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摘 要：本文介绍了使用MATLAB开发的短路计算分析软件，该软件借助了MATLAB对于矩阵、复数和向量的强大计算功能和MATLAB特有的绘图功能对于距离保护的各种短路情况进行了分析和计算，并绘制出相应的各向量图，该软件的开发对于教学和理论分析都有较大的意义。
关键词：短路；MATLAB; 距离保护。
前言：
在现代电网中，距离保护作为线路保护的基本组成部分，其工作性能对于电力系统的安全稳定运行有着直接和极其重要的影响。因此，对距离保护装置在各类故障下的特性分析，一直是电力工作者研究的重要课题。在进行特性分析的过程中，往往要使用大量的公式推倒和向量复数计算，过程十分复杂。本文利用MATLAB开发了短路计算分析软件，该软件适用于对距离保护中双端电源系统模型的理论分析，使用该软件能避免复杂的公式推倒，使分析结果清晰直观。
1、软件设计的基本思路
（1）建立了如图所示的一个双侧电源的电力系统模型,用这个模型模拟电力系统中的各种短路故障(包括金属性和非金属性短路)，运用故障分析的中学到的基本知识对各种类型的故障进行分析，找出计算的方法。
图1. 双电源电力系统模型
（2）根据分析计算的结果,针对这个模型用Matlab编写一个软件，计算该模型在各种短路故障发生时电压、电流参数,并绘出故障后各相量的向量图。该软件程序的流程图如下：
图2.程序流程图
2、软件的主要功能
（1）强大的计算功能。该软件可以计算出双端电源系统在设定的参数下，发生各种故障时保护安装处的三相电压计三相电流。
（2）绘图功能。该软件可以将计算出的各向量在罗盘图上绘制出来，并以不同的颜色显示，使各向量的关系清晰直观，避免了手工绘制向量图分析的麻烦。
（3）短路伴随振荡的距离保护特性分析功能。我们知道当电力系统发生短路的同时又出现振荡，或是在振荡过程中有发生短路，距离保护的动作特性会受到一定的影响，该软件专门设计了一项功能，可以绘制出测量阻抗在短路并伴随振荡条件下的变化轨迹，对于此种情况下距离保护可靠性的理论分析具有重要意义。
（4）拓展功能。该软件的编程采用模块化设计，各功能相对独立，互不影响，便于程序的修改和调试。也可以根据实际问题的需要，在此基础上任意增加其他的程序模块，实现其他的分析计算功能。
3、软件的使用方法
（1）软件的启动和参数设置。
将该软件安装至MATLAB6.5的工作目录work中去，然后再命令窗口中运行start命令，即可出现下图所示的界面，即可进行相应的参数设定。该界面上方即为上端电源系统模型图，图形下方是进行计算时所需的个基本参数，所有参数数值均可以根据实际需要在此界面直接输入，发生故障的类型可以选择，共有a相接地、b相接地、c相接地、ab相间短路、bc相间短路、ca相间短路、ab两相接地短路、bc两相接地短路、ca两相接地短路、abc三相短路,十种类型可选。两侧电势夹角d的大小可以从0°~360°任意设置，过渡电阻Rg的大小可以从0~300Ω之间任意设定。
（2）按钮的功能
参数保存按钮：每次设定完新的参数后点此按钮保存新的设定数值，软件即可按新数值计算。
短路计算按钮：点击此按钮后，软件按照界面上的参数设定计算出故障后各相母线电压和电流值，同时绘制出各向量图，并将结果输出显示。例如：下图4、图5就是在图3所示的参数界面的设定下，计算的a相接地短路和bc相间短路的结果显示。可以看出：使用本软件进行短路计算，结果准确，向量图显示清晰、直观，可以使分析过程大大简化。
测量阻抗分析按钮：实现该功能的按钮共有四个，主要用于分析短路伴随振荡条件下测量阻抗的变化情况。分析时将过渡电阻Rg和两侧电势夹角d两个变量中的一个固定，另一个在规定的取值范围内变化。即当我们分析过渡电阻对测量阻抗的影响时，固定两侧电势夹角d不变，设定好过渡电阻的步长，通过调节变量的步长，可以调节变量的变化率，此时只需点击"Z=f(Rg)"按钮或"Zbc=f(Rg)"按钮即可绘制出单相接地或两相接地时的测量阻抗变化轨迹。例如：下图6为两侧电势夹角为0度时，a相接地短路时的测量阻抗变化轨迹.又如，当我们分析对测量阻抗的影响时，固定过渡电阻大小不变，设定好两侧电势夹角d的步长, 只需点击"Z=f(d)"按钮或"Zbc=f(d)"按钮可绘制出单相接地或两相接地时的测量阻抗变化轨迹。例如：下图7为过渡电阻为0时，发生ab两相接地短路时测量阻抗的变化轨迹图。
4、该软件的创新点
1、利用MATLAB对复数和矩阵的强大计算功能，该软件可以根据设定条件计算出双端电源系统在各种短路故障情况下的电压、电流参数，并可以绘制出相应各量的向量图，软件还设计了界面，便于参数的设定，可以为我们在进行短路故障分析时提供大量准确可靠的数据，避免了短路计算中复杂的复数运算，使分析更加方便。
2、短路伴随振荡条件下的距离保护特性分析一直是距离保护研究中的一个重要课题。利用该软件我们不仅可以准确计算出双端电源系统在短路和振荡同时发生时保护安装处的电压电流参数，还可以绘制出测量阻抗随两电势夹角变化的轨迹。这些为短路伴随振荡条件下的系统特性分析提供了可靠的依据。根据软件的计算结果结合理论分析，我们可以比较各种保护判据对短路和振荡的区分是否可靠，以便能提出更加可靠、准确的保护判据。
参考文献：
[1]贺家李、宋从矩编： 电力系统继电保护原理（第三版）[M]. 北京：中国电力出版社，1994年。
[2] 朱声石著 ： 高压电网继电保护原理与技术（第二版）[M] . 北京：中国电力出版社，1995年。
[3] 张志竟、黄玉铮编： 电力系统继电保护原理与运行分析[M] . 北京：中国电力出版社，1995年。
[4] 刘万顺：电力系统故障分析[M] .北京：中国电力出版社，2004年。
[5] 黄书先： 基于MATLAB的可视化图像处理系统设计方法[J]. 长江大学学报（自然科学版），2005（04）。
关键词：短路；MATLAB; 距离保护。
前言：
在现代电网中，距离保护作为线路保护的基本组成部分，其工作性能对于电力系统的安全稳定运行有着直接和极其重要的影响。因此，对距离保护装置在各类故障下的特性分析，一直是电力工作者研究的重要课题。在进行特性分析的过程中，往往要使用大量的公式推倒和向量复数计算，过程十分复杂。本文利用MATLAB开发了短路计算分析软件，该软件适用于对距离保护中双端电源系统模型的理论分析，使用该软件能避免复杂的公式推倒，使分析结果清晰直观。
1、软件设计的基本思路
（1）建立了如图所示的一个双侧电源的电力系统模型,用这个模型模拟电力系统中的各种短路故障(包括金属性和非金属性短路)，运用故障分析的中学到的基本知识对各种类型的故障进行分析，找出计算的方法。
图1. 双电源电力系统模型
（2）根据分析计算的结果,针对这个模型用Matlab编写一个软件，计算该模型在各种短路故障发生时电压、电流参数,并绘出故障后各相量的向量图。该软件程序的流程图如下：
图2.程序流程图
2、软件的主要功能
（1）强大的计算功能。该软件可以计算出双端电源系统在设定的参数下，发生各种故障时保护安装处的三相电压计三相电流。
（2）绘图功能。该软件可以将计算出的各向量在罗盘图上绘制出来，并以不同的颜色显示，使各向量的关系清晰直观，避免了手工绘制向量图分析的麻烦。
（3）短路伴随振荡的距离保护特性分析功能。我们知道当电力系统发生短路的同时又出现振荡，或是在振荡过程中有发生短路，距离保护的动作特性会受到一定的影响，该软件专门设计了一项功能，可以绘制出测量阻抗在短路并伴随振荡条件下的变化轨迹，对于此种情况下距离保护可靠性的理论分析具有重要意义。
（4）拓展功能。该软件的编程采用模块化设计，各功能相对独立，互不影响，便于程序的修改和调试。也可以根据实际问题的需要，在此基础上任意增加其他的程序模块，实现其他的分析计算功能。
3、软件的使用方法
（1）软件的启动和参数设置。
将该软件安装至MATLAB6.5的工作目录work中去，然后再命令窗口中运行start命令，即可出现下图所示的界面，即可进行相应的参数设定。该界面上方即为上端电源系统模型图，图形下方是进行计算时所需的个基本参数，所有参数数值均可以根据实际需要在此界面直接输入，发生故障的类型可以选择，共有a相接地、b相接地、c相接地、ab相间短路、bc相间短路、ca相间短路、ab两相接地短路、bc两相接地短路、ca两相接地短路、abc三相短路,十种类型可选。两侧电势夹角d的大小可以从0°~360°任意设置，过渡电阻Rg的大小可以从0~300Ω之间任意设定。
（2）按钮的功能
参数保存按钮：每次设定完新的参数后点此按钮保存新的设定数值，软件即可按新数值计算。
短路计算按钮：点击此按钮后，软件按照界面上的参数设定计算出故障后各相母线电压和电流值，同时绘制出各向量图，并将结果输出显示。例如：下图4、图5就是在图3所示的参数界面的设定下，计算的a相接地短路和bc相间短路的结果显示。可以看出：使用本软件进行短路计算，结果准确，向量图显示清晰、直观，可以使分析过程大大简化。
测量阻抗分析按钮：实现该功能的按钮共有四个，主要用于分析短路伴随振荡条件下测量阻抗的变化情况。分析时将过渡电阻Rg和两侧电势夹角d两个变量中的一个固定，另一个在规定的取值范围内变化。即当我们分析过渡电阻对测量阻抗的影响时，固定两侧电势夹角d不变，设定好过渡电阻的步长，通过调节变量的步长，可以调节变量的变化率，此时只需点击"Z=f(Rg)"按钮或"Zbc=f(Rg)"按钮即可绘制出单相接地或两相接地时的测量阻抗变化轨迹。例如：下图6为两侧电势夹角为0度时，a相接地短路时的测量阻抗变化轨迹.又如，当我们分析对测量阻抗的影响时，固定过渡电阻大小不变，设定好两侧电势夹角d的步长, 只需点击"Z=f(d)"按钮或"Zbc=f(d)"按钮可绘制出单相接地或两相接地时的测量阻抗变化轨迹。例如：下图7为过渡电阻为0时，发生ab两相接地短路时测量阻抗的变化轨迹图。
4、该软件的创新点
1、利用MATLAB对复数和矩阵的强大计算功能，该软件可以根据设定条件计算出双端电源系统在各种短路故障情况下的电压、电流参数，并可以绘制出相应各量的向量图，软件还设计了界面，便于参数的设定，可以为我们在进行短路故障分析时提供大量准确可靠的数据，避免了短路计算中复杂的复数运算，使分析更加方便。
2、短路伴随振荡条件下的距离保护特性分析一直是距离保护研究中的一个重要课题。利用该软件我们不仅可以准确计算出双端电源系统在短路和振荡同时发生时保护安装处的电压电流参数，还可以绘制出测量阻抗随两电势夹角变化的轨迹。这些为短路伴随振荡条件下的系统特性分析提供了可靠的依据。根据软件的计算结果结合理论分析，我们可以比较各种保护判据对短路和振荡的区分是否可靠，以便能提出更加可靠、准确的保护判据。
参考文献：
[1]贺家李、宋从矩编： 电力系统继电保护原理（第三版）[M]. 北京：中国电力出版社，1994年。
[2] 朱声石著 ： 高压电网继电保护原理与技术（第二版）[M] . 北京：中国电力出版社，1995年。
[3] 张志竟、黄玉铮编： 电力系统继电保护原理与运行分析[M] . 北京：中国电力出版社，1995年。
[4] 刘万顺：电力系统故障分析[M] .北京：中国电力出版社，2004年。
[5] 黄书先： 基于MATLAB的可视化图像处理系统设计方法[J]. 长江大学学报（自然科学版），2005（04）。