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1、. . 毕 业 论 文 基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化 届 次 2015届 学生姓名 学 号 指导教师 装订线. . . 目 录摘要IAbstractII1 引言11.1 课题研究的背景11.2 课题研究的国内外现状12 短路故障分析12.1 近年来短路故障12.2 短路的定义及其分类22.3 短路故障产生的原因及危害42.4 预防措施42.5 短路故障的分析诊断方法53 仿真与建模63.1 仿真工具简介63.1.1 MATLAB的特点63.1.2 Simulink简介73.1.3 SPS(SimPowerSystems)
2、83.1.4 GUI（图形用户界面）83.2 模型的建立83.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型83.2.2 仿真参数的设置94 仿真结果分析164.1 三相短路分析164.2 单相短路分析（以A相短路为例）184.3 两相短路（以A、B相短路为例）224.4 两相接地短路（以A、B相短路为例）255 结论286 前景与展望28参考文献29致 谢30ContentsAbstractII1 Introduction11.1 Project background to the study11.2 The research situation at home and abroad12 Analy
3、sis of short-circuit fault12.1 Short-circuit fault in recent years12.2 Definition and classification of short-circuit fault22.3 Causes and damage of short-circuit fault42.4 Precautionary measures42.5 Method to analysis and diagnosis of short-circuit fault53 Simulation and modeling63.1 Introduction t
4、o simulation tools63.1.1 Features of MATLAB63.1.2 Introduction to simulink73.1.3 SPS(SimPowerSystems)83.1.4 GUI（Graphical User Interfaces）83.2 Establishment of the model83.2.1 Infinite power system short-circuit fault simulation model83.2.2 Simulation parameter settings94 Simulation analysis164.1 An
5、alysis of three-phase short-circuit164.2 Analysis of single-phase short circuit184.3 Analysis of two-phase short circuit224.4 Analysis of two-phase short circuit to ground255 Conclusions286 Outlook and prospect28References29Acknowledgement30基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真刘继文（山东农业大学 机械与电子工程学院 泰安 271018）摘要：短路是
6、电力系统中最容易发生的故障，每年因短路而引发的电气事故不计其数。本文详细介绍了短路故障产生的原因以及危害等，并重点介绍了Simulink仿真工具在电力系统中的应用。利用电力系统工具箱SPS和Simulink模块可以对电力系统故障进行仿真。在仿真平台上，以无限大电源系统为建模对象，经过模块选择，连线，参数设置等步骤，对电力系统可能出现的三相短路、单相短路、两相短路以及两相接地短路几种故障进行仿真。仿真结果表明，波形与理论分析基本一致，由此说明MATLAB在电力系统仿真研究中具有重要的实用价值1。关键词：短路 电力系统 MATLAB 故障 仿真Analysis and Simulation of
7、Short Circuit Fault in Power System Based on MATLABJiwen Liu (college of mechanical and electronic engineering , Shandong Agricultural University, Taian, 271018)Abstract：Short circuit is most likely to occur in power system fault, there are countless electrical accidents each year due to short circu
8、its . This paper expounds the causes of faults and hazards, and focuses on the application of Simulink simulation tools in power system. PSB and Simulink Toolbox modules can use electric power system simulation for power system failures. On the simulation platform, with infinite power source system
9、for modeling objects through module selection, connection, steps such as parameter settings, on possible three-phase short circuit, single-phase power system short circuit, two-phase short circuit fault simulation of two-phase short circuit to ground. Simulation results show that the waveform analys
10、is are consistent with the theory that illustrate the MATLAB in simulation of power system is of significant practical value.Keywords：short circuit; power system; MATLAB; fault; simulation1 引言1.1 课题研究的背景 随着电力工业的迅猛发展，电力系统的规模越来越大，如今已成为世界上覆盖面最广、结构最复杂的人造系统之一。众所周知，电能的生产、输送、分配和使用四个环节是同时进行的，即电能不能够被储存。因此，如何
11、生产安全、优质、经济的电能以保证电力系统的安全可靠运行成了当今值得关注的课题。正是由于电力系统的特殊复杂性，许多电力系统故障也随之发生，其中以短路故障最为严重。最近几年，国内外发生了多次重大停电事故，由此造成了巨大的经济损失，同时也严重影响了人民的正常生产、生活秩序2。因此，研究电力系统中的短路故障问题，尤其是短路电流问题一直受到电力科技工作者的高度重视3。1.2 课题研究的国内外现状基于电力系统的复杂程度以及从安全性角度考虑，许多电力系统试验已无法在实验室中模拟进行。因此，国内外从上世纪80年代开始对电力系统故障分析做了大量的研究工作，并提出了许多故障诊断方法，但是实际上并没有得到有效的解决
12、。考虑到电力系统的实际运行情况，从技术和安全角度来讲，已经无法进行科学的实验。所以，开展电力系统故障仿真就显得颇具现实意义和实用价值。借助于计算机，一系列的仿真软件开始诞生。当前，我们应用的电力系统仿真软件主要有：（1） PSCAD/EMTDC程序：其功能是研究当电力系统遭受扰动或者参数发生变化时，观察参数随时间的变化规律4。（2） EMTP程序：其功能是进行电力系统电磁暂态计算，电力系统暂态保护装置的综合选择以及电力系统暂态过电压分析等5。（3） PSASP程序：其功能是进行电力系统暂态分析、稳态分析以及故障分析等。 当然，除此之外还有MathWorks公司开发的MATLAB应用软件。由于M
13、ATLAB具有强大的计算功能、良好的动态仿真环境以及丰富的内置工具箱，因此逐渐成为电路、电力电子以及电力系统等模块的重要仿真工具。2 短路故障分析2.1 近年来短路故障我们先来看几组数据：2000年12月25日21时35分，河南省洛阳市老城区的东都商厦发生特大火灾，正在二、三楼施工的部分民工以及四楼歌舞厅内的200多人被大火围困。经有关部门确认，火灾已造成309人死亡，此次火灾是由于线路老化而造成短路引起的灾难6。2005年11月27日21时22分，黑龙江省龙煤矿业公司七台河分公司东风煤矿发生特大事故，造成171人死亡，48人受伤，直接经济损失达4292.1万元。事故原因是采掘机电机短路引起火
14、花，从而引发瓦斯爆炸。2008年9月20日22时49分，深圳龙岗区舞王俱乐部发生火灾，导致44人死亡，64人受伤，直接经济损失达七千万。事故的直接原因是舞台照明线路和施放焰火同时起火引发的。2015年5月25日19时55分，河南平顶山市鲁山县城西琴台办事处三里河村一老年康复中心发生火灾，经过抢险人员全力抢救，共救出44人，其中：38人死亡、4人轻伤、2人重伤，事故原因为线路老化。以上报道，不是危言耸听，都是发生的真实案例。据统计，2012年全国电气火灾数量占总火灾比重为29.9%，但人员伤亡比重为32.5%，经济损失比重为41.4%。由此可见，电气火灾事故往往会造成更高的人员伤亡和更大的经济损失。 2.2 短路的定义及其分类短路是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。根据短路发生的部位不同，短路故障可以分为4种类型：三相短路（K(3)）、单相接地短路（K(1)）、两相短路（K(2)）和两相接地短路（K(1,1)）。三相短路属于对称性短路，而其他形式为不对称短路。在电力系统中，发生单相短路的概率
