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5）最后计算短路电流：

图3.4 化简合并电路图

I?1X?8.929 ff13

（

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4 电力系统故障仿真

4.1 概述

电力系统仿真主要是对短路类型中的三相短路、两相短路和单相接地短路的电流、机端电压波形进行分析。利用Matlab软件中的电力系统模块库(PSB)，建立了同步发电机无穷大系统模型，它对电力系统设备的设计和选用有一定的参考价值。同时电压电流波形可以直观的了解，便于建立系统的观念。

4.2 电力系统各元件主要模型

4.2.1同步发电机

（1）、同步发电机的基本方程、参数和等值电路 ①．回路电压方程

定子回路： ud?aa??raia?ea??raia?dt??raia???a e?d?dt， 正电流产生负磁链

u?rd?bb?bib?eb??rbib?dt??rbib???b ud?cc??rcic?ec??rcic?dt??rcic???c 转子回路： ud?ff?rfif?ef?rf?dt?rfif???f（负载反电势） Ｄ绕组： ud?DD?0?rDiD?eD?rD?dt?rDiD???D Ｑ绕组： ud?QQ?0?rQiQ?eQ?rQ?dt?rQiQ???Q 用分块矩阵形式简写为：

uabc??rssiabc?ψ?abc ufDQ?rRRifDQ?ψ?fDQ ②．磁链方程

???a??LaaMabMacMafMaDMaQ??????b?MbaLbbMbcMbfM???iabDM??bQ?i? ???c??McaMcbLccMcfMcDM???b???cQ?????f??MfaMfbMfcLffMfDM?????ic??i? fQf???D??MDaMDbMDcMDfLDDMDQ??????Q????MQaMQbMQcMQfMQDL???iD??QQ????iQ??

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(4.1) (4.2) (4.3) (4.4) (4.5)

(4.6) (4.7) (4.8) (4.9) 毕业设计（论文）

结论：因同步发电机的凸极使得气隙不均匀和转子同步旋转，Lss可以是周期变化的时变参数，LSR、LRS必然周期变化的时变参数，abc坐标制的同步发电机基本方程是时变系数微分方程。

（2）、同步电机的Simulink 模型

在电机元件库中，同步电机的模型有五个，即两个简化模型，一个实名制下的原理模型，一个标么值下的原理模型和一个标么值下的标准模型。原理模型和标准模型的属性参数的主要参数意义分别讲述如下：

① Rotor type:指转子绕组的形式，可选凸极（salient-pole）或者隐极（round）。 ② Intial conditions: 用于设置电机的初始速度偏差、转子电气角度、线电流幅值、相角及初始励磁电压。

③ Simulink saturation: 用于确定转子电磁饱和度、定子铁芯的饱和参数。如果选择了该项参数，则属性参数对话框会增加一栏“Saturation parameters”设置项。

在标准模型中，还有两项下拉选项，即d轴时间常数和q轴时间常数。它们分别用于确定上述时间常数是按转子短路时设置还是按转子开路时设置。同步电机模型的输入端包括两个：

其一是机械功率（Pm）。在发电机模式下，该输入可以是一个正的常数或者参数或者原动机模块的输出；在电动模式下，该输入通常是一个负的常数或者函数。 其二是励磁电压（Vf）。在发电机模式下，它一般由励磁调节器提供；在电动模式下，它通常是一个常量。

同步电机的输出端包括了三相输出端子（A、B、C）和测量端子（m）.通过测量端子，可以观测到同步电机的电压、电流、功率、转子等22个物理不变量值[3]。 4.2.2 三相π型线路功能模块（3-Phase PI Section）

三相π型线路是构建电力系统模拟输电仿真模型时最常用的功能模块，由电阻、

电感和电容构成。其参数设置类似于串、并联RlC支路模块，只是他所设置的电阻、电感和电容值为单位输电线长度时的参数值。因此在π型线路功能模块的属性参数对话框中，还需要设置输电线路的长度值。

所以，就三相π型线路模块而言，在其电感、电阻、电容值的属性参数设置框中，包括：（1）频率；（2）正序和零序电阻值；（3）正序和零序电容值；（4）输电线路的长度值。其参数对话框如图4.1：

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图 4.1 三相π型线路模块参数

4.2.3 并联RLC负荷模块（Elements）

并联RLC负荷模块（Parallel RLC Load）提供了一个由电阻、电感、电容并联连接构成的功能模块，也可以通过设置它的电阻、电感和电容的具体值来改变该支路的等效阻抗。其参数对话框如图4.2所示：

图 4.2 并联RLC负荷模块参数

4.2.4 三相故障模块（3-phase Fault）

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