李 文 順

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150080；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319)

1 引言

MATLAB是英文MATrix LABoratory(矩陣實(shí)驗(yàn)室)的縮寫，是美國(guó)MathWorks公司于1984年正式推出了MATLAB第一版(DOS版)，MATLAB的核心采用了C語(yǔ)言編寫，功能越來(lái)越強(qiáng)，除原有的數(shù)值計(jì)算功能外，還增加了圖形處理功能。在1999年初推出的MATLAB5.3版在很多方面進(jìn)一步改進(jìn)了語(yǔ)言的功能，隨之推出的全新的最優(yōu)化工具箱Simu-link3.0版達(dá)到了很高的水平。MATLAB“面向?qū)ο蟆钡奶攸c(diǎn)愈加突出，數(shù)據(jù)類型愈加豐富，操作界面愈加友善。2002年初夏所推6.5版的最大特點(diǎn)是：該版本采用了JIT加速器，從而使MATLAB朝運(yùn)算速度與C程序相比肩的方向前進(jìn)了一大步。MATLAB中的電力系統(tǒng)模塊是一種針對(duì)電氣系統(tǒng)的可視化建模與仿真工具，可用于電路、電力電子系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、電力傳輸?shù)冗^(guò)程的仿真，也可用于電力系統(tǒng)和電力電子裝置以及電力驅(qū)動(dòng)等的仿真。此仿真工具有許多優(yōu)點(diǎn):開(kāi)放性設(shè)計(jì)、圖形用戶界面以及多種分析和繪圖工具。

2 仿真模型建立與實(shí)現(xiàn)

本文使用的版本是MATLAB6.5，在MATLAB中啟動(dòng)電力系統(tǒng)元件仿真庫(kù)，可以在命令窗口鍵入Powerlib，另外一種方法就是Start—Simulink——SimPowerSystems——Block Library命令即可啟動(dòng)電力系統(tǒng)元件庫(kù)。在電力系統(tǒng)的故障中，可能發(fā)生短路有單相接地短路、兩相接地短路、兩相短路和三相短路四種，在實(shí)際的應(yīng)用中，以單相接地短路最為常見(jiàn)，下面來(lái)建立單相接地的仿真模型(見(jiàn)圖1)。

在設(shè)置三相故障發(fā)生器上，選擇A相短路，選中接地項(xiàng)，故障發(fā)生的時(shí)間是0.01～0.04秒，如圖2所示。在Simulation/Simulation Parameters中設(shè)置Simulation time為：0.0～0.1秒，Solver options選項(xiàng)type:Variable-step Ode15s(stiff/NDF)，Max step size:auto，Min step size:auto，Initial step size:auto，Relative tolerance:1e-3， Absolute tolerance?：auto，Maximum order：5。

2.1 故障點(diǎn)電流的測(cè)量

設(shè)置萬(wàn)用表M1，將故障點(diǎn)A相的電流作為測(cè)量電氣量。點(diǎn)擊仿真按鈕，在0～0.01秒之間由于三相電路故障發(fā)生器斷開(kāi)狀態(tài)，以此A相電流0A，在0.01秒時(shí)發(fā)生接地故障，故障點(diǎn)A相電流發(fā)生變化，因?yàn)樵陂]合時(shí)故障點(diǎn)處有初始狀態(tài)，所以故障點(diǎn)A相電流的波形有所下降。而在T=0.04秒時(shí)，三相電路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于故障已經(jīng)給排除了，此時(shí)A相電流迅速下降為0A，如圖3所示。

2.2 故障點(diǎn)電壓的測(cè)量

設(shè)置萬(wàn)用表元器件M1，選擇故障點(diǎn)A相電壓作為測(cè)量的電氣量。重新仿真一下，故障點(diǎn)A相電壓波形如圖4所示。由圖可以看出：在0.01秒時(shí)發(fā)生接地故障，故障點(diǎn)A相電壓降為零，而在T=0.04秒時(shí)，三相電路故障發(fā)生器斷開(kāi)，相當(dāng)于故障已經(jīng)給排除了，此時(shí)A相電壓又恢復(fù)了正常，如圖4所示。

3 結(jié)論

本文以MATLAB為平臺(tái)進(jìn)行了輸電線的A相短路并接地的模擬仿真，在完全正確地設(shè)置了參數(shù)后得到了仿真的波形，通過(guò)仿真出來(lái)的波形，可以分析不同情況下的電氣量的變化特點(diǎn)。還可利用模塊將以上圖形的數(shù)據(jù)保存，然后利用小波分析工具箱來(lái)提取故障時(shí)刻、故障識(shí)別等。

[1]馬永明，陳平，劉萬(wàn)超.基于MATLAB的輸電線路故障行波仿真平臺(tái)[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010,24(3)：78～81.

[2]姚李孝，姚金雄.基于MATLAB/Simulink的高壓輸電線路故障定位的仿真研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005,29(10)：53～56.

[3]吳天明，趙新力.MATLAB電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析(第3版)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.

[4]王道軍，段玉波，閆麗梅.基于MATLAB的電力輸電線路短路分析[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006,(24):492～494.

[5]鄭坤，王建華.基于MATLAB的電力系統(tǒng)輸電線路仿真[J].哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2005,21(10)：46～48.

[6]朱正偉.基于小波理論的電力系統(tǒng)故障檢測(cè)方法研究[D].南京：南京理工大學(xué)學(xué)位論文，2006.