基于MATLAB的变压器空载合闸瞬变过程仿真研究_黄绍平.pdf

第32卷第8期继电器ol．32No．8

2004年4月16日RELAYApr．16‚200419

基于MATLAB的变压器空载合闸瞬变过程仿真研究

黄绍平‚李永坚

（湖南工程学院电气与信息工程系‚湖南湘潭411101）

摘要：变压器空载合闸投入运行会出现一个较为复杂的电磁瞬变过程‚对其进行工程计算很麻烦。利用

MATLAB中的电气系统模块库（PSB）‚为研究分析变压器空载合闸瞬变过程建立了系统仿真模型‚它可以分

析变压器在空载合闸瞬变过程中励磁涌流、磁通以及谐波的变化情况。本文采用这一模型进行了仿真‚给出了

仿真结果‚为分析计算变压器空载合闸瞬变过程中的有关物理量提供了便捷而有效的手段。

关键词：变压器；励磁涌流；电气系统模块库；仿真

中图分类号：TM743文献标码：A文章编号：1003-4897（2004）08-0019-03

科中常用基本元件和系统仿真模型。它由以下

0引言

6个子模块库组成：

当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复1）电源模块库。包括直流电压源、交流电压源、

时‚由于铁芯饱和会产生很大励磁电流‚在最不利交流电流源、可控电压源、可控电流源等；

情形下‚可达到正常励磁电流上百倍‚或者说可2）基本元件模块库。包括串联（并联）RLC负载

达到变压器额定电流几倍。这一大大超过正常励／支路、线性变压器、饱和变压器／互感器、断路器、

磁电流空载合闸电流称为励磁涌流。N相分布参数线路、单相Π形集中参数传输线路和

励磁涌流大小和铁芯饱和程度、铁芯剩磁浪涌放电器等；

和合闸时电压相角等因素有关。同时‚在变压器空3）电力电子模块库。包括二极管、晶闸管、

载合闸这一瞬变过程中‚电流、电压波形也会发生GTO、MOSFET和理想开关等；

畸变‚产生谐波；在一定条件下‚还可能会引起电4）电机模块库。包括励磁装置、水轮发电机及

力系统谐振‚产生过电压。因此‚工程上对变压器空其调节器、异步电动机、同步电动机及其简化模型和

载合闸这一瞬变过程进行分析计算是很麻烦‚通永磁同步电动机等；

常要作若干简化‚如略去一次绕组电阻‚假定铁芯5）连接模块库。包括地、中性点和母线（公共

不饱和且无剩磁。点）；

本文利用MATLAB软件‚对变压器空载合闸这6）测量模块库。包括电流测量与电压测量。

一瞬变过程进行计算机仿真分析。在6个基本子模块库基础上‚根据需要‚可组

合封装出常用更为复杂模块。实际上‚PSB附加

1MATLABPSB简介

模块库（PowerlibExtras）中三相电气系统就是用

Mathworks软件公司开发MATLAB软件以6个基本子库中各模块构造并封装起来。附加

矩阵运算为基础‚把计算可视化程序设计融合到一模块库中还包括：均方根测算、有功与无功功率测

个交互工作环境中‚可实现工程计算、算法研究、算、傅里叶分析、可编程定时器和同步触发脉冲发生

建模与仿真、数据分析及可视化、工程绘图等功能。器等。

从1998年推出MATLABersion5．2开始‚增加

2仿真模型

了电气系统模