基于
MATLAB
的单机无穷大系统短路故障分析
【摘要】
本文以
MATLAB7.0
软件为平台构建了一个单机无穷大系统的仿真
模型，
并以电力系统中最常见的单相短路故障为例，
分析了短路中的电压电流波
形，对研究电力系统的暂态过程打下基础。
【关键词】单机无穷大系统
;MATLAB;
暂态稳定
随着电系统规模逐渐扩大，
对电力系统的稳定性要求越来越高，
然而电力系
统运行中的各种短路故障、
负荷的突变现象时候发生，
这些扰动会对电力系统的
稳定造成很大的影响。
我国电力工业参数高、
容量大，
为了排除一些因素的干扰，
尽可能的使仿真
模型贴近实际，在对电力系统稳态分析中常采用单机对无穷大系统(
SIMB
)
，单
机
—
无穷大系统认为电源的电压幅值和频率在系统发生故障时仍能保持恒定，
通
过这样近似处理得到的仿真结果更贴近生产实际。
1.
单机大无穷系统的原理分析
图
1
是某单机无穷大系统的电路简化模型，
左侧是模拟的无限个并联运行的
发电机组经过变压器和双回路输电线路向无穷大母线
VS
供电。
根据图
1
基础接
下来用
Simulink
搭建上述电路模型并进行故障分析。
图
1
单机一无穷大系统电路简化模型
2.
单机无穷大系统的
simulink
建模
打开
Simulink
的扩展工具箱中电力系统模块(
SimPowerSystems
)
，选择合
适的模块建模
[1]
。使用同步发电机(
SynchronousMachinepuStandard
)
，励磁系
统(
ExcitationSystem
)和水轮机调速器(
HydraulicTurbineandGovernor
)来组
成发电机组，其中额定电压
Vt=13.8KV
，
额定频率
fn=50Hz
，额定容量
Pn=300E6V
A
，无穷大电源电压
VS=220KV
，转子类型(
Rotor
type
)
：凸极
(
Salient
—
Pole
)
。三相变压器联结组为
Yd11
型，采输电线路采用分布参数模型
(
DistributedParameterLine
)模拟
220
(
KM
)的高压线。
图
2
单机一大无穷系统
simulink
仿真图
图
3
单机大无穷系统
A
相短路时
A
、
B
、
C
三相电压波形
具体
Simulink
仿真如图
2
所示，在三相短路故障模块选择
A
项和接地故障
(
Ground
Fault
)
，故障电阻和接地电阻都采用默认的
0.001
，在
Transition
times
栏设置故障开始和结束时间段为
[0.15
0.26]
。另外由于此系统是带发电机的非线
性系统
[2]
，所以算法可以采
ode23tb
，仿真总时间设为
0.5
秒。
