng)有著很大的差別。其主要作用是對機組運行人員的培訓(xùn)?，F(xiàn)代的仿真系統(tǒng)，不但可用于對運行人員培訓(xùn)，而且可對熱控人員進(jìn)行DCS組態(tài)與培訓(xùn)?，F(xiàn)代的電站仿真技術(shù)，比早期的電站仿真有了非常大的發(fā)展，具有不可比擬的優(yōu)勢。但隨著技術(shù)的進(jìn)步和實踐，性能不斷趨于完善，涉及的領(lǐng)域和服務(wù)功能將越來越廣泛。電站仿真目前最小仿真步長達(dá)到10個毫秒，是否實現(xiàn)精度更高的仿真周期，將是一個研究的方向。由于仿真功能的強大，仿真機已經(jīng)納入電力培訓(xùn)領(lǐng)域上崗前的必備內(nèi)容。隨著技術(shù)的發(fā)展和實踐，電站仿真系統(tǒng)在電力生產(chǎn)的安全管理、事故分析、經(jīng)濟運行、調(diào)節(jié)優(yōu)化等方面的模擬實驗上，將得到更為廣泛的應(yīng)用。建模理論和方法，仍然是推動仿真技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的重點研究方向。它是系統(tǒng)仿真可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

第2章MATLAB簡介2.1MATLAB語言的發(fā)展?fàn)顩rMATLAB語言的首創(chuàng)者CleveMoler教授在數(shù)值分析，特別是數(shù)值線性代數(shù)的領(lǐng)域中很有影響。1980年前后構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB（即矩陣實驗室），這一軟件利用了他研制的、在國際上頗有影響的EISPACK（基于特征值計算的軟件包）和LINPACK（線性代數(shù)軟件包）兩大軟包中可靠的子程序，用Fortran語言編寫了集命令翻譯、科學(xué)計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)。CleveMoler和JohnLittle等人成立了一個名叫TheMathWorks的公司，CleveMoler一直任該公司的首席科學(xué)家。該公司于1984年推出了第一個MATLAB的商業(yè)版本。當(dāng)時的MATLAB版本已經(jīng)用C語言作了完全的改寫，其后又增添了豐富多彩的圖形圖像處理、多媒體功能、符號運算和它與其他流行軟件的接口功能，使得MATLAB的功能越來越強大。

TheMathWorks公司于1992年推出了具有劃時代意義的MATLAB4.0版本，并于1993年推出了其微機版,可以配合MicrosoftWindows一起使用，使之應(yīng)用范圍越來越廣。1994年推出的4.2版本擴充了4.0版本的功能，尤其在圖形界面設(shè)計方面更提供了新的方法。1997年推出的MATLAB5.0版允許了更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如單元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體、多維矩陣、對象與類等，使其成為一種更方便編程的語言。1999年初推出的MATLAB5.3版在很多方面又進(jìn)一步改進(jìn)了MATLAB語言的功能。2000年10月底推出了其全新的MATLAB6.0正式版(Release12)，在核心數(shù)值算法、界面設(shè)計、外部接口、應(yīng)用桌面等諸多方面有了極大的改進(jìn)。

目前，MATLAB已經(jīng)成為國際上最流行的科學(xué)與工程計算的軟件工具，現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實驗室”了，它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的全新的計算機高級編程語言了,有人稱它為“第四代”計算機語言，它在國內(nèi)外高校和研究部門正扮演著重要的角色。MATLAB語言的功能也越來越強大，不斷適應(yīng)新的要求提出新的解決方法。可以預(yù)見，在科學(xué)運算、自動控制與科學(xué)繪圖領(lǐng)域MATLAB語言將長期保持其獨一無二的地位。2.2MATLAB軟件系統(tǒng)的構(gòu)成MATLAB軟件主要是由主包、Simulink和工具箱三大部分組成。MATLAB語言是一種基于矩陣和數(shù)組的高級語言它具有流程控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出，并且具有面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計特性。用MATLAB編寫程序就像在便簽上列公式和求解一樣簡單。MATLAB工作環(huán)境集成了許多工具和程序，用戶工作環(huán)境中提供的功能完成它們的工作。MATLAB工作環(huán)境給用戶提供了管理工作空間內(nèi)存放變量和輸入輸出數(shù)據(jù)的功能，并給用戶提供了不同的工具用以開發(fā)、管理、調(diào)試文件和MATLAB應(yīng)用程序。MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫是數(shù)學(xué)算法的一個巨大集合。該函數(shù)庫既包括了諸如求和、余弦、復(fù)數(shù)運算之類的簡單函數(shù)；也包含了矩陣、轉(zhuǎn)置、特征值、貝賽爾函數(shù)、快速傅里葉變換等復(fù)雜函數(shù)。MATLAB語言是一個高級的矩陣/數(shù)組編程語言，該語言帶有流程控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入/輸出和面向?qū)ο缶幊痰奶攸c。它既可以編寫快速執(zhí)行的短小程序，也可以編寫龐大的復(fù)雜的應(yīng)用程序。MATLAB圖形處理系統(tǒng)這是MATLAB的圖形系統(tǒng)，它既可以生成二維和三維數(shù)據(jù)可視化、圖像處理、動畫及演示圖形的高級命令，也包括完全有用戶自定制圖形顯示及在MATLAB應(yīng)用程序中創(chuàng)建完整的圖形用戶接口的低級命令。MATLAB應(yīng)用程序接口（API）是一個MATLAB語言通C和Fortran等其它高級語言進(jìn)行交互的庫。包括從MATLAB調(diào)用其它程序（動態(tài)鏈接），把MATLAB作為計算引擎來調(diào)用，還包括寫MATLAB數(shù)據(jù)文件。工具箱是MATLAB用來解決各個領(lǐng)域特定問題的函數(shù)庫，它是開放式的，可以應(yīng)用，也可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行擴展。MATLAB提供的工具箱為用戶提供了豐富而使用的資源，工具箱的內(nèi)容非常廣泛，涵蓋了科學(xué)研究的很多門類。目前，以涉及數(shù)學(xué)、控制、通信、信號處理、經(jīng)濟、地理等多種學(xué)科的二十多種MATLAB工具箱投入使用。應(yīng)用MATLAB的各種工具箱可以在很大程度上減少用戶編程的復(fù)雜程度。2.3本章小結(jié)本章介紹了MATLAB的語言發(fā)展及其系統(tǒng)的構(gòu)成，讓用戶對MATLAB有了一個初步的認(rèn)識。對以后了解MATLAB進(jìn)一步的知識及熟練的操作奠定了基礎(chǔ)。

第3章simulink的簡單建模3.1Simulink的模塊Simulink的基本模塊包括8個子模塊庫。輸入信號源模塊庫（Sources）輸入信號源模塊是用來向模型提供輸入信號；接收模塊庫（Sinks）接收模塊是用來接收模塊信號的；連續(xù)系統(tǒng)模塊庫（Continuous）連續(xù)系統(tǒng)模塊是構(gòu)成連續(xù)系統(tǒng)的壞節(jié)；離散系統(tǒng)模塊庫（Discrete）離散系統(tǒng)模塊是用來構(gòu)成離散系統(tǒng)的環(huán)節(jié)。另外還包含了函數(shù)和平臺模塊、數(shù)學(xué)模塊、非線性模塊。信號和系統(tǒng)模塊。在建立Simulink模型時，可以從Simulink模塊庫(或其他庫)或已有的模型窗口中將模塊拷貝到新的模型窗口，拖動到目標(biāo)模型窗口中的模塊可以利用鼠標(biāo)或鍵盤上的up、down、left或right鍵移動到新的位置。在拷貝模塊時，新模塊會繼承源模塊的所有參數(shù)值。如果要把模塊從一個窗口移動到另一個窗口，則在選擇模塊的同時要按下Shift鍵。

Simulink會為每個被拷貝模塊分配名稱，如果這個模塊是模型中此種模塊類型的第一個模塊，那么模塊名稱會與源窗口中的模塊名稱相同。例如，如果從MathOperations模塊庫中向模型窗口中拷貝Gain模塊，那么這個新模塊的名稱是Gain；如果模型中已經(jīng)包含了一個名稱為Gain的模塊，那么Simulink會在模塊名稱后添加一個序列號(如Gain1，Gain2)。當(dāng)然，也可以為模塊重新命名。Simulink的模塊操作為：自動連接模塊、手動連接模塊、設(shè)置模塊參數(shù)（其包括模塊特定參數(shù)、來自工作區(qū)的模塊參數(shù)）、模塊屬性對話框。3.2Simulink的簡介3.2.1Simulink的初步認(rèn)識Simulink是MATLAB提供的實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包。他讓用戶把精力從編程轉(zhuǎn)向模型的構(gòu)造。Simulink一個很大的優(yōu)點是為用戶省去了許多重復(fù)的代碼編寫工作，用戶就不用一步步的從最底層開始編起。Simulink的最新版本是Simulink4.0（包含在MATLAB6.0里）,啟動Simulink的方法有很多種,按照MATLAB的傳統(tǒng)方式,之要在MATLAB窗口輸入>>Simulink這樣,一個稱為SimulinkLibraryBrowser的窗口就會出現(xiàn)在桌面上,它的樣子如圖3-1所示。圖3.1SimulinkLibraryBrowser的窗口Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真、和分析的軟件包。它支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)和離散時間模型，或者是兩者的混合。對于建模，Simulink提供了一個圖形化的用戶界面（GUI），可以用鼠標(biāo)點擊和拖拉模塊的圖標(biāo)建模。通過圖形界面，用戶可以像用鉛筆在紙上畫圖一樣簡單。定義完模型后，可以通過Simulink的菜單或者在MATLAB的命令窗口輸入命令對它進(jìn)行仿真，菜單對于交互式工作非常方便。使用Scope或其它顯示模塊可以在運行仿真時觀察到仿真的結(jié)果，另外，還可以在仿真時改變參數(shù)，并且立即就可以看到有什么變化，對它進(jìn)行分析。3.2.2Simulink實時工作環(huán)境的作用及其主要特點Simulink時實工作環(huán)境（Real-TimeWorkshop）自動的直接從Simulink的模塊圖生成C語言代碼，這將允許連續(xù)、離散時間或者混合系統(tǒng)的模型可以運行于各種計算機平臺，其中包括實時硬件，但Simulink是必不可少的。一、Simulink實時工作環(huán)境的作用⑴快速建模作為一個快速建模工具，實時工作環(huán)境使得用戶可以快速實現(xiàn)自己的設(shè)計，而不用手工編寫長長的代碼然后進(jìn)行調(diào)試。控制信號處理和動態(tài)系統(tǒng)的算法可以通過開發(fā)圖形化的Simulink模塊圖，并且自動生成C語言代碼來實現(xiàn)。⑵嵌入式實時控制義演一個系統(tǒng)已經(jīng)用Simulink設(shè)計出來，就可以生成實時控制器或數(shù)字信號處理器的代碼，然后可對代碼進(jìn)行編譯、鏈接，最后裝載到目標(biāo)處理器中，實施工作環(huán)境支持DSP板，嵌入式控制系統(tǒng)，以及多種用戶和商業(yè)開發(fā)的硬件。⑶實時仿真對循環(huán)中硬件仿真，可以為整個系統(tǒng)或指定的分系統(tǒng)創(chuàng)建和執(zhí)行代碼，典型的應(yīng)用包括訓(xùn)練仿真器，模型驗證和測試。⑷單機仿真單機仿真可以在你的主機上直接運行或者傳送到另外的系統(tǒng)上以遠(yuǎn)程方式執(zhí)行。由于時間歷史數(shù)據(jù)被以二進(jìn)制或ASCII文件保存在MATLAB中，可以很容易的被裝入MATLAB中以進(jìn)一步的分析或圖形顯示。二、實時工作環(huán)境的特點實時工作環(huán)境具有一系列復(fù)雜的能力和特性以提供實現(xiàn)各種應(yīng)用的靈活性。(1)自動代碼生成以處理連續(xù)時間、離散時間和混合系統(tǒng)。(2)優(yōu)化代碼以保證快速執(zhí)行。(3)控制框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序接口（API）自動的使用定制的make文件來創(chuàng)建和下載object文件到目標(biāo)硬件上。(4)可移植的代碼使其應(yīng)用環(huán)境更加廣泛。(5)簡明、可讀并具有詳細(xì)注釋的代碼使得維護非常簡單。(6)從Simulink下載到外部硬件上的交互參數(shù)使系統(tǒng)在工作狀態(tài)下很容易調(diào)整。(7)一個菜單驅(qū)動的圖形用戶界面使得軟件的使用非常容易。三、建立模型的一般步驟在Simulink環(huán)境下，編輯模型的一般過程是：首先打開一個空白的編輯窗口，然后將模塊庫中的模塊復(fù)制到編輯窗口，并依照給定的框圖修改編輯窗口中模型的參數(shù)，再將各個模塊按照給定的框圖連接起來，這樣就可以對整個模型進(jìn)行仿真了。在Simulink中打開一個空白的模型窗口有幾種方法：·在MATLAB的命令窗口種選擇File|New|NewModel菜單項；·單擊Simulink工具欄中的“新建模型”圖標(biāo)；·選中Simulink菜單系統(tǒng)中的File|New|NewModel菜單項；·還可以使用new_system命令來建立新模型。無論采用那種方式，都漿自動打開一個空白窗口模型，在這個窗口下我們可以任意的編輯所需要的系統(tǒng)模型了。3.3Simulink建模實例初步3.3.1簡單建模1、創(chuàng)建步驟從源模塊庫（Sources）中復(fù)制正弦波模塊（SineWave）。連續(xù)模塊庫（Continuous）復(fù)制積分模塊（Integrator）。輸出顯示模塊庫（Sinks）復(fù)制示波器模塊（Scope），并連接模塊。如圖3.1所示。圖3.2簡單模型運行仿真雙擊示波器模塊，打開Scope窗口。單機模型窗口菜單中的SimulationStart，仿真執(zhí)行，結(jié)果如圖3.2所示。圖3.3仿真波形圖3.3.2支持向量顯示3.3.3支持?jǐn)U展量3.3.4數(shù)值分析：積分模塊的應(yīng)用3.3.5求解微分方程3.3.6信號疊加3.4本章小結(jié)Simulink是MATLAB中一個非常成功的子程序，它融合了各種常用的建模與分析方法。本章闡述Simulink的一些基本常識及建模和仿真的基本方法，并用幾個例子概括了simulink的操作方法及其仿真的整個過程。掌握Simulink的使用過程，從而能更好的在自己的設(shè)計工程領(lǐng)域內(nèi)使用Simulink提高工作質(zhì)量和效率。

第4章電力系統(tǒng)模塊集與簡單電子線路仿真4.1電力系統(tǒng)模塊集簡介4.1.1電力系統(tǒng)模塊集簡介Simulink中可以使用的電力系統(tǒng)仿真模塊集（PowerSystemsBlockset）主要是由加拿大的HydroQuebec和International公司共同開發(fā)的，其功能非常強大，可以用于電路、電力電子系統(tǒng)、電機系統(tǒng)、電力傳輸?shù)冗^程的仿真，它提供了一種類似電路建模的方式進(jìn)行模型繪制，在仿真前將自動將其變化成狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)形式，然后才能在Simulink下進(jìn)行仿真分析。在MATLAB命令窗口中鍵入powerlib，則將得出如圖所示的模塊集。圖4.1電力系統(tǒng)模塊集當(dāng)然，電力系統(tǒng)模塊集中的器件還可從Simulink模塊瀏覽窗口中直接啟動?？梢?，在該模塊集中還有很多子模塊集，雙擊每一個圖標(biāo)都將打開一個下級子模塊集，例如雙擊Electricalsources圖標(biāo)將打開如圖所示的電源子模塊集，其中有直流和交流電源，以及各種受控電流源和電壓源等。若雙擊模塊集中的Measurements圖標(biāo)，則將的處如圖所示的子模塊集，其中有各種檢測端口，如電流表、電壓表和阻抗表，該組中還包括各種其他擴展的子模塊集。圖4.2電源子模塊集與檢測子模塊集現(xiàn)將電力系統(tǒng)模塊集中所包含的模塊作以簡介。電力系統(tǒng)模塊集包含的模塊有：Connectors(連接器庫)，ElectricalSources（電源庫），Elements(元件庫)，ExtraLibrary(附加庫)，Machines(電機庫)，Measurements(儀表庫)，PowerElectronics(電力電子元件庫)，Powergui(電源圖形用戶界面模塊)。（1）電源模塊中的模塊有直流電壓源、交流電壓源、交流電流源、可控電壓源、可控電流源五個模塊。（2）元件庫中的模塊有：串聯(lián)RLC支路、串聯(lián)RLC負(fù)載、并聯(lián)RLC支路、并聯(lián)RLC負(fù)載、線性變壓器、飽和變壓器、互感器、電涌放電器、分布參數(shù)線路、短路器、π截面導(dǎo)線等十一個模塊。（3）電力電子元件模塊庫中的模塊有：理想開關(guān)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、門電路、二級管、可控硅等六個模塊。（4）儀表模塊庫中的模塊有：電壓測量模塊和電流測量模塊。（5）連接器模塊庫中的模塊有：接地（輸入、輸出）兩個模塊，局部接地（輸入、輸出）兩個模塊，T形和L形連接器模塊，多進(jìn)多出（水平、垂直）連接器模塊、多進(jìn)多出（水平、垂直）薄連接器模塊。（6）電機模塊庫中的模塊包括簡單同步電機三個模塊，永磁同步電機兩個模塊，異步電機三個模塊，渦輪與調(diào)節(jié)器兩個模塊、同步電機四個模塊。（7）電源庫附加模塊庫又包括測量模塊庫，三相模塊庫，控制模塊庫和附加電機模塊庫。圖4.3元件庫測量模塊庫，有三個模塊。三相模塊庫，有十五個模塊。控制模塊集，有定時器和同步6脈沖發(fā)生器兩個模塊。附加電機庫，有一個直流電機模塊。圖4.4電力電子元件庫圖4.5電機庫圖4.6連線類子模塊集圖4.7三相庫4.1.2標(biāo)幺值（p.u.）下表給出了一些在電力系統(tǒng)中常用的國際單位制符號物理量單位符號時間Seconds長度Meterm重量kilogramkg熱量JouleJ電流AmpereA電壓VoltV有功功率WattW視在功率voltampereVA無功功率Varvar電感Ohm電抗Ohm感應(yīng)系數(shù)HenryH電容FaradF磁鏈voltsecondV.s轉(zhuǎn)速radianspersecond

revolutionsperminuterad/s

rpm轉(zhuǎn)矩NewtonmeterN.m慣性kilogram(meter)2kg.m2摩擦因數(shù)NewtonmetersecondN.m.s表4.1電力系統(tǒng)中常用的國際單位制符號通常我們在搭建系統(tǒng)時，為方便起見常使用標(biāo)幺值系統(tǒng)，這一點在MATLAB中體現(xiàn)的比較突出。它可以使運算步驟簡化，數(shù)值簡明便于分析。標(biāo)幺值的一般表達(dá)式為：使用標(biāo)幺值有以下方便之處：使用標(biāo)幺值時，相對參考值是一個線性比，便于比較。例如瞬時電壓達(dá)到1.42P.U.說明，超過額定值的42%。使用標(biāo)幺值表示電抗時，可以反映出電壓與電流的變化情況。使用標(biāo)幺值計算時，運算過程比較簡便。4.2簡單電子線路仿真4.2.1電路的仿真我們知道，電路中最常有的元件是電阻、電容和電感，雙擊電力系統(tǒng)模塊中的Elements圖標(biāo)，則將得出如圖所示的子模塊集，其中即包含各種電阻、電容和電感元件，還包含各種變壓器元件，另外還有一個三相元件子模塊集。圖4.8電路元件子模塊圖4.9串聯(lián)分支元件參數(shù)對話框普通的電阻、電容和電感元件來看，有串聯(lián)的RLC（電阻、電容、電感）分支和并聯(lián)和并聯(lián)的RLC分支，以及他們的負(fù)載形式。雙擊SeriesRLCBranch（串聯(lián)RLC分支）元件，則將得出如圖所示的對話框，在這個對話框中適當(dāng)?shù)妮斎腚娮?、電容和電感的參?shù)即可。注意，和純數(shù)字仿真不同，這里填寫電路參數(shù)時應(yīng)該注意其單位。遺憾的是這里不包含單個的電阻、電感和電容元件，可以從串聯(lián)或并聯(lián)的分支來定義單獨的電路，但在串聯(lián)或并聯(lián)分支中直接刪除某個元件也不是太容易的事，例如在串聯(lián)分支中刪除電容，則不能將其數(shù)值填寫成0，而需要寫成inf。單個電阻、電感、電容元件的參數(shù)設(shè)置在并聯(lián)和串聯(lián)分支中是不同的，具體參見下表。為了搭建實驗的方便，也可以按該表拆分出單個元件，封裝起來。元件串聯(lián)RLC分支并聯(lián)RLC分支類型電阻數(shù)值電感數(shù)值電容數(shù)值電阻數(shù)值電感數(shù)值電容數(shù)值單個電阻單個電感單個電容R000L0infinfCRinfinfinfLinf00C表4.2單個電阻、電感、電容參數(shù)設(shè)置表在一般電路中，除了前面介紹的一些元件以外，還需要一些連線類模塊，雙擊電力系統(tǒng)模塊集中的Connectors圖標(biāo)則將打開如圖所示的連線類子模塊集。給定電路圖如下所示，輸入的交流電壓源為220V，50Hz,其它參數(shù)值為R1=0.428Ω,L1=L2=1.926mH，R2=1.551Ω，R3=1.551Ω，L3=1.803Mh。完成了電路連接后，將終止的時間設(shè)為0.1，則可以啟動仿真過程。開始仿真過程后，則將在MATLAB的命令窗口中顯示如下的信息圖4.10給定簡單電路圖PowerSystemBlocksetprocessingdianlufangzhen...Computingstate-spacerepresentationoflinearelectricalcircuit(V2.2)...(2states;1inputs;1outputs)Computingsteady-statevaluesofcurrentsandvoltages...BuildtheSimulinkequivalentcircuit...(Circuitstoredinside"dianlufangzhen/VoltageMeasurement"block)圖4.11簡單電路仿真模型Ready圖4.12簡單電路仿真模型結(jié)該信息表明系統(tǒng)自動完成并通過了從繪制的電路圖到狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)換，開始自啟動狀態(tài)方程的仿真過程。還可以對仿真電路進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析。將電力系統(tǒng)模塊集中的powergui模塊復(fù)制到仿真框圖中，則雙擊該模塊就可以對電路圖中的信號進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，得出下圖所示的分析結(jié)果。從得出的結(jié)果中可以看出所量測的信號穩(wěn)態(tài)曲線為幅值95.27V，初始相位為-15.33o（拖動滾動桿才能顯示出來）的正弦信號，亦即該信號的解析表達(dá)式在穩(wěn)態(tài)時趨近95.27sin(2п*50t-15.33°)。圖4.13簡單電路仿真模型圖4.14簡單電路仿真模型穩(wěn)態(tài)分析另外，用電力系統(tǒng)工具箱中提供的power2sys()可以提取出從給定電源到輸出端子的狀態(tài)方程模型，根據(jù)次狀態(tài)方程模型就可以對整個電路進(jìn)行頻域分析，如繪制其Bode圖等。Power2sys()函數(shù)的調(diào)用格式為：[a，b，c，d]=power2sys(模型名)其中a，b，c，d為系統(tǒng)的狀態(tài)方程矩陣，由power2sys)還可以得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。圖4.15分布參數(shù)模型子系統(tǒng)P形行等值線路子系統(tǒng)4.2.2傳輸線路模型仿真以上圖形是傳輸線路在電力系統(tǒng)中的兩種表現(xiàn)形式。輸電線路本身其實質(zhì)是分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件。當(dāng)輸電線路較短，阻抗和導(dǎo)納分別比較集中，可以當(dāng)作集中參數(shù)元件處理采用П、Т或Г形等值電路來處理。MATLAB中采用PI形等值電路。當(dāng)輸電線路較長時，為使計算和仿真結(jié)果精確，應(yīng)按輸電線路的分布參數(shù)特性，采用分布參數(shù)模型，考慮線路上的分布參數(shù)，以及線損等情況。圖4.16傳輸線模型圖4.17傳輸線路模型子系統(tǒng)4.3本章小結(jié)本章主要介紹電力系統(tǒng)仿真中相關(guān)電氣原件的選擇，要求熟悉個電氣原件的的圖形及英語解釋及其相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。本章主要為下章同步發(fā)電機突然短路的仿真打下基礎(chǔ)。

第5章同步發(fā)電機的仿真同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)中最重要的元件，它的運行特性對電力系統(tǒng)的運行特性起決定性影響。電力系統(tǒng)的電磁和機電暫態(tài)分析幾乎都要涉及同步發(fā)電機的暫態(tài)分析。同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中處于重要的地位。用戶與發(fā)電廠的距離越來越遠(yuǎn)，發(fā)電機三相突然短路的概率增大。由于同步發(fā)電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由多個具有電磁耦合關(guān)系的繞組構(gòu)成。同步發(fā)電機突然短路的暫態(tài)過程所產(chǎn)生的沖擊電流可能達(dá)到額定電流的十幾倍,對電機本身和相關(guān)的電氣設(shè)備都可能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,因此對同步發(fā)電機動態(tài)特性的研究歷來是電力系統(tǒng)中的重要課題之一。而同步電機的突然三相短路,是電力系統(tǒng)的最嚴(yán)重的故障，它是人們最為關(guān)心、研究最多的過渡過程，雖然短路過程所經(jīng)歷的時間是極短的（通常約為0.1～0.3s），但對電樞短路電流和轉(zhuǎn)子電流的分析計算，卻有著非常重要的意義。當(dāng)同步發(fā)電機在突然三相短路后的電壓、電流數(shù)值較大,衰減速度較快，對發(fā)電機的絕緣造成嚴(yán)重?fù)p壞。由于發(fā)電機突然短路的特點,對其電流、電壓進(jìn)行實時監(jiān)控,其采樣頻率較大,一般難以實現(xiàn)。同步發(fā)電機突然短路的計算突然三相短路是同步發(fā)電機在運行中可能發(fā)生的嚴(yán)重故障，本文就同步發(fā)電機突然短路進(jìn)行了仿真分析。5.1建立系統(tǒng)仿真模型5.1.1設(shè)計電路圖同步發(fā)電機突然短路電路模型如圖5.1所示。使用簡化的同步發(fā)電機，使用三相并聯(lián)RLC負(fù)載，并通過三相電路短路故障發(fā)生器元件實現(xiàn)同步發(fā)電機的三相短路。圖5.1同步電機突然短路電路模型仿真研究的主要問題是:觀察同步發(fā)電機在三相短路時的暫態(tài)過程。5.1.2設(shè)計流程1)從電機元件庫選擇簡化的同步發(fā)電機元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中。圖5.2簡化的同步電機元件雙擊簡化的同步發(fā)電機元件，在簡化的同步發(fā)電機元件參數(shù)對話框中進(jìn)行設(shè)置，如圖5.3所示。圖5.3簡化的同步電機元件參數(shù)對話框簡化的同步電機元件SM參數(shù)如下設(shè)置：連接類型（Connectiontype）：三相Y型接線額定值（Nominal）:[500e6156e360]機械特征（Mechanical）:[562900.32]內(nèi)部電阻（Internalimpedance）:[1.9845263.15e-3]初始狀態(tài)（Initialconditions）：[0.50000000]單機OK按鈕完成對簡化的同步電機元件SM的設(shè)置。2)設(shè)置施于簡化的同步電機元件SM上的機械功率。該機械功率使用一個常數(shù)發(fā)生器來設(shè)置，如圖5.4所示。圖5.4常數(shù)發(fā)生器將常數(shù)發(fā)生器元件名稱改為Pm。雙擊常數(shù)發(fā)生器元件對話框，如圖5.5所示。設(shè)置常數(shù)數(shù)值為700e6，作為機械功率值。圖5.5常數(shù)發(fā)生器元件對話框步驟：設(shè)置電壓幅值。電壓幅值使用一個常數(shù)發(fā)生器來設(shè)置，如圖所示。將常數(shù)發(fā)生器元件名稱改為VLLrms。雙擊常數(shù)發(fā)生器對話框，如圖所示。將常數(shù)數(shù)值有700e6改為156e3。3）從測量元件庫中選擇三相電壓—電流測量元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖5.6所示。圖5.6三相電壓—電流測量元件雙擊三相電壓—電流測量元件，三相電壓—電流測量元件參數(shù)對話框中進(jìn)行設(shè)置，如圖5.7所示。圖5.7三相電壓—電流測量元件參數(shù)對話框在相電壓—電流測量元件參數(shù)對話框填寫參數(shù)如下：選擇測量相電壓選項，用來測量同步與發(fā)電機突然短路后三相電壓的變化。單擊OK按鈕完成對三相電壓—電流測量元件的設(shè)置。4)從線路元件庫中選擇三相電路短路故障發(fā)生器元件.復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖5.8所示。圖5.8三相電路短路故障發(fā)生器元件雙擊三相電路短路故障發(fā)生器元件，在三相電路短路故障發(fā)生器（3-PhaseFault）元件參數(shù)對話框中進(jìn)行設(shè)置。如圖7-3所示在三相電路短路故障發(fā)生器（3-PhaseFault）元件參數(shù)對話框中包括11個選項.分別足故障相選擇（PhaseFault）.故障點電阻（FaultresistancesRon）.故障相接地（Groundfault）.外部控制缺省時間(Externalcontroloffaulttiming).轉(zhuǎn)換狀態(tài)（Transitionstatus).轉(zhuǎn)換時間（Transitiontimes).內(nèi)部計時器的采樣時間（SampletimeoftheinternaltimerTs）、緩沖電阻（SnubberresistanceRp）、緩沖電容（SnubberCapacitanceCp）和測量(Measurements)。圖5.9三相電路短路故障發(fā)生器元件對話框在仿真研究中，各項參數(shù)如下設(shè)置:故障點電阻（FaultresistancesRon）:0.1故降點接地電阻（Groundfault）:0.001轉(zhuǎn)換狀態(tài)(Transitionstatus):[10]轉(zhuǎn)換時間(Transitiontimes):[0.050.4]內(nèi)部計時器的采樣時間((Sampletimeoftheinternaltimer):0緩沖電阻(SnubberresistanceRp):inf緩沖電容(SnubberCapacitance):inf測量(Measurements):選擇不測量電氣量。單擊OK按鈕完成對三相電路短路故障發(fā)生器的設(shè)置。5）從線路元件中選擇三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件，復(fù)制后粘貼在電路圖中，如圖5.10所示圖5.10三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件步驟一：將三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件名稱改為Load。步驟二：雙擊三相負(fù)載RLC負(fù)載元件，在三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件參數(shù)對話框參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如圖5.11所示。圖5.11三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件參數(shù)對話框三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件參數(shù)如下設(shè)置：額定相電壓：25e3額定功率：60三相有功功率：8e6三相感性無功功率：0三相容性無功功率：0單擊OK按鈕完成對三相并聯(lián)RLC負(fù)載元件load的設(shè)置。6）在指令窗口中鍵入如下命令:>>simulink單擊回車鍵后，彈出仿真元件庫對話框。在Sinks目錄下選擇示波器元件，拖拽至電路圖中。復(fù)制示波器元件，將名稱改為V。用于短路電壓的測量。復(fù)制示波器元件，將名稱改為I。用于短路電流的測量。7）從電力系統(tǒng)元件庫中，選擇電力系統(tǒng)分析工具，復(fù)制后粘貼在電路圖中。8)選擇接地元件、節(jié)點等，進(jìn)行合理放置，如圖5.12所示。圖5.12未接線的電路圖對該電路圖進(jìn)行接線即可完成電路圖的繪制。注意在接線時，接線端點的提示.如果接線錯誤，提示顏色顯示為紅色。5.2仿真分析5.2.1仿真參數(shù)設(shè)置當(dāng)電路圖設(shè)計完成后，對其進(jìn)行仿真，以達(dá)到觀察電路中暫態(tài)變化情況。(1)在前面設(shè)置三相電路短路故障發(fā)生器時，將接地短路的時間設(shè)置為[0.050.4]之間。(2)在電路圖的菜單選項中，選擇仿真菜單，激活仿真參數(shù)命令，彈出仿真參數(shù)對話框。根據(jù)對暫態(tài)過程時間的估算，對仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置:開始時間(Stagtime):Os停止時間(Stoptime):0.5s求解程序類型（Type）選項:可變步長(Variable-step)，odel5s(stiff/NDF)最大步長((Maxstepsize)選項:自動(auto)最小步長((Minstepsize)選項:自動(auto)初始步長(Initialstepsize)選項:自動(auto)相對容差(Relativetolerance)選項:1e-3絕對容差(Absolutetolerance)選項:自動((auto)5.2.2仿真結(jié)果1、同步電機三相短路將三相電路短路故降發(fā)生器的故障相選擇三相故障都選擇，并選擇故障相接地選項。設(shè)置完電路圖和仿真參數(shù)后。下面進(jìn)行短路仿真.，激話仿真按鈕，查看仿真波形圖。（1）故障點電流波形圖在向量選擇器中選擇故障點A相、B相和C相電流作為測量電氣量，激活仿真按鈕，則故障點A相、B相和C相電流波形圖如圖5.13所示。由圖形得出以下結(jié)論:在穩(wěn)態(tài)時，故障點A相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流為正弦變化，幅值為1000A。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生三相短路，故障點A相電流發(fā)生變化，故障點A相電流波形上移，最大幅值為1800A左右，然后逐步下移。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電流恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。在穩(wěn)態(tài)時,故降點B相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流為正弦變化，幅值為1000A。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生三相短路，故障點B相電流發(fā)生變化，故障點B相電流波形下移，最大幅值為-1800A左右，然后逐步上移。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時故障點B相電流恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。在穩(wěn)態(tài)時，故障點C相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流正弦變化，幅值為1000A。在O.O5s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合。此時電路發(fā)生三相短路，故障點C相電流發(fā)生變化，故障點C相電流波形上移，最大幅值為1400A左右，然后逐步下移。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時故障點c相電流恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。圖5.13故障點A相、B相和C相電流波形圖（2）、電源端電壓波形圖選擇故障點A相、B相和C相電壓作為測量電氣量，激活仿真按鈕，則故障點A相、B相和C相電流波形圖如圖5.14所示。由圖形得出以下結(jié)論:在同步電機三相短路期間，各相電壓為0。圖5.14選擇故障點A相、B相和C相電壓波形圖(3)故障點A相電流分量圖在向量選擇器中選擇故障點A相電流得正序分量作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點A相電流得正序分量圖如圖5.15所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時，由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，故障點A相電流正序分量的幅值從0上升為為1000A；相角平穩(wěn)變化。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生三相短路，故障點A相電流的正序分量發(fā)生變化，故障點A相電流正序分量的幅值突變到1300A左右；相角在之間線性變化。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電流正序分量的幅值突變到900A左右平穩(wěn)變化，而相角變化不顯著。圖5.15故障點A相電流正序分量幅值與相角圖在向量選擇器中選擇故障點A相電流得負(fù)序分量作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點A相電流得負(fù)序分量圖如圖5.16所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時，由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，故障點A相電流負(fù)序分量的幅值突變后穩(wěn)定在10A左右；相角周期變化。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生三相短路，故障點A相電流的負(fù)序分量發(fā)生變化，故障點A相電流負(fù)序分量的幅值突變后，從10A振蕩上升；相角周期性變化。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電流負(fù)序分量的幅值突變后，在40A平穩(wěn)變化，而相角周期變化。圖5.16故障點A相電流負(fù)序分量幅值與相角圖在向量選擇器中選擇故障點A相電流得零序分量作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點A相電流得零序分量圖如圖5.17所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時，由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，故障點A相電流零序分量的幅值變化的數(shù)量級很?。幌嘟菫?。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生三相短路，故障點A相電流的零序分量發(fā)生變化，故障點A相電流負(fù)序分量的幅值變化很小；相角為0。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電流零序分量的幅值變化很小，而相角為0。圖5.17故障點A相電流零序分量幅值與相角圖選擇故障點A相電流正序、負(fù)序和零序分量作為測量電氣量，激活仿真按鈕，則故障點A相電流正序、負(fù)序和零序分量波形圖如圖5.18所示。圖5.18故障點A相電流正序、負(fù)序和零序分量幅值與相角圖同步電機相間短路將三相電路故障發(fā)生器中的故障相選擇B相C相故障選擇。設(shè)置完電路圖和仿真參數(shù)后，下面進(jìn)行電路仿真。激活仿真按鈕，查看仿真波形圖。故障點電流波形圖在向量選擇器中選擇故障點A相、B相和C相電流作為測量電氣量，激活仿真按鈕，則故障點A相、B相和C相電流波形圖如圖5.19所示。由圖形得出以下結(jié)論:在穩(wěn)態(tài)時，故障點A相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流為正弦變化，幅值為1000A。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，A相為非故障相，電流不變。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電流恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。在穩(wěn)態(tài)時,故降點B相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流為正弦變化，幅值為1000A。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，故障點B相電流發(fā)生變化，故障點B相電流波形幅值增大，最大幅值為-1800A左右，然后逐步上移。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時故障點B相電流恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。在穩(wěn)態(tài)時，故障點C相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流正弦變化，幅值為1000A。在O.O5s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，故障點C相電流發(fā)生變化，故障點C相電流波形上移，最大幅值為1300A左右，然后逐步下移。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時故障點C相電流恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。圖5.19故障點A相、B相和C相電流波形圖故障點電壓波形圖在向量選擇器中選擇故障點A相、B相和C相電壓作為測量電氣量，激活仿真按鈕，則故障點A相、B相和C相電壓波形圖如圖5.20所示。由圖形得出以下結(jié)論:在穩(wěn)態(tài)時，故障點A相電壓由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電壓為正弦變化，幅值為80000V。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，A相為非故障相，電壓不變。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電壓恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。在穩(wěn)態(tài)時,故降點B相電壓由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電壓為正弦變化，幅值為80000V。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，故障點B相電壓發(fā)生變化，故障點B相電壓波形幅值減小，大約40000V，正弦變化。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時故障點B相電壓恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。在穩(wěn)態(tài)時，故障點C相電壓由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電壓正弦變化，幅值為80000V。在O.O5s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，故障點C相電壓發(fā)生變化，故障點C相電壓波形復(fù)制減小，為40000V。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時故障點C相電壓恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行。圖5.20故障點A相、B相和C相電流波形圖故障點A相電流序分量圖在向量選擇器中選擇故障點A相電流得正序分量作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點A相電流得正序分量圖如圖5.21所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時，由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，故障點A相電流正序分量的幅值從0上升為為1000A；相角平穩(wěn)變化。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，故障點A相電流的正序分量穩(wěn)定在1000A不變；相角在之間線性變化。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電流正序分量的幅值基本無變化，而相角變化不顯著。圖5.21故障點A相電流得正序分量幅值與相角圖在向量選擇器中選擇故障點A相電流得負(fù)序分量作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點A相電流得負(fù)序分量圖如圖5.22所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時，由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，故障點A相電流負(fù)序分量的幅值突變后穩(wěn)定在10A左右；相角周期變化。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，故障點A相電流的負(fù)序分量發(fā)生變化，故障點A相電流負(fù)序分量的幅值突變后，在400A出振蕩變化；相角在之間線性變化。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電流負(fù)序分量的幅值突變后，在10A平穩(wěn)變化，而相角周期變化。圖5.22故障點A相電流負(fù)序分量的幅值與相角在向量選擇器中選擇故障點A相電流得零序分量作為測量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點A相電流得零序分量圖如圖5.23所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時，由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，故障點A相電流零序分量的幅值變化的數(shù)量級很小；相角為0。在0.05s時，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生兩相短路，故障點A相電流的零序分量發(fā)生變化，故障點A相電流零序分量的幅值變化很??；相角0。在0.4s時，三相電路短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電流零序分量的幅值變化很小，而相角為0。圖5.23故障點A相電流零序分量的幅值與相角圖選擇故障點A相電流