MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告.pdf

MATLAB/Simulink

电力系统建模与仿真

实验报告

姓名：******
专业：电气工程及其自动化
班级：*******************
学号：*******************

实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真

1.1无穷大功率电源供电系统仿真模型构建

运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：

（1）无穷大功率电源模块（Three-phasesource）

（2）三相并联RLC负荷模块（Three-PhaseParallelRLCLoad）

（3）三相串联RLC支路模块（Three-PhaseSeriesRLCBranch）

（4）三相双绕组变压器模块（Three-PhaseTransformer(TwoWindings)）

（5）三相电压电流测量模块（Three-PhaseV-IMeasurement）

（6）三相故障设置模块（Three-PhaseFault）

（7）示波器模块（Scope）

（8）电力系统图形用户界面（Powergui）

按电路原理图连接线路得到仿真图如下：

1.2无穷大功率电源供电系统仿真参数设置

1.2.1电源模块

设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源

电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：

1.2.2变压器模块

变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一

次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻

为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：

1.2.3输电线路模块

根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：

1.2.4三相电压电流测量模块

此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、

电流互感器的作用，勾选“使用标签（Usealabel）”以便于示波器观察波形，设置电压标签

“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：

1.2.5故障设置模块

勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数

设置如下图：

1.2.6示波器模块

为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“DataHistory”栏设置为下图所示：

1.3无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析

得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短

路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常

数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。

通过模型窗口菜单中的“Simulation--ConfigurationParameters”命令打开设置仿真参数

的对话框，选择可变步长的ode23t算法，仿真起始时间设置为0s，终止时间设置为0.2s，

其他参数采用默认设置。在三相故障模块设置在0.02s时刻变压器低压母线发生三相短路故

障。运行仿真，得到变压器低压侧的三相短路电流波形如下图所示：

可见，短路电流周期分量的幅值为10.64kA，冲击电流为17.39kA，与理论计算相比有

差别，这是由于电源模块的内阻设置不同而造成的。

实验二同步发电机突然短路的暂态过程仿真

2.1发电机端突然发生三相短路的Simulink仿真模型构建

根据给出的发动机参数，添加下列模块：

（1）p.u.标准同步发电机模块（SynchronousMachinepuStandard）

（2）常数模块（Constant）

（3）电压测量模块（VoltageMeasurement）

（4）放大器模块（Gain）

（5）信号选择模块（BusSelector）

其他模块选取与前相同，建立Simulink仿真模型如下图所示：

2.2发电机端突然发生三相短路的Simulink仿真参数设置

2.2.1同步发电机模块

设置同步发电机功率为200MVA，电压13.8kV，频率50Hz，电抗设置如图，d轴时间常

数选择“Short-circuit”，q轴时间常数选择“Open-circuit”。时间常数设置如图，定子电阻（p.u.）

0.005，惯性系数3.2，摩擦系数0，极对数32，初始条件栏将由Powergui模块自动设定。

参数