基于MATLAB的线路故障仿真分析毕业论文

论文总字数：23710字

摘 要

本为主要介绍了四种常见的输电线路短路故障类型：三相短路、单相接地短路、两相短路、两相接地短路的故障特点及一些常用的计算方法，同时介绍了行业里常用的仿真软件MATLAB及其重要功能SIMULINK的使用方法，同时通过MATLAB的强大仿真能力，对上述常见的输电线路短路故障逐个进行仿真，分析其输出波形的差异，得到区分这几种常见短路故障的方法，进一步了解线路故障的特点，对线路运行维护检修意义重大。

关键词：线路故障；MATLAB；仿真模拟；故障分析

Simulation Analysis of Line Fault Based on MATLAB

Abstract

This is mainly introduced to four common transmission line short-circuit fault types: three-phase short circuit, single-phase ground short circuit, two-phase short circuit, two-phase ground short circuit fault characteristics and some commonly used calculation methods, and introduced the commonly used in the industry. The simulation software MATLAB and its important function SIMULINK are used. At the same time, through the powerful simulation capability of MATLAB, the common short circuit faults of the above transmission lines are simulated one by one, and the difference of the output waveforms is analyzed to obtain a method for distinguishing these common short-circuit faults. To further understand the characteristics of line faults, it is of great significance for line operation and maintenance.

Key words: Line Fault; MATLAB; Simulation; Fault Analysis

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1. 引言 1
   1. 课题意义 1
   2. 课题目的及主要工作内容 2
2. 四种常见短路故障的特点及计算原理 3

2.1 特点 3

2.1.1 三相短路 3

2.1.2 单相接地短路 3

2.1.3 两相短路 4

2.1.4 两相接地短路 4

2.2 计算原理 5

2.2.1两相短路 6

2.2.2 单相接地短路 8

2.2.3 两相接地短路 9

2.2.4三相短路 11

第三章 仿真软件的介绍及高压输电线路模型的建立 12

3.1 仿真软件介绍 12

3.1.1 MATLAB软件介绍 12

3.1.2 SIMULINK/SimPowerSystems介绍 13

3.2 高压输电线路仿真 13

3.2.1 仿真模型设计 13

3.2.2 仿真模型的参数设定 14

第四章 仿真结果分析 20

4.1 三相短路输出波形分析 20

4.2 单相接地短路输出波形分析 25

4.3 两相短路输出波形分析 29

4.4 两相接地短路输出波形分析 34

第五章 结束语 39

致 谢 40

参考文献(References) 41

第一章 引言

• 1. 课题意义

本次课题主要围绕了输电线路的短路故障展开，电力系统包括了电能生产、变换、输送、分配和使用的各种电气设备，这些设备环环相扣，紧密结合，最终构成一个庞大的发电、输配电、用电网络，而输电线路在这个庞大的网络里毫无疑问的担当了极其重要的一部分，因此了解并熟悉输电线路变得尤为重要，本课题选择以输电线路常见的四种短路故障为主，因为短路故障对输电线路的影响是巨大的。所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的一切相与相之间或相与地之间的“短接”在电力系统正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的，如果由于某种原因使其绝缘破环而构成通路，那么就称该电力系统发生了短路故障。而造成输电线路短路故障的主要原因是线路的载流部分绝缘损坏，而造成绝缘部分损坏的原因有各种形式的过电流（例如遭到雷击）、绝缘材料自然老化、脏污、直接机械损伤等，此外鸟害影响和风、雪、冰雹等恶劣天气都有可能造成短路故障的发生。

当短路故障发生时，可能会造成的不良影响如下：

1.短路点的电流瞬间增大，同时会产生电弧，最终破坏输电线路的元件，甚至引起爆炸，研发火灾。

2.短路时，过大的电流流过控制线路的非故障元件时，会直接破坏元件或大大缩短该元件的使用寿命。

3.发生线路故障所在的区域电压会大大降低，甚至供电停止，影响居民的正常生活，影响工厂的正常运作，造成巨大的经济损失。

4.破坏了电力系统中各个发电厂之间并列运行的稳定性，造成供电系统的震荡，严重的话还可能造成这个电力系统的瘫痪。

5.不对称接地短路所造成的不对称电流，将可能产生零序不平衡磁通，会在临近的平行线路内感应出很大的电动势，这将造成对通信的干扰，并危及设备和人身安全。

由此可知，分析了解并学习输电线路短路故障的相关知识尤为重要，我们可以借助MATLAB的强大的仿真功能，更加直观的学习到相关知识。MATLAB是目前世界上应用最广泛的控制系统计算机辅助设计的工具软件，MATLAB不只广泛应用于控制界，在生物医学工程、语言处理、图像信息处理、雷达工程、以及计算机技术等行业中都是非常流行，使用广泛的。严格上说，MATLAB它不算是一种真正的计算机语言，而只是一种科学分析与计算的软件，但其功能已经完全囊括了计算机语言的结构与性能，运行简单容易，结果直观可靠，因此，这次课题设计将基于MATLAB来模拟电力系统线路故障。 我们的高压输电线路配电范围广，发生短路故障的可能性非常的大，若发生短路故障这将影响电源供给电力的连续性。 在本课题中，我们使用MATLAB软件建立高压传输线路模型，以模拟各种短路故障类型，并确定区分不同故障的方法，这将有效的帮助我们深入的了解高压输电线路的短路故障类似，更深层次的认识MATLAB并对其进行运用。

1.2课题目的及主要工作内容

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