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1、长春工程学院毕业设计（论文）I电流保护 MATLAB 仿真目 录1 引言.12 MATLAB 及其模块介绍.22.1 MATLAB 编程基础.22.2 M 文件及 M 函数.32.3 SIMULINK 介绍.32.4 S-FUNCTION 简介.53 线路继电保护的基本原理.83.1 整定基本要求.83.2 保护整定原则.104 线路继电保护仿真.184.1 保护仿真软件概述.184.2 仿真设计步骤.194.3 线路单相自动重合闸电流保护仿真.194.4 线路三段式电流保护仿真.275 仿真结果分析.365.1 线路单相自动重合闸电流保护仿真结果分析.365.2 线路三段式电流保护仿真结果分
2、析.376 总结.38致 谢.40参考文献.41长春工程学院毕业设计（论文）11 引言引言本设计的题目是线路继电保护整定计算的 MATLAB 仿真，包括对电力系统线路整定计算仿真和故障仿真的研究。输电线路是电力系统中的重要电气设备。不同地区、不同类型的发电和配电设备都是通过它连接起来的，构成电力系统网络。它的安全运行直接关系到电力系统发电、供电和配电的稳定运行。随着现代电力系统继电保护的日益发展采用计算机仿真方法来分析研究电力系统继电保护是解决此类工程问题的一种有效手段。MATLAB 语言是目前国际上流行的一种演算纸式的编程语言，它具有强大的矩阵分析与运算功能，并且是一个开放的环境。其中 SI
3、MULINK 就是为 MATLAB 开发的一种优秀的控制系统仿真工具软件，它具有模块化、可重载、可封装、面向结构图编程及可视化等特点，可大大提高系统仿真的效率和可靠性。我们可以利用工具箱中的元件模型，结合电力系统中的基本原理，搭建输电线路模型，继而设置各种电力系统故障进行分析和调试，以期为电力系统线路故障故障仿真提供有力根据。在线路继电保护整定计算仿真方面，我们使用了 SimuLink 和 SimPowerSystems 工具箱，它常用于电力系统各个方面的仿真。例如 MATLAB 被用于发电机、变压器、线路和负荷等元件的建模和仿真，在输电线路研究中，有利用 Matlab 对输电线路进行故障定位
4、数字仿真的研究。在继电保护仿真中也应用到了 Matlab，如基于 Matlab 开发平台的继电保护仿真系统。本设计主要针对线路的继电保护三段式电流保护和零序电流保护进行仿真研究。利用 MATLAB 和线路继电保护的内容，使用 SimuLink 和 SimPowerSystems 工具箱，搭建了一个线路整定计算和故障仿真模型。在系统中设定不同的故障点，分别进行了相应的仿真，且与线路的整定计算值相配合，做到有选择性的动作，对仿真结果进行分析。本文第 1 部分为前言，介绍了本次设计的主要思路。第 2 部分介绍了 Matlab 基础和在设计中所用到知识。第 3 部分是线路继电保护的基本原理等基础理论知
5、识。第 4 部分中对线路继电保护仿真中的模型构成、参数设定及故障发生时保护装置的动作情况作了详细说明。并介绍了所设计的线路继电保护仿真与整定计算值的配合。长春工程学院毕业设计（论文）2第 5 部分对仿真实验的结果进行了分析，不同层面做出分析，对于在整个设计过程的不同阶段也做出具体分析。在本文的第 6 部分中总结了此次设计并给出了结论。其中包括致谢词，参考文献等。此次毕业设计在张龙斌老师的指导下完成。2 MatlabMatlab 及其模块介绍及其模块介绍本章简单介绍了此次设计用到的 Matlab 知识，首先介绍 Matlab 软件编程基础知识，再对计算机实现线路继电保护整定计算仿真设计中用到的仿
6、真模块的来源、功能、参数等进行介绍。2.1 MATLAB 编程基础2.1.1 变量和数学运算首先从 Matlab 数学运算开始说明。例如要计算 1+2+3 及 110+210+310 这两个算式，接在提示符号之后的是要键入的算式，Matlab 将计算的结果以 ans 显示。2.1.2 数组和数据Matlab 的运算事实上是以数组（array）及矩阵（matrix）方式在做运算，而这两者在Matlab 的基本运算性质上是不同的，数组强调元素对元素的运算，而矩阵则采用线性代数的运算方式。在声明一个变量为数组或是矩阵时，如果是要个别输入元素，需要用中括号将元素置于其中。数组由一维元素构成，而矩阵由多
7、维元素组成。在介绍矩阵运算之前首先介绍几个特殊的矩阵。Zeros 函数生成元素皆为 0 的矩阵；ones 函数生成元素皆为 1 的矩阵，eye 生成一个单位矩阵，之所以称为 eye 是取其发音与原来单位矩阵符号相同，而又避免与复数定义中的虚部所用的符号 i 混淆，所以改以 eye替代。上述三个函数的使用语法都相似，如 zeros（m）可以产生一个 mm 的正方矩阵，而zeros（m，n）产生的是 mn 的矩阵。也可以使用这三个函数将一个 mn 矩阵原来元素全部取代成为 0，1 或是单位矩阵的值，不过要加上 size 指令来指出其矩阵大小是 mn，所长春工程学院毕业设计（论文）3以语法为：zer
8、os（size（A）其中 A 为原来的矩阵2.2 M 文件及 M 函数Matlab程序大致分为两类：M脚本文件（M-Script）和M函数（M-Function），它们均是普通的ASCII 码构成的文件。M脚本文件中包含一组有Matlab语言所支持的语句，它类似DOS下的批处理文件。它的执行方式很简单，用户只需在Matlab的提示符下输入该M文件的文件名，这样Matlab就会自动执行该M文件中的各条语句，并将结果直接返回到Matlab工作空间。使用M函数格式变成是Matlab程序设计的主流。Matlab的M函数是有function语句引导的，其基本格式如下：Function 返回变量列表=函数
9、名(输入变量列表)注释说明语句段，由%一道输入、返回变量格式的检测函数体语句这里输入和返回变量的实际个数分别有nargin和nargout两个Matlab的保留变量来给出。只要进入该函数，Matlab就将自动生成这两个变量，不论是佛直接使用这两个变量。如果返回变量多于一个，则应该用方括号括起来。输入变量和返回变量之间用括号分隔。注释语句段的每行语句都应该由百分号引导，百分号后面的内容不执行，只起注释作用。用户采用help 命令则可以显示出来注释语句段的内容。此外、标准的变量树木检测也是必要的。如果输入或返回变量格式不正确，则应该给出相应的提示。另外，因为Matlab是一中注释性语言，所以即使在某个
