第一篇：基于matlab電力系統(tǒng)故障分析與仿真

課程設(shè)計說明書 題目名稱：基于Matlab的電力系統(tǒng)故障分析與仿真 系 部：

電力工程系 專業(yè)班級：

電氣工程 學(xué)生姓名：

學(xué) 號 指導(dǎo)教師：

完成日期：

2018年X月X日 XX學(xué)院 課程設(shè)計評定意見 設(shè)計題目 基于Matlab的電力系統(tǒng)故障分析與仿真 系 部 電力工程系_________ 專業(yè)班級 電氣工程 學(xué)生姓名______________ 學(xué)生學(xué)號 評定意見：

評定成績：

指導(dǎo)教師（簽名）：

年 月 日（此頁背書）評定意見參考提綱：

1、學(xué)生完成的工作量與內(nèi)容是否符合任務(wù)書的要求。

2、學(xué)生的勤勉態(tài)度。

3、設(shè)計或說明書的優(yōu)缺點，包括：學(xué)生對理論知識的掌握程度、實踐工作能力、表現(xiàn)出的創(chuàng)造性和綜合應(yīng)用能力等。

XX學(xué)院 電力工程 系課程設(shè)計任務(wù)書 2017-2018學(xué)年 1 學(xué)期 2018年 1月 X 日 專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 電氣工程1 課程名稱 電力系統(tǒng)仿真 設(shè)計題目 基于Matlab的電力系統(tǒng)故障分析與仿真 指導(dǎo)教師 起止時間 2018.1.8-2018.1.19 周數(shù) 2 設(shè)計地點 實驗樓 設(shè)計目的：

本次設(shè)計旨在學(xué)習(xí)和掌握電力系統(tǒng)仿真的基本方法。通過MATLAB/SIMULINK仿真軟件，使所學(xué)的專業(yè)知識和技能能夠得到靈活運用，包括電力系統(tǒng)的建模，參數(shù)設(shè)置，短路故障設(shè)置或潮流計算，結(jié)果分析及波形調(diào)試等。從建模與仿真、數(shù)據(jù)分析、工程系統(tǒng)分析等方面培養(yǎng)和提高解決實際電力系統(tǒng)的短路與潮流計算的能力以及電力系統(tǒng)綜合分析的能力。

設(shè)計任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)：

1、原始資料分析；

2、通過MATLAB/SIMULINK軟件建立電力系統(tǒng)仿真模型；

3、參數(shù)、短路故障設(shè)置及仿真調(diào)試；

4、觀察不同短路點及短路類型時的電壓和電流波形；

5、潮流計算結(jié)果處理及功率損耗分析等。

設(shè)計進(jìn)度與要求：

第1天：資料分析及參考相關(guān)設(shè)計手冊、規(guī)范及電力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

第2-3天：根據(jù)實際電力系統(tǒng)建立仿真模型；

第4-5天：各元件參數(shù)設(shè)置與調(diào)試；

第6-7天：短路點及不同短路類型的設(shè)計；

第8-9天：仿真調(diào)試運行及結(jié)果處理分析；

第10-11天：各短路、短路類型情況下電壓電流波形分析和潮流計算及其結(jié)果分析；

第12-13天：設(shè)計說明書的撰寫及修改完善；

第14天：答辯，上交合格報告。

主要參考書及參考資料：

[1] 于群.MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.[2] 梁志瑞.電力系統(tǒng)課程設(shè)計參考資料[M].保定：華北電力大學(xué)出版社,2004.[3] 傅知蘭.電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與使用計算[M].北京：中國電力出版社,2004.[4] 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社,2009.[5] 李獻(xiàn).MATLAB/Simulink系統(tǒng)仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社,2017.教研室主任（簽名）系（部）主任（簽名）摘 要 本次設(shè)計介紹了電力系統(tǒng)故障分析方法及Matlab/Simulink的基本特點。通過算例對電力系統(tǒng)故障進(jìn)行分析計算。然后對算例，運用Matlab/Simulink進(jìn)行電力系統(tǒng)故障仿真，得出仿真結(jié)果。并將電力系統(tǒng)故障的分析計算結(jié)果與Matlab仿真的分析結(jié)果進(jìn)行比較，從而得出結(jié)論。結(jié)果表明運用Matlab對電力系統(tǒng)故障進(jìn)行分析與仿真，能夠準(zhǔn)確直觀地考察電力系統(tǒng)故障的動態(tài)特性，驗證了Matlab在電力系統(tǒng)仿真中的強(qiáng)大功能。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；

故障；

Matlab；

仿真 目錄 1.引言 1 1.1電力系統(tǒng)故障分析的基本知識 1 1.1.1故障概述 1 1.1.2故障類型 1 1.1.3 故障概率 1 1.2 電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù) 2 2 仿真軟件 4 2.1 Matlab的簡介 4（1）友好的工作平臺和編程環(huán)境 4（2）簡單易用的程序語言 4（3）強(qiáng)大的科學(xué)計算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力 5（4）出色的圖形處理功能 5（5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 5（6）實用的程序接口和發(fā)布平臺 5（7）應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）6 2.2 Simulink的簡介 6 3 電力系統(tǒng)故障計算的基本原理 8 3.1 短路計算的基本原則和規(guī)定 8 3.2 短路點的選擇原則與確定 9 3.2.1 短路點選擇原則 9 3.2.2 短路點的選擇 9 3.3短路電流計算 9 3.3.1計算的基本步驟 9 3.3.2短路計算 10 4 電力系統(tǒng)故障仿真 12 4.1 概述 12 4.2 電力系統(tǒng)各元件主要模型 12 4.2.1同步發(fā)電機(jī) 12 4.2.2 三相π型線路功能模塊（3-Phase PI Section）13 4.2.3 并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊（Elements）14 4.2.4 三相故障模塊（3-phase Fault）14 4.2.5 變壓器模塊 15 4.3 電力系統(tǒng)故障仿真 16 4.3.1 算例圖 16 4.3.2 模型建立步驟及其參數(shù)設(shè)置 17 4.4 仿真結(jié)果與分析 27 4.4.1 仿真結(jié)果 27 4.4.2 結(jié)果分析 28 總 結(jié) 29 致 謝 30 參考文獻(xiàn) 31 1.引言 1.1電力系統(tǒng)故障分析的基本知識 1.1.1故障概述 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生系統(tǒng)通路的情況。

電力系統(tǒng)在運行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時流過的電流。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流，并取決于短路點距電源的電氣距離。例如，在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時，流過發(fā)電機(jī)的短路電流最大瞬時值可達(dá)額定電流的10～15倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)數(shù)萬安。這會對電力系統(tǒng)的正常運行造成嚴(yán)重影響和后果。

供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時,很大的短路電流會使電器設(shè)備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作.為了消除或減輕短路的后果,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計繼電保護(hù)和選用限制短路電流的元件。

1.1.2故障類型 三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有 4 種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對地短路和兩相對地短路。其中，除三相短路時，三相回路依舊對稱，因而又稱對稱短路外，其余三類均屬不對稱短路。在中性點接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，以一相對地的短路故障最多，約占全部故障的90％。在中性點非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。表1.1給出這幾種短路的簡略記號。

短路類型 示意圖 代表符號 三相短路 二相短路 單相短路 二相短路接地 表1.1 短路的簡略記號 1.1.3 故障概率 運行經(jīng)驗指出，架空輸電線是電力系統(tǒng)中比較薄弱的環(huán)節(jié)，發(fā)生短路的幾率最高，我國某電力系統(tǒng)多年統(tǒng)計出在不同范圍內(nèi)發(fā)生短路故障的相對次數(shù)列出如表1.2。

線路范圍 發(fā)生幾率 在110kV線路上 容量為6000kW以上的發(fā)電機(jī) 110kV變壓器 110kV母線 78.0% 7.5% 6.5% 8.0% 表1.2 不同范圍能發(fā)生短路故障幾率 短路類型 發(fā)生幾率 三相短路 二相短路 二相短路接地 單相短路 5% 4% 8% 83% 表1.3 110kV線路上各種類型短路故障幾率 從表1.3中的數(shù)字中可以看出單相短路幾率占壓倒性多數(shù)，國外的運行經(jīng)驗也證明了這一點。三相短路的幾率是很小的，但這并不說明三相短路無關(guān)緊要，相反對三相短路應(yīng)該加以重視，因為三相短路的情況最嚴(yán)重，有時為了最后論斷電力系統(tǒng)在短路情況下工作的可能性，他起著決定性的作用。此外，研究三相短路之所以重要，還由于我們在分析計算不對稱短路時，往往把不對稱短路看成某種假定的三相短路來處理。

1.2 電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù) 早在 1982年 8月，美國電力研究所(EPRI)便開始了火電站設(shè)備早期故障檢測的工作，經(jīng)過此后 10多年的努力，在電站性能監(jiān)測和診斷方面，EPRI一直處于領(lǐng)先地位。此外，美國西屋公司也在 1976年開始了電站在線計算機(jī)診斷工作，并在 1980年投入了一個小型的電機(jī)診斷系統(tǒng)，1981年進(jìn)行電站人工智能故障診斷專家系統(tǒng)的研究，1984年應(yīng)用于現(xiàn)場,到1990年己發(fā)展成為大型電站在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)(AID),即汽輪發(fā)電機(jī)組智能化故障診斷專家系統(tǒng)。我國在故障診斷技術(shù)方面的研究起步較晚，開始于20世紀(jì)70年代末，落后于國外至少 20-30年的歷史，基本上是在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行消化、吸收而發(fā)展起來的。第一階段為起步階段，從 1979年至 1990年大約用了 10年時間。這個階段的特點是認(rèn)識設(shè)備診斷技術(shù)的重要性，設(shè)備診斷技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究十分活躍，這個階段以快速傅里葉變換、譜分析、信號處理等技術(shù)為基礎(chǔ)，以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為技術(shù)目標(biāo)。第二階段為發(fā)展階段，從 1991年開始至 90年代末以我國工業(yè)的建設(shè)迅速發(fā)展為背景，以現(xiàn)代化管理的需要為前提，出現(xiàn)了診斷技術(shù)迅速發(fā)展的局面。這個階段以故障分類、模式識別、智能化專家系統(tǒng)及其計算(故障樹計算、模糊邏輯計算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算、基因計算等)為基礎(chǔ)，全方位開展了設(shè)備的故障診斷研究，從理論和生產(chǎn)應(yīng)用上形成了具有我國特點的故障診斷理論，研制出了可與國際接軌的大型設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)故障診斷是近年來十分活躍的研究課題之一。傳統(tǒng)型的研究是在建立被診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)生故障時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)變化，導(dǎo)致系統(tǒng)潮流的變化，進(jìn)而根據(jù)潮流計算的變化判斷出故障，多用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法，采用單一的集中求解，因系統(tǒng)規(guī)模、復(fù)雜程度和不確定因素等的限制難以適應(yīng)目前電力系統(tǒng)的這樣一個日趨復(fù)雜的分布式大系統(tǒng)的故障診斷問題發(fā)展趨勢，系統(tǒng)故障診斷難以達(dá)到理想的效果。因此，目前研究電力系統(tǒng)故障診斷的方法主要是采用的智能化方法。近幾十年來，故障診斷技術(shù)得到了深入廣泛的研究，提出了眾多可行的方法，概括起來即可可分為三大類：

基于解析模型的方法，在了解診斷對象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，按一定的數(shù)學(xué)方法對被測信息進(jìn)行處理判斷，可分為狀態(tài)估計法、等價空間法和參數(shù)估計法等?；诮馕瞿Ｐ偷墓收显\斷方法是最早發(fā)展起來的，其主要思想是通過構(gòu)造觀測器估計出系統(tǒng)輸出，然后將它與輸出的測量值作比較，從中獲得故障信息。由于建模的困難與模型本身的誤差以及各種不可預(yù)見的因素(如系統(tǒng)發(fā)生故障時，不僅可能引起模型參數(shù)的變化，還可能引起模型結(jié)構(gòu)的變化，而且這種變化是不確定的)，大大地影響了其診斷的準(zhǔn)確性。

基于信號處理的方法，利用信號模型，如相關(guān)函數(shù)、頻譜、自回歸滑動平均、小波變換等，直接分析可測信號，提取諸如方差、幅值、頻率等特征值，從而檢測出故障。這種方法由于不需要建立對象的解析數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)簡單，在工程上具有廣泛的應(yīng)用，但這種方法只有當(dāng)故障發(fā)展到相當(dāng)程度并影響到外部特征時才有效，而且只能對故障范圍做出粗略的判斷，大多數(shù)情況下不能直接定位故障。

基于知識的診斷方法。這類方法的主要優(yōu)點是不依賴于具體的數(shù)學(xué)模型，而且克服了基于信號處理故障診斷方法的缺點，引入了診斷對象的許多信息，具有較為豐富的、靈活的知識表達(dá)和問題求解能力，它可以充分發(fā)揮人類專家在診斷中根據(jù)感覺、知識、經(jīng)驗所進(jìn)行的推理判斷的能力，并可適合于各種場合的故障判別。基于知識的故障診斷方法由于其本身具有的優(yōu)點已經(jīng)成為故障診斷領(lǐng)域中的一個主要方法，它不僅可以進(jìn)行離線的故障診斷，還可以用于在線的故障診斷與故障處理。在電力系統(tǒng)中，這類方法的開發(fā)研究也是最為引人矚目的一類課題，國內(nèi)外也有大量的文獻(xiàn)介紹基于知識的診斷方法在電網(wǎng)絡(luò)故障診斷中的應(yīng)用。近年來，一般報警信息的處理和常見簡單故障的診斷問題已經(jīng)得到較好的解決。

隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)學(xué)和智能科學(xué)理論的發(fā)展，不斷有新的電網(wǎng)故障診斷方法出現(xiàn)，但是從電力系統(tǒng)故障診斷理論與方法研究和應(yīng)用的深度、廣度可以清晰地看到，其研究仍停留在理論和模型的探索階段，基本上沒有非常成功的成型實用系統(tǒng)，實用化方面一直未有太大的發(fā)展。從發(fā)表的文獻(xiàn)來看，電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)大多依托于調(diào)度端或變電站內(nèi)，分別利用調(diào)度 SCADA系統(tǒng)的實時信息或站內(nèi)綜合百動化系統(tǒng)收集的信息來實現(xiàn)；

隨著系統(tǒng)、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及故障錄波專用網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，后來又發(fā)展了基于故障錄波信息的故障診斷系統(tǒng)。此系統(tǒng)的建設(shè)，對故障后所有相關(guān)的故障信息，例如保護(hù)裝置信息、錄波器信息、雷電定位信息、監(jiān)控裝置信息等，進(jìn)行采集、傳輸、存儲和處理，為電網(wǎng)故障處理提供了信息支持。這些寶貴的信息為新的電網(wǎng)故障診斷方法提供了基礎(chǔ)，大大拓展了電網(wǎng)故障診斷的研究方向。因此，在電網(wǎng)故障診斷理論的實用化過程中，必須充分重視信息的收集與整理工作，包括用于故障診斷的數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建、故障綜合信息的預(yù)處理和診斷知識的提取等。2 仿真軟件 2.1 Matlab的簡介 Matlab和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。Matlab可以進(jìn)行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。

Matlab的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用Matlab來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點,使Matlab成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，Java的支持。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組atlab函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的Matlab愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。

Matlab的特點：

(1)、此高級語言可用于技術(shù)計算(2)、此開發(fā)環(huán)境可對代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理(3)、交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計及求解問題(4)、數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等(5)、二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)(6)、各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面(7)、各種函數(shù)可將基于Matlab的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如 C、C++、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel）集成[2](8)、不支持大寫輸入，內(nèi)核僅僅支持小寫 Matlab的優(yōu)勢：

（1）工作平臺和編程環(huán)境 Matlab由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用Matlab的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括Matlab桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著Matlab的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，Matlab的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡單。而且新版本的Matlab提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進(jìn)行出錯原因分析。

（2）簡單易用的程序語言 Matlab一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一起運行。新版本的Matlab語言是基于最為流行的C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利于非計算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是Matlab能夠深入到科學(xué)研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。

（3）強(qiáng)大的科學(xué)計算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力 Matlab是一個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++。在計算要求相同的情況下，使用Matlab的編程工作量會大大減少。Matlab的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。

（4）出色的圖形處理功能 Matlab自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達(dá)式作圖。可用于科學(xué)計算和工程繪圖。新版本的Matlab對整個圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如:圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），Matlab同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等,Matlab也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的Matlab還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。

（5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 Matlab對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，Matlab已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。

（6）實用的程序接口和發(fā)布平臺 新版本的Matlab可以利用Matlab編譯器和C/C++數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的Matlab程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于Matlab運行的C和C++代碼。允許用戶編寫可以和Matlab進(jìn)行交互的C或C++語言程序。另外，Matlab網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的Matlab數(shù)學(xué)和圖形程序。Matlab的一個重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是Matlab函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。

（7）應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；

在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；

在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；

在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進(jìn)行連接。

2.2 Simulink的簡介 Simulink是Matlab最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。

Simulink是Matlab中的一種可視化仿真工具，是一種基于Matlab的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI)，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。

Simulink用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進(jìn)行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計、執(zhí)行、驗證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與Matlab 緊密集成，可以直接訪問Matlab大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。

Simulink的特點：

（1）豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫（2）交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖（3）以設(shè)計功能的層次性來分割模型，實現(xiàn)對復(fù)雜設(shè)計的管理（4）通過Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼（5）提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成（6）使用Embedded Matlab? 模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用Matlab算法（7）使用定步長或變步長運行仿真，根據(jù)仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運行或以編譯C代碼的形式來運行模型（8）圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計的性能和異常行為（9）可訪問Matlab從而對結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù) 3 電力系統(tǒng)故障計算的基本原理 3.1 短路計算的基本原則和規(guī)定 電力系統(tǒng)三相短路計算主要是短路電流周期分量的計算，在給定電源電勢時，實際就是穩(wěn)態(tài)交流電路的求解。

在電力系統(tǒng)短路電流的工程計算中，許多實際問題的解決（如電網(wǎng)設(shè)計中的電氣設(shè)備選擇）并不需要十分精確的結(jié)果，于是產(chǎn)生了近似計算的方法。在近似計算中主要是對系統(tǒng)元件模型和標(biāo)么值參數(shù)計算做了簡化處理。在元件模型方面，忽略發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路的電阻，不計輸電線路的電容，略去變壓器的勵磁電流（三相三柱式變壓器的零序等值電路除外），負(fù)荷忽略不計或只做近似估計。在標(biāo)么值參數(shù)計算方面，在選取各級平均電壓做為基準(zhǔn)電壓時，忽略各元件(電抗器除外)的額定電壓之比，即所有變壓器的標(biāo)么變比都等于1。此外，有時還假定所有發(fā)電機(jī)的電勢具有相同的相位，加上所有元件僅用電抗表示，這就避免了復(fù)數(shù)運算，把短路電流的計算簡化為直流電路的求解。

短路計算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并對其進(jìn)行相關(guān)校驗。

基本假定：短路電流實用計算中，采用以下假設(shè)條件和原則：

正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；

所有電源的電動勢相位角相同；

系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；

定子三相繞組空間相差120°電氣角；

電力系統(tǒng)中各原件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小變化；

電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)；

同步電機(jī)都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強(qiáng)行勵磁）；

短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；

不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；

除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計；

元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；

輸電線路的電容略去不計；

用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。

一般規(guī)定：

（1）驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成的5～10年）。確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在僅在切換過程中可能并列運行的接線方式；

（2）在電氣網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機(jī)的影響；

（3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。對加裝電抗器的6～10KV出線與廠用分支線回路，除其母線和母線隔離開關(guān)之間隔板前的引線和套管，計算短路點應(yīng)選擇在電抗器前，其余導(dǎo)體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后；

（4）導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計算。

3.2 短路點的選擇原則與確定 3.2.1 短路點選擇原則 短路計算點是指在正常接線方式時，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點。所選的短路點一定要是各種短路類型是最嚴(yán)重的情況，應(yīng)為只要這樣才能得出變壓器中性點的最大入地電流，算出后才能進(jìn)行接地電阻允許值的計算。而且一般不止選擇一個短路點，而是通常選擇2～3個分別進(jìn)行計算，然后將計算結(jié)果進(jìn)行比較。

3.2.2 短路點的選擇 在該系統(tǒng)中選擇了220kV高壓側(cè)母線 與220kV高壓側(cè)母線之間（如圖3.1）。

圖 3.1 同步發(fā)電機(jī)三相短路系統(tǒng)算例圖 3.3短路電流計算 3.3.1計算的基本步驟 計算的基本過程如下：

（1）選擇短路點；

（2）畫出計算用等值網(wǎng)絡(luò)，利用標(biāo)幺值計算：

①基準(zhǔn)值選取，；

②各種標(biāo)幺值的計算；

③各元件的電抗編號；

（3）網(wǎng)絡(luò)化簡，求轉(zhuǎn)移電抗；

（4）求相應(yīng)的計算電抗Xjs；

（3.1）（5）求短路電流有名值；

（3.2）3.3.2短路計算（1）假設(shè)一個電力系統(tǒng)三相短路，其中已知參數(shù)如下：

（2）系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)幺值化：

圖3.2 系統(tǒng)等值電路圖（3）再將該電路圖三角星化如圖3.3：

圖 3.3 網(wǎng)絡(luò)三角化星圖 其中：

（4）將星型圖繼續(xù)簡化為圖3.4得：

圖3.4 化簡合并電路圖（5）最后計算短路電流：

電力系統(tǒng)故障仿真 4.1 概述 電力系統(tǒng)仿真主要是對短路類型中的三相短路、兩相短路和單相接地短路的電流、機(jī)端電壓波形進(jìn)行分析。利用Matlab軟件中的電力系統(tǒng)模塊庫(PSB)，建立了同步發(fā)電機(jī)無窮大系統(tǒng)模型，它對電力系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計和選用有一定的參考價值。同時電壓電流波形可以直觀的了解，便于建立系統(tǒng)的觀念。

4.2 電力系統(tǒng)各元件主要模型 4.2.1同步發(fā)電機(jī)（1）、同步發(fā)電機(jī)的基本方程、參數(shù)和等值電路 ①．回路電壓方程 定子回路：

(4.1)，(4.2)正電流產(chǎn)生負(fù)磁鏈(4.3)(4.4)轉(zhuǎn)子回路：（負(fù)載反電勢）(4.5)Ｄ繞組：(4.6)Ｑ繞組：(4.7)用分塊矩陣形式簡寫為：

(4.8)(4.9)②．磁鏈方程 結(jié)論：因同步發(fā)電機(jī)的凸極使得氣隙不均勻和轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，Lss可以是周期變化的時變參數(shù)，LSR、LRS必然周期變化的時變參數(shù)，abc坐標(biāo)制的同步發(fā)電機(jī)基本方程是時變系數(shù)微分方程。

（2）、同步電機(jī)的Simulink 模型 在電機(jī)元件庫中，同步電機(jī)的模型有五個，即兩個簡化模型，一個實名制下的原理模型，一個標(biāo)么值下的原理模型和一個標(biāo)么值下的標(biāo)準(zhǔn)模型。原理模型和標(biāo)準(zhǔn)模型的屬性參數(shù)的主要參數(shù)意義分別講述如下：

① Rotor type:指轉(zhuǎn)子繞組的形式，可選凸極（salient-pole）或者隱極（round）。

② Intial conditions: 用于設(shè)置電機(jī)的初始速度偏差、轉(zhuǎn)子電氣角度、線電流幅值、相角及初始勵磁電壓。

③ Simulink saturation: 用于確定轉(zhuǎn)子電磁飽和度、定子鐵芯的飽和參數(shù)。如果選擇了該項參數(shù)，則屬性參數(shù)對話框會增加一欄“Saturation parameters”設(shè)置項。

在標(biāo)準(zhǔn)模型中，還有兩項下拉選項，即d軸時間常數(shù)和q軸時間常數(shù)。它們分別用于確定上述時間常數(shù)是按轉(zhuǎn)子短路時設(shè)置還是按轉(zhuǎn)子開路時設(shè)置。同步電機(jī)模型的輸入端包括兩個：

其一是機(jī)械功率（Pm）。在發(fā)電機(jī)模式下，該輸入可以是一個正的常數(shù)或者參數(shù)或者原動機(jī)模塊的輸出；

在電動模式下，該輸入通常是一個負(fù)的常數(shù)或者函數(shù)。

其二是勵磁電壓（Vf）。在發(fā)電機(jī)模式下，它一般由勵磁調(diào)節(jié)器提供；

在電動模式下，它通常是一個常量。

同步電機(jī)的輸出端包括了三相輸出端子（A、B、C）和測量端子（m）.通過測量端子，可以觀測到同步電機(jī)的電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)子等22個物理不變量值。

4.2.2 三相π型線路功能模塊（3-Phase PI Section）三相π型線路是構(gòu)建電力系統(tǒng)模擬輸電仿真模型時最常用的功能模塊，由電阻、電感和電容構(gòu)成。其參數(shù)設(shè)置類似于串、并聯(lián)RlC支路模塊，只是他所設(shè)置的電阻、電感和電容值為單位輸電線長度時的參數(shù)值。因此在π型線路功能模塊的屬性參數(shù)對話框中，還需要設(shè)置輸電線路的長度值。

所以，就三相π型線路模塊而言，在其電感、電阻、電容值的屬性參數(shù)設(shè)置框中，包括：（1）頻率；

（2）正序和零序電阻值；

（3）正序和零序電容值；

（4）輸電線路的長度值。其參數(shù)對話框如圖4.1：

圖 4.1 三相π型線路模塊參數(shù) 4.2.3 并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊（Elements）并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊（Parallel RLC Load）提供了一個由電阻、電感、電容并聯(lián)連接構(gòu)成的功能模塊，也可以通過設(shè)置它的電阻、電感和電容的具體值來改變該支路的等效阻抗。其參數(shù)對話框如圖4.2所示：

圖 4.2 并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊參數(shù) 4.2.4 三相故障模塊（3-phase Fault）三相故障模塊提供了一種可編程的相間（phase-to-phase）和（phase-to-ground）故障斷路器中。三相故障模塊使用了三個獨立的斷路器，用來模擬各種對地或者相間故障模型。其參數(shù)對話框如圖4.3所示：

圖 4.3三相故障模塊參數(shù) 三相故障模塊中的斷路器的開通和關(guān)斷時間可以由一個Simulink 外部信號（外部控制模式）或者內(nèi)部控制定時器（內(nèi)部控制模式）來控制。

如果不設(shè)計接地故障，接地電阻（Ground resistance）Rg自動被設(shè)置為10。舉例說明如下：當(dāng)設(shè)置一個A、B相間短路故障模型時，只需要設(shè)置A相故障和B相故障屬性參數(shù)；

當(dāng)設(shè)置一個A相接地故障模型時，只需要同時設(shè)置A相故障和接地故障屬性參數(shù)，并且要指定一個小的接地電阻值。需要注意的是：

① 如果三相故障模塊被設(shè)置為外部控制（External control）模式時，在模塊的封裝圖表中就會出現(xiàn)一個控制輸入端。連接到這個輸入端的控制信號必須是0或者1之類的脈沖信號（其中0表示斷開斷路器，1表示閉合斷路器）。

② 當(dāng)三相故障模塊被設(shè)置為內(nèi)部控制模式（internal control mode）時，其開關(guān)時間（switching times）和開關(guān)狀態(tài)，均在該模塊的屬性參數(shù)對話框中進(jìn)行設(shè)置。

4.2.5 變壓器模塊（1）變壓器模塊 變壓器模塊是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級繞組中通有交流電流時，鐵心（或磁心）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵心（或磁心）和繞組組成，繞組有兩個或兩個以上的繞組，其中介電源的繞組叫初級繞組，其余的繞組叫次級繞組。按電源相數(shù)來分，變壓器單相、三相和多相幾種形式。他的重要特性參數(shù)主要有；

①工作頻率：變壓器鐵心損耗與頻率有很大的關(guān)系，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計和使用，這個頻率稱工作頻率。

②額定頻率：在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。

③額定電壓：指在變壓器的繞組上所允許施加的電壓，工作時不得大于該電壓。

④電壓比：指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別。

⑤空載電流：變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流。

⑥空載損耗：指變壓器次級開路時在初級測得的功率損耗。主要損耗是鐵心損耗，其次是空載電流在初級繞組銅祖上產(chǎn)生的損耗（銅損），這部分消耗很小。

⑦效率：指次級功率與初級功率比值的百分比。通常變壓器的額定功率越大，效率就越高。

（2）標(biāo)么值參數(shù)系統(tǒng)介紹 為了便于工業(yè)應(yīng)用，通常要將有名值轉(zhuǎn)換為標(biāo)么值，而這需要知道相應(yīng)繞組的額定功率（P，單位VA）、額定電壓（V,單位V）以及額定頻率（f,單位Hz）。對每一個繞組，其電阻和電抗的標(biāo)么值定義如下：

(4.11)(4.12)(4.13)(4.14)式中：V、P和f分別為一次繞組的額定電壓，額定功率和額定頻率。

（3）雙繞組三相變壓器 雙繞組三相變壓器的兩個繞組可以接成多種形式，如星形Y、帶中性線的星形Yn、星形接地Yg、三角形（超前星形30°）它們可以通過該功能模塊。

雙繞組三相變壓器需要設(shè)置的主要參數(shù)有：變壓器的額定功率，頻率，繞組電壓、兩個繞組的漏抗和電阻，以及激磁電感和激磁電阻。在該功能模塊的屬性參數(shù)對話框中，還有是否考慮鐵芯飽和情況的選項，由“Saturable core”選項完成。

當(dāng)選定了“Saturable core”選項時，該屬性參數(shù)對話框中便會自動增加一欄飽和特性參數(shù)設(shè)置欄（saturation charateristic）,用于設(shè)置該變壓器模塊的飽和特性。同時還會出現(xiàn)兩個復(fù)選框“Simulate hysteresis”和”Specify initial fluxes”,前者用于決定是否進(jìn)行磁滯飽和仿真，后者則用于設(shè)置初始磁通。

4.3 電力系統(tǒng)故障仿真 4.3.1 算例圖 根據(jù)電力系統(tǒng)典型接線，建立一個含故障的電力系統(tǒng)算例圖如圖3.1所示。

4.3.2 模型建立步驟及其參數(shù)設(shè)置 根據(jù)含故障的電力系統(tǒng)算例圖，建立仿真模型圖如圖4.4、圖4.5、圖4.6、所示：

圖4.4 電力系統(tǒng)三相短路系統(tǒng)仿真 圖4.5 同步發(fā)電機(jī)Area的子系統(tǒng) 圖4.6 PSS控制系統(tǒng)的子系統(tǒng) 圖4.7無窮大子系統(tǒng)（1）在Simuink窗口下的File菜單中選擇New命令創(chuàng)建一個untitled的空白文件窗口；

（2）打開SimPowerSystems窗口下的Elements，將其中的Three-Phase Breaker從該模塊庫中拷貝到untitled窗口，其參數(shù)設(shè)置如圖4.8：

圖4.8 Three-Phase Breaker的參數(shù)（3）將其他模塊拷貝untitled窗口中，其中Distributed Parameters Line Three-phase的參數(shù)分別如下圖4.9：

圖4.9 Distributed Parameters Line Three-phase的參數(shù)（4）建立一個含同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)Area：

①創(chuàng)建一個untitled空白文件窗口；

②在SimPowerSystems下的Machines中引入Machines Measurement Demux模塊和Steam Turbine and Governor模塊以及Excitation System模塊，并分別命名為Machine 1 Measurement Demux和STG以及EXCITATION其參數(shù)如圖4.10、圖4.11和圖4.12：

圖4.10 Machines Measurement Demux模塊參數(shù) 圖4.11 Steam Turbine and Governor模塊參數(shù) 圖4.12 Excitation System模塊參數(shù) ③在SimPowerSystems下的Machines中引入Multi-Band Power System Stabilizer模塊以及兩個Generic Power System Stabilizer分別命名為MB-PSS、Delta w PSS(Kundur)、Delta Pa Pss，其參數(shù)如圖4.13和圖4.14：

④將其他模塊拷貝其中連接入如圖4.6所示：

⑤全部選中上圖所示的功能模塊，用鼠標(biāo)右鍵點擊所選功能模塊中的任意一個功能模塊，彈出對話框，→點擊Create Subsystem（創(chuàng)建子系統(tǒng)），→點擊該子系統(tǒng)模塊的名稱Subsysterm，將它重新命名為M1：Turbine&Regulators。

圖4.13 Multi-Band Power System Stabilizer模塊參數(shù) 圖4.14 Generic Power System Stabilizer模塊參數(shù)（5）將M1：Turbine&Regulators系統(tǒng)復(fù)制并命名為M2Turbine&Regulators；

（6）建立勵磁發(fā)電機(jī)的子系統(tǒng)；

①創(chuàng)建一個空白文件窗口并命名其為Area 1；

②將M1：Turbine&Regulators，M2：Turbine&Regulators拷貝于其中；

③在SimPowerSystems下的Machines中引入兩個Synchronous Machine分別命名為M1 900MVA和M2 900MVA，其參數(shù)設(shè)置分別如圖4.15：

圖4.15 Synchronous Machine模塊參數(shù) ④在SimePowerSystems下的Elements中引入兩個Three-Phase Transformer模塊，分別命名為T1:900MVA29kV/230kV和T2:900MVA29kV/ 230kV其參數(shù)設(shè)置如圖4.16：

圖4.16 Three-Phase Transformer模塊參數(shù) ⑤在SimePowerSystems下的Elements中引入兩個Three-Phase PI Section Line模塊分別命名為25km Area 1和10 km Area1其參數(shù)設(shè)置如圖4.17：

⑥在SimePowerSystems下的Elements中引入兩個Three-Phase Parallel RLC Load模塊分別命名為967MW100MVAR-187MVAR和-200MVAR，其參數(shù)分別如圖4.18：

圖4.17 Three-Phase PI Section Line模塊參數(shù) ⑦將其他模塊引入建立如圖4.5的模型：

⑧全部選中上圖所示的功能模塊，用鼠標(biāo)右鍵點擊所選功能模塊中的任意一個功能模塊，彈出對話框，→點擊Create Subsystem（創(chuàng)建子系統(tǒng)），→點擊該子系統(tǒng)模塊的名稱Subsysterm，將它重新命名為Area。

圖4.18Three-Phase Parallel RLC Load模塊參數(shù)（7）建立一個無窮大電網(wǎng)模型；

①在SimPowSystems模塊庫的Source中，選一個3-phase Source功能模塊，并將其命名為12000MVA110kV，其關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置方法如圖4.19所示：

圖4.19 3-phase Source功能模塊參數(shù) ②在SimPowerSystems模塊庫中，打開Element模塊庫，選中3-phase parallel RLC load功能模塊，并將其命名為Load 500MW，其屬性參數(shù)設(shè)置對話框如圖4.20：

圖4.20 3-phase parallel RLC load功能模塊參數(shù) ③將兩個模塊如圖4.7連接，并將所有模塊封裝成一個子系統(tǒng)，并命名為infinity。

（8）將Area 和Infiniti兩個子系統(tǒng)拷入最初建立的untitled空白文件系統(tǒng)，建立如圖3的系統(tǒng)；

（9）設(shè)置Powergui的參數(shù)：

①Steady State Voltages and Currents的參數(shù)設(shè)置如圖4.21：

圖4.21Steady State Voltages and Currents的參數(shù) ②Initial States Setting選項的參數(shù)設(shè)置如圖4.22：

圖4.22 Initial States Setting選項的參數(shù) ③Load Flow and Machine Initialization選項的參數(shù)設(shè)置如圖4.23：

圖4.23 Load Flow and Machine Initialization選項的參數(shù) ④其他設(shè)置均為默認(rèn)設(shè)置，不做任何改動（10）將該仿真模型文件保存為lhy.mdl。

4.4 仿真結(jié)果與分析 4.4.1 仿真結(jié)果 建立好如圖4.5所示的Simulink仿真模型后，將仿真參數(shù)設(shè)置好便可以執(zhí)行仿真圖4.22設(shè)置，圖4.24~圖4.27給出了主要的仿真波形。

圖4.24 發(fā)生三相故障時機(jī)端電流波形 圖4.25 發(fā)生三相故障時機(jī)端電壓波形 圖4.26 發(fā)生三相故障時短路點的電流波形 圖4.27 發(fā)生三相故障時短路點的電壓波形 4.4.2 結(jié)果分析（1）、發(fā)生三相短路時，機(jī)端點仿真結(jié)果分析: 發(fā)生三相短路時，電力系統(tǒng)在機(jī)端點的仿真結(jié)果如圖4.24、圖4.25，包含機(jī)端三相電壓、電流波形，由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時，故障相各相電流由于三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流為0，電壓為穩(wěn)定值，在0.05秒時，三相短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生三相短路，機(jī)端短路電流急劇增大；

機(jī)端各相電壓下降。在0.1s時，三相短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時故障點各相電流迅速下降。

（2）、發(fā)生三相短路時，故障點仿真結(jié)果分析 發(fā)生三相短路時，電力系統(tǒng)在故障點的仿真結(jié)果如圖4.26、圖4.27，包含機(jī)端三相電壓、電流波形，由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時，故障相各相電流由于三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流為0，電壓為穩(wěn)定值，在0.05秒時，三相短路故障發(fā)生器閉合，此時電路發(fā)生三相短路，機(jī)端短路電流急劇增大；

機(jī)端各相電壓下降為零。在0.1s時，三相短路故障發(fā)生器打開，相當(dāng)于排除故障，此時故障點各相電流迅速下降為0。

（3）、發(fā)生三相短路時，機(jī)端點和故障點仿真結(jié)果比較。

電力系統(tǒng)在線路上發(fā)生三相短路故障時，由于短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)所以短路點電流是由零開始迅速增大，而機(jī)端電流由一個穩(wěn)定值急速增大；

短路點電壓下降為零，而機(jī)端電壓由于機(jī)端與短路點之間存在阻抗所以必定存在壓降，所以機(jī)端電壓不會下降至零。

（4）、仿真結(jié)果與短路計算結(jié)果的比較。

在用Matlab進(jìn)行電力系統(tǒng)故障仿真得出的短路點電流的標(biāo)幺值為9，短路點電壓為0；

而短路計算的電流波形最大值為8.929，電壓因為短路而為零。兩項結(jié)果出入相差不大，驗證了Matlab軟件仿真的準(zhǔn)確性。

總結(jié) 本文以三相短路為例，介紹了電力系統(tǒng)故障和Matlab/Simulink的基本特點，探索了電力系統(tǒng)故障中最常見的短路計算一些常用的計算方法，和Matlab應(yīng)用的基本方法和步驟，在Matlab軟件中電力系統(tǒng)仿真如何應(yīng)用SimPowerSystems模塊庫構(gòu)建電力系統(tǒng)故障的仿真模型并對其仿真結(jié)果進(jìn)行分析，得出一下結(jié)果：

應(yīng)用Matlab/simulink進(jìn)行仿真分析的結(jié)果和理論計算的結(jié)果相差不大，Matlab仿真工具是一種很實用的工具。

隨著計算機(jī)仿真技術(shù)已成為電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃、設(shè)計和運行等各個方面的重要方法和手段，由于Matlab具有良好的開發(fā)性。高效的數(shù)據(jù)仿真分析，特別是信號處理和直觀的圖形顯示功能，且Matlab/simulink環(huán)境下的SimPowerSystems模型庫及Simulink強(qiáng)大的二次開發(fā)功能和豐富的工具箱，能快速而準(zhǔn)確的對電路及更復(fù)雜的電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真、計算。因此，它已成為電力科研工作者和工程技術(shù)人員應(yīng)用它來進(jìn)行電力系統(tǒng)有關(guān)問題的仿真分析和輔助設(shè)計的理想工具。

通過這次論文的撰寫，我對電力系統(tǒng)故障以及Matlab軟件有了更深的認(rèn)識。但由于在校期間學(xué)習(xí)不扎實，以及實踐經(jīng)驗的缺乏，本文肯定有許多多不足之處，懇切希望老師給予批評指正。

致 謝 本設(shè)計在老師的精心指導(dǎo)下圓滿完成，從開題報告到資料查詢再到論文的撰寫，XX老師都耐心地教導(dǎo)，并為我點出其中的錯誤。老師在理論分析和工作經(jīng)驗方面給了我諸多指導(dǎo)性的建議，他淵博的知識和對學(xué)科發(fā)展獨到的見解，不但給與我一盞明亮的指路之燈，幫助我完成了復(fù)雜的畢業(yè)設(shè)計，更使我今后的工作道路歸入正途。在此我向胡老師表示我最誠摯的感謝！其次，在大學(xué)的四年里，學(xué)校的各位老師在學(xué)習(xí)上和生活上對我的關(guān)心、支持和厚愛，都令我銘記于心，在此也表示我由衷的感謝！各位老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，踏踏實實做人的品質(zhì)，和藹可親的作風(fēng)以及無私奉獻(xiàn)的精神給我留下了深刻的印象，使我終生受益。

最后還要對全體同學(xué)表示感謝，四年來在學(xué)習(xí)、工作和生活中給予我的諸多幫助，謝謝！好喝好！那么最后呢也祝愿我們在場的所有來賓所有的朋友們家庭幸福，生活美滿，身體健康 參考文獻(xiàn) [1] 何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析（第三版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002.（5）：95-96 [2] 周榮光，電力系統(tǒng)故障分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，1988.(1):2-3 [3] 李維波，Matlab在電氣工程中的應(yīng)用[M]．北京：中國電力出版社，2007.(7):342-343 [4] 鐘麟，王峰.Matlab仿真技術(shù)與應(yīng)用教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.(8):411-412 [5] 韓禎祥，吳國炎等.電力系統(tǒng)分析.（第二版）[M].北京：浙江大學(xué)出版社，1993.[6] 華智明，岳湖山.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)計算[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1991.[7] 張鐘俊，電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過程[M].北京：中國工業(yè)出版社，1961.[8] 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第二版）[M].北京：水利電力出版社，1995.[9] 西安交通大學(xué)，西北電力設(shè)計院，電力工業(yè)部西北勘測設(shè)計院.短路電流實用計算方法[M].北京：電力出版社，1982.[10] 賀仁睦，電力系統(tǒng)動態(tài)方正準(zhǔn)確度的研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000，（12）：1~4.[11] 盛義發(fā)，鄧國揚(yáng)，王浩宇等.同步發(fā)電機(jī)新型勵磁系統(tǒng)的研究[J].南華大學(xué)學(xué)報，2003(1):1~6.[12] 鄧國揚(yáng)，盛義發(fā).基于Matlab/Simulink的電力電子系統(tǒng)的建模與仿真[J].南華大學(xué)學(xué)報，2003(1）：1~6.[13] 西安交通大學(xué)等六院校，電力系統(tǒng)計算[M].北京：水利電力出版社，1995.[14]?張森，張正亮.Matlab仿真技術(shù)主導(dǎo)實例應(yīng)用教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[15] 張葛祥，李娜.Matlab仿真技術(shù)與應(yīng)用教程[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2004.[16]?范影樂，楊勝天.Matlab仿真應(yīng)用詳解[M]．北京：人民郵電出版社，2001.[17] 陸超，唐義良，謝小榮等.仿真軟件Matlab與PSB模型及仿真分析[J].電力系統(tǒng)自動化.2000，（9）：23-26.[18]?薛定語，陳陽泉.基于Matlab/Simulink與控制系統(tǒng)仿真[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[19]?王正林等.Matlab/Simulink與控制系統(tǒng)仿真[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2005.[20]?劉白雁等.機(jī)電系統(tǒng)仿真：基于Matlab/Simulink[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[21]?陳桂明.應(yīng)用Matlab建模與仿真[M].北京：北京科學(xué)出版社，2001.[22] Elgerd OI.Electric Energy System Theory-An Introduction[J].McGraw-Hill Book Co.1982(4）：61~66.[23] Kundur P.Power System Stabiliby and Control[J].New York:Mcgraw-Hill,1994(2）：25~26.[24] Grainger J J,Stevenson W D.Power System Analysis[J].New York:Mcgraw-Hill,1994(4）：44~47.[25] Venikov V A.Transient Processes in Electrical Power Systems[J].Mir Publishers,1980(2）：12~13.

第二篇：Matlab與Simulink仿真學(xué)習(xí)心得

Matlab與Simulink仿真學(xué)習(xí)心得

班級：07610 學(xué)號：072016 姓名：呂天雄

一 Matlab學(xué)習(xí)心得體會與編程實踐

<1>學(xué)習(xí)Matlab的心得體會

真正開始接觸Matlab是大二上就開始了，到現(xiàn)在已經(jīng)一年多了，在此之間，Matlab的確為我提供了很多便利。Matlab的確不愧成為是草稿紙上的語言。我們不必去為很簡單的顯示效果圖形去找一些什么其他軟件或者研究比較復(fù)雜的計算機(jī)圖形學(xué)，一個plot或者別的函數(shù)往往就可以得到很滿意的效果。

其實最初開始學(xué)習(xí)matlab的時候感覺這個東西和C沒什么兩樣，但是后來具體到一些 東西，比如信號處理和數(shù)學(xué)建模上以后才感覺到使用matlab編寫程序去驗證結(jié)果比C要節(jié) 省很多時間，而且matlab寫東西基本都是按照自己的思路平鋪直敘很少去考慮什么函數(shù)的 嵌套調(diào)用或者指針等等很頭疼的東西。

關(guān)于matlab的學(xué)習(xí)，我感覺其實百度和matlab自帶的help基本能夠解決絕大數(shù)問題，而且一些比較好的論壇比如004km.cn都會為你產(chǎn)生很大的幫助，關(guān)鍵是在于多動手實踐，多思考。但是matlab畢竟只是一個工具，原理和一些基本的編程素質(zhì)還是必須有的，否則matlab最多也只能是驗證一些別人的東西而已，根本幫不上什么忙的。

<2>遇到的一些問題的思考方式與解決辦法

最開始用matlab的時候是在大物實驗，實驗要求去根據(jù)測量得到的數(shù)據(jù)作出圖。但是 手動用鉛筆去畫確實很麻煩，所以用matlab確實可以省去很大的麻煩。但是第一次遇到問 的時候是有關(guān)極化坐標(biāo)下的曲線擬合。

首先是一個物理實驗的問題；在做一個關(guān)于光的偏振的實驗的時候，最后的結(jié)果要在一個極化坐標(biāo)下顯示出來；因為數(shù)據(jù)是離散的，所以顯示出來的圖像是一個折來折去的一個東東； 然后很自然的想法是對這個曲線進(jìn)行插值處理。

但是極化坐標(biāo)下MATLAB并未提供插值處理的函數(shù)，interp1這個函數(shù)只能在笛卡爾坐標(biāo)系，也就是直角坐標(biāo)系下使用。

然后就想到把極坐標(biāo)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的直角坐標(biāo)系下，pol2cart可以實現(xiàn)這個想法，但是隨后而來，也就是最后導(dǎo)致整個問題失敗的關(guān)鍵也在這里。

pol2cart以后產(chǎn)生的一串?dāng)?shù)據(jù)中出現(xiàn)了重復(fù)的數(shù)據(jù)，那么interp1這個東西也就無能為力了，因為interp1不能處理一串?dāng)?shù)據(jù)中有重復(fù)出現(xiàn)的情況。最后的處理辦法是把這些數(shù)據(jù)c os，sin這些東西變換一下后，使其大致規(guī)則，然后再用polar畫出極坐標(biāo)下的圖形。

接下來這個問題就有點超過我的范圍了，可能會有點敘述不清楚。問題可以概要為：人臉網(wǎng)格插值。

這是一個用三角形網(wǎng)格表示的一個人臉模型。需要通過插值使其變得光滑，當(dāng)然問題的復(fù)雜之處在于，插值會改變原本的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

對于這個問題許多人都給出了解決的辦法，當(dāng)然是一些關(guān)于人臉識別技術(shù)和運動圖像處理的范疇之內(nèi)的。

主要有兩種，第一種是face—ls算法。這種算法是基于RBF（徑向插值函數(shù)）和loop細(xì)分原則的一種算法，當(dāng)然其精確程度比較差點。但是速度挺好。原理是：基于網(wǎng)格上的點，產(chǎn)生出頂點的迭代函數(shù)，從而產(chǎn)生出新的定點，進(jìn)行細(xì)化。然后進(jìn)行插值。也就是引進(jìn)新的頂點。分為兩個過程內(nèi)部插值和邊緣插值。具體可以去看蘭州大學(xué)信息工程學(xué)院的學(xué)報。

第二種也就是基本的老辦法RBF。首先解釋一下什么叫做徑向插值 徑向基函數(shù)

主要是考慮多維空間的數(shù)據(jù)插值問題，徑向基函數(shù)在三維圖形的變形中常常被采用，用其來變分三維人臉的時候還應(yīng)結(jié)合人臉的固有特征。確定該方法來實現(xiàn)三維人臉變形是可行的，但要構(gòu)造好的基函數(shù)，以及解這些高維方程的解仍是難點。插值方法：

假設(shè)大多數(shù)人臉的形狀都可以由一個拓?fù)湓妥兓脕?，那么，通過調(diào)整一個一般模型的構(gòu)造參數(shù)可以建立不同的面部模型。但是，這種參數(shù)模型僅僅局限于那些構(gòu)造參數(shù)已知的情況，并且對特定人臉參數(shù)的調(diào)整非常困難。在離散數(shù)據(jù)的多變量插值問題方面，徑向基函數(shù)（radial basis function，RBF）插值方法是一個行之有效的工具，所以也適用于類似人臉這樣高維曲面的近似或平滑插值。現(xiàn)有的許多方法使用了基于RBF的插值技術(shù)，將一般人臉網(wǎng)格變化到特定人臉的形狀。這種方法的優(yōu)點在于：（1）通過插值可以得到丟失的數(shù)據(jù)點，所以源網(wǎng)格和目標(biāo)網(wǎng)格不需要相同數(shù)目的結(jié)點；（2）如果選擇了合適的匹配點，數(shù)學(xué)上可以保證能夠?qū)⒃淳W(wǎng)格變形到目標(biāo)網(wǎng)格。

當(dāng)然我也不是很懂，只是理解了部分。這種方法的關(guān)鍵是找到一個很好的核函數(shù)來計算出新的頂點。

最后問題解決的方式是查著了一些圖書館的學(xué)報。然后而且在網(wǎng)上找到了部分代碼。然后做出來的。這是我校大四一個同學(xué)畢設(shè)中的一個東西。

其實這個事件最好的解決辦法是在3D-MAX中，不過因為沒能找到MATLAB與3D-MAX是怎么接口的，所以作罷了。

第三次遇到的問題是我在數(shù)學(xué)建模課上遇到的一個關(guān)于矩陣LU分解的問題：

Matlab作出的結(jié)果和手算的結(jié)果竟然不一樣。

10??1????1???1?

U=?1? ?一個矩陣 A=? 經(jīng)過三角分解為L=101????????11?因為1/?為一個極大數(shù) 則1—1/?可以看成—1/?；

設(shè)?=0.***000000001%10的負(fù)24次方

從而L*U=則最后一位1沒有了 變成了0

其中L=

U=Matlab 程序為

epusino=0.***000000001;U=[epusino 1;0-1/epusino];L=[1 0;1/epusino 1];L*U ans =

0.***

1.***

1.***

0 而直接用lu函數(shù)對矩陣A分解的結(jié)果為

A=[epusino 1;1 1] A =

0.0000

1.0000

1.0000

1.0000

>> [L,U]=lu(A)L =

0.0000

1.0000

1.0000

0

U =

0 我們老師當(dāng)時的解釋是這是由于我們所用matlab是破解版的緣故，破解版的計算精度 沒正版的高所以導(dǎo)致運算結(jié)果的錯誤，后來我看了一些LU這個函數(shù)的help文檔 psychologically lower triangular matrix"(i.e.a product of lower triangular and permutation matrices)in L。翻譯過來是L是一個心理上的下三角矩陣，其實是下三角矩陣和置換矩陣也就是最后的結(jié)論。P*A = L*U.。由此可見這并不是什么精度的問題導(dǎo)致的結(jié)果只是LU分解的矩陣意義和書本上的不同而已。

以下是我自己寫的一些程序的代碼

1：網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)拓?fù)鋱D

目的是要生成一個度數(shù)隨機(jī)、權(quán)值隨機(jī)的拓?fù)鋱D。首先的理解是利用鄰接矩陣，先隨機(jī)生成一個矩陣，該矩陣為一個對稱矩陣。然后畫出這個矩陣就行了。

隨機(jī)拓?fù)鋱D10026516398191 ***0430 ***065

%產(chǎn)生數(shù)組A用來存放表示兩點之間權(quán)值的矩陣A，也就是臨接矩陣，那么兩點之間權(quán)值不為零元素的個數(shù)即為該點的度數(shù)

DEF=5;%設(shè)定一個東東 方便改變隨機(jī)點的個數(shù) A=rand(DEF,DEF);%產(chǎn)生DEF*DEF的隨機(jī)矩陣 for i=1:DEF A(i,i)=0%將對角線上的數(shù)置為0 end A=10*A;A=floor(A);%向下去整 for i=1:DEF for j=1:i A(j,i)=A(i,j)%將A矩陣變?yōu)橐粋€上三角或者下三角矩陣 end end x=100*rand(1,DEF);y=100*rand(1,DEF);%產(chǎn)生10個隨機(jī)的點 plot(x,y,'r+');

for i=1:DEF a=find(A(i,:)>0)%將A矩陣每行大于0的數(shù)的在該行的地址找出來放在a中

for j=1:length(a)

c=num2str(A(i,j));%將A中的權(quán)值轉(zhuǎn)化為字符型

if c~='0'%不顯示為0的值 因為A矩陣為零代表兩點不相連 text((x(i)+x(j))/2,(y(i)+y(j))/2,c,'Fontsize',18);%將權(quán)值顯示在兩點連線中間 end hold on;

line([x(i)x(a(j))],[y(i)y(a(j))]);%連線 end end

title('隨機(jī)拓?fù)鋱D');e=num2str(DEF);legend(e);%左上角顯示節(jié)點的個數(shù) for m=1:DEF A(m,m)=m;f=num2str(A(m,m));hold on;text((x(m)+x(m))/2,(y(m)+y(m))/2,f,'Fontsize',18);%將權(quán)值顯示在兩點連線中間 end 接下來是一個在信息安全課上寫的一個關(guān)于256色圖分層的程序，一副圖像有m*n個像素然后每個像素是一個8bit的二進(jìn)制數(shù)據(jù)換算為十進(jìn)制是0-255之間。要做的就是把每bit的信息提取出來。

I=imread('bupt副本.bmp');%讀入源圖像

I=double(I);%將圖像轉(zhuǎn)換為double類型便于MATLAB中的計算 %確定圖像的長寬 M=size(I,1);%長 N=size(I,2);%寬 l=M*N;%圖像長寬之積 for n=1:8;%剔除每層 for i=1:M

for j=1:N

B=numdec2bin(I(i,j),8);%先將每個像素轉(zhuǎn)換為8位2進(jìn)制序列

B(n)=[];%刪除相應(yīng)位置的元素

y(i,j)=numbin2dec(B);%將剩下的7個元素轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)放入y矩陣中

end end

y=uint8(y);%將10進(jìn)制的矩陣轉(zhuǎn)換為無符號整形

subplot(4,2,9-n);%顯示n個圖像，每層是相應(yīng)的剔除該層的結(jié)果

imshow(y);%顯示這個圖像

title(strcat('去除第',num2str(9-n),'層后的結(jié)果'));%顯示標(biāo)題 end

附帶的兩個函數(shù)：

function y=numdec2bin(x,n);%從函數(shù)將十進(jìn)制數(shù)x轉(zhuǎn)化為n位二進(jìn)制 y=zeros(1,n);a=x;i=n;while a>0 y(i)=mod(a,2);a=floor(a/2);i=i-1;end function y=numbin2dec(x)%將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) a=0;lx=length(x);for i=1:lx a=a+x(i)*2^(lx-i);end y=a;

去除第1層后的結(jié)果去除第2層后的結(jié)果去除第3層后的結(jié)果去除第4層后的結(jié)果去除第5層后的結(jié)果去除第6層后的結(jié)果去除第7層后的結(jié)果去除第8層后的結(jié)果

Matlab的RGB轉(zhuǎn)換為YCbCr之后轉(zhuǎn)換回來和原圖不符

這個是做JPEG圖像壓縮的時候遇到的一個問題，當(dāng)時的代碼是用C寫的但是結(jié)果不對，后來想到用matlab進(jìn)行驗證結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過公式轉(zhuǎn)換得到的圖是錯的。

原理：BMP圖像壓縮為JPEG的第一步是將RGB色彩空間通過這個公式映射到Y(jié)CbCr空間上。

Y=0.299 R + 0.587 G + 0.114 B Cb =0.3313G + 0.5 B + 128 Cr = 0.5 R0.0813 B + 128 然后再進(jìn)行量化，DCT，編碼等等步驟。JPEG解壓時需要將YCbCr空間的圖像又轉(zhuǎn)化回來到RGB上。

R = Y + 1.402(Cr0.34414(Cb-128)128)

B = Y + 1.772(Cb-128)

但是通過書上給的公式和網(wǎng)上大部分公式卻發(fā)現(xiàn)根本轉(zhuǎn)化不會來。下面是寫的程序代碼以及測試得到的結(jié)果圖像。

clc,clear;Source=imread('hl.jpg');%讀入原始RGB圖像

figure(1);subplot(1,2,1);imshow(Source):title('original image');%顯示圖像 [r c d]=size(Source);%計算圖像大小 %------計算紅色分量并顯示分解圖------% R(:,:,1)=Source(:,:,1);R(:,:,2)=zeros(r,c);R(:,:,3)=zeros(r,c);R=uint8(R);whos;figure(2);subplot(1,3,1);imshow(R)title('Red Component');%-------計算綠色分量并顯示分解圖-------% G(:,:,2)=Source(:,:,2);G(:,:,1)=zeros(r,c);G(:,:,3)=zeros(r,c);G=uint8(G);figure(2);subplot(1,3,2);imshow(G)title('Green Component');%--------計算藍(lán)色分量并顯示分解圖-------% B(:,:,3)=Source(:,:,3);B(:,:,1)=zeros(r,c);B(:,:,2)=zeros(r,c);B=uint8(B);figure(2);subplot(1,3,3)imshow(B)title('Blue Component');%------------合成-------------% Comp(:,:,1)=R(:,:,1);Comp(:,:,2)=G(:,:,2);Comp(:,:,3)=B(:,:,3);figure(1);subplot(1,2,2);imshow(Comp):title('composition image');Y=0.229*R+0.587*G+0.114*B;Cb=0.5*B-0.1687*R-0.3313*G+128;Cr=0.5*R-0.4187*G-0.0813*B+128;red=Y+1.402*(Cr-128);green=Y-0.34414*(Cb-128)-0.71414*(Cr-128);blue=Y+1.772*(Cb-128);Comp2(:,:,1)=red(:,:,1);Comp2(:,:,2)=green(:,:,2);Comp2(:,:,3)=blue(:,:,3);figure(3);imshow(Comp2);title('RGB轉(zhuǎn)換為YCrCb后又轉(zhuǎn)換為RGB的圖像');RD=R(:,:,1)-red(:,:,1);GD=G(:,:,2)-green(:,:,2);BD=B(:,:,3)-blue(:,:,3);figure(4);subplot(1,3,1);imshow(RD);title('紅色分量差異');subplot(1,3,2);imshow(GD);title('綠色分量差異');subplot(1,3,3);imshow(BD);title('藍(lán)色分量差異');

然而可以通過figure(4)的圖像清楚看到R 和G分量轉(zhuǎn)換后恢復(fù) 與以前的差別很大。而且看了一下matlab自帶的rgb2ycbcr和ycbcr2rgb并且用了這兩個函數(shù)測試后圖像是一樣的。很是不解

實驗得到的圖為: original imagecomposition image

將源圖像分為RGB三個部分。

Red ComponentGreen ComponentBlue Component

將源圖像的RGB分量轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr上后又轉(zhuǎn)化為RGB得到的三個分量差異的圖。

紅色分量差異綠色分量差異藍(lán)色分量差異 公式轉(zhuǎn)換的y分量公式轉(zhuǎn)換的cb分量公式轉(zhuǎn)換的Cr分量matlab函數(shù)轉(zhuǎn)換的y分量matlab函數(shù)轉(zhuǎn)換的Cb分量matlab函數(shù)轉(zhuǎn)換的Cr分量

從最后的結(jié)果可以看出原圖轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間之后又轉(zhuǎn)化回來得到的圖像與原圖不符….RGB轉(zhuǎn)換為YCrCb后又轉(zhuǎn)換為RGB的圖像

以上只是我自己用Matlab做過的部分問題，還有一些比如場聲源定位Music算法仿真，DES加密算法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)濾波器等等，鑒于代碼量太大，就不再敖述。二 Simulink學(xué)習(xí)心得與編程實踐

SIMILINK模塊庫按功能進(jìn)行分類，包括以下8類子庫： Continuous（連續(xù)模塊）Discrete（離散模塊）

Function&Tables（函數(shù)和平臺模塊）Math（數(shù)學(xué)模塊）

Nonlinear（非線性模塊）

Signals&Systems（信號和系統(tǒng)模塊）Sinks（接收器模塊）Sources（輸入源模塊）

對于simulink來說其實沒什么好說的，需要什么就把什么拖到Model里面，連線之后設(shè)定參數(shù)。不是很麻煩的。但是重要的是對于系統(tǒng)的設(shè)計與仿真思想才是最重要的。而且里面的S-Function也是比較好的一個設(shè)計，用S-Function可以自定義一些組件，使自己的仿真看上去更加清晰與精簡。

Simulink的工作方式：

（1）模塊內(nèi)的參數(shù)值首先會送到Matlab中進(jìn)行計算，得到的參數(shù)值會用來當(dāng)做以后需要調(diào)用的參數(shù)。

（2）模型系統(tǒng)中的各個層級將被平展開來，每一個子系統(tǒng)將被相應(yīng)的模塊所代替。（3）模塊按被處理的順序排列，此時代數(shù)回路結(jié)構(gòu)也被檢查出來，此種排列產(chǎn)生一個列表，以確保具有代數(shù)回路的模塊驅(qū)動輸入的模塊被更新后才更新。

（4）檢查塊之間的鏈接，是否每一個塊的輸出端口與它所連接的模塊輸入端口有相同的信號寬度。

現(xiàn)在可以準(zhǔn)備執(zhí)行仿真操作，仿真時使用數(shù)值迭代求的的結(jié)果，每種數(shù)值積分模型提供的連續(xù)狀態(tài)的微分能力。

Simulink中的模型都是分級的，因此可以通過自上而下或者自下而上的方式建立模型。定義了一個模型以后，就可以通過Simulink的菜單或者在Matlab的Command中輸入命令進(jìn)行仿真。

關(guān)于學(xué)習(xí)的心得就寫到這里了，接下來是一些自己做的仿真。

1：觀察一個信號與積分之后的區(qū)別，目的是了解Scope的功能和用法。

仿真結(jié)果，左邊為原始信號，右邊為積分后的信號。

用XYGraph看到的對比

Rossler吸引子產(chǎn)生仿真：

Rossler 吸引子產(chǎn)生是服從下面這個方程的 1

212 331

仿真圖 ???(x?x)x??x?axx??b?x(x?c)xa?b?0.2c?5.7

仿真結(jié)果

LMS自適應(yīng)濾波器： 仿真圖：

遇到的問題

問題的解決辦法：

將Spectrum Scope中的buffer input打勾就行了。

仿真結(jié)果圖形：

1：Spectrum Scope的輸出圖形

2：Vector Scope的輸出結(jié)果

3：Scope的輸出結(jié)果圖形

第三篇：MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實驗報告

《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真》

實驗報告

2013-2014學(xué)年 第 1 學(xué)期

專業(yè)： 班級： 學(xué)號： 姓名：

實驗三 MATLAB圖形系統(tǒng)一、實驗?zāi)康模?/p>

1.掌握繪制二維圖形的常用函數(shù)。2.掌握繪制三維圖形的常用函數(shù)。3.熟悉利用圖形對象進(jìn)行繪圖操作的方法。4.掌握繪制圖形的輔助操作。

二、實驗原理：

1，二維數(shù)據(jù)曲線圖

（1）繪制單根二維曲線 plot(x,y);（2）繪制多根二維曲線 plot(x,y)當(dāng)x是向量，y是有一維與x同維的矩陣時，則繪制多根不同顏色的曲線。當(dāng)x，y是同維矩陣時，則以x，y對應(yīng)列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。（3）含有多個輸入?yún)?shù)的plot函數(shù) plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)（4）具有兩個縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形 plotyy(x1,y1,x2,y2)2,圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制 1）title(圖形名稱)； 2）xlabel（x軸說明）3）ylabel（y軸說明）4）text（x，y圖形說明）5）legend（圖例1，圖例2，…）

6）axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）3, 圖形窗口的分割 subplot（m,n,p）4,三維曲線

plot3（x1,y1,z1,選項1，x2,y2，選項2，…,xn,yn,zn,選項n）5，三維曲面

mesh(x,y,z,c)與surf(x,y,z,c)。一般情況下，x，y，z是維數(shù)相同的矩陣。X，y是網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣，z是網(wǎng)格點上的高度矩陣，c用于指定在不同高度下的顏色范圍。6，圖像處理

1）imread和imwrite函數(shù) 這兩個函數(shù)分別用于將圖象文件讀入matlab工作空間，以及將圖象數(shù)據(jù)和色圖數(shù)據(jù)一起寫入一定格式的圖象文件。

2）image和imagesc函數(shù) 這兩個函數(shù)用于圖象顯示。為了保證圖象的顯示效果，一般還應(yīng)使用colormap函數(shù)設(shè)置圖象色圖。

三、實驗儀器和設(shè)備：

計算機(jī)一臺（帶有MATLAB6.5以上的軟件環(huán)境）。

四、預(yù)習(xí)要求：

1．復(fù)習(xí)二維與三維圖形的繪圖函數(shù)。2．復(fù)習(xí)圖形輔助操作。

五、實驗內(nèi)容及步驟：

1，設(shè)y?[0.5?3sinx]cosx，在x＝0～2π區(qū)間取101點，繪制函數(shù)曲線。21?x

2，已知y1=x2,y2=cos(2x),y3=y1*y2,完成下列操作：

（1）在同一坐標(biāo)系下用不同的顏色和線型繪制三條曲線；

（2）分別用條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖繪制三條曲線。

3，已知

?x??,?x?02?e y???1In(x?1?x2),x?0??2在－5<=x<=5區(qū)間繪制函數(shù)曲線。

4，繪制函數(shù)的曲面圖和等高線

z?cosxcosye?x2?y24

其中x的21個值均勻分布在[-5,5]范圍，y的31個值均勻分布在[0,10]，要求使用subplot（2，1，1）和subplot（2，1，2）將產(chǎn)生的曲面圖和登高圖畫在同一個窗口上。

5.畫出函數(shù)

z?x2?y2?sin(xy)的曲面及等高線圖。

x2y2?1繪制平面曲線，并分析參數(shù)a對其形狀的影響。6.根據(jù)2?a25?a2

四、心得體會：

通過這次實驗我能熟練掌握二維和三維圖以及其他特殊圖形的制作，弄清楚了基本的圖形操作規(guī)則，大大加深了我對matlab的興趣。

實驗二 MATLAB程序設(shè)計

一、實驗?zāi)康?/p>

1.掌握利用if語句實現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的方法。

2.掌握利用switch語句實現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)的方法。3.掌握利用for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。4.掌握利用while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。

二、實驗設(shè)備及條件

計算機(jī)一臺（帶有MATLAB6.5以上的軟件環(huán)境）。

三、實驗內(nèi)容

1.編寫求解方程ax2?bx?c?0的根的函數(shù)（這個方程不一定為一元二次方程，因a、b、c的不同取值而定），這里應(yīng)根據(jù)a、b、c的不同取值分別處理，有輸入?yún)?shù)提示，當(dāng)a?0,b?0,c~?0時應(yīng)提示“為恒不等式!”。并輸入幾組典型值加以檢驗。

clear,clc a=input('請輸入一個數(shù)a=');b=input('請輸入一個數(shù)b=');c=input('請輸入一個數(shù)c=');m=b^2-4*a*c;if a==0

if b==0

'為恒不等式'

end end

m=b^2-4*a*c;if m>0

x1=(-b+sqrt(m))/(2*a)

x2=(-b-sqrt(m))/(2*a)elseif m==0

x=(-b)/(2*a)else

'不存在正實根' end

2.輸入一個百分制成績，要求輸出成績等級A+、A、B、C、D、E。其中100分為A+，90分～99分為A，80分～89分為B，70分～79分為C，60分～69分為D，60分以下為E。

要求：（1）用switch語句實現(xiàn)。

（2）輸入百分制成績后要判斷該成績的合理性，對不合理的成績應(yīng)輸出出錯信息。

clear,clc for k=1:10

a(k)={89+k};b(k)={79+k};

c(k)={69+k};d(k)={59+k};end A=cell(3,6);A(1,:)={'a','b','c','d','e','f'};A(2,:)={85,76,95,100,40,65};for k=1:6

switch A{2,k}

case 100

r='A+';

case a

r='A';

case b

r='B';

case c

r='C';

case d

r='D';

otherwise

r='E';

end

A(3,k)={r};end A A =

'a'

'b'

'c'

[85]

[76]

[95]

'B'

'C'

'A'

'd'

'e'

[100]

[40]

'A+'

'E'

'f' [65] 'D'

3.利用for循環(huán)語句編寫計算n!的函數(shù)程序，取n分別為-89、0、3、5、10驗證其正確性(輸入n為負(fù)數(shù)時輸出出錯信息)。

clear,clc n=input('請輸入一個正數(shù)n=');if n<0

'輸入錯誤' elseif n==0

'n!=0' elseif n==1

'n!=1' else

y=1;

for i=1:1:n

y=y*i;

i=i+1;

end

y end 請輸入一個正數(shù)n=-89

ans =輸入錯誤 請輸入一個正數(shù)n=0

ans =n!=0 請輸入一個正數(shù)n=1

ans =n!=1 請輸入一個正數(shù)n=3

y =6 請輸入一個正數(shù)n=10

y =3628800

四、實驗心得體會：

通過本次實驗課，我能熟練運用for循環(huán)語句，switch條件語句以及if條件語句的新用法，和在C中的區(qū)別。盡管如此，但是在實驗中依然容易把for循環(huán)跟C語言中的for語句弄混，最后經(jīng)過不懈努力下，終于弄明白了兩者之間的差別，使我能更好的運用這些指令語句。

第四篇：金陵石化電力系統(tǒng)故障分析報告

金陵石化2013年1月5日電力系統(tǒng)故障匯報

一、電力系統(tǒng)故障過程及影響

1、故障過程

2013年1月5日故障發(fā)生前，金陵分公司供電系統(tǒng)處正常運行，即兩路地區(qū)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線和金陵分公司三臺發(fā)電機(jī)均正常運行。

5：06分左右，南京地區(qū)電網(wǎng)龍王山變電站220kV系統(tǒng)發(fā)生故障。致使南京東北區(qū)域電網(wǎng)220kV系統(tǒng)電壓波動，錄波監(jiān)控顯示，自05：06：18起到05：05：22，金陵石化熱電變電站110kV兩母線電壓多次波動，最低電壓低于40%額定電壓，最后一次波動持續(xù)時間約1秒。隨后南京電網(wǎng)故障切除，但同時地區(qū)電網(wǎng)堯化門變電站#2主變跳停。

堯化門變電站#2主變跳停后，金陵石化熱電Ⅲ發(fā)電機(jī)組（100MW）與南京市電網(wǎng)解列，孤網(wǎng)運行（因堯金Ⅰ線721未停，小網(wǎng)包括堯化門變部分負(fù)荷），因小網(wǎng)負(fù)荷嚴(yán)重超過機(jī)組負(fù)載能力，Ⅲ發(fā)電機(jī)組強(qiáng)勵動作引起勵磁變過流，在05：06：28秒停機(jī)。

5:09：汽機(jī)專業(yè)就地檢查Ⅰ、Ⅱ機(jī)在運行狀態(tài)，#

1、#

3、#4給水泵運行，#5給水泵跳閘，出口門未關(guān)閉。

電氣專業(yè)檢查發(fā)現(xiàn)6kVⅤ、Ⅵ段電源635、636斷路器跳閘，備用電源605、606斷路器未能自投，6kVⅤ、Ⅵ段及400VⅤ、Ⅵ段失電。Ⅴ、Ⅵ爐UPS轉(zhuǎn)電池供電，Ⅲ發(fā)電機(jī)公用系統(tǒng)UPS、Ⅲ發(fā)電機(jī)UPS所有指示全無；至主控檢查時，發(fā)現(xiàn)Ⅲ機(jī)保護(hù)裝置黑屏。

鍋爐專業(yè)檢查發(fā)現(xiàn)Ⅴ、Ⅵ爐跳停，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ爐從觀火孔觀察到爐膛內(nèi)仍有火光，通過Ⅰ～Ⅳ爐盤前電接點水位計觀察到水位上升很快，令外操就地手操各爐03門，但水位依然上升至+300，于是按照運行規(guī)程，按下停爐按鈕將Ⅰ～Ⅳ爐停爐。

5:13：汽機(jī)專業(yè)打跳Ⅰ、Ⅱ機(jī)，Ⅰ、Ⅱ機(jī)主汽門關(guān)閉。此時熱電運行部六爐三機(jī)均停，金陵分公司供電系統(tǒng)靠南京市電網(wǎng)堯金Ⅱ線724供電。

金陵石化熱電廠電氣一次主接線圖

煉油Ⅱ線化肥Ⅰ線煉油Ⅰ線堯金Ⅱ線堯金Ⅰ線煉油Ⅰ線化肥Ⅱ線煉油Ⅱ線高備變主變主變主變高廠變高廠變高廠變廠低變廠低變低備變廠低變廠低變廠低變低備變廠低變輸煤變輸煤變輸煤變除塵變除塵變除塵變除塵變除塵變化水變化水變化水變廠前變輸煤變輸煤變

圖1 熱電運行部電力系統(tǒng)圖

2、煉油及煤化工區(qū)域6（10）kV變電所供電系統(tǒng)影響情況

1)煉油及煤化工區(qū)域53個6(10)kV分變電所中45個備自投成功，恢復(fù)供電。(#3機(jī)跳停后1秒，有快切的裝置0.1秒)2)備自投未自動投入的裝置變電所有8個，其中煉油區(qū)域6個，煤化工區(qū)域2個。這些裝置一半有電。

3.烷基苯廠區(qū)域配電系統(tǒng)影響情況

1)烷一車間11#、12#變電所高壓Ⅰ段、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)及11#變低壓400V進(jìn)線開關(guān)未受影響，但部分高壓電機(jī)欠壓保護(hù)動作。12#變低壓400V1#、2#進(jìn)線開關(guān)跳閘，母聯(lián)未自投，低壓負(fù)載全部失電。

2)烷二車間的13#變高壓Ⅰ段、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)未受影響，但部分電機(jī)受晃電影響而停機(jī)。

3)烷三車間的16#變高壓Ⅰ段、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)未受影響。10個低壓進(jìn)線開關(guān)全部跳閘，母聯(lián)開關(guān)均未自投，低壓設(shè)備全部停電。

4)烷基苯水廠總降低壓配電室Ⅰ段、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)失壓跳閘，母聯(lián)未自投，全廠所有低壓設(shè)備停電。

4、此次分公司電力系統(tǒng)事故，各部門在事故處理上符合預(yù)案要求，無次生事故發(fā)生，特別是分公司總負(fù)荷在事故后單電源運行時控制在80MW左右，避免了系統(tǒng)故障影響進(jìn)一步擴(kuò)大現(xiàn)象。

二、事故發(fā)生原因

1.金陵石化全區(qū)域電壓波動原因分析

1)南京地區(qū)電網(wǎng)220kv系統(tǒng)為環(huán)網(wǎng)運行，龍王山變電站220kV系統(tǒng)發(fā)生故障（接地并短路）使公司兩段110kV系統(tǒng)電壓同時波動，且持續(xù)時間較長，約4秒鐘，電壓最低降至40%額定電壓以下。此時，金陵公司范圍內(nèi)大部分低壓電機(jī)均已跳停，大機(jī)組同時停運，裝置停工。由于公司負(fù)荷主要由高低壓電機(jī)組成，低壓電機(jī)一般在電壓小于70%額定電壓時并持續(xù)幾十毫秒即停運。高壓電機(jī)按使用特點和機(jī)組特性作適當(dāng)延時跳停,0.5秒~2秒。

2)由于堯化門#2主變跳停，致使#3號機(jī)跳停，金陵分公司供電能力嚴(yán)重不足。

2、熱電廠用電6kVⅤ、Ⅵ失電及Ⅴ、Ⅵ爐停爐原因。

系統(tǒng)故障前，廠用電按正常方式運行，#0高備變運行于110kV正Ⅰ母，廠用電6kVⅠ～Ⅵ正常運行時分別帶400V Ⅰ～Ⅵ負(fù)荷，系統(tǒng)圖如圖8所示，紅色部分為110kV，藍(lán)色部分為6kV，淺綠色部分為400V。#0高備變所帶的負(fù)荷6kVⅠ、Ⅱ段做為廠用電6kV Ⅰ～Ⅵ段的備用電源使用，6kV Ⅰ～Ⅵ段均設(shè)快切裝置?？烨醒b置作用是在工作電源故障或失壓時，自動投入備用電源的裝置。但當(dāng)備用電源電壓小于75%額定電壓時，閉鎖裝置。從故障現(xiàn)象看出110kV正Ⅰ母、正Ⅱ母電壓均有波動，且最低電壓均低于額定電壓的75%，因此導(dǎo)致6kVⅤ、Ⅵ段快切裝置閉鎖，直接導(dǎo)致廠用電6kVⅤ、Ⅵ段失電。廠用電6kVⅤ、Ⅵ段失電后，其所帶的Ⅴ、Ⅵ爐負(fù)荷均失電，Ⅴ、Ⅵ爐停爐。

3、公用系統(tǒng)UPS失電及Ⅰ、Ⅱ發(fā)電機(jī)停機(jī)原因

DCS電腦等負(fù)載合計約10kW，由兩臺40kVA公用系統(tǒng)UPS供電，兩路電源分別取自400VⅤ、Ⅵ段，如圖8所示。蓄電池接在二期直流系統(tǒng)，二期直流系統(tǒng)容量為1000kVA，如圖9所示。在Ⅲ發(fā)電機(jī)跳閘后，400VⅤ、Ⅵ段失電。電源取自400VⅤ、Ⅵ段的二期直流系統(tǒng)充電模塊不工作，Ⅲ發(fā)電機(jī)直流油泵（直流油泵電機(jī)額定功率為30kW）聯(lián)動后依賴二期直流蓄電池供電。隨著蓄電池電量的逐漸減少，蓄電池電壓逐漸降低。當(dāng)蓄電池電壓低于額定值70%時，接至公用系統(tǒng)UPS的兩個蓄電池空氣開關(guān)低壓脫扣，公用系統(tǒng)UPS停止輸出。

因公用系統(tǒng)UPS停止輸出，導(dǎo)致操作室DCS電腦黑屏，運行崗位無法操作控制。且發(fā)現(xiàn)Ⅰ～Ⅳ爐盤前電接點水位計觀察到水位上升很快，雖令外操就地手操各爐03門，但水位依然上升至+300。于是，根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定，手動打停Ⅰ～Ⅳ爐及Ⅰ、Ⅱ發(fā)電機(jī)。

四、整改措施

1、保證三臺發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行措施 1）建立自動負(fù)荷控制系統(tǒng)

a)與南京供電公司協(xié)商與聯(lián)絡(luò)線的低周減載方案，更改安全自動裝置相關(guān)的定值。保證在南京電網(wǎng)發(fā)生類似情況是，盡快地與供電公司電網(wǎng)解裂，保證公司供電平穩(wěn)，穩(wěn)定發(fā)電機(jī)的運行；

b)在公司內(nèi)部建立自動負(fù)荷控制系統(tǒng)，當(dāng)電力系統(tǒng)小網(wǎng)運行時，按照預(yù)先設(shè)定的負(fù)荷重要程度快速自動地切除相應(yīng)的負(fù)荷（如可先將生活用電切除，再根據(jù)電網(wǎng)運行參數(shù)自動判定切除次要裝置），穩(wěn)定公司電力系統(tǒng)，保障公司公用工程等生產(chǎn)關(guān)鍵裝置；

c)完善監(jiān)控系統(tǒng)，將各變電所的運行狀態(tài)和故障信息量接入總降和電調(diào)等監(jiān)控崗位，便于安全自動裝置失效或發(fā)生事故時，能及時控制和調(diào)配系統(tǒng)負(fù)荷，快速恢復(fù)故障回路。對熱電監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)要完善所有電氣量的采集，包括保護(hù)信息。并要有快速操作設(shè)施。2）對機(jī)組調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)進(jìn)行評估

成立專項小組，深入研究發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的特性，制定相應(yīng)調(diào)節(jié)策略及方案。重點針對小網(wǎng)運行時發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性控制方式進(jìn)行研究。

2、廠用電安全的措施

1）對現(xiàn)有的6kV及400V系統(tǒng)的電源接線進(jìn)行重新評估

熱電現(xiàn)有廠用6kV及400V電源系統(tǒng)的形成有其歷史演變因素。但在發(fā)生類似本次系統(tǒng)故障時，對發(fā)電機(jī)組及鍋爐的運行存在嚴(yán)重威脅。在評估時，充分考慮到小概率事件的情況，尤其是針對110kV正Ⅰ母、正Ⅱ母其中一段失電的情況下，如何保證廠用電的安全供電問題，應(yīng)做深入的研究分析，并提出整改方案。

2）對現(xiàn)有快切裝置進(jìn)行重新改造和整定

針對此次廠用電快切裝置均為動作的原因，因深入分析快切在事故情況下的動作原理?？紤]到快切裝置使用年限較長及內(nèi)部算法有不盡合理之處等因素，可考慮使用新型的快切裝置，增強(qiáng)供電可靠性。

在保證快切裝置能正常切換的同時，建議可根據(jù)現(xiàn)場具體情況，增設(shè)備自投裝置，完善備用電源投入系統(tǒng)。3）完善熱電廠用電監(jiān)控系統(tǒng)

3、UPS和蓄電池的使用

1）改造現(xiàn)有公用系統(tǒng)UPS接線

兩路UPS電源均接入同一系統(tǒng)。在110kV正Ⅱ母失電后，導(dǎo)致兩路UPS電源均失電。建議更改UPS電源接入點，分散風(fēng)險。

集控室DCS電腦僅使用公用系統(tǒng)UPS供電，建議更改集控室DCS電腦等儀表設(shè)備的電源接入點，保證公用系統(tǒng)UPS失電后還能正常工作。

4.公司電力系統(tǒng)存在主要隱患及措施

1)由于南京電網(wǎng)供電容量已不能可靠保證，再加上機(jī)組的計劃和非計劃停運在所難免，因此任何一條聯(lián)絡(luò)電源線和機(jī)組停運，分公司供電系統(tǒng)中部分裝置須改單電源運行或停運部分生產(chǎn)裝置。當(dāng)100MW機(jī)組或其他故障時，系統(tǒng)必須停裝置減負(fù)荷運行，已遠(yuǎn)達(dá)不到系統(tǒng)配置N-1原則的要求。在220kV變電站未建好之前，這一狀況難以根本改善。2)在加快220kV站建設(shè)的同時，考慮熱電110kv站的后期改造工作，因該站是1988年建的，雖主要設(shè)備進(jìn)行了更新，但一些設(shè)備（電纜、廠用變、保護(hù)裝置等）使用時間也很長，且不易改造。按目前的初步設(shè)計方案，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不合理。

3)將熱電到煉油四條線路升級到150MW。該項工程已做了幾年的努力，目前最終目標(biāo)仍未實現(xiàn)，直接威脅系統(tǒng)安全運行； 4)熱電110kV站內(nèi)的部分設(shè)備容量不足，在特殊運行方式下不能滿足運行要求，繼續(xù)更新工作。

5)本次事故暴露的二次系統(tǒng)問題也很多。二次系統(tǒng)主要指保護(hù)、監(jiān)控和一些自動裝置。系統(tǒng)保護(hù)配置急需改進(jìn)。一總降母差保護(hù)和煉油4條線路縱差保護(hù)未投用，加快系統(tǒng)保護(hù)定值的修訂；

6)系統(tǒng)缺有效的負(fù)荷控制手段包括自動減載裝置，該裝置在系統(tǒng)發(fā)生故障時，能自動的迅速切斷相應(yīng)的負(fù)荷，起穩(wěn)定系統(tǒng)的作用須盡快落實；

7)調(diào)度和各總降的監(jiān)控系統(tǒng)控制范圍不足，信號采集不全。在事故狀態(tài)下不能有效監(jiān)控。必須對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

第五篇：電子信息MATLAB系統(tǒng)仿真與設(shè)計

電子信息系統(tǒng)仿真與設(shè)計

課程設(shè)計報告

設(shè)計課題: 油價變化系統(tǒng)的模型 姓 名:

學(xué) 院: 機(jī)電與信息工程學(xué)院

專 業(yè): 電子信息科學(xué)與技術(shù)

班 級: 09級 2班

學(xué) 號: 日 期 2010-2011第三學(xué)期

指導(dǎo)教師: 李光明 張軍蕊

山東大學(xué)威海分校信息工程學(xué)院 建模：

1背景

設(shè)某一星期的油價為p，其中n表示年份，它與上一星期的油價、油價升值速率以及新增資源所能滿足的個體數(shù)目之間的動力學(xué)方程由如下的差分方程所描述：

從此差分方程中可以看出，此油價變化系統(tǒng)為一非線性離散系統(tǒng)。如果設(shè)油價初始值、油價升值速率、新增資源所能滿足的個體數(shù)目，要求建立此油價動態(tài)變化系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，并分析油價在未來100個星期內(nèi)之間的變化趨勢。2 建立油價變化系統(tǒng)的模型

(1)Discrete模塊庫Unit Delay模塊：其主要功能是將輸入信號延遲一個采樣時間，它是離散系統(tǒng)的差分方程描述以及離散系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)。在仿真時只要設(shè)置延遲模塊的初始值便可計算系統(tǒng)輸出。

(2)Discrete模塊庫Zero-Order Hold模塊：其主要功能是對信號進(jìn)行零階保持。使用Simulink對離散系統(tǒng)進(jìn)行仿真時，單位延遲是Discrete模塊庫中的Unit Delay模塊來完成的。對于油價變化系統(tǒng)模型而言，需要將作為Unit Delay模塊的輸入以得到，然后按照系統(tǒng)的差分方程來建立人口變化系統(tǒng)的模型。

1.05ProductGainScope1zUnit DelayGain1-K-1Constant 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)模型建立之后，首先需要按照系統(tǒng)的要求設(shè)置各個模塊的參數(shù)，如下所述：(1)增益模塊Gain表示油價升值速率，故取值為1.05。

(2)模塊Gain1表示新增資源所能滿足的個體數(shù)目，故取值為1000000。（3）油價初始值設(shè)為10$/L(4)Unit Delay模塊參數(shù)設(shè)置。

(5)仿真時間設(shè)置：按照系統(tǒng)仿真的要求，設(shè)置系統(tǒng)仿真時間范圍為0~100。(6)離散求解器與仿真步長設(shè)置：對離散系統(tǒng)進(jìn)行仿真需要使用離散求解器。

實驗總結(jié)及心得體會 MATLAB是一件很強(qiáng)大的工具，在模擬仿真方面有著不可比擬的優(yōu)勢。不僅可以通過語言腳本可以幫助我們解決很多問題，而且simulink也是十分強(qiáng)大的。通過十分直觀的方式直接按放各模塊，很明顯地顯示出各種邏輯關(guān)系，方便快捷，思路清晰。在實際應(yīng)用中。Simulink起到了重要作用。通過對simulink的學(xué)習(xí)，我發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)的課本知識是很重要的，只要通過理解變通，就很容易解決實際問題。但是，有個前提就是你要有著扎實的理論知識。所以，我們千萬不能忽略了課本知識的重要性，不要浮躁，理解透徹。Simulink對我來說是很陌生的一個東西，通過幾天的摸索，我漸漸摸到了他的奇妙之處，其實不如我們想象那么難，只要沒仔細(xì)分析好，它會是我們工作學(xué)習(xí)的一個強(qiáng)力助手。當(dāng)然，由于時間短暫，我還需要更多時間的學(xué)習(xí)，才能徹底掌握這個仿真軟件。

附錄

1.利用simulink仿真來實現(xiàn)攝氏溫度到華氏溫度的轉(zhuǎn)換 Tf?9Tc?32 5

?y??x?y2.設(shè)系統(tǒng)微分方程為?，試建立系統(tǒng)模型并仿真

y(1)?2?

3.利用simulink仿真x(t)?

11(cos?t?cos3?t?cos5?t)，取A=1, ??2? 2925?8A

-K-ClockGain3cosTrigonometricFunctioncosTrigonometricFunction21/9GainSum ofElements-K-Gain1-K-Gain2Scope-K-Clock1Gain4-K-Clock2Gain5cosTrigonometricFunction1

4.建立如圖1所示的仿真模型并進(jìn)行仿真，改變增益，觀察x-y圖形變化，并用浮動的scope模塊觀測各點波形。

1sSine WaveIntegratorXY Graph1SliderGainFloatingScope 圖1.題目4

改變增益：

繼續(xù)增大增益：

5． 有初始狀態(tài)為0的二階微分方程x???0.5x??0.4x?2u(t)其中u(t)是單位階躍函數(shù)，試建立系統(tǒng)模型并仿真。

6． 通過構(gòu)造SIMULINK模型求y?cos(t)dt的結(jié)果，其中初值分別為y1(0)=0, y2(0)=1

?

當(dāng)y1(0)=0時：

當(dāng) y1(0)=1時：

7.分析二階動態(tài)電路的零輸入響應(yīng)

圖2為典型的二階動態(tài)電路，其零輸入響應(yīng)有過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種情況，已知L=0.5H, C=0.02F, R=1, 2, 3, …, 13?, 初始值uc(0)?1V,iL(0)?0求uc(t)和iL(t)的零輸入響應(yīng)并畫出波形。（1用simulink的方法，2用腳本文件的方法）

LRC 圖2 題目5 二階動態(tài)電路

（1）用simulink的方法

1sIntegrator50Gain21sIntegrator1Scope-u-K-Gain3AddUnary Minus2Gain1Scope1

（2）用腳本文件的方法 定義函數(shù)文件funcforex123.m

function xdot=funcforex123(t,x,flag,R,L,C)xdot=zeros(2,1);

xdot(1)=-R/L*x(1)-1/L*x(2)+1/L*f(t);xdot(2)=1/C*x(1);function in=f(t)in=0;腳本文件：

L=0.5;C=0.02;

for R=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13]

[t,x]=ode45('funcforex123',[0 7],[0;1],[],R,L,C);figure(1);plot(t,x(:,1));hold on;

xlabel('timesec');

text(0.9,0.07,'leftarrowi-L(t)');grid;figure(2);plot(t,x(:,2));hold on;

xlabel('timesec');

text(0.5,0.3,'leftarrowu-C(t)');grid;end

電壓圖：

10.80.60.4leftarrowu-C(t)0.20-0.2-0.4-0.6-0.801234timesec567

電流圖：

0.150.1leftarrowi-L(t)0.050-0.05-0.1-0.15-0.201323timesec345673

8.一池中有水2000m，含鹽 2 kg，以 6m/ 分 的速率向池中注入濃度為 0.5 kg / m 的3m鹽水，又以 4 / 分的速率從池中流出混合后的鹽水，問欲使池中鹽水濃度達(dá)到 0.2 kg / m3，需要多長時間？（1用simlink的方法，2用腳本文件的方法）【附加：試畫出濃度vs時間的曲線】

2Constant3ClockGain1-K-Gain2Gain34Gain2ProductAdd1sIntegratorScope

9.任意選擇一個待仿真的實際問題，建立模型并分析仿真結(jié)果，或者M(jìn)ATLAB Simulink demo里面一個模塊進(jìn)行分析

10.利用Simulink畫出以下微分方程組的框圖：

dx/dt=-x^2+y,dy/dt=-x-x*y;x(0)=0,y(0)=0 運行結(jié)果要求傳到工作空間中，并畫出相位圖（橫坐標(biāo)為x，縱坐標(biāo)為y）。

11.搭建特定的信號源，建立SIMULINK仿真模型、顯示仿真結(jié)果。

ClockProduct>=Clock1RelationalOperator0ConstantSwitch