電力系統(tǒng)兩相接地短路是計(jì)算與仿真

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué)電力系統(tǒng)計(jì)算課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 電力系統(tǒng)兩相接地短路計(jì)算與仿真（1） 院（系）： 電 氣 工 程 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí)： 電氣085 學(xué) 號(hào)： 080303 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止時(shí)間：課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：電氣工程及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)原始資料：系統(tǒng)如圖G1 T1 2 L24 4 T2 G2 1:k k:1 L23 L34 3 S1 GG各元件參數(shù)標(biāo)幺值如下（各元件及電源的各序阻抗均相同）：T1：電阻0，電抗0.2，k=1.1，標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)YN接線，非標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)接線；T2：電阻0，電抗0.15，k=1.05，標(biāo)

2、準(zhǔn)變比側(cè)YN接線，非標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)接線；L24: 電阻0.03，電抗0.08，對(duì)地容納0.04；L23: 電阻0.023，電抗0.068，對(duì)地容納0.03；L34: 電阻0.02，電抗0.06，對(duì)地容納0.032；G1和 G2：電阻0，電抗0.15，電壓1.1；負(fù)荷功率：S1=0.5+j0.2；任務(wù)要求：當(dāng)節(jié)點(diǎn)2發(fā)生B、C兩相金屬性接地短路時(shí)，1 計(jì)算短路點(diǎn)的A、B和C三相電壓和電流；2 計(jì)算其它各個(gè)節(jié)點(diǎn)的A、B和C三相電壓和電流；3 計(jì)算各條支路的電壓和電流；4 在系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，對(duì)各種不同時(shí)刻BC兩相接地短路進(jìn)行Matlab仿真；5 將短路運(yùn)行計(jì)算結(jié)果與各時(shí)刻短路的仿真結(jié)果進(jìn)行分析比較，得

3、出結(jié)論。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)考核： 設(shè)計(jì)質(zhì)量： 論文格式： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書（論 文）目 錄電力系統(tǒng)計(jì)算課程設(shè)計(jì)（論文）1第一章 緒論01.1電力系統(tǒng)概況01.2 本文研究?jī)?nèi)容0第二章 短路計(jì)算的意義01.1 短路計(jì)算的原因01.2 短路發(fā)生的原因11.3 短路的類型11.4 短路的危害11.5 進(jìn)行短路計(jì)算的意義1第三章 數(shù)學(xué)模型23.1 架空輸電線的等值電路和參數(shù)23.1 發(fā)電機(jī)等值電路3第四章 變壓器的零序等值電路及其參數(shù)44.1 普通變壓器的零序等值電路及其參數(shù)44.2 變壓器零序等值電路與外電路的連接54.3 中

4、性點(diǎn)有接地阻抗時(shí)變壓器的零序等值電路6第五章 兩相短路接地的計(jì)算75.1 短路點(diǎn)的計(jì)算75.2 其他節(jié)點(diǎn)電壓電流的計(jì)算11第六章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真126.1 Matlab簡(jiǎn)介126.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)126.3 結(jié)果分析14第七章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)14參考文獻(xiàn)15摘要在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須考慮到可能發(fā)生的故障和不正常的運(yùn)行情況，防止其破壞對(duì)用戶的供電和電氣設(shè)備的正常工作。從電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況看，這些故障多數(shù)是由短路引起的，因此除了對(duì)電力系統(tǒng)的短路故障有一較深刻的認(rèn)識(shí)外，還必須熟練掌握電力系統(tǒng)的短路計(jì)算。這里著重介紹簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障兩相短路接地的常用計(jì)算方法。對(duì)稱分量法是分析不對(duì)稱故障常用方法

5、，根據(jù)對(duì)稱分量法，一組不對(duì)稱的三相量可以分解為正序、負(fù)序和零序三相對(duì)稱的三相量。在應(yīng)用對(duì)稱分量法分析計(jì)算不對(duì)稱故障時(shí)必須首先作出電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出各序網(wǎng)絡(luò)對(duì)短路點(diǎn)的輸入電抗以及正序網(wǎng)絡(luò)的等值電勢(shì)，再根據(jù)不對(duì)稱短路的不同類型，列出邊界方程，以求得短路點(diǎn)電壓和電流的各序分量。關(guān)鍵詞：正序分量法；兩相接地短路； Matlab軟件仿真1遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書（論 文）第一章 緒論1.1電力系統(tǒng)概況在我們?nèi)粘Ｉ钪羞\(yùn)用最多的一種能源就是電能，它具有無(wú)氣體無(wú)噪音污染、便于大范圍的傳送和方便變換、易于控制、損耗小和效率高等特點(diǎn)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中相與相之間或相與地

6、(或中性線)之間發(fā)生非正常連接(短路)時(shí)流過(guò)的電流稱為短路電流。在三相系統(tǒng)中發(fā)生短路的基本類型有三相短路、兩相短路、單相對(duì)地短路和兩相對(duì)地短路。三相短路因短路時(shí)的三相回路依舊是對(duì)稱的，故稱為對(duì)稱短路；其他幾種短路均使三相電路不對(duì)稱，故稱為不對(duì)稱短路。在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，以一相對(duì)地的短路故障為最多，約占全部短路故障的90%。在中性點(diǎn)非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。發(fā)生短路時(shí)，由于電源供電回路阻抗的減小以及突然短路時(shí)的暫態(tài)過(guò)程，使短路回路中的電流大大增加，可能超過(guò)回路的額定電流許多倍。短路電流的大小取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離，例如，在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)發(fā)電機(jī)的短路

7、電流最大瞬時(shí)值可達(dá)發(fā)電機(jī)額定電流的1015倍，在大容量的電力系統(tǒng)中，短路電流可高達(dá)數(shù)萬(wàn)安培。1.2 本文研究?jī)?nèi)容在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。三相短路也稱為對(duì)稱端粒，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍出入對(duì)稱狀態(tài)。其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。本文研究的是兩相接地短路的計(jì)算。第二章 短路計(jì)算的意義1.1 短路計(jì)算的原因電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中常常會(huì)受到各種擾動(dòng)，其中，對(duì)電力系統(tǒng)影響較大的是系統(tǒng)中發(fā)生的各種故障。常見(jiàn)的故障有短路、斷線和各種復(fù)雜故障（即在不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生短路或斷線），而最為常見(jiàn)和對(duì)電力系統(tǒng)影響最大的是短路故障。因此，故障分析重點(diǎn)是對(duì)短路故障的

8、分析。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地之間（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。1.2 短路發(fā)生的原因電力系統(tǒng)短路故障發(fā)生的原因很多，既有客觀的，也有主觀的，而且由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)和安裝地點(diǎn)的不同，引發(fā)短路故障的原因也不同。但是，根本原因是電氣設(shè)備載流部分相與相之間或相與地之間的絕緣遭到破壞。主要有：元件損壞，氣象條件惡化，違規(guī)操作和其他。1.3 短路的類型在三相系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路有：三相短路,兩相短路,單相短路接地和兩相短路接地。 三相短路是對(duì)稱的,其他類型的短路都是不對(duì)稱的。在各種短路類型中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。三相短路雖然很少發(fā)生，但情況較嚴(yán)重

9、，應(yīng)給予足夠的重視。1.4 短路的危害1）短路故障時(shí)短路點(diǎn)附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。2）短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，設(shè)備可能過(guò)熱以致?lián)p壞。短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，對(duì)用戶影響很大。系統(tǒng)中最主要的電力負(fù)荷是異步電動(dòng)機(jī)，電壓下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩顯著減少，轉(zhuǎn)速隨之下降。當(dāng)電壓大幅下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢，設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。3）當(dāng)短路地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電廠可能失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片區(qū)停電。這是短路故障最嚴(yán)重的后果。4）發(fā)生不對(duì)稱

10、短路時(shí)，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)，這對(duì)于架設(shè)在高壓電力線路附近的通訊線路或鐵道訊號(hào)系統(tǒng)等會(huì)產(chǎn)生重大影響。1.5 進(jìn)行短路計(jì)算的意義 在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問(wèn)題所不可缺少的基本計(jì)算，這些問(wèn)題主要是：(1)選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等，必須以短路計(jì)算作為依據(jù)。這里包括計(jì)算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度；計(jì)算若干時(shí)刻的短路電流周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定度；計(jì)算指定時(shí)刻的短路電流有效值以校驗(yàn)斷路器的斷流能力等。(2)為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裴置并正確整定其參數(shù)，必須對(duì)電

11、力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算和分析。在這些計(jì)算中不但要知道故障支路中的電流值，還必須知道電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況。有時(shí)還要知道系統(tǒng)中某些節(jié)點(diǎn)的電壓值。(3)在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí)，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 (4)進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路時(shí)用戶工作的影響等，也包含有一部分短路計(jì)算的內(nèi)容。 此外，確定輸電或路對(duì)通訊的干擾，對(duì)己發(fā)生故障進(jìn)行分析，都必須進(jìn)行短路計(jì)算。 在實(shí)際工作中，根據(jù)一定的任務(wù)進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，必須首先確定計(jì)算條件 。所謂計(jì)算條件，一般包括，短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，短路的類型和發(fā)生地點(diǎn)

12、，以及短路發(fā)生后所采取的措施等。從短路計(jì)算的角度來(lái)看，系統(tǒng)運(yùn)行方式指的是系統(tǒng)中投入運(yùn)行發(fā)電、變電、輸電、用電的設(shè)備的多少以及它們之間相互聯(lián)接的情況，計(jì)算不對(duì)稱短路時(shí)，還應(yīng)包括中性點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于不同的計(jì)算目的，所采用的計(jì)算條件是不同的。第三章 數(shù)學(xué)模型在電力系統(tǒng)的電氣計(jì)算中，常用等值電路來(lái)描述系統(tǒng)元件的特性。電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)基本上是三相對(duì)稱的或者可化為三相對(duì)稱的，因此，等值電路中的參數(shù)是計(jì)及了其余兩相影響的的一相等值參數(shù)。3.1 架空輸電線的等值電路和參數(shù)設(shè)有長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輸電線路，其參數(shù)沿線均勻分布單位長(zhǎng)度的阻抗和導(dǎo)納分別為, 。在距末端x處取一段dx，可作出等值電路如圖2.1所示。在正弦電

13、壓下處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，x=L時(shí)，可得到線路首端電壓和電流與線路末端電壓和電流的關(guān)系如下： 圖3.1 長(zhǎng)線等值電路 （3-1） （3-2）稱為線路的傳播常數(shù)，稱為線路的波阻抗。對(duì)于高壓架空線路，略去電阻和電導(dǎo)時(shí)，便有 （3-3）將上述方程通網(wǎng)絡(luò)的通用方程： (3-4) 相比較，若取輸電線路就是對(duì)稱的無(wú)源二端口網(wǎng)絡(luò)，并可用對(duì)稱的等值電路來(lái)表示，實(shí)際計(jì)算中大多采用型等值電路，如圖3.2所示：令分別代表全線的總阻抗和總導(dǎo)納，則： (2-5)式中 由此可見(jiàn)，將全線的總阻抗Z和總導(dǎo)納分別乘以修正系數(shù)，便可得型等值電路的精確參數(shù)。 圖 3.23.1 發(fā)電機(jī)等值電路實(shí)際的凸極機(jī)被表示為具有電抗和電勢(shì)的等值隱極電機(jī)，

14、如圖2.5所示： 在實(shí)際計(jì)算中往往是已知發(fā)電機(jī)的端電壓和電流(或功率)，要確定空載電勢(shì)。 圖3.3 等值隱極電機(jī)第四章 變壓器的零序等值電路及其參數(shù)4.1 普通變壓器的零序等值電路及其參數(shù) 變壓器的等值電路表征了一相原、副方繞組間的電磁關(guān)系。不論變壓器通以哪一序的電流，都不會(huì)改變一相原、副方繞組間的電磁關(guān)系，因此，變壓器的正序、負(fù)序和零序等值電路具有形同的形狀，圖4.1為不計(jì)繞組電阻和鐵芯損耗時(shí)變壓器的零序等值電路。圖4.1 變壓器的零序等值電路（a）雙繞組變壓器（b）三繞組變壓器變壓器等值電路中的參數(shù)不僅同變壓器的結(jié)構(gòu)有關(guān)，有的參數(shù)也同所通電流的序別有關(guān)。變壓器各繞組的電阻，與所通過(guò)的電流和

15、序別無(wú)關(guān)。因此，變壓器的正序、負(fù)序和零序的等值電阻相等。變壓器的漏抗，反映了原、副方繞組間磁耦合的緊密情況。漏磁通的路徑與所通電流的序別無(wú)關(guān)。因此，變壓器的正序、負(fù)序和零序的等值漏抗也相等。變壓器的勵(lì)磁電抗，取決于主磁通路徑的磁導(dǎo)。當(dāng)變壓器通以負(fù)序電流時(shí)，主磁通的路徑與通以正序電流時(shí)完全相同。因此，負(fù)序勵(lì)磁電抗與正序的相同。由此可見(jiàn)，變壓器正、負(fù)序等值電路及其參數(shù)是完全相同的。變壓器的零序勵(lì)磁電抗與變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。圖4.2所示為三種常用的變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)及零序勵(lì)磁磁通的路徑。圖4.2 零序主磁通的磁路（a）三個(gè)單相的組式（b）三相四柱式（c）三相三柱式對(duì)于由三個(gè)單相變壓器組成的三相變壓

16、器組，每相的零序主磁通與正序主磁通一樣，都有獨(dú)立的鐵芯磁路圖2.9（a）。因此，零序勵(lì)磁電抗與正序的相等。對(duì)于三相四柱式（或五柱式）變壓器，零序主磁通也能在鐵芯中形成回路，磁阻很小，因而零序勵(lì)磁電抗的數(shù)值很大。以上兩種變壓器，在短路計(jì)算中都可以當(dāng)作，即忽略勵(lì)磁電流，把勵(lì)磁支路斷開(kāi)。對(duì)于三相三柱式變壓器，由于三相零序磁通大小相等、相位相同，因而不能像正序（或負(fù)序）主磁通那樣，一相主磁通可以經(jīng)過(guò)另外兩相的鐵芯形成回路。它們被迫經(jīng)過(guò)絕緣介質(zhì)和外殼形成回路見(jiàn)圖2.9（c），遇到很大的磁阻。4.2 變壓器零序等值電路與外電路的連接變壓器的零序等值電路與外電路的連接，取決于零序電流的流通路徑，因而與變壓器

17、三相繞組連接形式及中性點(diǎn)是否接地有關(guān)。不對(duì)稱短路時(shí)，零序電壓（或電勢(shì)）是施加在相線和大地之間的。根據(jù)這一點(diǎn)，我們可以從以下三個(gè)方面來(lái)討論變壓器零序等值電路與外電路的連接情況。（1）當(dāng)外電路向變壓器某側(cè)三相繞組施加零序電壓時(shí)，如果能在該側(cè)繞組產(chǎn)生零序電流，則等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)與外電路接通；如果不能產(chǎn)生零序電流，則從電路等值的觀點(diǎn)，可以認(rèn)為變壓器該側(cè)繞組與外電路斷開(kāi)。根據(jù)這個(gè)原則，只有中性點(diǎn)接地的星形接法（用YN表示）繞組才能與外電路接通。（2）當(dāng)變壓器繞組具有零序電勢(shì)（由另一側(cè)繞組的零序電流感生的）時(shí)，如果它能夠?qū)⒘阈螂妱?shì)施加到外電路上去，并能提供零序電流的通路，則等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)與外

18、電路接通，否則與外電路斷開(kāi)。據(jù)此，也只有中性點(diǎn)接地的YN接法繞組才能與外電路接通。至于能否在外電路產(chǎn)生零序電流，則應(yīng)由外電路中的元件是否提供零序電流的通路而定。（3）在三角形接法的繞組中，繞組的零序電勢(shì)顯然不能作用到外電路去，但能在三繞組中形成零序環(huán)流，如圖2.10所示。此時(shí)，零序電勢(shì)將被零序環(huán)流在繞組漏抗上的電壓降所平衡，繞組兩端電壓為零。這種情況，與變壓器繞組短接是等效的。因此，在等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)接零序等值中性點(diǎn)（等值中性點(diǎn)與地同電位時(shí)則接地）。圖4.3 YN,d接法變壓器三角形側(cè)的零序環(huán)流根據(jù)以上三點(diǎn)，變壓器零序等值電路與外電路的連接，可用圖4.4的開(kāi)關(guān)電路來(lái)表示。圖4.4 變壓器

19、零序等值電路與外電路的連接4.3 中性點(diǎn)有接地阻抗時(shí)變壓器的零序等值電路當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地的YN接法繞組通過(guò)零序電流時(shí)，中性點(diǎn)接地阻抗上將流過(guò)三倍零序電流，并且產(chǎn)生相應(yīng)的電壓降，使得中性點(diǎn)與地有不同電位見(jiàn)圖2.12。因此，在單相零序等值電路中，應(yīng)將中性點(diǎn)阻抗增大為三倍，并同它所接入的該側(cè)繞組的漏抗相串聯(lián)，如圖4.5（b）所示。應(yīng)該注意，圖2.12（b）中的參數(shù)，包括中性點(diǎn)接地阻抗，都是折算到同一電壓級(jí)（同一側(cè)）的折算值。同時(shí)，變壓器中性點(diǎn)的電壓，也要在求出各繞組的零序電流之后才能求得。圖4.5 變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時(shí)的零序等值電路第五章 兩相短路接地的計(jì)算5.1 短路點(diǎn)的計(jì)算變壓器 T1：=

20、0.01+j0.1變壓器 T2：=j0.15電源 G1 G2 =0.15j線路 L23 =0.015+j0.08 =0.028 L24 =0.026+j0.08 =0.033 L34 =0.02+j0.06 =0.03負(fù)荷 S1 =1/（0.45+j0.15）電力系統(tǒng)接線如圖所示，在f點(diǎn)發(fā)生兩相接地短路，繪各序網(wǎng)絡(luò)，并計(jì)算電源的等值電勢(shì)Eq和短路點(diǎn)的各序輸入電抗Xff(1)、Xff(2)、Xff(0)以及兩相接地短路電流的值。系統(tǒng)各元件的參數(shù)計(jì)算如下：圖5.1 電力系統(tǒng)接線圖 根據(jù)電力系統(tǒng)接線圖畫出正序等效電路如圖4.2所示圖5.2 正序等值電路圖角星變換后的等效阻抗將正序等值電路圖化簡(jiǎn)求出正

21、序等值阻抗正序等效電勢(shì)源為因此正序最簡(jiǎn)等效電路圖如圖5.5（1）所示負(fù)序等效電路如圖5.3所示圖5.3 負(fù)序等值電路圖將負(fù)序等值電路圖化簡(jiǎn)求出負(fù)序等值阻抗負(fù)序最簡(jiǎn)等效電路如圖5.5（2）所示零序等效電路如圖所示圖5.4 零序等效電路圖將零序等值電路圖化簡(jiǎn)求出零序等值阻抗零序最簡(jiǎn)等效電路如圖5.5（3）所示圖5.5（1）正序等效最簡(jiǎn)電路圖 （2）負(fù)序等效最簡(jiǎn)電路圖 （3）零序最簡(jiǎn)等效電路兩相短路接地原始條件為：；。即： 根據(jù)原始邊界條件組成的兩相短路接地的復(fù)合序網(wǎng)如圖5.6所示：圖5.6 兩相短路接地的復(fù)合序網(wǎng)應(yīng)用對(duì)稱分量法分析各種簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)，都可以寫出各序網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)的電壓方程式：其中通過(guò)

22、計(jì)算可以得出：根據(jù)上面方程可以得出： =可以解出、：=0.0163 - j0.1157=0.0009 + j0.0115=-0.0171 + j0.1043=0.0069 - j0.0011短路點(diǎn)故障相電流為：根據(jù)以上式子可以求得兩相短路接地時(shí)故障相電流的絕對(duì)值為：=3.105 - 0.3538j短路點(diǎn)非故障相電壓為：=0.0648 - 0.0047j5.2 其他節(jié)點(diǎn)電壓電流的計(jì)算節(jié)點(diǎn)2的相電流為節(jié)點(diǎn)3的相電流為節(jié)點(diǎn)2的相電壓為第六章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真6.1 Matlab簡(jiǎn)介目前電子計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的分析計(jì)算，短路計(jì)算是其基本應(yīng)用軟件之一?，F(xiàn)有很多短路計(jì)算方法。對(duì)短路計(jì)算方法有五方面的

23、要求：（1）計(jì)算速度快（2）內(nèi)存需要少（3）計(jì)算結(jié)果有良好的可靠性和可信性（4）適應(yīng)性好，亦即能處理變壓器變比調(diào)整、系統(tǒng)元件的不同描述和與其它程序配合的能力強(qiáng)（5）簡(jiǎn)單。MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。Sim

24、ulink是MATLAB各種工具箱中比較特別的。Simulink是用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，支持連續(xù)，離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)。在Simulink環(huán)境中，利用鼠標(biāo)就可以在模型窗口中直觀地“畫”出系統(tǒng)模型，然后直接進(jìn)行仿真。它為用戶提供了方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型就像你用手和紙來(lái)畫一樣容易。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。6.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析知道需要組成系統(tǒng)的幾個(gè)主要部分，分別是發(fā)電機(jī)組，三相變壓器，輸電線路，負(fù)載，故障元件，測(cè)量?jī)x器以及標(biāo)準(zhǔn)電壓源。在Simulink的擴(kuò)展

25、工具箱中找到SimPowerSystems，或者直接在提示符下鍵入powerlib打開(kāi)電力系統(tǒng)模塊庫(kù)，選擇建模所需要的模塊。使用同步發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)和水輪機(jī)調(diào)速器來(lái)組成發(fā)電機(jī)組。在進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的參數(shù)設(shè)置時(shí)，按照上述的額定值進(jìn)行設(shè)置，轉(zhuǎn)子類型、凸極，余相可用模塊的默認(rèn)值。三相變壓器選擇雙繞組三相變壓器，將變比設(shè)置為13.8/230（高壓側(cè)額定電壓為220KV），低壓繞組三角形接法，高壓繞組星型接地。采用分布參數(shù)輸電線路模型模擬220(KM)的高壓線。另外，將標(biāo)準(zhǔn)電壓源的容量設(shè)置成10E10來(lái)模擬無(wú)窮大系統(tǒng)。首先用模塊建立一個(gè)正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)，仿真后觀察電壓電流波形，待穩(wěn)定后，再將故障元件加入其

26、中，這樣才能保證故障切除后系統(tǒng)最終能恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。本文以單相接地短路故障為例，仿真模型如圖5.1所示圖6.1 系統(tǒng)仿真模型圖前面部分簡(jiǎn)單說(shuō)明了仿真建模的過(guò)程，為了能把最后的仿真波形同時(shí)顯示在一個(gè)界面中以便比較和分析，設(shè)計(jì)一個(gè)圖形界面，不僅能隨意地選擇故障類型進(jìn)行仿真，讓波形全部顯示出來(lái)，而且還能單獨(dú)查看各相的電壓電流波形圖。要實(shí)現(xiàn)這樣的功能需要在界面對(duì)應(yīng)M文件中編輯相應(yīng)的函數(shù)，使界面和仿真模型聯(lián)系起來(lái)。如圖5.2所示即為系統(tǒng)仿真波形圖 圖6.2 系統(tǒng)仿真波形圖6.3 結(jié)果分析分析圖6.2所示的波形，仿真開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，電壓電流波形都按正弦波變化，當(dāng)B相C相0.13s接地短路時(shí)，可以觀察到這兩相對(duì)地電壓