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文檔簡介
1、<p><b> 摘要</b></p><p> 電力系統(tǒng)是一個大規(guī)模、時變的復雜系統(tǒng),在國民經濟中有非常重要的作用。電力系統(tǒng)數字仿真已經成為電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃、運行、設計等各個方面不可或缺的工具,特別是電力系統(tǒng)新技術的開發(fā)研究、新裝置的設計、參數的確定更是需要通過仿真來確認。</p><p> 本次課程設計介紹了電力系統(tǒng)故障的分析計算方法及MATLA
2、B/Simulink的基本特點,通過算例對電力系統(tǒng)故障進行分析計算。然后對算例運用Simulink進行電力系統(tǒng)故障仿真,得出仿真結果。并將電力系統(tǒng)故障的分析結果與MATLAB仿真的結果進行比較,從而得出結論。結果表明運用MATLAB對電力系統(tǒng)故障進行分析和仿真,能夠準確直觀的觀察電力系統(tǒng)故障的動態(tài)特性,驗證了MATLAB在電力系統(tǒng)故障仿真的實用性。</p><p><b> 課程設計說明</b&
3、gt;</p><p><b> 1.1設計目的</b></p><p> 根據所給的電力系統(tǒng),編制短路電流計算程序,通過計算機進行調試,最后完成一個切實可行的電力系統(tǒng)計算應用程序。通過自己設計電力系統(tǒng)計算程序使同學們對電力系統(tǒng)分析有進一步理解,同時加強計算機應用能力的訓練。</p><p><b> 1.2 設計內容</
4、b></p><p> 電力系統(tǒng)故障的計算程序設計及編制和調試,MATLAB/Simulink仿真,GUI設計。</p><p><b> 1.3 設計原理</b></p><p> 1.3.1 計算機計算原理</p><p> 應用計算機進行電力系統(tǒng)計算,首先要掌握電力系統(tǒng)相應計算的數學模型;其次是運用合
5、理的計算方法;第三則是選擇合適的計算機語言編制計算程序。</p><p> 建立電力系統(tǒng)計算的相關數學模型,就是建立用于描述電力系統(tǒng)相應計算的有關參數間的相互關系的數學方程式。該數學模型的建立往往要突出問題的主要方面,即考慮影響問題的主要因素,而忽略一些次要因素,使數學模型既能正確地反映實際問題,又使計算不過于復雜。</p><p> 運用合理的計算方法,就是要求所選用的計算方法能快速
6、準確地得出正確結果,同時還應要求在解算過程中占用內存少,以利提高計算機的解題規(guī)模。</p><p> 選擇合適的語言編寫程序,就是首先確定用什么計算機語言來編制程序;其次是作出計算的流程圖;第三根據流程圖用選擇的語言編寫計算程序。然后上機調試,直到語法上無錯誤。</p><p> 所編制的程序難免存在邏輯錯誤,因此先用一個已知結果的系統(tǒng)作為例題進行計算。用程序計算的結果和已知結果相比較
7、,如果結果相差甚遠就要逐步分析程序的計算步驟,查出問題的出處;如果結果比較接近,則逐步分析誤差來源;直到結果正確為止。</p><p> 最后將所編制出的正確計算程序,用于電力系統(tǒng)的實際計算。</p><p> 1.3.2 電力系統(tǒng)短路計算計算機算法</p><p> 一般在電力系統(tǒng)短路計算中,多數情況下只要計算短路電流、電壓的周期分量起始值。因此,電力系統(tǒng)短
8、路電流計算的數學模型,可歸結為求解短路故障初始狀態(tài)下的等值電路穩(wěn)態(tài)解的問題。對于三相對稱短路,可建立一相等值電路的計算模型,對于不對稱短路,則可應用對稱分量法建立系統(tǒng)的正、負、零序網絡,從而建立故障計算的序網模型。</p><p><b> (1)對稱短路計算</b></p><p> 有關數學模型和原理框圖以及已知結果的例題,參見《發(fā)電廠電氣部分》第二章。常用的
9、計算方法為節(jié)點導納矩陣法或節(jié)點阻抗矩陣法,其形成方法參見《電力系統(tǒng)分析》等參考資料。</p><p> (2)簡單不對稱短路計算</p><p> 有關數學模型、原理框圖以及已知結果的例題參見《發(fā)電廠電氣部分》第二章及《電力系統(tǒng)分析》第八章8-4節(jié)。</p><p><b> 計算機語言選擇</b></p><p>
10、; 2.1 采用的語言比較</p><p> 2.1.1方案一、采用C語言作為計算機語言</p><p> C是結構式語言,結構式語言的顯著特點是代碼及數據的分隔化,即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結構化方式可使程序層次清晰,便于使用、維護以及調試,C 語言是以函數形式提供給用戶的,這些函數可方便的調用,并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向,從而使程序完全結構化,但
11、是由于本題計算量較大,采用C語言編寫的程序較為復雜;另外,以我們現階段所接觸的C語言學習經歷而言,很難設計出具有良好的交互界面的程序,故放棄此方案。</p><p> 2.1.2 方案二、采用MATLAB作為計算機語言</p><p> MATLAB的基本數據單位是矩陣,它的指令表達式與數學,工程中常用的形式十分相似, MATLAB是一個高度集成的系統(tǒng),集科學計算、圖象處理、聲音處理于
12、一體,具有極高的編程效率。近年來,MATLAB已經從最初的“矩陣實驗室”,滲透到科學與工程計算的多個領域,在自動控制、信號處理、神經網絡、模糊邏輯、小波分析等多個方向,都有著廣泛的應用,故用MATLAB要比用C,C++完成相同的事情簡捷得多。另外,利用Matlab之中的GUI可以設計出很好的交互性的程序界面。圖形用戶界面(Graphical User Interface,簡稱 GUI,又稱圖形用戶接口)是指采用圖形方式顯示的計算機操作用
13、戶界面。與早期計算機使用的命令行界面相比,圖形界面對于用戶來說在視覺上更易于接受。GUI的廣泛應用是當今計算機發(fā)展的重大成就之一,它極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。人們從此不再需要死記硬背大量的命令,取而代之的是可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進行操作。而嵌入式GUI具有下面幾個方面的基本要求:輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點。故采用此方案。</p><p> 2.2、MATLAB
14、/SIMULINK的特點</p><p> 2.2.1 MATLAB 的特點</p><p> (1)MATLAB具有用法簡單、靈活、程式結構性強、延展性好等優(yōu)點,已經逐漸成為科技計算、視圖交互系統(tǒng)和程序中的首選語言工具。特別是它在線性代數、數理統(tǒng)計、自動控制、數字信號處理、動態(tài)系統(tǒng)仿真等方面表現突出,已經成為科研工作人員和工程技術人員進行科學研究和生產實踐的有利武器。</p&g
15、t;<p> ?。?)運算符豐富。由于MATLAB是用C語言編寫的,MATLAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符,靈活使用MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短。</p><p> ?。?)MATLAB既具有結構化的控制語句(如for循環(huán),while循環(huán),break語句和if語句),又有面向對象編程的特性。</p><p> (4)程序限制不嚴格,程序設計自由度大。例如,
16、在MATLAB里,用戶無需對矩陣預定義就可使用。</p><p> ?。?)程序的可移植性很好,基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行。</p><p> ?。?)MATLAB的圖形功能強大。在FORTRAN和C語言里,繪圖都很不容易,但在MATLAB里,數據的可視化非常簡單。MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力。</p><p> ?。?)M
17、ATLAB的缺點是,它和其他高級程序相比,程序的執(zhí)行速度較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預處理,也不生成可執(zhí)行文件,程序為解釋執(zhí)行,所以速度較慢。</p><p> ?。?)功能強大的工具箱是MATLAB的另一特色。MATLAB包含兩個部分:核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數百個核心內部函數。其工具箱又分為兩類:功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能,圖示建模仿真功能,文
18、字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱用于多種學科。而學科性工具箱是專業(yè)性比較強的,如control,toolbox,signl proceessing toolbox,commumnication toolbox等。這些工具箱都是由該領域內學術水平很高的專家編寫的,所以用戶無需編寫自己學科范圍內的基礎程序,而直接進行高,精,尖的研究。</p><p> ?。?)源程序的開放性。開放性也許是MATLAB最
19、受人們歡迎的特點。除內部函數以外,所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件,用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構成新的工具箱。</p><p> 2.2.2 SIMULINK的特點</p><p> SIMULINK是一種強有力的仿真工具,它能讓使用者在圖形方式下以最小的代價來模擬真實動態(tài)系統(tǒng)的運行。SIMULINK準備有數百種福定義的系統(tǒng)環(huán)節(jié)模型、最先進的有
20、效積分算法和直觀的圖示化工具。依托SIMULINK強健的仿真能力,用戶在原型機制造之前就可建立系統(tǒng)的模型,從而評估設計并修復瑕疵。SIMULINK具有如下的特點:</p><p> (1)建立動態(tài)的系統(tǒng)模型并進行仿真。SIMULINK是一種圖形化的仿真工具,用于對動態(tài)系統(tǒng)建模和控制規(guī)律的研究制定。由于支持線性、非線性、連續(xù)、離散、多變量和混合式系統(tǒng)結構,SIMULINK幾乎可分析任何一種類型的真實動態(tài)系統(tǒng)。&l
21、t;/p><p> ?。?)以直觀的方式建模。利用SIMULINK可視化的建模方式,可迅速地建立動態(tài)系統(tǒng)的框圖模型。只需在SIMULINK元件庫中選出合適的模塊并施放到SIMULINK建模窗口,鼠標點擊連續(xù)就可以了。SIMULINK標準庫擁有超過150中,可用于構成各種不同種類的動態(tài)模型系統(tǒng)。模塊包括輸入信號源、動力學元件、代數函數和非線性函數、數據顯示模塊等。SIMULINK模塊可以被設定為觸發(fā)和使能的,用于模擬大
22、模型系統(tǒng)中存在條件作用的子模型的行為。</p><p> ?。?)增添定制模塊元件和用戶代碼。SIMULINK模塊庫是可制定的,能夠擴展以包容用戶自定義的系統(tǒng)環(huán)節(jié)模塊。用戶也可以修改已有模塊的圖標,重新設定對話框,甚至換用其他形式的彈出菜單和復選框。SIMULINK允許用戶吧自己編寫的C、FORTRAN、Ada代碼直接植入SIMULINK模型中。</p><p> (4)快速、準確地進行
23、設計模擬。SIMULINK優(yōu)秀的積分算法給非線性系統(tǒng)仿真帶來了極高的精度。先進的常微分方程求解器可用于求解剛性和非剛性的系統(tǒng)、具有時間觸發(fā)或不連續(xù)的系統(tǒng)和具有代數環(huán)的系統(tǒng)。SIMULINK的求解器能確保連續(xù)系統(tǒng)或離散系統(tǒng)的仿真速度、準確地進行。同時,SIMULINK還未用戶準備一個圖形化的調試工具,以輔助用戶進行系統(tǒng)開發(fā)。</p><p> ?。?)分層次的表達復雜系統(tǒng)。SIMULINK的分級建模能力使得體積龐大
24、、結構復雜的模型構建也簡便易行。根據需要,各種模塊可以組織成若干子系統(tǒng)。在此基礎上,整個系統(tǒng)可以按照自定向下或自底向上的方式搭建。子模型的層次數量完全取決于所構建的系統(tǒng),不受軟件本身的限制。為方便大型復雜結構系統(tǒng)的操作,SIMULINK還提供了模型結構瀏覽的功能。</p><p> ?。?)交互式的仿真分析。SIMULINK的示波器可以動畫和圖像顯示數據,運行中可調整模型參數進行What-if分析,能夠在仿真運算
25、進行時監(jiān)視仿真結果。這種交互式的特征可以幫助用戶快速的評估不同的算法,進行參數優(yōu)化。由于SIMULINK完全集成于MATLAB,在SIMULINK下計算的結果可以保存到MATLAB工作空間之中,因而就能使用MATLAB所具有的眾多分析、可視化及工具箱工具操作數據。</p><p> 短路電流Simulink仿真及分析</p><p><b> 3.1課題選擇</b>
26、;</p><p> 如下圖所示之電力系統(tǒng),求K1點、K2點分別發(fā)生三相短路、兩相短路、兩相短路接地、單相短路時短路點的短路電流。進行simulink仿真和理論值進行比較和分析。</p><p> 原始電力網如圖所示:</p><p> 已知各電氣元件的參數如下:</p><p> ?。?)電源G1與G3為相同電源</p>
27、<p><b> 發(fā)電機額定電壓:</b></p><p><b> 發(fā)電機額定容量:</b></p><p><b> 發(fā)電機功率因數:</b></p><p><b> 次暫態(tài)電抗百分數:</b></p><p><b>
28、 ?。?)電源G2</b></p><p><b> 發(fā)電機額定電壓:</b></p><p><b> 發(fā)電機額定容量:</b></p><p><b> 發(fā)電機功率因數:</b></p><p><b> 次暫態(tài)電抗百分數:</b>
29、</p><p> ?。?)變壓器T1與T4為相同升壓變壓器</p><p><b> 變壓器的電壓比:</b></p><p><b> 變壓器額定容量:</b></p><p><b> 短路電壓百分比:</b></p><p><b&g
30、t; 空載損耗:</b></p><p><b> 短路損耗:</b></p><p><b> 空載電流百分比:</b></p><p> (4)變壓器T2與T3為相同降壓變壓器</p><p><b> 變壓器的電壓比:</b></p>
31、<p><b> 變壓器額定容量:</b></p><p><b> 短路電壓百分比:</b></p><p><b> 空載損耗:</b></p><p><b> 短路損耗:</b></p><p><b> 空載電流百分
32、比:</b></p><p><b> ?。?)輸電線路</b></p><p> 輸電線路1與3為相同線路,</p><p><b> 線路長度:</b></p><p><b> 每千米線路電阻:</b></p><p><b
33、> 輸電線路2</b></p><p><b> 線路長度:</b></p><p><b> 每千米線路電阻:</b></p><p><b> ?。?)電抗器</b></p><p><b> 電抗器額定電壓:</b><
34、/p><p><b> 電抗器額定電流:</b></p><p><b> 電抗相對百分數:</b></p><p><b> 3.2 電路仿真圖</b></p><p> 3.3 Simulink模塊參數設置</p><p> 3.3.1 三相電
35、源參數設置</p><p> 三相電源模塊執(zhí)行帶有內部R L阻抗的平衡的三相電壓來源。三電壓來源在中與中性點連接成Y或者其他方式。通過規(guī)定電源短路容量或者是直接規(guī)定電源內部的電阻和電感R和L或者是間接地設置X與R比率。</p><p> 雙擊發(fā)電機模塊,彈出如圖3-2所示的參數設置對話框,本設計中設置參數如下:</p><p> Phase-to-phase
36、rms voltage (線電壓有效值)為10.5Kv。</p><p> Phase angle of phase A ( A相初相角)為0。</p><p> Frequency (頻率)為50HZ。</p><p> Internal connection( 內部接線方式)有四種,分別為:(星形接線)、(第四點接地,適合非直接接地系統(tǒng),可以接入其他元件)
37、、(中性點直接接地),此設計為中性點直接接地。</p><p> Specify impedance using short-circuit level( 根據短路容量確定電抗),</p><p> ?。?)3-phase short-circuit level at base voltage(基準電壓下的短路容量)根據短路計算結果可得短路點總的三相短路電流為7.5kA,基準電壓為10.
38、5kv,故短路點的短路容量為: </p><p> (7)Base voltage(基準電壓)選10.5kv為基準電壓值。</p><p> (8)X/R ratio(X/R比值):X/R比值可以按照規(guī)程取10,這樣在改變系統(tǒng)容量時可以比較方便。</p><p> 3.3.2 變壓器參數設置</p><p> 變壓器一
39、次、二次繞組的連接方法有一下五種:</p><p> Y型連接:3個電氣連接端口(A、B、C或a、b、c)。</p><p> Y型連接:4個電氣連接端口(A、B、C、N或a、b、c、n)繞組中線可見。</p><p> Yg型連接:3個電氣連接端口(A、B、C或a、b、c),模塊內部繞組接地。</p><p> ?。―11)型連接:3
40、個電氣連接端口(A、B、C或a、b、c)繞組超前Y繞組30度。</p><p> ?。―1)型連接:3個電氣連接端口(A、B、C或a、b、c)繞組滯后Y繞組30度。</p><p> 本例一次側采取Yg型連接,二次側(D11)型連接。</p><p> Nominal power and frequency額定功率、頻率設置:</p><p&
41、gt; 由已知條件知變壓器額定容量為31.5MVA,并且頻率設為50HZ。</p><p> Winding 1 parameters[V1 ph—ph,R1,L1]一次側參數設置:</p><p> 一次側參數有額定線電壓有效值(單位V)、電阻、漏感。</p><p><b> 線電壓有效值:</b></p><p
42、><b> 變壓器電阻:</b></p><p><b> 變壓器電抗:</b></p><p><b> ——短路損耗;</b></p><p> ——變壓器短路電壓;</p><p><b> 漏感:</b></p>&l
43、t;p> 一次、二次繞組漏感和電阻的標幺值以額定功率和一次、二次側各自的額定線電壓為基準值。</p><p><b> 一次測基準值: </b></p><p><b> 電阻標幺值:</b></p><p><b> 漏感標幺值:</b></p><p> 二
44、次側參數同理可算出:,,</p><p> 電阻標幺值,漏感標幺值與一次側相同。</p><p> 勵磁電阻與勵磁電感以額定功率和一次側額定線電壓為基準值</p><p> Magnetization resistance Rm磁阻,反映變壓器鐵心損耗。</p><p> (為變壓器空載損耗)</p><p>
45、 勵磁電阻標幺值:817</p><p> Magnectization inductance Lm勵磁電感</p><p><b> 勵磁電抗:</b></p><p> ——空載電流為0.8</p><p><b> 勵磁電感:</b></p><p> 勵磁
46、電感標幺值為126.36</p><p> 2、變壓器T2、T3設置</p><p> 可按相同的方法計算出如圖3-4c示參數。</p><p> 3.3.3 線路參數設置</p><p> 如圖3-5:線路參數設置: (電抗)</p><p> 3.3.4 電抗器參數設置</p><
47、p> 如圖3-6:電抗器參數設置:=1.15</p><p><b> 標幺值為:</b></p><p> 3.4 仿真結果及波形分析</p><p> 以下仿真結果都是對圖3-2中的K1點進行,分別仿真了正常情況、三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相短路時的電壓和電流波形。</p><p> 3.4
48、.1 正常仿真結果</p><p> ?。?)正常仿真結果的電壓波形</p><p> 由圖3-7的仿真結果可以看出,電力系統(tǒng)在正常運行的情況下K1點每相的電壓相等,為正弦波形狀。</p><p> ?。?)正常仿真結果的電流波形</p><p> 由圖3-8的仿真結果可以看出電力系統(tǒng)正常運行時無短路電流。</p><
49、p> 3.4.2 發(fā)生三相短路的仿真結果及波形分析</p><p> 當圖3-2中K1點發(fā)生三相短路時,如圖3-9所示為仿真結果,仿真時間從0.01s~0.2s,各相電壓突變?yōu)?kv,當到0.2s時,電壓恢復正常。</p><p> 仿真開始時,如圖3-10為仿真電流波形,可知電流突變增大,沖擊電流達到15KA,周期分量為10KA,次暫態(tài)電流為。當0.2s后,短路電流變?yōu)?,恢
50、復正常。</p><p> 3.4.3 發(fā)生兩相短路接地仿真結果及波形分析</p><p> 當A,B相短路接地時:</p><p> 由圖3-11可知,當A,B 相短路時,故障相的電壓突變?yōu)?KV,非故障相電壓不變。</p><p> 由圖3-12可知,故障相在短路初瞬,短路電流從零開始,迅速增大,隨即增加到沖擊電流,約經過10個周
51、期波形左右的衰減,短路電流只剩下周期分量,變?yōu)榉€(wěn)態(tài)短路電流。非故障相的電流保持零不變。</p><p> 3.4.5 發(fā)生兩相短路仿真結果及波形分析</p><p><b> 當A,B相短路時:</b></p><p> 如圖2-13所示,由于采用中性點經消弧線圈接地,發(fā)生兩相短路時,為小電流接地系統(tǒng),故障相短路電壓為0,非故障相變?yōu)樵瓉?/p>
52、的倍。</p><p> 如圖3-14所示,仿真從0.01s開始,到0.2s結束。非故障相短路電流為0,故障相短路電流波形衰減至穩(wěn)定。</p><p> 3.4.6發(fā)生單相短路仿真結果及波形分析</p><p><b> A相發(fā)生短路故障:</b></p><p> 由圖3-14可知,故障相的電壓突變?yōu)榱悖枪收?/p>
53、相的電壓保持不變。</p><p> 由圖3-15可知,故障相的電流在短路初瞬迅速增大,然后經過10個周波衰減直穩(wěn)定狀態(tài)。非故障相的電流為零。</p><p> 3.5 仿真結果與理論值和GUI值比較</p><p> 見表3-1,理論值計算見第四章,GUI值結果見第五章。根據表中的結果,可以判斷基本滿足兩相短路是三相短路的86.6%。當零序阻抗大致等于正序阻
54、抗時,單相短路電流大致等于三相電流。仿真值與GUI值更為接近。</p><p> 3.5 仿真結果的誤差分析</p><p> ?。?)仿真值與GUI值誤差原因:仿真值是根據波形的幅值查得,有一定的視覺誤差。而GUI值則是由導納矩陣求逆得阻抗矩陣得到的,編程計算比較精確。</p><p> ?。?)仿真值與理論計算值誤差原因:理論計算值是有限大容量的三相短路計算,
55、需要查附錄12的汽輪機次暫態(tài)穩(wěn)態(tài)電流與阻抗曲線,故也會產生一定的誤差。</p><p> ?。?)理論計算時忽略了電阻在電力系統(tǒng)中的影響,而simulink在參數設置中考慮到了鐵磁損耗等因素,也會對誤差產生影響。</p><p> (4)綜上所述得結論,GUI值與仿真值在電力系統(tǒng)短路電流計算中更為精確。</p><p> 第四章 短路電流理論值計算</p&
56、gt;<p> 一般用標么值進行計算。標么值是建立在不同電壓等級的基礎上各元件參數直接進行運算的,此法不僅方便簡潔,而且計算結果可以直接進行分析。電力系統(tǒng)中各種電氣設備如發(fā)電機、變壓器的阻抗參數均是以本身額定值為基準值的標么值或百分值給出的,而在進行電力系統(tǒng)計算時,必須取統(tǒng)一的基準值,所以要將原來的以本身額定值為基準值的阻抗標么值換算到統(tǒng)一的基準值。一般先選定基準容量和基準電壓。而在工程設計中通常取=100MV?A, ,
57、其中為線路的平均電壓。</p><p> 4.1 無窮大電源系統(tǒng)供給的短路電流</p><p> 無窮大電源是指電壓和頻率不變,電抗為0,其出口分接母線的電壓在短路時能夠保持不變。實際上,當系統(tǒng)容量很大,加之發(fā)電機 自動電壓調節(jié)器及強行勵磁裝置的作用以及樞紐變電所無功/電壓自動控制裝置的作用,在短路時系統(tǒng)某一樞紐變電所高壓母線電壓是可以保持不變的,這樣的大容量系統(tǒng)就可以認為是無窮大電源
58、系統(tǒng)。具體算法就是直接取轉移電抗的倒數即為短路電流標么值,而電源相電壓的標幺值為1.0。</p><p> 4.2 有限容量電源供給的短路電流</p><p> 采用運算曲線法求取任意時刻的短路電流可以分為以下若干步驟:</p><p> 畫出以標幺值電抗表示的等值電路圖,原始網絡中所有的負荷均認為是斷開的。</p><p> 進行等
59、值電路的化簡,最終化簡為各個電源與短路點之間都只經過一個電抗直接相連,即“轉移電抗”。</p><p> 將各“轉移電抗”分別換算為以各自的電源容量為基準容量的新標幺值,即為各電源到短路點的“計算電抗”。</p><p> 用各“計算電抗”在各“運算曲線”上查出各電源供給的短路電流周期分量任意時刻的標幺值。</p><p> 將各電源供給的短路電流標幺值乘以各
60、自的電流基準值,就得到短路點處由各電源供給的短路電流周期分量有名值。</p><p> 將各電源點供出的短路電流有名值相加,就得到了短路點總的三相短路電流有名值。</p><p> 同樣可求出三相短路沖擊電流的有名值。</p><p> 4.3 三相短路的算例</p><p><b> 以如圖3-1為例。</b>
61、</p><p><b> ?。?)網絡化簡。</b></p><p> 畫出系統(tǒng)的等值電路圖,各電抗按順序編號,如圖4-2所示。</p><p> ?。?)參數計算(均用標幺值,為了方便省去*號)。</p><p> 取,(本設計中分別為115KV和10.5KV)。</p><p> 1)
62、計算各元件的阻抗值(如圖4-1)</p><p> 2)△→Y變換(如圖4-3a)</p><p> 3)串聯電抗合并(如圖4-3b)</p><p> 4)Y→△變換(如圖4-3c)</p><p> 5)星→網變換求出各電源對短路點的轉移電抗(如圖4-3c)</p><p> 6)將轉移電抗化為各電源點到
63、短路點的計算電抗:</p><p> (3)計算各電源供給的短路電流。有限容量電源根據其計算電抗查運算曲線(本例查汽輪發(fā)電機曲線),可以求出各個時刻的短路電流標幺值,進而可以求出其有名值。 </p><p> 1)電源G1供給在短路點處產生的短路電流:先求以電源G1容量為基準容量、以短路點平均電壓為基準電壓的電流基準值</p><p> 查附錄十二的4s曲線,
64、對應Xca=0.52:</p><p> 2)電源G2供給在短路點處產生的短路電流:先求以電源G2容量為基準容量、以短路點平均電壓為基準電壓的電流基準值</p><p> 查附錄十二的4s曲線,對應Xca=0.23:</p><p> 3)電源G3供給在短路點處產生的短路電流:先求以電源G3容量為基準容量、以短路點平均電壓為基準電壓的電流基準值</p&g
65、t;<p> 查附錄十二的4s曲線,對應Xca=0.56:</p><p> 求短路點總的三相短路電流。</p><p> (5)求短路點的短路容量。</p><p> 第五章 GUI設計</p><p> 5.1 GUI界面制作</p><p> 5.1.1 GUI簡介</p>
66、;<p> 圖形用戶界面(GUI)是指由窗口、菜單、圖標、光標、按鍵、對話框和文本等各種圖形對象組成的用戶界面。它讓用戶定制用戶與Matlab的交互方式,而命令窗口不是唯一與Matlab的交互方式。</p><p> 5.1.2 GUI 的建立</p><p> 圖形用戶界面設計工具的啟動方式:</p><p><b> 1. 命
67、令方式</b></p><p> 1、在命令窗口中直接輸入guide,按下回車鍵,即可彈出并建立名字為untitled.fig的圖形用戶界面,選擇Blank GUI(Default)。</p><p> 2. 菜單方式</p><p> 在Matlab的主窗口中,選擇File菜單中的New菜單項,再選擇其中的GUI命令,就會顯示GUI的設計模
68、板。</p><p> Matlab為GUI設計一共準備了4種模板,分別是:</p><p> Blank GUI(Default)(空白模板,默認);</p><p> GUI with Uicontrols(帶控件對象的GUI模板); </p><p> GUI with Axes and Menu(帶坐標軸與菜單的GUI模板);
69、</p><p> (4) Modal Question Dialog(帶模式問題對話框的GUI模板)。</p><p> 當用戶選擇不同的模板時,在GUI設計模板界面的右邊就會顯示出與該模板對應的GUI圖形。</p><p> GUI設計窗口的菜單欄有File、Edit、View、Layout、Tools和Help 6個菜單項,使用其中的命令可以完成圖形用
70、戶界面的設計操作。編輯工具在菜單欄的下方,提供了常用的工具;設計工具區(qū)位于窗口的左半部分,提供了設計GUI過程中所用的用戶控件;空間模板區(qū)是網格形式的用戶設計GUI的空白區(qū)域。在GUI設計窗口創(chuàng)建圖形對象后,通過雙擊該對象,就會顯示該對象的屬性編輯器。GUI的布局代碼存儲在 FIG文件中,同時還產生一個M文件用于存儲調用函數,在M文件中不再包含GUI的布局代碼,在開發(fā)應用程序時代碼量大大減少。</p><p>
71、 5.1.3關于本設計短路電流計算的GUI界面設計</p><p> 1、本次GUI界面設計只需要用到文本框( Edit Text),靜態(tài)文本框(Static Text),以及按鈕(Push Batton)三種類型的GUI控件。按鈕的功能是執(zhí)行某種預定的功能或操作; 文本編輯器的作用是用來使用鍵盤輸入字符串的值,可以對編輯框中的內容進行編輯、刪除和替換等操作;靜態(tài)文本框的作用是僅用于顯示單行的說明文字。<
72、/p><p> 2、根據所需選擇合適的控件設計界面。</p><p> 3、編寫計算短路電流的GUI程序。見附錄1。</p><p><b> 4、最終界面見圖。</b></p><p> 5.2 導納矩陣求解</p><p> 本設計的GUI設計過程中,會在GUI的callback程序中用
73、到導納矩陣。本節(jié)就導納矩陣的原理進行講解。</p><p> 5.2.1 導納矩陣的理論求解</p><p> 如圖4-3,以該圖作為原理說明圖,在圖中可以看到有4個節(jié)點,每兩個節(jié)點之間為一個電導。每個節(jié)點的電壓為。</p><p> 根據基爾霍夫電流定理,可以寫出4個獨立節(jié)點電流平衡方程</p><p><b> 對上試化
74、簡得如下式</b></p><p><b> 令上式中</b></p><p> 從而進一步化簡得下列式子:</p><p><b> 化為矩陣的形式如下</b></p><p><b> 從而可得導納矩陣</b></p><p>&
75、lt;b> 第六章 心得體會</b></p><p> 在本次課程設計中,我在我們組負責的任務主要是模塊以及其參數設置。在設置參數的過程中由于所有參數均為英文形式,并且有一些參數由于知識有限并不知道如何算例如:Magnetization resistance Rm磁阻、Magnectization inductance Lm勵磁電感、漏感等,所以這就需要在網上、書籍等查找大量的資料。通過查找
76、資料最終還是把問題解決了,再過程中還遇到一些其他的各種各樣的問題,但通過小組討論最終順利完成了本次課程設計。</p><p> 通過本次課程設計第一我知道了無論做什么事情團結協(xié)作的重要性,在一個團隊中不能各自為陣,只有團結協(xié)作各自把自己的任務做好,團隊才會受益,個人才會受益;第二在做一件事情的時候應該多考慮,不能光為了做某件事情而做,應該考慮為什么這樣做,多分析不能當成體力活來做;第三通過本次課程設計我深刻發(fā)現
77、自己對課本知識的不熟練,不能夠把所學的知識應用到實際當中,雖然做某個題可能會做,但當需要用知識解釋或分析某個實際問題時還是不熟練。</p><p> 總之通過這次課程設計,我不僅對課本知識進行了一次系統(tǒng)復習,并且從中懂得了一些道理,我相信這對我以后的學習或工作都是有很大幫助的。</p><p><b> 附錄1 </b></p><p>&
78、lt;b> 背景設置程序</b></p><p> function figure1_CreateFcn(~, eventdata, handles)</p><p> ha=axes('units','normalized','position',[0 0 1 1]);</p><p> u
79、istack(ha,'down')</p><p> II=imread('abc.jpg');</p><p><b> image(II)</b></p><p> colormap gray</p><p> set(ha,'handlevisibility'
80、,'off','visible','off');</p><p><b> 三相短路電流程序</b></p><p> function start_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p> f=str2num(get(handles.e1
81、,'string'));%求解三相短路電流程序</p><p> Y1=[-5.255 2.755 0 0 0 0 0;</p><p> 2.755 -42.755 6.667 0 33.333 0 0;</p><p> 0 6.667 -16.088 2.755 6.667 0 0;</p><p> 0 0 2
82、.755 -5.255 0 0 0;</p><p> 0 33.333 6.667 0 -43.968 1.984 1.984;</p><p> 0 0 0 0 1.984 -3.543 0.952;</p><p> 0 0 0 0 1.984 0.952 -2.811;];</p><p> V=[10.5 115 115 1
83、0.5 110 11 11;]; </p><p> Sd=100;%基準容量 </p><p> Z1=inv(Y1); %節(jié)點阻抗矩陣;</p><p> Ik=1/Z1(f,f); </p><p> If=Ik*Sd/(3^0.5*V(1,f));%求短路電流;</p><p> r=abs(If
84、);</p><p> set(handles.t1,'string',r);%顯示短路電流的有名值</p><p><b> 兩相短路程序</b></p><p> function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>
85、; f=str2num(get(handles.e1,'string'));</p><p> Y1=[-5.255 2.755 0 0 0 0 0;</p><p> 2.755 -42.755 6.667 0 33.333 0 0;</p><p> 0 6.667 -16.088 2.755 6.667 0 0;</p>
86、<p> 0 0 2.755 -5.255 0 0 0;</p><p> 0 33.333 6.667 0 -43.968 1.984 1.984;</p><p> 0 0 0 0 1.984 -3.543 0.952;</p><p> 0 0 0 0 1.984 0.952 -2.811;];</p><p> Y
87、2=[-5.255 2.755 0 0 0 0 0;</p><p> 2.755 -42.755 6.667 0 33.333 0 0;</p><p> 0 6.667 -16.088 2.755 6.667 0 0;</p><p> 0 0 2.755 -5.255 0 0 0;</p><p> 0 33.333 6.667
88、 0 -43.968 1.984 1.984;</p><p> 0 0 0 0 1.984 -3.543 0.952;</p><p> 0 0 0 0 1.984 0.952 -2.811;];</p><p> Y0=[-13.333 2.222 11.111 0 0;</p><p> 2.222 -4.444 2.222 0
89、 0;</p><p> 0 2.222 -4.444 1.984 1.984;</p><p> 0 0 1.984 -1.984 0;</p><p> 0 0 1.984 0 -1.984;];</p><p> V=[10.5 115 115 10.5 110 11 11;]; </p><p>
90、Sd=100;%基準容量</p><p> Z1=inv(Y1); %正序節(jié)點阻抗矩陣;</p><p> Z2=inv(Y2); %負序節(jié)點阻抗矩陣;</p><p> Z0=[0 0 0 0 0 0 0;</p><p> 0 -0.0040 0.0369 0 0.0778 0.0778 0.0778;&l
91、t;/p><p> 0 0.0369 -0.1677 0 0.0778 0.0778 0.0778;</p><p> 0 0 0 0 0 0 0;</p><p> 0 0.0778 0.0778 0 0.0778 0.0778 0.0778; </p><p> 0 0.0778
92、0.0778 0 0.0778 -0.4263 0.0778;</p><p> 0 0.0778 0.0778 0 0.0778 0.0778 -0.7263;];</p><p> Ik1=1/(Z1(f,f)+Z2(f,f));</p><p> If=3^0.5*Ik1*Sd/(3^0.5*V(1,f));%求短路電
93、流;</p><p> r=abs(If);</p><p> set(handles.t1,'string',r);%顯示短路電流的有名值</p><p><b> 兩相短路接地程序</b></p><p> function pushbutton4_Callback(hObject, even
94、tdata, handles)</p><p> f=str2num(get(handles.e1,'string'));</p><p> Y1=[-5.255 2.755 0 0 0 0 0;</p><p> 2.755 -42.755 6.667 0 33.333 0 0;</p><p> 0 6.667 -
95、16.088 2.755 6.667 0 0;</p><p> 0 0 2.755 -5.255 0 0 0;</p><p> 0 33.333 6.667 0 -43.968 1.984 1.984;</p><p> 0 0 0 0 1.984 -3.543 0.952;</p><p> 0 0 0 0 1.984 0.95
96、2 -2.811;];</p><p> Y2=[-5.255 2.755 0 0 0 0 0;</p><p> 2.755 -42.755 6.667 0 33.333 0 0;</p><p> 0 6.667 -16.088 2.755 6.667 0 0;</p><p> 0 0 2.755 -5.255 0 0 0;&l
97、t;/p><p> 0 33.333 6.667 0 -43.968 1.984 1.984;</p><p> 0 0 0 0 1.984 -3.543 0.952;</p><p> 0 0 0 0 1.984 0.952 -2.811;];</p><p> Y0=[-13.333 2.222 11.111 0 0;</p&g
98、t;<p> 2.222 -4.444 2.222 0 0;</p><p> 11.111 2.222 -4.444 1.984 1.984;</p><p> 0 0 1.984 -1.984 0;</p><p> 0 0 1.984 0 -1.984;];</p><p> V=[10.5 115 115 10
99、.5 110 11 11;]; </p><p> Sd=100;%基準容量</p><p> Z1=inv(Y1); %正序節(jié)點阻抗矩陣;</p><p> Z2=inv(Y2); %負序節(jié)點阻抗矩陣;</p><p> Z0=[0 0 0 0 0 0 0;</p><p> 0 -0.0040
100、0.0369 0 0.0778 0.0778 0.0778;</p><p> 0 0.0369 -0.1677 0 0.0778 0.0778 0.0778;</p><p> 0 0 0 0 0 0 0;</p><p> 0 0.0778 0.0778 0 0.0778 0.0778 0.07
101、78; </p><p> 0 0.0778 0.0778 0 0.0778 -0.4263 0.0778;</p><p> 0 0.0778 0.0778 0 0.0778 0.0778 -0.7263;];</p><p> Ik1=1/(Z1(f,f)+(Z2(f,f)*Z0(f,f))/(Z2(f,f)+Z
102、0(f,f)));</p><p> If=3^0.5*(1-Z2(f,f)*Z0(f,f)/(Z2(f,f)+Z0(f,f))^2)^0.5*Ik1*Sd/(3^0.5*V(1,f));%求短路電流;</p><p> r=abs(If);</p><p> set(handles.t1,'string',r);%顯示短路電流的有名值<
103、/p><p><b> 單相短路電流程序</b></p><p> function pushbutton5_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p> f=str2num(get(handles.e1,'string'));</p><p> Y1=
104、[-5.255 2.755 0 0 0 0 0;</p><p> 2.755 -42.755 6.667 0 33.333 0 0;</p><p> 0 6.667 -16.088 2.755 6.667 0 0;</p><p> 0 0 2.755 -5.255 0 0 0;</p><p> 0 33.333 6.667 0
105、 -43.968 1.984 1.984;</p><p> 0 0 0 0 1.984 -3.543 0.952;</p><p> 0 0 0 0 1.984 0.952 -2.811;];</p><p> Y2=[-5.255 2.755 0 0 0 0 0;</p><p> 2.755 -42.755 6.667 0 33
106、.333 0 0;</p><p> 0 6.667 -16.088 2.755 6.667 0 0;</p><p> 0 0 2.755 -5.255 0 0 0;</p><p> 0 33.333 6.667 0 -43.968 1.984 1.984;</p><p> 0 0 0 0 1.984 -3.543 0.952;
107、</p><p> 0 0 0 0 1.984 0.952 -2.811;];</p><p> Y0=[-13.333 2.222 11.111 0 0;</p><p> 2.222 -4.444 2.222 0 0;</p><p> 11.111 2.222 -4.444 1.984 1.984;</p><
108、;p> 0 0 1.984 -1.984 0;</p><p> 0 0 1.984 0 -1.984;];</p><p> V=[10.5 115 115 10.5 110 11 11;]; </p><p> Sd=100;%基準容量</p><p> Z1=inv(Y1); %正序節(jié)點阻抗矩陣;</p>
109、<p> Z2=inv(Y2); %負序節(jié)點阻抗矩陣;</p><p> Z0=[0 0 0 0 0 0 0;</p><p> 0 -0.0040 0.0369 0 0.0778 0.0778 0.0778;</p><p> 0 0.0369 -0.1677 0 0.0778 0.0778 0.0
110、778;</p><p> 0 0 0 0 0 0 0;</p><p> 0 0.0778 0.0778 0 0.0778 0.0778 0.0778; </p><p> 0 0.0778 0.0778 0 0.0778 -0.4263 0.0778;</p><p> 0 0.07
111、78 0.0778 0 0.0778 0.0778 -0.7263;];</p><p> Ik1=1/(Z1(f,f)+Z2(f,f)+Z0(f,f));</p><p> If=3*Ik1*Sd/(3^0.5*V(1,f));%求短路電流;</p><p> r=abs(If);</p><p> set(ha
112、ndles.t1,'string',r);%顯示短路電流的有名值</p><p><b> 退出程序</b></p><p> function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p> ss=questdlg('你真的要退出嗎?'
113、,'退出窗口!','不,我還想看看!','是的,我要退出!','是的,我要退出!');</p><p><b> switch ss</b></p><p> case '是的,我要退出!'</p><p> delete(handles.figure1);&
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