基于Matlab的电力系统短路电流分析与仿真

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上传时间：2015-04-24
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基于Matlab的电力系统短路电流分析与仿真

基于Ｍａｔｌａｂ的电力系统短路电流分析与仿真

余长庚

韦秋云

（贺州学院，广西贺州５４２８００）

摘要：介绍了短路电流的计算方法及基于Ｍａｔｌａｂ最重要的组件之一ｓｉｍｕＩｉｎｋ中的电力元件库（ｓｊｍＰｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓ）构建电力

系统仿真模型，利用ｓｉｍｕＩｉｎｋ中的画图工具搭建电力系统模型进行电力系统故障分析。结果表明，仿真波形基本符合理论

分析，说明ＭａｔＩａｂ是电力系统仿真研究的有力工具。

关键词：Ｍａｔｌａｂ；仿真；ｓｉｍＰｏｗｅｒｓｙｓｔｅ鹏；短路电流计算

ＤＯＩ：ｌＯ．５９６９／ｊ．ｊ８８ｎ．１６７１—６５９６．２０１１．１７．００６Ｓｈｏｒｔ．ｃｉＩ电ｕｉｔＣｕｒｒｅｎｔ

Ａｎｎｌｙｓｈ蚰ｄ

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（ＨｅＺｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｘｉ５４２８００）

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｔｌａｂ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ：ＳｉｍｐｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ：Ｓｈｏｒｔ．ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ

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引言

工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，

值或百分值给出的，而在进行电力系统计算时，必须取统一

的基准值，所以要将原来的以本身额定值为基准值的阻抗标么值换算到统一的基准值。一般先选定基准容量ｓ。和基准电压ｕ。。而在工程设计中通常取ｓｄ－１００ｌＩｖＡ，Ｕｄ－ｕ。，其中ｕ。为短路点的短路计算电压。因此：

以保证工厂生产和生活的正常进行。系统中最常见的故障就是短路．短路电流比正常电流要大得多，在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安“１。短路的后果是十分严重的，有必要进行短路计算。而短路电流计算是一项复杂而又责任重大的工作，这些工作历来由技术人员手工计算完成，误差比较难免，因而一个完整的工作必需要分段进行，存在工作量大，调整不灵活等缺点。

因此借助各种电力系统仿真软件对电力系统的设计和研究已成为有效途径之一。

电力系统仿真软件比较流行主要有ＥＭＴＰ仿真程序，美国电力公司开发的ＰＳＳ／Ｅ，Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ公司开发的Ｍａｔｌａｂ中包括的电力系统工具箱以及中国电科院开发的仿真软件ＰｓＡｓＰ等。其中Ｍａｔｌａｂ以其强大的计算功能、良好的开放性和扩充性、友好的动态仿真环境和丰富的工具箱越来越成为进行包括电力网络、电力电子和控制系统等的学习和研究的主要仿真工具【…。

２

基准电流为：厶＝南＝惫

——（式１）——（式２）

基准电抗为：耻盏＝等

（１）电力系统的电抗标幺值：

嚣＝笔＝譬，等＝老

（２）电力变压器的电抗标幺值：

——（式３）

Ｈ＝笔＝酱，等＝鬻

（３）电力线路的电抗标幺值：

——（式４）

“专甜∥等甜墙

——（式５）

短路电流的理论分析

一般的短路电流计算方法包括有实名制法、标么值法

三相短路电流周期分量有效值的标幺值：

和短路容量法等。在电力系统故障分析计算中，大多应用标么值法。标么值法是建立在不同电压等级的基础上各元件参数直接进行运算的，此法不仅方便简洁，而且计算结果可以直接进行分析¨１。电力系统中各种电气设备如发电机、变压器的阻抗参数均是以本身额定值为基准值的标么收稿日期：２０１１一０４—１１修回日期：２０１１—０４—２３

基金项目：贺州学院大学生科研项目（项目编号：２０１０ＤＸＳＫＪ０８）。

砰’＝等＝最，惫＝最＝毒一ｃ扪

由此可得三相短路电流周期分量的有效值为：

帮）－帮’厶＝意——（式７）

求得，｛”后，可求：①Ｊ啊＝曙ｌ－，譬’（其中，ｋｍ为短路点

作者简介：余长庚（１９７４一），男．汉族。安徽宿松籍，硕士．研究方向为计算机辅助测试、自动化。

中国西部科技２０”年０６月（中旬）第１０軎第”期总第２５０期

３力系统短路电流计算仿真运行

阁２ｒ¨＇姗路故障是用三相敞障，Ｌ忭米模拟的。在谆模块的参数啦Ｒ中选掸Ａ项以度接地故障，并将故障电附Ｒ和接地电阻Ｒ郜设为Ｏ００１（很小，皿不能为零）。故障时州

短踏电流的删划分＿ｌｆ｝有被值）。②１０００ｋｖＡ及咀Ｆ的电力变压器二次侧或在低压电路发生ｊ相烯路时：一０＝１５旷“。

此处』ｌ列…，三棚短蹄的计算方社、，“他如单项短踏、两柏蜘路、眄柑接地恕ｆ路均町由桐短蹄推算山。

３

８４ｌ，“，

３

“ｌ∞，”。④高压电路发生相短蹄时：Ｆ：’＝２５扩”．心’＝

段可以通过Ｔｒ…１ｔ

Ｌｏｎｔ１

ｍｅｓ束安排故障起始时削刊切除

时间。对｝：述模型进行仿真前＋，＊蛰选择仿真步Ｋ的算法，南丁电力系统带牡电机的刚性系统．闻此算甜、Ｏｄ０１５ｓ，ｏｄｅ２３ｔｂ适合粟刑。经过一系列选择，设置后，就司蛆对系统＂始仿真ｒ。

３４仿真结果

（１）ｋ

基于№ｔ１曲的短路电澶仿真实倒

３１Ｈａｔｌｄｂ的电力系统工具箱介绍

蚰¨曲足山荛困Ｍａｔｈ～ｋｓ公卅开发的大型软件，芒

以矩阡运算为接础，把¨弹、ｒⅡ视化、程序设｜｜＿融台在一个变ｑ的工作环境中，在此环境中可以实现ｒ程计算、算泣研究、建模和仿真、』衄用稃序”牡等。

Ｍａｔｌａｂ在电力系统建模和仿真的应川Ｌ耍由电力系统仿真模块采完成。仿真模块程序库含冉代表电力州络巾般部件和设备的ｓｌｍｕｌｉｎｋ程序块，通过系统仿血模块可以迅速建讧模型．并口即仿真。系统仃Ｊ班模块程序块样序库中的测量程序和控制源起到电信号与ｓｌｍｕｌｌｎｋ程序之川的琏接作用…。

３２仿真模型的建立

ｌ点二相短路电流的波形立¨剖３所币。

选择如ｒ闭１所斫的电力系统。Ｅ知电力系统Ⅲｕ断蹄器为ｓＮｌＯ１０Ｉｆ型。要求求山此变电所高压１０Ｋｖ母线ＬＫ１点短路和低压３８０ｖ母线上Ｋ２点短路的桐短路电流。

目３

ｋ一１点三相短路电矗｜Ｅ波形目

（Ｙ，耐

目１短路电流计算实例目

片先根报黼１．分析知道需要组成系统的儿个主要部分，分别足发动机组、件的ｓｌｍ

丰兀变压器、输电线、负载、故障

兀件、删聃仪器以及标准电Ｊ｝ｉ源。用Ｍａｔｌａｂｔｐｓｌｍｕ¨ｎｋ组

Ｐｏ…ｓｙ“…Ｊ二具箱杜Ｊ建设训要求所给的电力系

目４

（２）ｋ

统模型．然后ｄ２个小Ｈ的母线Ｌ设置相航路，然后分别运行该系统，通过测量几什获得各个＿Ｒｉ｝线的计日垭蹄电流。埘Ｌ述已绎放骨好的电气兀件进行接线即ｒ—Ｊ完成电路图的绘制。｝卞崽在接线时，接线端点的提示，如粜接线错误．提示颠色显小为红色。仿真模型如罔２所小。

ｋ－２点三相短路电流的波形

２＾＝相短路电流的波形如Ｈｄ所１：。

【３）椰出波形蚓之后．把示波器换成Ｄ１ｓｐＩａｙ（罹示输入｛“峙数值）。叫可甜儿体的短蹄Ｌ４流血¨表１所示。

表１短路计算结果

４结论

利川牟方社、就实际系统进｛ｒｎｒ算．其计算结粜列ｒ

表ｌ。从表ｌ—ｆ，站粜可址，返种衙路电＊川算的实现方法是打

散的。通过使用Ｍａｔｌａｈ来进｛ｒ短路电流计算，夫太简化了ｆ计计掉公Ｊ℃的冗杂繁重帛Ｉ时ｕ的减少，使得结果简明町见。

参考女献：

目２系统仿真模型

滞后于学科前沿知识发展的速度，跟不上学生学习的需求，本科生与研究生共用同一本教材的情况也并非十分罕

２．４加强研究生人文素养的培养，重视人文类课程

医学不仅只是对疾病的治疗，而且更需要对病人的关怀和照料。仅仅将医学理解为自然科学，将医学的自然科学性质绝对化，是对医学片面性认识。只见疾病，忽视患病的人的医学；忽视病人的价值、不探求生命的意义和医学的目的的医学，其后果是难以想象的。随着社会日益走向现代化，了解医学，关注隐藏在医学技术背后的文化、伦理特质，是更为突出的一个社会问题。当一个医学生没有人文修养时，是无法应对病人因病而衍生出来的许多其它问题的。研究生的人文素养加强，可以直接或间接地提升自身的道德伦理、推理能力、逻辑演绎、敏锐观察、明辨是非及人际沟通能力，从而有助于自身的医疗水平提高。研究生既要学习医学专业知识，掌握医疗科学技术，又要扩大人文视野，加强人文知识的学习，通过人文知识的积累和道德内化的修炼，提高综合性的人文素养Ｈ１。

见，教材建设缺乏延续性。严重制约了研究生人才培养质

量的提高脚。

２

目内医学院校研究生课程设置改革的思路和发展的方向

２．１强调跨学科培养研究生，重视相关学科课程

哈佛大学等世界一流大学通过建立跨学科研究中心、课题组、实验室来设立跨学科课程并培养研究生。在科学加速发展的今天，医学学科并呈现高度分化又高度综合的特征，以综合为主要趋势，允许学生跨专业、跨学科、跨学院进行学习，学分互认。也可以跨学院甚至跨学校聘请教师，教师来源的复合性及课程类犁的多样化可以共同促进研究生对交叉学科知识的学习和掌握，主动适应并促进社会经济的发展对多样化人才的需求，培养多种类型的人才以满足社会多方面的需要Ｈ１。

２．２强调实际操作能力的提高，重视实践类课程

定期参加研讨会、论坛，作学术演讲及文献阅读、分析报告等学术活动。定期组织各种各样的研讨会、论坛、期刊俱乐部等形式的学术活动，使研究生与医学领域不同专业的研究人员一起就不同的研究问题进行交流，了解不同专业的研究。开展文献阅读分析、进行学术报告等形式的活动，在科室讲座上汇报文献查阅情况，要求学生讲清专题的来龙去脉和最新进展。这些学术活动的开展，可以使研究生了解本专业及相关专业研究最新的进展及研究动态，培养研究生的交流、表达能力。

２．３调动研究生学习的主动性，重视教学方法多样化

随着同等学力研究生、专业学位研究生教育在我国的发展，针对不同学员采用多样化的授课方法，如互动，计算机模拟，问题式等等，非课堂讲授式教学方法有利于提高学生独立思考能力。在课程实施方式上，讲座与研讨、阅读与研究等相结合。专业学位研究生课程通过加强非课堂讲授式教学方法，强调在实践中培养学生独立解决问题能力和独立操作能力嘲。国际上许多医学院校都有较好的做法，比如计算机辅助教学法（ｃＡＩ），讲授、学术研讨和教师点评（ＬＰｃ）相结合的教学方法，和标准化病人模拟教学法（ＳＰＬ）等。ｓＰＬ在香港大学医学院和美国麦肯色大学医学院应用比较普遍，我国四川大学华西医学中心和北京大学医学部也有这方面的尝试。临床医学是一门实践科学，完成研究生由理论到实践的过渡，模拟演练，是最有效的途径。通过模拟演练，可以解决研究生难于直接在病人身上进行临床操作训练的难题，体现了对病人的尊重和爱心删。

２．５强调教材建设与师资队伍建设相结合，提高研究生教

材质量

研究生课程与教材建设必须针对当前课程与教材建设中存在的不足和问题．积极探索研究生课程与教材建设的经验，做好规划，增加投入，加强管理。研究生课程与教材建设要与学校的课程与教材建设工作结合起来，充分调动、发挥校院两级和广大教师的积极性。正确处理单门课程建设和系列课程建设与改革的关系，正确处理创新与继承的关系。在规划和实施研究生课程与教材建设时．要精心选择课程。并把研究生教材建设与师资队伍建设结合在一起‘”。

总之，医学院校的研究生课程设置只有在创新理念的指导下，不断的更新改革，不断的实践探索，才能培养出与时俱进适应社会发展的新型医学人才。参考文献：

［１］李阿利，王伟伟，刘碧琼等．为创新教育服务：研究生课程改革

的重要方向［Ｊ】．高等农业教育，２０１０，（５）：６９～７１．

［２］林莉，乇云贵．从社会学角度看临床医学硕士专业学位研究生

课程设置［Ｊ］．西南国防医药，２００５，１５（５）：５４４～５４５．

［３］曹峰，卢萍．谈当前药学类研究生课程与教材建设［Ｊ］．中国

医药导报，２００８，５（２３）：９６～９９．

【４］蒋彩风，姚明荣，施斌等．加强临床医学教学中的人文素质教

育［Ｊ］．西北医学教育，２００９。１７（２）：２６３～２６５．

［５］刘正新，吕兆丰．提高临床医学专业学位研究生培养质量的思考

［Ｊ］．中华医学教育杂志，２００７。２７（１）：１０８～１１０．

（上接第１４页）［１］刘介才．工厂供电［Ｍ］．北京：机械工业出版社