高压输电线路短路毕业设计初稿.doc

第一章 引言 随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大，在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行。一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。考虑这两种情况，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具十分重要，目前比较常用的电力系统仿真工具有以下几种：（1）邦纳维尔电力局开发的BPA程序和EMTP程序；（2）曼尼托巴高压直流输电研究中心开发的PSCAD/EMTDC程序；（3）德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC；（4）中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序PSASP；（5）MathWorks公司开发的科学与工程计算软件MATLAB。这里主要介绍MATLAB软件在电力系统仿真中的应用。 1.1 SIMULINK/SimPowerSystems介绍 MATLAB软件中的SIMULINK是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的集成开发环境，是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性动态系统仿真工具。SIMULINK 专用元件库包含以下一些子元件库：Communications Blockset（通信元件库）、DSP Blockset （数字信号处理元件库）、SimPowerSystems（电力系统元件库）、Neural Network Blockset （神经网络元件库）等。这些元件库为解决具体的工程问题提供了更为快速、准确和简洁的途径，避免了用SIMULINK 提供的基本元件来构造模型的繁琐。 SimPowerSystems（电力系统元件库）涵盖了电路分析、电力电子、电力系统等电气工程学科中基本元件的仿真模型。它包括：Electrical Sources（电力元件），Elements（线路元件），Power Electronics（电力电子元件），Machines（电机元件），Connectors（连接器元件），Measurements（电路测量仪器），Extras（附加元件），Demos（演示教程）和Powergui（电力图形用户接口）等元件。 1.2 电力系统模型 电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升降压变压器和各种 电压等级的输电线路、动力系统、电力系统和电力网简单示意如图1-1。 这里重点是应用MATLAB/ SIMULINK中的SimPowerSystems（电力系统元件库）对电力系统输电线路进行仿真分析，输电线路的参数有四个：反映线路通过电流时产生有功功率损失效应的电阻；反映载流导线产生磁场效应的电感； 线路带点时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失的电导；反映带点导线周围电场效应的电容。 图1-1 动力系统、电力系统和电力网示意图 第二章 仿真工具MATLAB简单介绍 电力系统模块中含有丰富的元件模型，包括：同步机、异步机、变压器、直流机、特殊电机的线性和非线性电力系统的暂态仿真计算软件电磁暂态程序（EMTP）、改进的节点分析程序（MNA）PSPICE程序MATLAB电力系统程序块（PSB）MATLAB 6.5作为此次毕业设计的最终使用软件。 下面对仿真工具MATLAB作简单介绍： 任何科学研究和工程设计，都无法离开数学运算。从最初一个新的设计构思到通过软件进行实际情况的模拟，再到应用到具体的工程之中，大量反复的数学计算让技术人员、科研人员费劲心思。其工作量之大往往消耗了大量的精力，但也许因为一个小小的计算失误而前功尽弃。因而科研人员根据自己的工程编制了不同的计算程序，但是浪费了大量的人力、物力。MATLAB就是基于这种需要诞生的。在MATLAB的数值计算方面，提供了矢量、矩阵、数组、线性代数、函数与多项式、微积分等各方面的内容。不管是科学研究还是工程技术所涉及到的数值处理技术，MATLAB都给出了完善的解决方案。 MATLAB在科学研究个工程设计方面的另一个重要内容，是推出了与数值处理联系紧密的图形绘制功能。众所周知，图形的直观表示对于科学分析有着举足轻重的作用。单凭数据的累计，技术人员和科研人员无法从繁芜的数据中提取重要的信息。MATLAB的图形处理功能对此进行了完美的解决。 当MATLAB搭建好数值计算和图形处理这两座重要的平台之后，为其在各个专业领域中的应用铺平了道路。MATLAB的推出得到了各个领域专家学者的广泛关注，其强大的扩展功能更为各个工程领域提供了分析和设计的新平台。MATLAB软件已经有了电力系统仿真工具箱（Simpower）、控制系统工具箱 （Control System Toolbox）、信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）、数字信号处理模块（DSP Blook）、滤波器设计工具箱（Filter Design Toolbox）、小波分析工具箱（Wavelet