摘要：目前，随着科学技巧的成长和电能需求量的日益增长，电力系统范围越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各类新型控制装置得到了普遍的应用，这对于公道利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和庇护情况都有重要意义.另一方面，随着公民经济的高速成长，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和任务中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活.随着电力系统的飞速成长和电网的日益扩大以及自动化程度的不竭提高，电力系统中许多计较和控制问题日益庞杂，从技巧战争安上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题.电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮忙人们通过计较机手段阐发实际电力系统的各类运行情况,从而有效了解电力系统概略.
本文按照电力系统的特点，利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端产生三相短路接地毛病并由毛病器自动跳闸隔离毛病的仿真结果，并阐发了这一暂态进程.通过仿真结果说明MATIAB电力系统东西箱是阐发电力系统的有效东西.
关头词：电力系统；三相短路；毛病阐发；matlab仿真
Electric Power System Simulation Base on MATLAB
Abstract： Now,with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy,power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission,large capacity electric generating set,as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources,making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment.On the other hand,with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’ laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement,many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a direct
This paper base on the characteristics of the power system, using the
software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.
Keywords: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault
analysis ；MATLAB simulation
第一章 绪论
1.1 我国电力系统情况简介
电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统.而电力负荷则是该系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率的总称，有时也包含将这些用电设备连接起来的配电网.目前，我国正处于经济快速成长的时期，电力系统也步入了大电网、超高压、大机组、远距离的时代，但由于目前的经济成长速度远远超出了国度的预期，导致近些年来出现全国范围内电力扶植落后于公民经济成长水平的局面，电力系统运行在接近电网极限输送能力状态的概率大大增加，从而较大程度上存在着产生电压解体事故的威胁.
我国电力系统是随着我国电力产业的成长而逐步形成的.公民经济的迅速成长，我国的电力产业得到相应的增长，逐步形成以大型发电厂和中心城市为焦点、以不合电压等级的输电线路为骨架的各大区、省级和地区的电力系统.目前，全国电网已经根本上形成了500 kV和 330 kV 的主干网架.大电网已笼盖全部城市和大部分农村；以三峡为中心的全国联网工程开始启动，我国电网进入了远距离、超高压、跨大地区输电的新阶段.1987 年全国发电装机容量跃上了1 亿 kW的台阶；从 1978 年起到 1999年，我国装机容量平均每年增加近 10GW，1997 年年底全国装机容量达到了254GW的水平，年发电量也超出了1100TWh，成功地实现了持续高速增长.自1981年中国的第一条 500kV 输电线路投入运行以来，500kV的线路已逐步成为各大电力系统的骨架和跨省跨地区的联络线.
1.2 本课题研究的前景和意义
随着电力产业的成长，电力系统的范围越来越大，在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行，一是条件难以满足；二是从系统的平安角度来讲也是不允许进行实验的；三是最初的一个新的设计构想、到通过软件进行实际情况的模拟、在应用到具体的工程中，其任务量往往消耗大量的财力物力和人力，其进程中稍有失误都有可能前功尽弃.考虑到以上情况，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真东西十分重要，目前比较流行的电力系统仿真东西由以下几种：（1） 邦纳维尔电力局开发的BPA程序和EMTP程序；（2）曼尼
托巴高压直流输电研究中心开发的PSCAD/EMTDC程序；（3）德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC；（4）中国电力科学研究院开发的电力系统阐发综合程序PSASP；（5）MathWorks公司开发的科学与工程计较软件MTATLAB.本文主要采取MTALTB进行电力系统的仿真，MATLAB是有效的电力系统仿真东西,它提供了简练的东西，通过电力系统电路图的绘制，MATLAB自动生成数学模型，可以节省成立电力系统数学模型的成立.
目前电力系统实验技巧尚未完善，通过运用MATLAB对电力系统进行仿真阐发，阐发结果证明仿真的有效性，从中得出仿真的办法和意义，从而将这种仿真运用到电力系统的各个方面.
1） 首先理论阐发电力系统运行中短路的危害和产生短路时电气
设备的状况及系统的状况，并成立发电机和变压器的数学模型.
2） 运用simulink成立复杂的单机-无穷大系统进行仿真，对系统
运行出现短路情况时的仿真结果进行详细的阐发.
3） 成立带励磁系统的发电机系统，通过仿真结果阐发带上励磁
系统时电压和电流的变更情况.
第二章电力系统理论阐发
在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能产生的毛病和不正常运行情况，因为它们会破坏电气设备的正常任务和影响对用户的供电.运行经验指出，毛病大多是由短路引起的.
电力系统中产生的短路有三相短路、两相短路、一相接地短路和两相接地短路等四种.短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多.在电力系统中，短路电流可达几万到几十万安，对系统产生极大的危害：
1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，使毛病元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏.
2）短路时的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行.
3）严重的短路影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列.
由此可见，短路的结果十分严重，因此对于大容量电力系统产生三相短路的阐发是需要的.
同步发电机产生短路的暂态进程阐发
同步发电机在电力系统中处于重要的地位.用户与发电厂的距离越来越远，发电机三相突然短路的概率增大.由于同步发电机内部结构庞杂，由多个具有电磁耦合关系的绕组组成.同步发电机突然短路的暂态进程所产生的冲击电流可能达到额外电流的十几倍 ,对电机自己和相关的电气设备都可能产生严重的影响 ,因此对同步发电灵活态特性的研究历来是电力系统中的重要课题之一 .而同步电机的突然三相短路 ,是电力系
统的最严重的毛病，它是人们最为关怀、研究最多的过渡进程，虽然短路进程所经历的时间是极短的（通常约为0. 1～0. 3 s ），但对电枢短路电流和转子电流的阐发计较，却有着很是重要的意义.
本文研究的是转极式的凸极同步发电机，除a、b、c 三相定子绕组外还有转子上的一个励磁绕组和两个阻尼绕组.在阐发同步发电机的数学模型时，作如下假定：①发电机参数恒定；②磁饱和、磁滞、涡流影响疏忽不计；③定子三相对称；④疏忽磁场高次谐波；⑤不计涡流和磁滞损耗.发电机六个绕组存在相互的电磁耦合关系.同步发电机的d轴和q轴等值电路图如图2-1所示.
图2-1 同步发电机的d轴和q轴等值电路图
按照电路定律，发电机六个绕组可以成立六个回路电压平衡方程，如下：
按照六个绕组之间的磁链耦合关系，得到发电机模型dq0 坐标系中的磁链方程可表述为：
其中：
d、q——暗示直轴和交轴份量； R、s——暗示转子和定子份量； l、m——暗示漏抗和激磁电抗；
f、k——励磁绕组份量、阻尼绕组份量；
dq——暗示轴定子绕组、轴定子绕组； fd—— 暗示励磁绕组的磁链.
机械部分表达式如下： 其中 ——相对额外运行点的速度变更； H——转动惯量；
T——机械转矩； T——电磁转矩； K——阻尼系数；
t——转子机械角；
0——额外运行点的速度（标幺值为1）. 2.1.2 同步发电机突然短路理论阐发 1. 定子电流的计较
med在阐发突然三相短路时，可以利用叠加原理，认为不是产生了突然短路，而是在电机的端头上突然加上了与叠加突然短路前的端电压大小相等但标的目的相反的三相电压.这样考虑时，同步电机的突然三相短路问题就酿成了下述两种任务情况的综合问题了，即：①与短路前一样的稳态运行状态；②突然在电机端头上加上与突然短路前的端电压大小相等但标的目的相反的三相电压.
将电机突然三相短路后的定子电流分为两部分来计较.将它们归并后，即得同步发电机突然三相短路后的实际电流为：
其中 xd、xq——d、q轴同步电抗； ——同步发电机的功角；
Td\"——纵轴超瞬变电流衰减的时间常数； Td'——纵轴瞬变电流衰减的时间常数； Ta——定子非周期电流衰减的时间常数； U——同步发电机机端的相电压有效值. 2 转子电流的计较
突然三相短路后,电机转子中的电流,也象计较定子电流一样，可以分红两部分来计较，即：①原来稳态三相对称运行时的转子电流.②突然在电机端头上加上与突然短路前的端电压大小相等但标的目的相反的三相电压所引起的转子电流.
将电机突然三相短路后的转子电流分为两部分来计较，将它们归并后，即得同步发电机突然三相短路后的实际电流为：
① 当转子上没有阻尼绕组时，则： ②当转子上有阻尼绕组时，则：
阻尼绕组中的实际电流，在短路前，即稳态对称运行时，阻尼绕组的电流为零，因此，突然三相短路后的阻尼绕组的实际电流为：
其中 xad、xaq——d、q轴电枢反响电抗；
Rfd——励磁绕组电阻； Xffd——励磁绕组电抗； X11d、X11q——d、q轴阻尼绕组电抗.
变压器短路阐发
电力变压器是电力系统的焦点设备之一 ，其稳定、可靠运行对电力系统平安起到很是重要的作用.然而，由于设计制造技巧、工艺以及运行维护水平的限制 ,变压器的毛病仍是时有产生 ，尤其是近年来逐步引起人们重视的变压器近区或出口短路毛病，大大影响了电力系统的平平稳定运行.统计资料标明，在变压器损坏的原因中 ，70%以上是由于变压器产生了出口短路的大电流冲击导致低压绕组变形造成的.因此，采纳切实有效措施提凹凸压绕组强度，对确保变压器的平平稳定运行有重要的意义.
电力变压器在产生出口短路时的电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状产生不成逆的变更，产生绕组变形.绕组变形包含轴向和径向尺寸的变更，器身位移，绕组扭曲、匝间短路等，是电力系统平安运行的一大隐患.变压器绕组经受短路毛病后，有的虽未立即产生损坏，但对变压器造成的潜在危害值得引起重视：
1)绕组机械性能产生变更.由于短路的累积效应作用，当再次遭受短路电流冲击时，将可能使绕组承受不住巨大电动力的作用而失稳.
2)绝缘强度下降.一旦遭受过电压，有可能产生绕组短路，致使变压器绝缘被击穿；或在正常运行工况下，因局部放电的持续作用，使已有的绝缘损伤逐渐减轻，从而导致变压器绝缘被击穿.
3)累积效应.运行经验标明，运行变压器一旦产生绕组变形，将导致累积效应，出现恶性循环.
从计较阐发和生产实践可知，一至二次电流峰值的冲击就导致变压器损好事故的概率是很小的，但遭受太短路电流冲击的变压器已经存在一定的平安隐患.对绕组已产生变形但仍在运行的变压器而言，虽然其实不一定会立即产生绝缘击穿事故，但当再遭受也许其实不大的过电流或过电压，甚至在正常运行的电磁动作用下，也可能导致变压器绝缘击穿.影响系统的稳定运行.
2.2.1 变压器数学模型成立
电力系统中的变压器通常是三相的，而三相变压器的磁路结构型式、绕组接线方法（主要包含Y型和 D型）、中点接地与否等多种因素对励磁涌流、每相输出电流有着较大影响.首先描述单相双组变压器数学模型，然后按照绕组接线方法推导出三相之的连接关系方程，成立三相变压器数学模型. 1. 单相变压器的数学模型 1）磁链方程
假定单相变压器一、二次绕组匝数辨别为和，考虑绕组漏磁通，一、二次绕组的磁通暗示为：
式中 m——主磁通； l1、l2——辨别是一、二次绕组的漏磁通. 由磁链定义，一次绕组的磁链为：
式中：l1——漏磁通，由一次绕组的磁动势11成立； l1——漏磁通路径磁导率；
m——主磁通，由一、二次绕组的总磁势1122成立； m——互磁通路径磁导率. 方程（3）的右端另作暗示： 类似地，二次绕组磁链为：
则一、二次绕组关于绕组感应的表达式为：
式中： L11L22——辨别一、二次绕组自感； L12L21——辨别为一、二次绕组互感.其中
2）电压方程 Ll1Lm1用替换L11，用2Lm12/1替换L122，一次绕组感应电压可以写为：
'式中： 2为二次侧电流折合到一次侧的折算值.绕组端电压为感应
电压和阻抗压降之和，对于一次绕组，即 类似地，二次绕组端电压可以写为： 3）连接关系方程
变压器等效电路如图2-2所示，一次侧三相绕组相电压可直接由输入交换电压计较得到：
式中： uA0uB0uC0——每相输入交换电压.
图2-2 变压器等效电路图
二次绕组中点接地，接地点为G，二次侧三相绕组线电压为：
式中：unG——中点对地电压，unG(iaibic)Rn； Rn——接地阻抗； uaG、ubG、ucG——辨别为每相对地电压. 其中，一次侧三相绕组线电流：
式中：iAB、iBC、iCA——辨别为一次侧三相绕组的输出电流. 2.2.2 变压器短路阐发
电力变压器短路毛病主要是指副边输电线路上的短路.假定电网的容量很大，短路电流不至于引起电力电网电压下降，疏忽空载电流，突发短路时一次侧电路的微分方程为： 解此常系数微分方程有
'iK式中：——突发短路电流稳态份量的瞬时值，
'iK2IKsin(tK)；
2IK——突发短路电流稳态份量的幅值，'K2K——iKu与1的相位差，；
2IK2U122RKXK；
i''K——突发短路电流暂态份量的瞬时值，TKLKiCe''KtTK；
TK——暂态电流衰减的时间常数，RK；
C——积分常数，由初始条件决定.
变压器短路时，由于负载电流比短路电流小得多，可以疏忽，认为是空载情况下产生，即t=0时，iK0.可得CIK2cos0 突发短路电流为：
突发短路电流最大值为：
式中：Ky——突发短路电流最大值与稳态短路电流最大值的比值，中小型电力变压器Ky=1.2~1.4，大型电力变压器Ky=1.7~1.8.
由此可见，短路产生的冲击电流最大值可达额外电流的10~20倍.
第3章 基于MATLAB的单机-无穷大系统模型成立
MATLAB简介
MATLAB 是由美国Mathworks公司开发的一套高性能的数值计较和可视化大型软件 ，它是以矩阵运算为根本 ，把计较、可视化、程序设计融合在一个交互的任务情况中 ，在此情况中可以实现工程计较、算法研究、建模和仿真、应用程序开发等，其在科学计较、工程设计和系统仿真中运用很普遍.在MATLAB中包含了两大部分 ，数学计较和工程仿真 ，其中在工程仿真方面 ，MATLAB 提供的软件支持涉及到各个工程领域 ，并且在不竭完善.MATLAB 所具有的程序设计灵活 ，直不雅 ，图形功效强大的优点使其已经成长成为多学科 ，多平台的强大的大型软件.MATLAB提供的 Simulink东西箱是一个在MATLAB情况下用于对动态系统进行建模、仿真和阐发的软件包 ，它提供了用方框图进行建模的接口 ，与传统的仿真建模相比 ，加倍直不雅、灵活.Simulink的作用是在程序块间的互联根本上成立起一个系统.每个程序块由输入向量 ，输出向量以及暗示状态变量的向量等 3 个要素组成.在计较前 ，需要初始化并赋初值 ，程序块依照需要更新的次序分类 ，然后用 ODE计较程序通过数值积分来模拟系统.MATLAN含有大量的 ODE计较程序 ，有固定步长的 ，有可变步长的 为求解庞杂的系统提供了便利.MATLAB在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块 SimPowerSystem 来完成的.
MATLAB是将计较、可视化、程序设计融合在一起的功效强大的平台，电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行 ，由于电力系统是个庞杂的系统 ，运行方法也十分庞杂 ，因此采取传统的方法进行仿真计较任务量大 ，也不直不雅.MATLAB 的出现给电力系统仿真带来了新的办法和手段.通过MATLAB 的 SimPowerSystem的模块对电力系统中的应用进行仿真 ，从而说明其在电力系统仿真中的运用电力系统的仿真可以帮忙人们通过计较机手段阐发实际电力系统的各类运行情况，通过毛病仿真得出了相关的电压稳定性方面的结论，从而证明了这种仿真的正确性和在阐发应用中的可行性. 中电力系统模块库简介
Simulink是一种用来实现计较机仿真的软件东西.它是MATLAB的一个附加组件，可用于实现各类动态系统（括连续系统、离散系统和混杂系统）的建模、阐发和仿真.Simulink对仿真的实现可以应用于动力系统、信息控制、通信设计、金融财会及生物医学等各个领域的研究中.
Simulink实际上提供了一个系统级的建模与动态仿真的图形用户情况，并且凭借MATLAB在科学计较上的天然优势，成立了从设计构想到最终要求的可视化桥梁，大大弥补了传统设计和开发东西的缺乏.它可以使系统的输入变得相当容易且直不雅，同时可以容易地改动输入信号的形式，对仿真算法和仿真参数的选择以及对输出结果的处理上也加倍灵活自由.
由于 Simulink可以很便利地创建和维护一个完整的模型，评估不合算法和结构并验证系统性能，另外Simulink还可以与MATLAB中的DSP东西箱、信号处理东西箱以及通讯东西箱等联合使用，进而实现软硬件的接口，从而成为实用的控制软件.
在MATLAB命令窗口键入Simulink命令，或单击MATLAB东西栏中的Simulink图标，则可以打开Simulink模型库窗口.如图3-1所示.这一模型库包含以下各个子模型库:Sources(输入源)、Siuk(输出方法)、Discrete(离散时间模型)、Function & Tables(功效列表)、Math(数学办法)、Signals&System(信号或系统)、Linear(线性环节)、Nonlinear(非线
性环节)、Connections(连接及接口)等.
图3-1 simulink模型库
在MATLAB命令窗口中键入powerlib命令，则打开电力系统模块库，如图3-2所示.还可以从Simulink模块浏览窗口直接启动.
该模块库中有良多模块组，主要有电源元件（Electricial sources）、线路元件(Elements)、电力电子元件(Power Electronics)、电
机元件(Machines)、连接器元件（Connectors）、电路丈量仪器（Measurements）、附加元件（Extras）、演示(Demos)、电力图形用户接口（Powergui）等，双击每一个图标都可以打开一个模块组.
图3-2 电力系统模块库
1) 电源模块
电源元件库中包含7种电源元件，如图3-3所示，辨别是直流电压源（DC Voltage Soures）元件、交换电压源（AC Voltage Soures）元件、交换电流源（AC Current Soures）元件、受控电压源（Controlled Voltage Soures）元件、受控电流源（Controlled Current Soures）元件、三相电源（3-phase Soures）元件和三相可编程电压源（3-phase Programmable Voltage Soures）元件.
图3-3 电源元件库
2) 线路元件模块
线路元件库中包含了各类线性网络电路元件和非线性网络电路元件.双击线路元件库图标，弹出线路元件库对话框，如图3-4所示，图中包含了4类线路元件，辨别是支路（Elements）元件、输配电线路（Lines）元件、断路器（Circult Breakers）元件和变压器（Transformers）元件.
图3-4 线路元件库
3 ) 电力电子元件库
电力电子模块库包含理想开关（Ideal Switch）、二极管
（Diode）、晶闸管（Thyristor）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应管（MOSFET）、绝缘门极晶体管（IGBT）等模块，此外还有2个附加的控制模块组和一个整流桥，如图3-5所示.
图3-5 电力电子元件
4 ) 电机元件库
电机元件库包含同步电机（Synchronous Machines）、异步电机（Asynchronous Machines）、直流电机（DC Machines）、调节器（Prime Movers and Regulators）和电机输出丈量分派器（Machines Measurements）等.如图3-6所示.
图3-6 电机元件库
5) 连接器元件
连接器模块库包含10个经常使用的连接器模块，如图3-7所示.
图3-7 连接器元件
6) 丈量元件
丈量元件库包含电压表、电流表、万用表和各类附加的子模块等，如图3-8所示.
图3-8 丈量元件库
7） 附加和演示模块
附加模块包含了上述各元件库中的附加元件，演示模块主要提供一
些演示实例.
8）电力系统阐发元件
电力系统阐发元件模型是用来阐发电路和电力系统的东西.MATLAB软件提供的电力系统阐发元件是一种功效强大的电力系统阐发东西，如图3-9所示，使用电力系统阐发东西可以进行稳态和暂态的频域阐
发，主要包含：
图3-9 电力系统阐发元件
①Powergui 模块可以显示系统稳定状态的电流和电压及电路所有的状态变量值；
②为了执行仿真，Powergui 模块允许修改初始状态；
③Powergui 可以执行负载潮流的计较，并且为了从稳态时开始仿真可以初始化包含三相电机在内的三相网络，三相电机的类型为简化的同步电机、同步电机或异步电机模块；
④当电路中出现阻抗丈量模块时，Powergui也可以显示阻抗随频率变更的波形；
⑤如果用户拥有控制东西箱，Powergui模块可以产生用户自己系统的空间模块，自动打开 LTI 相对于时域和频域的不雅测器接口；
⑥ Powergui 可以产生扩展名为 .rep 的结果陈述文件，这个文件包含丈量模块、电源、非线性模块等系统的稳定状态值. 3.3 系统模型的成立
系统模型如图3-10所示.
图3-10 单机-无穷大系统
3.4 基于simulink的模型成立
simulink模型成立主要包含以下元件：简化发电机、电压-电流丈量元件、断路器、变压器、输电线路、负载、短路毛病产生器等，搭建仿真模型如图3-11所示.
图3-11 单机-无穷大系统仿真图
设计流程
模块选择
1）从电机元件库中选择简化的同步电机元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-12所示.
步调一：将简化的同步电机元件名称改成：简化发电机.
步调二：双击简化的同步电机元件，在简化的同步电机（Simplified Synchronous Machine SI Unit）元件参数对话框中进行设置，如图所示.
图3-12 简化同步电机模型及其参数对话框
设置参数如下：
连接类型（connection type）：[3-wire Y]
电机额外参数（nominal power,L-Lvolt and freq）：[1000e6 315e3 50] 机械参数（mechanical）：[56290 0 2]
内部电阻（Internal impedance）：[1.9845, 263.15e-3] 初始状态（Initial condition）：[0 0 0 0 0 0 0 0 ] 步调三：设置施于简化的同步电机上的功率.
该机械功率使用一个常数产生器来设置，如图3-13所示 将常数产生器元件名称改成：机械功率.
双击常数产生器元件，在参数对话框中将数值设为700e6，作为机械功率值.
步调四：设置电压幅值
电压幅值使用一个常数产生器来设置，如图3-13所示，将常数产生器的名称改成：电压幅值.
将常数产生器数值改成156e3作为电压幅值.
图3-13 常数产生器元件及参数对话框
2）从丈量元件库中选择三相电压-电流丈量（3-phase V-I Measurements）元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-14所示，将三
相电压-电流丈量元件名称改成：发电电机压-电流值.
图3-14 三相电压-电流丈量元件及参数对话框
双击三相电压-电流丈量元件，在三相电压-电流丈量元件参数对话框进行如下设置：
电压丈量选项中包含3个选项，辨别是意外量电压（no）、丈量相电压（phase-to-ground）和丈量线电压（phase-to-phase）.电流丈量选项中有丈量和意外量选项，在本例中选择丈量相电压和丈量电流选项.
单击OK按钮完成对电压-电流丈量元件的参数设置.
3）从线路元件库中选择三相电路短路毛病产生器元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-15所示.
步调一：双击三相电路短路毛病产生器元件，在三相电路短路毛病产生器元件参数对话框中进行设置，如图3-15所示.三相电路短路毛病产生器元件参数对话框中包含10各选项，辨别是毛病相选择（Phase Fault）、毛病点电阻（Fault resistances Ron）、毛病相接地（Ground Fault）、外部控制（Exeternal contorl of fault）、转换状态（Transition status）、转换时间（Transition times）、内部计时器的采样时间（Sample time of the Ts）、缓冲电阻（Snubber resistance Rp）、缓冲电
容（Snubber Capacitance Cp）和丈量（Measurements）.
图3-15三相电路短路毛病产生器及参数对话框
参数设置如下：
转换状态（Transition status）：[ 1 0 ] 转换时间（Transition times）：[0.2 0.3]
内部计时器的采样时间（Sample time of the Ts）：0
缓冲电阻（Snubber resistance Rp）：1e6 缓冲电容（Snubber Capacitance Cp）：inf 丈量（Measurements）：选择意外量选项
单击OK按钮完成对三相电路短路毛病产生器的设置.
步调二：同样的办法设置其他两个三相电路短路毛病产生器.
4） 从线路元件库三相断路器元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-16所示.
双击三相短路器元件，在三相短路器元件参数对话框中进行设置，如图3-16所示.三相短路器元件参数对话框包含以下选项：初始状态（Initial status of breakers）；毛病相选择（Switching of A、B、C）；转换时间（Transition time）；内部计时器的采样时间（Sample time of the Ts）；外部控制时间（Extarnal control of switching times）；
断路器电阻（Breakers resistance Ron）；迟滞电阻（Snubbers resistance Rp）；迟滞电容（snubbers capacitance Cp）和丈量（Measurements）.
图3-16 三相断路器及参数对话框
三相断路器的参数设置如下：
初始状态（Initial status of breakers）：
毛病相选择（Switching of A、B、C）：A、B、C三相都选择 转换时间（Transition time）：[0.01]
内部计时器的采样时间（Sample time of the Ts）：0
外部控制时间（Extarnal control of switching times）：不选择 迟滞电阻（Snubbers resistance Rp）：1e6
迟滞电容（snubbers capacitance Cp）：inf 丈量（Measurements）：选择意外量选项 单击OK按钮完成对三相短路器的设置.
5）从线路元件库中选择三相变压器元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-17所示.
步调一：将变压器的名称改成：变压器.
步调二：双击三相变压器元件，在变压器元件参数对话框中进行设置，如图3-17所示.变压器元件参数对话框包含以下选项：
图3-17 三相变压器及参数对话框
额外功率和频率（Nominal power and frequency）；原边绕组接法（winding1 connaction）；原边绕组参数（winding parancters）；副边绕组接法（winding2 connaction）；副边绕组参数（winding parancters）；磁阻（Magnetiration resistance Rm）；磁感（Magnetiration reactance Lm）和丈量（Measurements）.
变压器参数设置如下：
额外功率和频率（Nominal power and frequency）：[250e6 50] 原边绕组接法（winding1 connaction）：Y
原边绕组参数（winding parancters）：[ 424.35e3 , 0.002 , 0.08 ] 副边绕组接法（winding2 connaction）：Delta(D11)
副边绕组参数（winding parancters）：[ 315e3 , 0.002 , 0.08] 磁阻（Magnetiration resistance Rm）：500 磁感（Magnetiration reactance Lm）：500 丈量（Measurements）：选择意外量选项
单击OK按钮完成对三相变压器的设置.
6）从线路元件库中选择三相散布参数传输线元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-18所示.
图3-18 散布参数传输线及参数对话框
步调一：将散布参数传输线元件名称改成
步调二：双击散布参数传输线元件，在散布参数传输线元件参数对话框中进行设置，如图3-18所示.参数设置如下：
线路相数（Number of phase N）：3
用于电阻、电感和电容的频率（Frequency）：50
单位长度电阻（resistance per unit length）：[ 0.01273 0.3846]
单位长度电感（Inductance per unit length）：[ 0.9337e-3 4.1264e-3 ] 单位长度电容（Capacitance per unit length）：[ 12.74e-9 7.751e-9 ] 线路长度（Line Length）：300
丈量（Meadurements）：选择意外量电气量
单击OK按钮完成对三相散布参数传输线的设置.
7）从线路元件库中选择三相串联RLC负载元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-19所示.
图3-19 三相串联RLC负荷元件及参数对话框
步调一：将三相串联RLC负载元件的名称改成：串联负荷.
步调二：双击三相串联RLC负载元件，在三相串联RLC负载元件参数对话框中进行设置，如图3-19所示.三相串联RLC负载元件参数对话框包含5个选项，辨别是额外相电压（Nominal phase-phase voltage），额外频率（Nominal frequency），三相有功功率（Three-phase active power P），三相理性无功功率（Three-phase inductive reactive power Ql），三相容性无功功率（Three-phase capacitive reactive power Qc）选项.
三相串联RLC负载元件参数设置如下：
额外相电压（Nominal phase-phase voltage）：500e3 额外频率（Nominal frequency）：50
三相有功功率（Three-phase active power P）：50e6
三相理性无功功率（Three-phase inductive reactive power Ql）：0 三相容性无功功率（Three-phase capacitive reactive power Qc）：0 单击OK按钮完成对三相串联RLC负载元件参数的设置 8）在命令窗口键入如下命令： 》》simulink
单击回车后，弹出仿真元件库对话框.
在sinks目录下选择示波器元件拖拽到电路图中.复制示波器元件，用于丈量其它电气量.
9）从电气丈量仪器库中选择万用表元件，复制后粘贴在电路图中.
双击万用表元件弹出万用表元件参数对话框，在万用表元件参数对话框中，显示有可丈量电气量，选择要丈量的电气量进行丈量.
10）选择接地元件、节点等，进行公道放置.
对电路图进行接线便可完成电路图的绘制. 仿真参数设置
当电路图设计完成后，对其进行仿真，以达到不雅察系统稳定运行及产生短路时的状态变更情况.
在仿真的菜单选项中，选择仿真菜单，激活仿真参数命令，弹出仿真参数对话框.
按照暂态进程时间的预算，对仿真参数进行如下设置：
求解程序类型（Type）选项：可变步长（Variable--step），ode23tb(dtiff/TR-BDF2)
最大步长（Max step size）选项：自动（auto） 最小步长（Min step size）选项：自动（auto） 初始步长（Intial step size）选项：自动（auto） 相对容差（Relative tolerance）选项：1e-3
绝对容差（Absolute tolerance）选项：自动（auto） 3.6 仿真结果阐发
3.6.1 发电机出口短路仿真结果
将三相电路短路毛病产生器的毛病相选择中三相毛病都选择，并选择毛病相接地选项.
设置完电路图和仿真参数后，下面进行电路仿真.激活仿真按钮，查抄仿真波形.
1）毛病点电流波形图
在发电机毛病器中的丈量选项中选择毛病电压和电流选项，对毛病点的电压和电流进行丈量.其它两个毛病器均选择意外量选项.
在万用表元件中选择毛病点A相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点A相电流波形图如图3-20所示.由图形可以得出以下结论：在稳态时，毛病点A相电流由于三相电路短路毛病产生器处于断开状态，所以电流为0A.在0.2S时，三相电路短路毛病产生器闭合，此时电路产生三相短路，毛病点A相电流产生变更，电流波形上移.在0.3s时，三相电路短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时，毛病点的电压迅速变成0A.
图3-20 毛病点A相电流
在万用表元件中选择毛病点B相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点B相电流波形图如图3-21所示.由图形可以得出以下结论：在稳态时，毛病点B相电流由于三相电路短路毛病产生器处于断开状态，所以电流为0A.在0.2S时，三相电路短路毛病产生器闭合，此时电路产生三相短路，毛病点A相电流产生变更，电流波形下降.在0.3s时，三相电路短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时，毛病
点的电压迅速变成0A.
图3-21 毛病点B相电流
在万用表元件中选择毛病点C相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点C相电流波形图如图3-22所示.由图形可以得出以下结论：在稳态时，毛病点A相电流由于三相电路短路毛病产生器处于断开状态，所以电流为0A.在0.2S时，三相电路短路毛病产生器闭合，此时电路产生三相短路，毛病点C相电流产生变更，电流波形上移.在0.3s时，三相电路短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时，毛病点的电压迅速变成0A.
图3-22 毛病点C相电流
在万用表元件中选择毛病点A相、B相、C相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点A相、B相、C相电流波形图如图3-23所示.
图3-23 毛病点三相电流
2）毛病点的电压波形图
在万用表元件中选择毛病点A相、B相和C相电压作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点A相、B相和C相电压波形图如图3-24所示.由图形可以得出以下结论: 在稳态时，毛病点三相电压由于三相短路毛病产生器处于断开状态，其实际电压为发电机出口母线上的电压.在0.2s时，三相短路毛病产生器闭合，此时产生三相短路，毛病点三相电压由于产生三相接地短路，因而各相电压为0V.在0.3s时，三相短路毛病产生器打开，相当于排除毛病，此时三相实际电压为母线电压，产生暂态动摇.
图3-24 毛病点三相电压
3）发电机端电流波形
在向量选择器中选择毛病点A相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点A相电流波形图如图3-25所示，由图形可以得出一下结论：在稳态时，A相电流由于三相毛病产生器处于断开状态，因而A
相电流呈正弦变更.在0.2s时，三相短路毛病产生器闭合，此时产生三相短路，A相电流产生变更，由波形可以看出波形整体上移，此时短路电流很大，最大幅值达到2300V,为正常时电流的10倍左右，然后波形逐步下移.在0.3s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时A相电流动摇恢复弦变更.
图3-25 发电机A相电流
在向量选择器中选择发电机B相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则发电机B相电流波形图如图3-26所示，由图形可以得出以下结论：在稳态时，B相电流由于三相毛病产生器处于断开状态，因而B相电流呈正弦变更.在0.2s时，三相短路毛病产生器闭合，此时产生三相短路，B相电流产生变更，由波形可以看出波形整体下移，此时短路电流很大，最大幅值为-2300V，为正常时电流的10倍左右.在0.3s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时B相电流恢复稳态运行.
图3-26 发电机B相电流
在向量选择器中选择发电机C相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则发电机C相电流波形图如图3-27所示，由图形得出以下结论：在稳态时，C相电流由于三相毛病产生器处于断开状态，因而C相电流呈正弦变更.在0.2s时，三相短路毛病产生器闭合，此时产生三相短路，C相电流产生变更，电流幅值变大，为正常时电流的10倍左右.在0.3s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时C相电流
恢复恢复稳态运行，波形呈正弦变更.
图3-27 发电机C相电流
在万用表元件中选择发电机三相电流作为丈量电气量，如图3-28所示，由图形可得：发电机产生短路时短路电流很大.
图3-28 发电机三相电流
4）发电机端电压波形
在向量选择器中选择发电机A相电压作为丈量电气量.激活仿真按
钮，则发电机A相电压波形图如图3-29所示，由图形可以得出以下结论：在稳态时，发电机A相电压为正弦变更，在0.2s时，产生三相短路，电压立刻变成0V.在0.3s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时，A相电压恢复为正弦变更.
图3-29 发电机A相电压
在向量选择器中选择发电机B相电压作为丈量电气量.激活仿真按钮，则发电机B相电压波形图如图3-30所示，由图形可以得出以下结论：在稳态时，发电机B相电压为正弦变更，在0.2s时，产生三相短路，电压立刻变成0V.在0.3s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时，B相电压恢复为正弦变更.
图3-30 发电机B相电压
在向量选择器中选择发电机C相电压作为丈量电气量.激活仿真按钮，则发电机C相电压波形图如图3-31所示，由图形可以得出以下结论：在稳态时，发电机C相电压为正弦变更，在0.2s时，产生三相短
路，电压立刻变成0V.在0.3s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时，C相电压恢复为正弦变更.
图3-31 发电机C相电压
在万用表元件中选择发电机三相电压作为丈量电气量，则得出发电机三相电压波形图如图3-32所示，由图形可以得出：发电机短路期
间，各相的电压均为0V.
图3-32 发电机三相电压
5）变压器端短路电流和短路电压波形
在万用表元件中选择变压器三相电流作为丈量电气量，则得变压器电流波形如图3-33所示，由图形可得：在稳态时，变压器电流呈正玄变更，在0.2s时，发电机端产生三相短路，受到冲击电流的影响，变压器电流迅速上升，由于变压器存在磁感应，电流慢慢趋于零，在0.3s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时，变压器电流
恢复正玄变更，产生暂态进程.
图3-33 变压器三相电压
在万用表元件中选择变压器三相电压作为丈量电气量，则变压器电压波形如图3-34所示，由波形得出：在稳态时，变压器电压波形呈正玄变更，在0.2s时，产生三相短路，由于变压器存在磁势，电压不克不及突变成零，而是趋于减小，最后变成零.在0.3s时，三相短路毛病
器断开，排除毛病，此时变压器电压恢复正常的正玄变更.
图3-34 变压器三相电压
设置完电路图后，将仿真参数中的开始时间改成0.5s和结束时间改成0.8s，将变压器短路毛病器选项中选择丈量毛病电压和电流选项，进行该毛病点的电压和电流的丈量，其他两个毛病器均选意外量选项.下面进行电路仿真.激活仿真按钮，查抄仿真波形图.
1）毛病点电流波形图
在万用表元件中选择毛病点A相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点A相电流波形图如图3-35所示.由图形可以得出以下结论：在稳态时，毛病点A相电流由于三相电路短路毛病产生器处于断开状态，所以电流为0A.在0.6S时，三相电路短路毛病产生器闭合，此时电路产生三相短路，毛病点A相电流产生变更，电流波形上移，然后逐步下降.在0.7s时，三相电路短路毛病产生器断开，相当于排除
毛病，此时，毛病点的电流迅速变成0A.
图3-35 毛病点A相电流
在万用表元件中选择毛病点B相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点B相电流波形图如图3-36所示.由图形可以得出以下结论：由图形可以得出以下结论：在稳态时，毛病点B相电流由于三相电路短路毛病产生器处于断开状态，所以电流为0A.在0.6s时，三相电路短路毛病产生器闭合，此时电路产生三相短路，毛病点B相电流产生变更，电流波形下移，然后逐步上移.在0.7s时，三相电路短路毛病
产生器断开，相当于排除毛病，此时，毛病点的电流迅速变成0A.
图3-36 毛病点B相电流
在万用表元件中选择毛病点C相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点C相电流波形图如图3-37所示.由图形可以得出以下结论：由图形可以得出以下结论：在稳态时，毛病点C相电流由于三相电路短路毛病产生器处于断开状态，所以电流为0A.在0.6S时，三相电路短路毛病产生器闭合，此时电路产生三相短路，毛病点C相电流产生变更，电流波形上移.在0.7s时，三相电路短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时，毛病点的电压迅速变成0A.
图3-37 毛病点C相电流
在万用表元件中选择毛病点A相、B相、C相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点A相、B相、C相电流波形图如图3-38所示.
图3-38 毛病点三相电流
在万用表元件中选择毛病点A相、B相、C相电压作为丈量电气量.激活仿真按钮，则毛病点A相、B相、C相电压波形图如图3-39所
示，由图形得出以下结论：稳态时，毛病点的电压为变压器端的电压，产生短路时，毛病点的电压迅速变成0V.在0.7s时恢复常态，此时产生暂态进程.
图3-39 毛病点三相电压
2）变压器短路电流波形
在向量选择器中选择变压器A相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则变压器A相电流波形图如图3-40所示.由图形可以得出一下结论：在稳态时，A相电流由于三相毛病产生器处于断开状态，因而A相电流呈正弦变更.在0.6s时，三相短路毛病产生器闭合，此时产生三相短路，A相电流产生变更，由波形可以看出波形整体上移，此时短路电流很大，然后波形逐步下降.在0.7s时，三相短路毛病产生器断开，
相当于排除毛病，此时A相电流动摇恢复正弦变更.
图3-40 变压器A相电流
在向量选择器中选择变压器B相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则变压器B相电流波形图如图3-41所示，由图形可以得出一下结论：在稳态时，A相电流由于三相毛病产生器处于断开状态，因而B相电流呈正弦变更.在0.6s时，三相短路毛病产生器闭合，此时产生三相短路，B相电流产生变更，由波形可以看出波形整体下降，此时短路电流很大.在0.7s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时B相电流动摇恢复正弦变更.
图3-41 变压器B相电流
在向量选择器中选择变压器C相电流作为丈量电气量.激活仿真按钮，则变压器C相电流波形图如图3-42所示，由图形可以得出一下结论：在稳态时，C相电流由于三相毛病产生器处于断开状态，因而C相电流呈正弦变更.在0.6s时，三相短路毛病产生器闭合，此时产生三相短路，C相电流产生变更，此时短路电流很大，为正常时电流的10倍左右.在0.7s时，三相短路毛病产生器断开，相当于排除毛病，此时
C相电流动摇恢复正弦变更.
图3-42 变压器C相电流
在万用表元件中选择变压器三相电流作为丈量电气量，则得变压器三相电流波形如图3-43所示，由波形图可以看出，变压器产生短路时，短路电流很大，是正常状态下的几倍甚至更高.
图3-43 变压器三相电流
3）变压器短路电压波形
在向量选择器中选择变压器A相电压作为丈量电气量.激活仿真按钮，则变压器A相电压波形图如图3-44所示.
图3-44 变压器A相电压
由图可以得出：在稳态时，由于实现短路毛病产生器处于打开状态，变压器电压呈正弦变更，在0.6s时，三相短路毛病产生器闭合，此时产生三相短路，变压器电压迅速变成0V.在0.7s时，三相短路毛病产生器打开，排除毛病，变压器电压恢复稳态运行.
在向量选择器中选择变压器B相电压作为丈量电气量.激活仿真按钮，则变压器B相电压波形图如图3-45所示，由图得出：在正常运行时，变压器电压波形呈正弦变更，在0.6s到0.7s时段内产生短路，变压器电压迅速变成0V.0.7s后，电压由恢复正常运行状态.
图3-45 变压器B相电压
在向量选择器中选择变压器C相电压作为丈量电气量.激活仿真按钮，则变压器C相电压波形图如图3-46所示，由图得出以下结论：在0.6s到0.7s时段内产生短路，变压器电压迅速变成0V，0.7s后，电压恢复稳态运行，恢复进程中伴随短时的暂态进程.
图3-46 变压器C相电压
在向量选择器中选择变压器ABC三相作为丈量电气量，则变压器三相电压波形如图3-47所示.
图3-47 变压器三相电压
4）变压器短路时发电机的电流和电压波形
在向量选择器中选择发电机三相电流作为丈量电气量，则发电机三相短路波形如图3-48所示，由图形得出：变压器产生短路时，发电电机流迅速变更，然后逐步趋于稳态，在0.7s时，毛病排除，发电电机流
恢复正常运行状态.
图3-48 发电机三相电流
在向量选择器中选择发电机三相电压作为丈量电气量，则发电电机压波形如图3-49所示，由波形可以得出以下结论：在0.6s到0.7s变压器产生短路期间，发电机端的电压减小，幅值为正常运行时的一半，0.7s后，毛病排除，发电电机压恢复正常运行状态，此时有短时的暂态进程.
图3-49 发电机三相电压
3.6.3 线路末端产生短路
设置完电路图后，将仿真参数中的开始时间改成0.8s和结束时间
改成1.2s，将变压器短路毛病器选项中选择丈量毛病电压和电流选项，进行该毛病点的电压和电流的丈量，其他两个毛病器均选意外量选项.激活仿真按钮，查抄仿真波形图. 1）毛病点的电流波形
在万用表元件中选择毛病点的毛病电流作为丈量电气量，则得出毛病点短路电流波形如图3-50所示，由图得：在稳态时，毛病点电流为0A，在0.9s时，产生三相接地短路，毛病点有电流通过，此时电流很大，然后逐步下降，在1.0s时三相短路毛病产生器打开，排除毛病，
此时毛病点电流立刻恢复为0A.
图3-50 毛病点三相电流
2）毛病点的电压波形
在万用表元件中选择毛病点电压作为丈量电气量，则毛病点电压波形如图3-51所示，由图可得：在稳态时，毛病点的电压为线路上的电压，波形呈正玄变更，在0.9s时产生短路，毛病点电压迅速变成0V.在1.0s时，毛病排除，但由波形可以看出电压无法恢复正常，系统受到破
坏.
图3-51 毛病点三相电压
3）发电机端电流波形
在万用表元件中选择发电电机流作为丈量电气量，则得到发电电机流波形如图3-52所示，在0.9s时，线路末端产生三相短路，发电机端电流受到短路的影响，电流迅速上升，然后逐步趋于下降.在1.0s时，毛病排除，由于发电机受到短路电流冲击受到损坏，发电电机流无法恢复正常运行，幅值变成0V.
图3-52 发电机三相电流
4）发电机端电压波形
在万用表元件中选择发电电机压作为丈量电气量，则得出发电电机压波形如图3-53所示，稳态时，发电电机压呈正弦变更，在0.9s时，线路末端产生三相短路，受到短路电流的影响，发电电机压产生暂态进程，最后趋于稳定，在1.0s时，毛病排除，发电电机压恢复正常.
图3-53 发电机三相电压
5）变压器端电流波形
在万用表元件中选择变压器电流作为丈量电气量，则得出变压器电流波形如图3-54所示，在稳态时，变压器电流呈正玄变更，在0.9s时线路末端产生三相短路，变压器电流迅速上升，然后趋于下降，在1.0s时，毛病排除，但由于受到电流冲击，变压器电流无法恢复正常运行，电流值为零.
图3-54 变压器三相电流
6）变压器端短路电压波形
在万用表元件中选择变压器电压作为丈量电气量，则得出变压器电压波形如图3-55所示，有图形得出以下结论：变压器正常运行时电压波形呈正弦变更，在0.9s时，产生短路，变压器电压下降，同时伴随暂态进程，然后逐步趋于稳定，在1.0s时，毛病排除，变压器电压恢
复正常运行状态.
图3-55 变压器三相电压
第4章 带励磁系统的电力系统阐发
目前的发电机都带有自动调节系统，其作用是在发电电机压变动
时，能自动地调节励磁电流，维持发电机端的电压在一定的范围内. 4.1 基于simulink的根本模型成立
Simulink模型成立包含以下元件：发电机、水轮机调节器、励磁系统、电机丈量元件、断路器、变压器、负载、输电线路、短路毛病
器、无穷大电源等.如图4-1所示.
图4-1 带励磁的系统仿真模型
设计流程
1）从电机元件库中选择根本的同步电机（Synchronous Machine Pu Standard）元件，复制后粘贴在电路图中，如图4-2所示.
步调一：将根本同步发电机元件名称改成：发电机.
步调二：双击同步发电机元件，在其元件参数对话框中进行设置，如图4-2所示.
根本同步发电机元件对话框总包含9个选项，辨别是转子类型，电机的额外参数，定子的参数（电阻Rs，漏感Lls、Lmd、Lmq）励磁绕组参数（电阻Rf’、漏感Llfd’），阻尼绕组（d轴电阻Rkd’、漏感Llkd’，q轴电阻Rkql’、漏感Llkq’），机械特性参数（转动惯量、摩擦系数和极对），初始状态（速率的偏差、转角、线电流幅值、相位角和励磁电压）等.发电机元件参数设置如下：
转子类型（Rotor type）：凸极式
额外参数（Nominal power,volt and freq）：[ 186e6 10.5e3 50 1037 ] 定子参数（stator）：[ 2.907e-3 3.089e-4 3.216e-3 9.715e-4 ] 励磁绕组（field）：[ 5.9013e-4 3.07e-4 ]
阻尼绕组（Dampers）：[ 1.19e-2 4.9e-4 2.00e-2 1.036e-3 ] 机械特性参数（Mechanical）：[ 3.895e6 0 15 ]
初始状态（Initial conditions）：[ 0 0 0 0 0 0 0 0 61 ]
图4-2 发电机元件及参数对话框
单击OK按钮完成发电机元件参数的设置.
2）从电机元件库中选择电机丈量（Meachine Measurement）元件,复制后粘贴在电路图中，如图4-3所示.双击电机丈量元件，在电机丈
量元件参数对话框中进行设置，如图4-3所示.电机丈量元件参数设置如下：
在对话框中选择定子电流（Stator currents），转子电压（Stator voltage ），转速（Rotor Speed），转速偏差（Rotor Speed deviation）和功率（Output active power）选项.
图4-3 电机丈量元件及参数对话框
单击OK完成对发电机丈量元件参数设置.
3)从电机元件库中选择励磁系统（Excitation system）元件,复制后粘贴
在电路图中，如图4-4所示.
图4-4 发电机励磁系统及参数对话框
双击励磁系统元件，在励磁系统元件参数对话框中进行设置，参数设置如下：
滤波器的时间常数（Low-pass filter time constant）：20e-3
增益和时间常数（Regulator gain and time constant）：[ 300 0.001 ] 励磁（Exciter）：[ 1 0 ]
瞬态增益削减（Transient gain reduction ）：[ 0.0 0.0 ]
阻尼滤波器的增益和时间常数（Damping filter gian and time constant）：[ 0.01 0.011 ]
调节器的输出和增益（Regulator output limits and gain）： [ -11 11 0 ]
初始电压和励磁电压（Regulator values of terminal voltage and fidls voltage）：[ 1 1.28 ]
单击OK完成对励磁系统元件参数设置
4)从电机元件库中选择水轮机调节系统（HTG）元件,复制后粘贴在电路图中，如图4-5所示.
图4-5 水轮机调节系统及参数对话框
双击水轮机调节器，在其参数对话框中进行如下设置：
电机参数（Servo-motor）：[ 10 0.01 ]
导叶开度（Gate opening limits）: [ 0.01 0.9715 -0.1 0.1 ]
参数下降及调节（Permanent droop and regulator）：[ 0.05 1.163
0.105 0 0.01 ]
水轮机参数（Hydraulic turbine）：[ 0 2.67 ]
下降参数（Droop reference）：0 初始功率（Initial mechanical）：1
步调三：设置施于水轮机上的参考速度.该参考速度使用一个常数产生器来设置，如图3-13所示.
将常数产生器元件名称改成：参考速度.
双击常数产生器元件对话框，如图3-13所示.设置常数数值为1（为标幺值），作为参考速度值.
步调四：设置参考功率.参考功率值使用常数产生器来设置，如图3-13所示.
将常数产生器元件名称改成：参考功率.
双击常数产生器元件对话框，如图3-13所示.将常数数值改成1（为标幺值），作为参考功率值.
5）从丈量元件库中选择三相电压—电流丈量（3-phase VI Measurement）元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-14所示.双击三相电压-电流丈量元件，在三相电压-电流丈量元件参数对话框中进行设置，如图3-14所示.
在三相电压-电流丈量元件参数对话框设置参数如下：
电压丈量（Voltage measurement）包含3个选项，辨别是意外量电压（no），丈量相电压（phase-to-phase）和丈量线电压（phase-to-ground），选择丈量线电压选项，用来丈量发电机突然短路后三相电压的变更.电流丈量（Current measurement）选择丈量（yes）选项.
单击OK按钮完成对三相电压-电流丈量元件参数的设置.
6）从线路元件库中选择三相电路短路毛病产生器元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-15所示.
步调一：将三相电路短路毛病器的名称改成：发电机短路毛病器. 步调二：双击三相电路短路毛病产生器元件，在三相电路短路毛病产生器元件参数对话框中进行设置，如图3-15所示.三相电路短路毛病产生器元件参数对话框中包含10各选项，辨别是毛病相选择（Phase Fault）、毛病点电阻（Fault resistances Ron）、毛病相接地（Ground Fault）、外部控制（Exeternal contorl of fault）、转换状态（Transition status）、转换时间（Transition times）、内部计时器的采样时间（Sample time of the Ts）、缓冲电阻（Snubber resistance Rp）、缓冲电容（Snubber Capacitance Cp）和丈量（Measurements）.
参数设置如下：
转换状态（Transition status）：[ 1 0 ] 转换时间（Transition times）：[ 0.2 0.3 ]
内部计时器的采样时间（Sample time of the Ts）：0 缓冲电阻（Snubber resistance Rp）：1e6 缓冲电容（Snubber Capacitance Cp）：inf
丈量（Measurements）：选择丈量毛病电压和电流选项
单击OK按钮完成对三相电路短路毛病产生器的设置.
步调三：同样的办法设置另一三相电路短路毛病产生器，将名称改成无穷大毛病器，作为无穷大短路毛病，将参数对话框中的转换时间改成[ 0.6 0.7 ]，其余的参数同上.
7）从线路元件库三相断路器元件，复制后粘贴在电路图中，如图3-16所示.双击三相短路器元件，在三相短路器元件参数对话框中进行设置，如图3-16所示，三相短路器元件参数对话框包含以下选项：初始状态（Initial status of breakers）；毛病相选择（Switching of A、B、C）；转换时间（Transition time）；内部计时器的采样时间（Sample time of the Ts）；外部控制时间（Extarnal control of switching times）；断路器电阻（Breakers resistance Ron）；迟滞电阻（Snubbers resistance Rp）；迟滞电容（snubbers capacitance Cp）和丈量（Measurements）.
三相断路器的参数设置如下：
初始状态（Initial status of breakers）：打开（open）
毛病相选择（Switching of A、B、C）： A、B、C三相都选择 转换时间（Transition time）：[ 0.1 ]
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