MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真

姓名： 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号：

实验报告

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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-phase source）

（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load） （3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）

（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)） （5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement） （6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault） （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（Use a label）”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“Data History”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--Configuration Parameters”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。

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