MATLAB是一套高效的工程計算軟件，簡單易學(xué)，功能強大，Simulink是MATLAB提供的實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的軟件包[2]，有專門用于電力系統(tǒng)仿真的模塊庫，庫中含有圖形用戶分析工具Powergui，用戶只需選擇所需的模塊建模，設(shè)置模塊參數(shù)，進行調(diào)試和仿真即可，使系統(tǒng)仿真變得就像“搭積木”一樣簡單。本文利用MATLAB仿真軟件，結(jié)合具體的算例，建立三相變壓器勵磁涌流的Simulink模型，得出相應(yīng)的勵磁涌流波形，并利用Powergui模塊中的FFT Aanalysis對三相勵磁涌流波形進行諧波分析，仿真結(jié)果表明勵磁涌流的波形特點與理論相吻合。
1 三相變壓器勵磁涌流仿真建模
三相變壓器的勵磁涌流仿真模型[3]如圖1所示。
系統(tǒng)的基本參數(shù)：電源為無窮大功率電源，額定容量為10000MV.A，額定電壓為110kV，線路長度為50km，每千米線路的電阻和電抗分別為0.17[Ω]和0.4[Ω]，變壓器的額定容量為20MV.A，變比為110/11，[Uk%=10.5]，[ΔPk=135kw]。
由三相斷路器控制合閘時間，變壓器的副邊繞組開路，各模塊的參數(shù)由所給系統(tǒng)參數(shù)計算得出，變壓器選擇“飽和鐵芯”，仿真算法采用Ode23tb。三相故障模塊是進行變壓器副邊發(fā)生短路故障仿真時所用模塊，在空載合閘仿真中不動作。
2 仿真結(jié)果及分析
設(shè)置空載合閘時間t=0.002s，合閘角設(shè)為0度，0.2s～0.3s在變壓器副邊發(fā)生三相短路故障，0.3s故障切除，仿真總時間為0.5s，仿真得出空載合閘和外部故障切除后變壓器的A相勵磁涌流波形如圖2所示。
從圖2中可看出，在變壓器空載投入和外部故障切除時，導(dǎo)致變壓器飽和，產(chǎn)生了勵磁涌流，與前面理論分析一致。
設(shè)置空載合閘時間t=0.002s，仿真結(jié)束時間為0.5s，得出變壓器三相勵磁涌流波形，利用Powergui模塊中的FFT Aanalysis對三相勵磁涌流波形進行諧波分析，如圖3所示。
從圖3的（a）、（b）、（c）中可明顯看出，三相的勵磁涌流不同，A、C兩相的波形偏離時間軸的一側(cè)，這是由于勵磁涌流包含很大非周期分量的原因。B相的波形表現(xiàn)為對稱性，并且三相勵磁涌流均為間斷性，對稱性涌流間斷角偏小。從諧波分析結(jié)果看出A、C兩相含有大量的直流分量，直流分量占基波分量的百分比分別為43.76%和47.04%，并且三相波形中均含有高次諧波，以2次諧波為主，2次諧波分量占基波分量的百分比分別為33.83%、32.42%和33.46%。
勵磁涌流的波形還與電源電壓大小、合閘時的合閘角、系統(tǒng)等值阻抗、變壓器容量、繞組的接線方式和鐵芯的飽和程度等因素有關(guān)[4，5]。改變模型中各模塊的參數(shù)再仿真，可對不同情況下的勵磁涌流波形進行進一步的研究和分析。
3 結(jié)論
本文利用MATLAB軟件在其Simulink仿真平臺建立了變壓器勵磁涌流模型，合理設(shè)置各模塊參數(shù)，進行了空載合閘和外部故障切除后情況下的仿真，利用Powergui對勵磁涌流波形進行諧波分析，通過仿真可直觀地顯示三相變壓器勵磁涌流波形的特點，表明了MATLAB具有強大的仿真功能，是變壓器保護研究和理論教學(xué)強有力的仿真工具。
