电流保护matlab仿真毕业(论文)设计论文.doc

电流保护 MATLAB 仿真

目 录

1 引言....................................................................................................................................................1

2 MATLAB 及其模块介绍 ...........................................................................................................2

2.1 MATLAB 编程基础 ..............................................................................................................2

4 线路继电保护仿真.....................................................................................................................18

4.1 保护仿真软件概述...............................................................................................................18

4.2 仿真设计步骤 ........................................................................................................................19

4.3 线路单相自动重合闸电流保护仿真.............................................................................19

4.4 线路三段式电流保护仿真 ................................................................................................27

5 仿真结果分析...............................................................................................................................36

5.1 线路单相自动重合闸电流保护仿真结果分析..........................................................36

5.2 线路三段式电流保护仿真结果分析.............................................................................37

6 总结..................................................................................................................................................38

致 谢 ..............................................................................................................................................40

的稳定运行。随着现代电力系统继电保护的日益发展采用计算机仿真方法来分析研究电力系

统继电保护是解决此类工程问题的一种有效手段。MATLAB 语言是目前国际上流行的一种

演算纸式的编程语言，它具有强大的矩阵分析与运算功能，并且是一个开放的环境。其中

SIMULINK 就是为 MATLAB 开发的一种优秀的控制系统仿真工具软件，它具有模块化、可

重载、可封装、面向结构图编程及可视化等特点，可大大提高系统仿真的效率和可靠性。我

们可以利用工具箱中的元件模型，结合电力系统中的基本原理，搭建输电线路模型，继而设

置各种电力系统故障进行分析和调试，以期为电力系统线路故障故障仿真提供有力根据。

在线路继电保护整定计算仿真方面，我们使用了 SimuLink 和 SimPowerSystems 工具箱，

它常用于电力系统各个方面的仿真。例如 MATLAB 被用于发电机、变压器、线路和负荷等

元件的建模和仿真，在输电线路研究中，有利用 Matlab 对输电线路进行故障定位数字仿真

本文第 1 部分为前言，介绍了本次设计的主要思路。

第 2 部分介绍了 Matlab 基础和在设计中所用到知识。

第 3 部分是线路继电保护的基本原理等基础理论知识。

第 4 部分中对线路继电保护仿真中的模型构成、参数设定及故障发生时保护装置的动作

情况作了详细说明。并介绍了所设计的线路继电保护仿真与整定计算值的配合。

第 5 部分对仿真实验的结果进行了分析，不同层面做出分析，对于在整个设计过程的不

同阶段也做出具体分析。

在本文的第 6 部分中总结了此次设计并给出了结论。其中包括致谢词，参考文献等。

此次毕业设计在张龙斌老师的指导下完成。

2 Matlab 及其模块介绍

接在提示符号>>之后的是要键入的算式，Matlab 将计算的结果以 ans 显示。

2.1.2 数组和数据

Matlab 的运算事实上是以数组（array）及矩阵（matrix）方式在做运算，而这两者在

Matlab 的基本运算性质上是不同的，数组强调元素对元素的运算，而矩阵则采用线性代数

的运算方式。

在声明一个变量为数组或是矩阵时，如果是要个别输入元素，需要用中括号将元素置于

其中。数组由一维元素构成，而矩阵由多维元素组成。

在介绍矩阵运算之前首先介绍几个特殊的矩阵。Zeros 函数生成元素皆为 0 的矩阵；ones

函数生成元素皆为 1 的矩阵，eye 生成一个单位矩阵，之所以称为 eye 是取其发音与原来单

位矩阵符号Ⅰ相同，而又避免与复数定义中的虚部所用的符号 i 混淆，所以改以 eye 替代。

Matlab程序大致分为两类：M脚本文件（M-Script）和M函数（M-Function），它们均是

普通的ASCII 码构成的文件。

M脚本文件中包含一组有Matlab语言所支持的语句，它类似DOS下的批处理文件。它的

执行方式很简单，用户只需在Matlab的提示符下输入该M文件的文件名，这样Matlab就会自

动执行该M文件中的各条语句，并将结果直接返回到Matlab工作空间。使用M函数格式变成

是Matlab程序设计的主流。

Matlab的M函数是有function语句引导的，其基本格式如下：

Function [返回变量列表]=函数名(输入变量列表)

注释说明语句段，由%一道

输入、返回变量格式的检测

或返回变量格式不正确，则应该给出相应的提示。

另外，因为Matlab是一中注释性语言，所以即使在某个或某些函数中存在语法错误，如

果没执行到该语句时可能就不会发现该错误，这在严格的程序设计中是不容许的。要检查某

目录中所有的M函数语法错误，首先应该用cd命令进入该目录，然后运行pcode*命令进行伪

代码转换。因为该命令会将Matlab函数转换成伪代码，而在转换过程中该程序将自动翻译每

一条语句，所以一旦发现有语法错误，将会停止翻译，给出错误信息。改正了该语法错误后，

再重新执行pcode命令，直到没有错误为止。这样会保证目录下所有的程序不含有语法错误。

2.3 SIMULINK 介绍

Simulink是以工具库的形式挂接在Matlab上的，不能独立运行，只能在Matlab环境中运

行。Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散或

两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样速率的多速率系统。

Simulink是由模块库、模型构造及指令分析、演示程序等几部分组成。Simulink提供了

Simulink模块的基本特点是参数化的，许多模块都具有独立的属性对话框，在对话框中

用户可以定义模块的各种参数。Simulink包含Sinks（输出方式）、Source（输入源）、

Continuous（连续环节）、Nonlinear（非线性）、Discrete（离散环节）、Signals & System

（信号与系统）、Math（数学模块）和Functions& Tables（函数和查询表）等子模型库。

SIMULINK 在诸如Communication Toolbox，Nonlinear Control Design Blockset，Power System

Blockset 等工具箱的配合下，还可以完成对诸如通行系统、非线性控制系统、电力系统的建

模、分析和仿真。

设计中使用的模块

本设计中共使用了位于Simpowersystems模块库，和Simulink模块库中的29 个不同的模

块。分别为：

⑥ 傅利叶变换模块（Fourier block），

⑦万用表模块（Multimeter block），

⑧接地模块（Ground(input/output) block），

2）位于Simulink模块库中：

① 到工作空间模块（To Workspace block），

② 输入端口模块（In1 block），