基于matlab的变压器运行特性仿真分析Word下载.doc
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基于matlab的变压器运行特性仿真分析Word下载.doc
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BASEDONTHEMATLABSIMULATIONANALYSIS
OFTRANSFORMERRUNNINGCHARACTERISTICS
ABSTRACT
Transformerisanimportantandindispensableelectricalcomponentsinthepowersystem,theoperationofthetransformeralsoaffectsthenormaloperationofpowersystem,therefore,weshouldanalyzetherunningcharacteristicsofthetransformer,especiallythetransientstatecharacteristicofthetransformer,becausethatduringthetransientprocessmayappearlargerover-voltageorover-current,whichmightcausesomethingwrongtothetransformer.
Withthedevelopmentofscienceandtechnology,thesimulationtechnologyhasbeendevelopedgreatly,andithasbeennolongerlimitedtothetraditionalphysicalsimulation,butamoreconvenientandconcisecomputersimulationwhichismoreaccurate.
Thisarticlefirsttothetransformerofatheoreticalanalysisofsteadystateandtransientoperationcharacteristics,andthenusematlabsoftware,bywritingthematlabprogramtorealizethesimulationanalysis,thecharacteristicsofthetransformertransientoperationincludingtransformerno-loadclosingtothepowersupplyandthesuddenshortcircuitofthetransformerinbothcases,thetransformerno-loadclosingtothiskindofsituationandpowersupplybydistinguishwhetherironcoresaturation,respectively,usinganalyticmethodandthefourthorderrungekuttaalgorithmsimulation,ensuretheaccurateandreliableresults.Forthemagnetizationcurve,theinterpolationmethodwasadoptedtorealizetheunsaturatedzoneofmagnetizationcurvefitting,thesaturatedareaUSESthestraightlineinsteadofthemagnetizationcurve.Andthesimulationresultsarecombinedwiththeoreticalknowledgehascarriedonthesimpleanalysis,foundintheprocessofthetransitionofthetransformeroftransformeristhemostunfavorablesituation,andalsocompared,andthetheorysimulationmethodusedtoverifythecorrectnessandfeasibility.
KEYWORDS:
transformer,thetransientstatecharacteristic,no-loadclosing,suddenshortcircuit,thematlabsimulation
目录
第1章绪论 1
§
1.1本课题研究的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文研究的主要内容 2
第2章Matlab软件 3
2.1Matlab简介 3
2.2Matlab的特点 4
2.3微分方程求解的仿真算法 5
2.3.1Euler法 5
2.3.2Rungekutta法 5
第3章变压器稳态、暂态运行特性分析 7
3.1变压器概述 7
3.2变压器各电磁量正方向的规定 7
3.3变压器空载运行 8
3.3.1主磁通、漏磁通 9
3.3.2主磁通和漏磁通的感应电动势 9
3.3.3空载运行时的电压方程和等效电路 10
3.3.4铁心饱和和磁滞现象对励磁电流的影响 11
3.4变压器负载运行 15
3.4.1负载时的磁动势 15
3.4.2折合算法 16
3.4.3负载运行时的电压方程和等效电路 17
3.5变压器参数的确定 18
3.5.1变压器的空载试验 18
3.5.2变压器的短路试验 19
3.6变压器的运行性能 20
3.6.1变压器的外特性 20
3.6.2变压器的效率特性 22
3.7三相变压器 23
3.7.1三相变压器的磁路系统 23
3.7.2三相变压器空载运行时的电动势波形 23
3.8变压器过渡过程中的过电流现象 26
3.8.1变压器空载合闸到电源 26
3.8.2突发短路 28
第4章基于Matlab的变压器动态特性仿真 31
4.1变压器空载合闸到电源时过电流的仿真和分析 31
4.1.1不考虑铁心饱和时变压器空载合闸到电源的过电流仿真 31
4.1.2考虑铁心饱和时变压器空载合闸到电源的过电流仿真 37
4.1.3空载合闸到电源时产生的过电流对变压器的影响 43
4.2突发短路时过电流的仿真和分析 43
4.2.1突发短路时过电流的仿真 43
4.2.2突发短路时产生的过电流对变压器的影响 46
4.3变压器动态特性仿真分析 46
总结 48
参考文献 51
附录 53
V
农业工程学院毕业设计说明书
第1章绪论
1.1本课题研究的目的和意义
在电力系统中,变压器从发电厂到输配电网中都充当着重要的角色,是电力系统中不可缺少的重要电气元件。
变压器动态特性分析主要分析了变压器在过度过程中出现的暂态过电流和过电压,对变压器稳态、暂态运行状态各电磁量进行定性和定量的精确分析,研究变压器各处的电压、电流等电气量的分布及规律,对变压器的设计、制造以及对保护方案的提出都尤为重要,所以要对变压器的运行特性进行分析,尤其是暂态特性。
1.2国内外研究现状
随着人们对变压器技术的不断探索,变压器技术已经从基本感应定律发展到能对变压器的结构进行合理的设计、在理论上对变压器运行时的各种现象进行详细分析、使变压器的理论模型达到更高的精确程度。
在国外,F.preisach在1935年提出了铁磁材料磁化过程的分层模型,并用数学语言进行描述,用磁密度函数的平面积分描述了铁磁材料磁场强度的变化。
MarionL.Hodadon在传统的F.preisach模型基础上进行改进,使之适应于任何形状的磁滞回线,并取得了显著成效。
M.Poliak用九次多项式来拟合铁磁材料基本磁化曲线,但并没有考虑到磁滞效应和涡流效应。
A.Wiszniewski分析了铁磁材料的暂态特性,用基本曲线进行计算,拟合时采用正反切函数,但此种处理方法较为简单,精度不够。
变压器的Jiles.Atherton模型详细的说明了铁芯的磁化过程,并且通过磁学理论证明了铁芯磁滞现象的原理。
现在常见的是,在Matlab的环境下,建立单独的功能模块,通过有机的整合功能模块搭建变压器的仿真模型。
而在国内,周小沪、李晓庆等推导出了三相间的连接关系方程,建立了三相变压器仿真模型,对三相变压器的励磁涌流、短路试验电流进行了仿真,仿真结果和理论分析吻合。
何越、熊元新等基于Matlab软件,对单相变压器和三相变压器的合闸涌流进行了仿真研究,同时对压器空载合闸涌流特性进行了深入的分析,对变压器差动保护的精确整定以及变压器空载合闸励磁涌流的抑制方法提供了突破口。
袁兆强、凌艳对考虑磁滞、剩磁影响时的变压器饱和特性以及变压器在空载合闸瞬变过程中励磁涌流及其影响因素、谐波的变化进行了仿真分析。
1.3本文研究的主要内容
本文以应用在电力系统中的电力变压器为研究对象,在对变压器基本原理研究的基础上,通过Matlab软件,实现对变压器动态运行特性的仿真。
Matlab软件具有强大的数值计算能力,计算速度快、精度高,有许多先进、可靠的算法,使用时只需将M文件编辑好,直接输入即可得到想要结果或图形,方便简单。
本文先是对变压器的稳态和动态运行特性做出理论上的介绍,然后利用matlab软件对变压器的动态特性进行仿真和分析,主要包括变压器空载合闸到电源和突发短路两种情况时励磁涌流的情况,并且对于变压器空载合闸到电源分别从不考虑饱和和考虑饱和两种情况用解析法和Rungekutta法对其仿真,把仿真的结果同理论介绍相对比,看结论是否一致。
第2章Matlab软件
仿真是为了解决实际中可能发生的情况,不仅有助于人们对各种设备的特性进行分析研究,也在很大程度上避免了设计缺陷而带来的潜在危险以及实际所需的各种设备的昂贵价格。
这样即节省了成本也节约了时间。
在对变压器的运行特性仿真研究中,常用
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