摘要：在Simulink仿真平台上建立三相变压器励磁涌流仿真模型，对变压器空载合闸投入和外部故障切除后两种情况进行仿真，得出励磁涌流波形，并对其进行快速傅里叶变换(FFT)，它验证了励磁涌流的波形特性，模拟结果与理论一致，表明MATLAB软件具有很强的仿真功能，它是变压器保护研究和理论教学的重要工具。
关键词：变压器；励磁涌流；MATLA
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2015)28-0182-02
Simulation and Analysis for Magnetizing Inrush Current of Three Phase Power Transformer by MATLAB
SUN Hao1， HUANG Wei2，DOU Zeng3
(1. College of Information and Control Engineering， Jilin Institute of Chemical Technology， Jilin 132022，China；2. Changchun Power Supply Company ， Jilin Electric Power Co. Ltd. ，Changchun 130021，China； 2. Information & Telecommunication Company ， Jilin Electric Power Co. Ltd. ，Changchun 130021，China )
Abstract： Magnetizing inrush current model of three phase transformer was established on the simulation platform ，in the two cases of no-load input and removed external fault， inrush current waveforms were obtained ， and which were carried out the Fast Fourier Transform ， and wave shape characteristics of magnetizing inrush current were verified， The simulation results are consistent with the theoretical analysis， and the simulation shows that the software of MATLAB is a good tool to be used to transformer protection research and theoretical teaching.
Key words： transformer；magnetizing inrush current；MATLAB
变压器励磁涌流是指当电压突然增加时，如空载输入或外部故障切除后的电压恢复，变压器可能会严重饱和，产生大量的临时励磁电流[1]。由于励磁涌流往往导致变压器差动保护误差，研究励磁涌流的特点，找出克服励磁涌流对变压器差动保护影响的措施，提高保护动作的准确性至关重要。
MATLAB是一套高效的工程计算软件，易学，功能强大，Simulink是MATLAB实现动态系统建模和模拟的软件包[2]有专门用于电力系统模拟的模块库，包含图形用户分析工具Powergui，用户只需选择所需的模块建模，设置模块参数，进行调试和模拟，使系统仿真像积木一样简单。本文利用MATLAB模拟软件，结合具体算例，建立三相变压器励磁涌流Simulink模型，得出相应的励磁涌流波形，并利用Powergui模块中的FFT Aanalysis谐波分析三相励磁涌流波形，模拟结果表明励磁涌流的波形特征与理论一致。
1 三相变压器励磁涌流模拟建模
如图1所示，三相变压器的励磁涌流模型[3]。
系统基本参数：电源为无限大功率电源，额定容量为1万MV.A，额定电压为110kV，线路长度为50km，每公里线路的电阻和电抗分别为0.17[Ω]和0.4[Ω]，变压器的额定容量为20MV.A，变比为110/11，[Uk%=10.5]，[ΔPk=135kw]。
关闭时间由三相断路器控制，变压器副边绕组开路，各模块参数由系统参数计算，变压器选择饱和铁芯Ode23tb。三相故障模块是变压器副侧短路故障故障时使用的模块，在空载合闸模拟中不动作。
2 仿真结果及分析
设置空载合闸时间t=0.002s，合闸角设为0度，0.2s～0.3s三相短路故障发生在变压器副侧.3s故障切除，仿真总时间为0.5s，空载合闸和外部故障切除后，变压器A相励磁涌流波形如图2所示。
从图2中可看出，在变压器空载投入和外部故障切除时，导致变压器饱和，产生了励磁涌流，与前面理论分析一致。
设置空载合闸时间t=0.002s，模拟结束时间为0.5s，利用变压器三相励磁涌流波形Powergui模块中的FFT Aanalysis谐波分析三相励磁涌流波形，如图3所示。
从图3的(a)、(b)、(c)很明显，三相的励磁涌流是不同的，A、C由于励磁涌流包含大量的非周期重量，两相波形偏离时间轴的一侧。B相波形表现为对称性，三相励磁涌流为间歇性，对称涌流间断角较小。从谐波分析结果可以看出A、C两相含有大量的直流分量，占基波分量的百分比分别为43.76%和47.04%，三相波形均含有高次谐波，主要为2次谐波，2次谐波分量占基波分量的33%.83%、32.42%和33.46%。
励磁涌流的波形也与[4,5]有关，如电源电压大小、关闭时的关闭角、系统等值阻抗、变压器容量、绕组的接线方式和铁芯的饱和度。可以进一步研究和分析不同情况下块的参数。
3 结论
本文利用MATLAB软件在其Simulink模拟平台建立了变压器励磁涌流模型，合理设置各模块参数，在空载关闭和外部故障切除后进行模拟，使用Powergui对励磁涌流波形进行谐波分析，通过仿真可直观地显示三相变压器励磁涌流波形的特点，表明了MATLAB仿真功能强大，它是一种强大的变压器保护研究和理论教学模拟工具。
参考文献：
[1] 尹项根，张保会.继电保护电力系统[M].2版.北京:2010年中国电力出版社.
[2] 刘宝柱、苏彦华、张宏林.MATLAB 7.0 从入门到精通[M].北京:2010年人民邮电出版社.
[3] 于群，曹娜.MATLAB/Simulink 建模和模拟电力系统[M].北京：2011年机械工业出版社.
[4] 何越、熊元新、姜山等.模拟分析研究变压器空载合闸励磁涌流[J].2010年电力学报，25(1):33-36.
[5] 徐桂清、张丽迪、崔新振等.基于PSCAD/EMTDC三相变压器空载合闸模拟分析[J].2013年33(5)东北电力大学学报.