（内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔电业局修试管理处内蒙古巴彦淖尔市015000）
摘要：基于Matlab工具构建有关电力系统故障分析模型是当前最为行之有效的一种技术手段,其实质是利用一种SIMULINK模块完成对不同设备地点多种故障类型的成因分析,对各种电力系统故障予以采样分析,预测各相波形并能对Matlab工具涉及到的各种电力系统故障理论进行可行性预估。
关键词：电力系统；仿真；故障；MATLAB；
一、MATLAB的建模仿真基础
1.1仿真技术
仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关技术为基础，以计算机系统及仿真器为工具，利用模型对系统进行研究的一门多学科的综合性技术⋯。
1.2仿真分类
(1)按模型的类型分：连续系统仿真；离散系统仿真；连续、离散(时间)混合系统仿真；定性系统仿真。(2)按实现的手段：物理仿真；计算机仿真；半实物仿真；虚拟仿真；构造仿真。
1.3计算机的仿真过程
数学模型算法(数学模型的处理方法)结果的可视化。
2.4Simulink工具
计算机仿真工具。Simulink没有独立的函数，但是它提供s函数。
1.5S函数
S函数可以是matlab的m文件，也可以是FORTRAN程序、c或c程序，通过一定的规则让Simulink的模型或模块能够被调用。例如：连体弹簧振子运动仿真模型dblcartl(MATLAB自带的)。
1.6构建简单Simulink模型
(1)启动Simulink程序，并于命令窗中输入Simulink指令，也可以直接点击工具栏内的相应按钮，然后打开模型的编辑窗口。(2)按照实际情况构建网络数字模型。(3)确定既需的仿真模块。(4)编辑数学模块，为构建数字模型提供便利。(5)连线。(注意端点的连接、分点的连接(右键)、信号线的移动、信号线的标签，单左击选中目标线，双左击编辑信号线标签等)。(6)模块参数的设置。(7)仿真输出。数学输出先双击示波器，对示波器设置然后仿真运行。非数学输出必须先建立S函数，然后方可仿真运行。例如：对满足dx／du=sin(t)，x(0)=0。数学规律的过程中进行仿真。结果用示波器显示。仿真时间t为10个单位解思路：本题需要积分模块(积分模块的输人为X上一点)、正弦波模块作为数学处理的模块。
再如：设在一定的温度情况下。冠状病毒的出生率与当前的病毒总数成正比，死亡率与当前的病毒总数平方成正比。设初始时，病毒总数为1000，研究病毒总数及总数的变化率随时间变化的规律(假定两个比例系数分别为1和0．5)。步骤1：建立数学模型。设任意时刻的病毒总数为x，则birthate=bxdeathrate=px2，故有X上一点=bx—px2。步骤2：确定模块为积分模块、增益模块(两块)、乘法模块、求和模块、求和模块以及示波器。步骤3：对模块的位置和输入输出方向作适当调整后连线。步骤4：对模块及示波器的参数进行设置并运行。
1.7仿真运行
(1)使用窗口运行。(2)设置仿真参数[simulink>parameters]五个菜单。solver(解法设置页)起～终时间，仿真解法，求解参数，输出选择。仿真解法：固定步长(对连续变量)变步长(对离散变量)(sexno1)。输出选择：定义输出，附加输出，指定输出(仅对变步长)。workspace(工作空间的管理页)。模型的输入、输出数据可从工作空间来到工作空间去。Diagnostics选择警告等级。Advanced高级设置。RWT实时仿真。(3)运行仿真[simulation>start]。值得注意的是，该数字模型显示的应该为当前窗口，而仿真错误的诊断对话框，可显示错误和错误源。
二、电力系统故障分析的网络化建模与分析仿真
2.1网络化建模与相关参数的确定
(1)待仿真系统接线图形的辐射网络。该网络的主干路的电压标准为110kV，位于八号节点位置可接入一个220kV电压标准的注入网络，一号节点位置设置发电厂，其装机机组的容量级约为25MW(共计两台)。两台发电机的出口端电压标准约为10．5kV，由三相变压装置完成部分升压至121kV并将电力直接输送到整个系统网络，其余升压则直接输送到38．5kV临近发电厂负荷。不同节点位置的电压功率则终归属于一种运算功率，可通过应用三相串联的方式予以RLC仿真分析。
(2)复杂网络环境下的仿真分析模型(仅涉及辐射网络部分)。按照电力系统网络的结构与其相关电力线路的参数设定原件数据，通过应用Matlab程序内的Simulink模块可以完成对整个网络系统的数字建模与仿真分析。
2.2显示波形的仿真与分析
网络系统显示波形的仿真模型构建已经完成，第一步工作应是对连接情况予以验证，由运行检测对错误情况予以排除，同时利用示波器对各个检测位置的三相电压值和电流显示波形予以观测。文中则重点关注发电设备出口端的电压波形和电流波形以及辐射网位置的电力故障情况，并主要挑选单相接地电力故障、两相相间电力故障和两相相间接地电力故障作为分析要点。
(1)一般情况下发电装置出口端的波形情况。
L1—2线路中远端电源一侧可能发生A相的接地短路故障：倘若A相位最已经出现此种电力故障，可由发电装置出口端位置的电压显示波形和故障点显示波形可以预测故障情况。A相端出现一种接地电力故障，A相电流值短时间迅速增大属于正常下的若干倍，绝非属于非故障相端的正常电流，而接地相端和相电压值均为0，非故障相的电压值增大幅度较小，其显示波形始终处于不变状态。
L1—2线路中远端电源一侧可能两相相间接地短路故障：B相的电流值和c相的电流值呈反相关系，且电压值等同一直，可以基本满足于两相相问故障的基本特征。
L1—2线路中远端电源一侧可能两相接地短路故障：因B相接地短路故障的出现，其电流值短时间内快速变大，且A相的电流值保持不变，B、C两相接地相的电压值则为0，基本与两相接地短路的特征等同一致。
三、图形显示界面的故障分析与改良
这一部分的分析模型实际上是应用辐射网模型，通过采取GUIDE工具完成对图形用户界面的加工与制作。经由图形用户界面可对网络数字模型中的各项模块参数予以确定，并能完成某故障点的波形预测J。
网络数字模型构建完成后，须对连接情况予以检测，同时又须对故障情况所对应的波形予以观测。因上一阶段已完成对不同故障类型的分析，因而笔者将仅以单相接地故障作为研究对象，主要对应用GUIDE工具演示过程作分析。我们知道，网络数字模型应用GUIDE工具的默认算法是ode23tb仿真原理，整个演示过程仅需0—0．1S，倘若需要设定参数，仅需直接点击相应按钮即可完成。GUIDE工具在并行设计算法过程中构成并实现。原始数据集可被细分多个分片并逐一复制至集群节点内，每一个节点均可单独完成并行且同时落实各项子任务。
应用Matlab工具可以对电力网络系统中的环网与辐射网络予以仿真与优化改良，可观测到不同故障类型条件下的显示波形，分析并验证电力系统故障原理，深入剖徐各种电力故障的基本特征，因此可以得出如下结论：
(1)SIMULINK模块可以完成小规模电力网的仿真分析过程，其仿真分析过程与实际情况极为相近，而电压等级和潮流的分布相对比较准确。
而针对大型电网则因参数确定不同或存在过多的非线性元件，得出的仿真图形并非完美，但仍然可以对其进行定性化的分析。
(2)电力系统中所涉及到的各种电力器件可以对系统谐波予以抵消和减少，这一点极为关键。
冗余的谐波会导致电力系统稳定性受损，严重者直接导致系统瘫痪。
(3)应用SIMULINK模块实现电力系统仿真分析，因少部分参数设定较为简单，因而致使得整个系统的仿真分析过程与实际的运行过程不同步，因而仍需对各项参数的设定进行进一步优化与改良，保证最终仿真的结果与实际运行情况能够近乎一致。
结束语
整个建模的过程中，介绍了MATLAB在电力系统中的应用。为了能更好地显示系统波形，方便分析，设置了一个GUI图形用户界面，通过组件的设置，回调函数的编写以及后的运行，把系统模型与图形界面联系起来，有利于故障类型的选择和波形的查看。
参考文献
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