基于MATLABsimulink同步发电机突然三相短路仿真.docx

题目

基于MATLAB/simulink同步发电机突然三相短路仿真

学生姓名

孙奔奔

学号

201405050316

专业班级

电气1403

设

计

内

容

与

要

求

1.设计要求

掌握电力系统故障的类型，概念，类型及基本原理、方法；并熟悉Matlab/Simulink软件在电力系统中的运用；并对同步电机短路过程进行分析和仿真。

其目的在于加深学生对电力系统暂态分析中课程中基本概念和计算方法的理解，培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力。

2.内容

1）学习并掌握Matlab/Simulink，包括学习Simulink中元件的选取、初始化、参数给定、图像显示等；

2）熟悉中性；

3）掌握电力系统中各元件参数标幺值的计算及电力系统的等值网络的绘制；

4）掌握电力系统网络中短路计算的方法，熟悉短路电流的波形；

5）通过对比仿真图形进行分析，得出结论；

6）整理课程设计论文。

起止时间

2017年6月26日至2017年7月3日

指导教师签名

2017年6月22日

系（教研室）主任签名

2017年6月23日

学生签名

2017年6月24日

目录

TOC\o1-2\h\u第一章绪论 2

1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理: 3

1.2等效阻尼绕组的电流 3

1.3三相短路计算的简化假设 4

1.4发生短路故障时可能产生以下后果： 5

第二章Matlab简介 5

2.1MATLAB 5

2.2SimPowerSystem介绍 6

第三章同步发电机突然短路的暂态过程仿真 7

3.1同步发电机突然三相短路暂态过程简介 7

3.2同步发电机突然三相短路的暂态过程的数值计算与仿真方法 9

第四章有关暂态仿真实验图示 12

第一章绪论

在电源电压的幅值和频率保持恒定的情况下，三相电路发生三项短路的情形。实际上，发生短路时，作为电源的发电机的内部也发生暂态过程，并不能保持其端电压和频率不变，一般讲，由于发电机转子的惯性较大，在分析短路电流时可以近似地认为转子保持同步转速，即频率保持恒定，但通常应计及发电机的电磁暂态过程。

2002年我国220k故障线路统计表

故障类型

三相短路

两相短路

两相接地

单相接地

其他故障

故障次数

17

28

91

1319

32

故障百分比

1.14%

1.88%

6.12%

88.7%

2.16%

三项短路虽然很少发生，但情况比較严重，且三相短路时电力系统仍是对称的，称为对称故障，故本次分析三项短路故障。

1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理:

（1）电机转子在结构上对直轴和交轴完全对称，定子三相绕组完全对称，在空间互差120°电角度。

（2）定子电流在气隙中产生正弦分布的磁动势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布。

（3）定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子绕组的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。

此外，假设:

（1）在暂态过程期间同步发电机转子保持同步转速，即只考虑电磁暂态过程，而不计机械暂态过程。

（2）电机铁芯部分的导磁系数为常数，忽略磁路饱和的影响，在分析中可以应用叠加原理。

（3）发生短路后励磁电压始终保持不变，不考虑短路后发电机端电压降低引起的强行励磁。

（4）短路发生在发电机定子出线端口。如果短路发生在出线端外，可以把外电路的阻抗合并至定子绕组的电阻和漏抗上，

只要定子总回路的电阻交电抗仍小得多，则短路后的物理过程和出线端口短路是一样的。

1.2等效阻尼绕组的电流

凸级同步发电机转子磁极上两端短接的阻尼条和隐级机转子整块铁芯中的涡流回路在稳态运行时是没有电流的，在暂态过程中会感生电流。为了分析简便，一般将阻尼条构成的回路和铁芯中涡流回路等效地视作两个绕组，一个与励磁绕组同轴向（d轴），称为直轴阻尼绕组D，另一个则为与q轴同向的交轴阻尼绕组Q。

定子短路的等效的阻尼绕组D和Q中均无电流。不难理解，短路后D绕组中和励磁绕组一样为保持磁链守恒会感生直流电流和基频交流电流，而Q绕组中则只有基频交流，而没有直流电流，这是因为假设定子回路电阻为零，定子基频交流电流合成的只有直轴方向的电枢反应。

（一）定子和转子回路（励磁和阻尼回路的统称）电流分量的对应关系和衰减

在以上分析中，先讨论定子短路电流分量，然后说明这些分量分别引起转子回路对应的电流分量，这是为了叙述的方便。实际上，短路后定子和转子回路电流是同时出现的，各队应分量是相互依存、相互影响的。

此外，前面是在假设各回路均为超导体，其磁链守恒的情况下，分析得到各交流