電力系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)

1、 山東交通學(xué)院 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 院(部)別 信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 時(shí) 間 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)題 目 電力系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院 信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 12 月 15 日至 12 月 26 日 共 2 周指導(dǎo)教師(簽字) 院長(zhǎng)(主任)(簽字) 2014 年 12 月 26 日一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、根據(jù)發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并入電網(wǎng)所需的條件，使用Matlab對(duì)不同條件下的并網(wǎng)過(guò)程進(jìn)行仿真分析。2、電力系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)短路故障的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、編制和調(diào)試，要求程序具有

2、通用性，并給出一個(gè)實(shí)例。3、電力系統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)短路故障的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、編制和調(diào)試，要求程序具有通用性，并給出一個(gè)實(shí)例。4、電力系統(tǒng)多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行中有功功率的分配方法及低頻減載方案的選擇，并完成仿真。以上題目任選其一，分組進(jìn)行。二、設(shè)計(jì)原始資料 第2、3題所需的實(shí)例可以在參考書(shū)中查找，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不能隨意設(shè)定，需按原圖進(jìn)行仿真計(jì)算，以防出現(xiàn)計(jì)算不收斂的情況。三、設(shè)計(jì)完成后提交的文件和圖表1計(jì)算說(shuō)明書(shū)部分仿真結(jié)果及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）2圖紙部分：仿真電路程序和仿真結(jié)果等以圖片的形式附在設(shè)計(jì)報(bào)告中。四、進(jìn)程安排第一周：第一天上午：選題，查資料；第一天下午：制定設(shè)計(jì)方案；第二第五天：搭建仿真模型，完成仿真部

3、分；第二周：第一四天：對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，完善設(shè)計(jì)方案，并完成設(shè)計(jì)報(bào)告；第五天：答辯，交設(shè)計(jì)報(bào)告。五、主要參考資料電力系統(tǒng)分析 （第三版），于永源、楊綺雯主編，中國(guó)電力出版社，2007年；電力系統(tǒng)自動(dòng)化（第三版），王葵、孫瑩編著，中國(guó)電力出版社，2007年；電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析，陳珩 主編，中國(guó)電力出版社，2007年；電力系統(tǒng)暫態(tài)分析，李光琦 主編，中國(guó)電力出版社，2007年。說(shuō)明：本任務(wù)書(shū)一式二份，院(部、系)、教務(wù)處各一份。目錄一、緒論11.1概述11.2 短路的危害及防范措施2二、電力系統(tǒng)短路故障分析42.1 短路故障分析的內(nèi)容和目的42.2 無(wú)窮大供電功率電源三相短路介紹42.3 對(duì)稱(chēng)短路

4、實(shí)例5三、電力系統(tǒng)仿真模型的建立與分析73.1 電力系統(tǒng)仿真模型73.2 仿真模型模塊選擇及參數(shù)設(shè)置83.3仿真結(jié)果與分析10四、結(jié)論12五、心得體會(huì)13六、參考文獻(xiàn)13摘要：二十一世紀(jì)的到來(lái)將把信息技術(shù)水平的發(fā)展帶入一個(gè)全新的階段，就目前而言，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)在各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用， 在電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、分析、改造及人員培訓(xùn)的各個(gè)階段,仿真技術(shù)都可以發(fā)揮重要作用。發(fā)動(dòng)機(jī)并網(wǎng)是電力系統(tǒng)中常見(jiàn)而重要的一項(xiàng)操作,不恰當(dāng)?shù)牟⒘胁僮鲗?dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此,對(duì)同步發(fā)電機(jī)的并列操作進(jìn)行研究,提高并列操作的準(zhǔn)確度和可靠性,對(duì)于系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 MATLAB是高性能數(shù)值計(jì)算和

5、可視化軟件產(chǎn)品。它由主包、Simulink 及功能各異的工具箱組成。從版本5.2開(kāi)始增加了一個(gè)專(zhuān)用于電力系統(tǒng)分析的PSB（電力系統(tǒng)模塊,Power system blockset ）。PSB中主要有同步機(jī)、異步機(jī)、變壓器、直流機(jī)、特殊電機(jī)的線性和非線性、有名的和標(biāo)么值系統(tǒng)的、不同仿真精度的設(shè)備模型庫(kù)單相三相的分布和集中參數(shù)的傳輸線單相、三相斷路器及各種電力系統(tǒng)的負(fù)荷模型、電力半導(dǎo)體器件庫(kù)以及控制和測(cè)量環(huán)節(jié)。再借助其他模塊庫(kù)或工具箱,在Simulink環(huán)境下,可以進(jìn)行電力系統(tǒng)的仿真計(jì)算,并可方便地對(duì)各種波形進(jìn)行圖形顯示。本文以一單機(jī)-無(wú)窮大系統(tǒng)為模型,在環(huán)境下使用GUSimulink、m語(yǔ)言等創(chuàng)

6、建一發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過(guò)程分析與仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)多種情況下的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過(guò)程進(jìn)行仿真分析,并將仿真結(jié)果顯示于GUI界面。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；仿真；短路故障；Matlab一、緒論1.1概述在電力系統(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、單相接地短路。三相短路也稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)短路，系統(tǒng)各項(xiàng)與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱(chēng)狀態(tài)。三相短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行中必須進(jìn)行的計(jì)算分析工作。目前，三相短路電流超標(biāo)問(wèn)題已成為困擾國(guó)內(nèi)許多電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。然而，在進(jìn)行三相短路電流計(jì)算時(shí)，各設(shè)計(jì)、運(yùn)行和研究部門(mén)采用的計(jì)算方法各不相同，這就有可能造成短路電流計(jì)算結(jié)論的差異和短路電流超標(biāo)判斷的差異，以及

7、短路電流限制措施的不同。為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的功能和質(zhì)量，在設(shè)計(jì)、分析和研究時(shí)必須保證系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。由于在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)和研究比較困難，因此借助各種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究已成為有效途徑之一。本次課程設(shè)計(jì)研究的是三相對(duì)稱(chēng)短路，根據(jù)給定的系統(tǒng)圖及各個(gè)元件參數(shù)，計(jì)算短路點(diǎn)的電壓和電流。然后依次計(jì)算其他各節(jié)點(diǎn)的電壓和電流。畫(huà)出系統(tǒng)的等效電路圖，根據(jù)此等效電路圖分別計(jì)算各個(gè)支路的短路點(diǎn)呀和電流。忽略對(duì)地支路，重新計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電壓和電流，其他各個(gè)節(jié)點(diǎn)及支路的電壓和電流。在系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，對(duì)各種不同時(shí)刻三相短路進(jìn)行Matlab仿真，最后將短路運(yùn)行計(jì)算結(jié)果與各時(shí)刻短路的

8、仿真結(jié)果進(jìn)行分析比較。1.2 短路產(chǎn)生的原因及危害1短路產(chǎn)生的原因有很多，主要有以下幾個(gè)方面：(1)電氣設(shè)備、元件的損壞。如：設(shè)備絕緣部分自然老化或設(shè)備本身有缺陷，正常運(yùn)行時(shí)被擊穿短路；以及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路等。(2)自然的原因。如：氣候惡劣，由于大風(fēng)、低溫導(dǎo)線覆冰引起架空線倒桿斷線；因遭受直擊雷或雷電感應(yīng)，設(shè)備過(guò)電壓，絕緣被擊穿等。(3)人為事故。如：工作人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯(cuò)線造成短路等等。2短路的危害及防范措施 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中相與相之間或相與地(或中性線)之間發(fā)生非正

9、常連接(短路)時(shí)流過(guò)的電流稱(chēng)為短路電流。在三相系統(tǒng)中發(fā)生短路的基本類(lèi)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(chēng)的，故稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)短路；其他幾種短路均使三相電路不對(duì)稱(chēng)，故稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)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忽然短路時(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)的短路電流最大瞬時(shí)值可達(dá)發(fā)電機(jī)額

10、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。短路電流的危害短路電流將引起下列嚴(yán)重后果：短路電流往往會(huì)有電弧產(chǎn)生，它不僅能燒壞故障元件本身，也可能燒壞四周設(shè)備和傷害四周人員。巨大的短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，一方面會(huì)使導(dǎo)體大量發(fā)熱，造成導(dǎo)體過(guò)熱甚至熔化，以及絕緣損壞；另一方面巨大的短路電流還將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力作用于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。短路也同時(shí)引起系統(tǒng)電壓大幅度降低，非凡是靠近短路點(diǎn)處的電壓降低得更多，從而可能導(dǎo)致部分用戶或全部用戶的供電遭到破壞。網(wǎng)絡(luò)電壓的降低，使供電設(shè)備的正常工作受到損壞，也可能導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報(bào)廢或設(shè)備損壞，如電動(dòng)機(jī)過(guò)熱受損等。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時(shí)，系統(tǒng)

11、功率分布的忽然變化和電壓的嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)解列，這時(shí)某些發(fā)電機(jī)可能過(guò)負(fù)荷，因此，必須切除部分用戶。短路時(shí)電壓下降的愈大，持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，破壞整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能性愈大。短路電流的限制措施為保證系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，減輕短路造成的影響，除在運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切原因外，還應(yīng)盡快地切除短路故障部分，使系統(tǒng)電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。為此，可采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和斷路器，以及發(fā)電機(jī)裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置等。此外，還應(yīng)考慮采用限制短路電流的措施，如合理選擇電氣主接線的形式或運(yùn)行方式，以增大系統(tǒng)阻抗，減少短路電流值；加裝限電流電抗器；采用分

12、裂低壓繞阻變壓器等。主要措施如下：（1）做好短路電流的計(jì)算，正確選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備，電氣設(shè)備的額定電壓要和線路的額定電壓相符。（2）正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，采用速斷保護(hù)裝置，以便發(fā)生短路時(shí)，能快速切斷短路電流，減少短路電流持續(xù)時(shí)間，減少短路所造成的損失。（3）在變電站安裝避雷針，在變壓器四周和線路上安裝避雷器，減少雷擊損害。（4）保證架空線路施工質(zhì)量，加強(qiáng)線路維護(hù)，始終保持線路弧垂一致并符合規(guī)定。（5）帶電安裝和檢修電氣設(shè)備，注重力要集中，防止誤接線，誤操作，在帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。（6）電力系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)規(guī)程，嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，正

13、確操作電氣設(shè)備，禁止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工，維護(hù)人員工作完畢，應(yīng)立即拆除接地線。要經(jīng)常對(duì)線路、設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，迅速進(jìn)行檢修。在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備和運(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）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。（2）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影響等，也包含有一部分短路計(jì)算的內(nèi)容。（3）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

14、里包括計(jì)算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的點(diǎn)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。（4）為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)，必須對(duì)電力網(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。二、電力系統(tǒng)短路故障分析2.1 短路故障分析的內(nèi)容和目的故障分析的主要內(nèi)容包括故障后電流的計(jì)算、短路容量的計(jì)算、故障后系統(tǒng)中各點(diǎn)電壓的計(jì)算以及其他的一些分析和計(jì)算如故障時(shí)線路電流與電壓之間的相位關(guān)系等。短路電流計(jì)算與分析的主要目的在于應(yīng)用這些計(jì)算結(jié)果進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和整

15、定值計(jì)算，開(kāi)關(guān)電器、串聯(lián)電抗器、母線、絕緣子等電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，制定限制短路電流的措施和穩(wěn)定性分析等。電力系統(tǒng)可能發(fā)生的故障類(lèi)別比較多，一般分為簡(jiǎn)單故障和復(fù)合故障。簡(jiǎn)單故障指的是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)某一處發(fā)生短路或斷相故障，而復(fù)合故障則是指兩個(gè)或兩個(gè)以上簡(jiǎn)單故障的組合?？紤]到三相短路故障是電力系統(tǒng)中危害最嚴(yán)重的故障，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了無(wú)窮大功率電源供電系統(tǒng)三相短路的仿真分析。2.2 無(wú)窮大供電功率電源三相短路介紹假設(shè)電源電壓幅值和頻率均是恒定值，這種電源稱(chēng)為無(wú)窮大功率電源。實(shí)際上真正的無(wú)窮大功率電源是不存在的，因而只是一個(gè)相對(duì)的概念，往往是以供電電源的內(nèi)阻抗與短路回路總阻抗的相對(duì)大小來(lái)判斷能否看做無(wú)窮大

16、功率電源。當(dāng)供電電源的內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗的10%時(shí)，則可以認(rèn)為供電電源為無(wú)窮大功率電源。在這種情況下，外電路發(fā)生短路對(duì)電源影響很小，可近似認(rèn)為電源電壓幅值和頻率保持恒定。圖1 無(wú)窮大供電功率電源供電電路三相短路假設(shè)t=0s時(shí)刻，f點(diǎn)發(fā)生三相短路故障。此時(shí)電路被分為兩個(gè)獨(dú)立的回路。由無(wú)限大供電的三相電路，其阻抗由原來(lái)的突然減小為。由于短路后的電路仍然是三相對(duì)稱(chēng)的，依據(jù)對(duì)稱(chēng)關(guān)系可以得到a、b、c短路全電流的表達(dá)式 式中，為短路電流的穩(wěn)態(tài)分量的幅值。一般電力系統(tǒng)中，短路回路的感抗比電阻大得多，即，故可近似認(rèn)為。因此，非周期電流有最大值的條件為：短路前電路空載（),并且短路發(fā)生時(shí)，電源電勢(shì)過(guò)零。

17、短路電流最大可能的瞬時(shí)值稱(chēng)為短路電流沖擊值，以表示。沖擊電流主要用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路電流下的受力是否超過(guò)容許值，即所謂的動(dòng)穩(wěn)定度。由此可得沖擊電流的計(jì)算式為，式中，稱(chēng)為沖擊系數(shù)，即沖擊電流值對(duì)于短路電流周期性分量幅值的倍數(shù)；為時(shí)間常數(shù)。短路電流的最大有效值是以最大瞬時(shí)值發(fā)生的時(shí)刻（即發(fā)生短路經(jīng)歷約半個(gè)周期）為中心的短路電流有效值。在發(fā)生最大沖擊電流的情況下，有 ，短路電流的最大有效值主要用于檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)電器等設(shè)備切斷短路電流的能力。2.3 對(duì)稱(chēng)短路實(shí)例假設(shè)無(wú)窮大功率電源供電系統(tǒng)如圖2所示，在0.02s時(shí)刻變壓器低壓母線發(fā)生三相短路故障，計(jì)算其短路電流周期分量幅值，和沖擊電流的大小，并進(jìn)

18、行仿真。線路參數(shù)為，；變壓器的額定容量，線路電壓，短路損耗，空載損耗，空載電流，變比，高低壓繞組均為Y型聯(lián)結(jié)；并設(shè)供電點(diǎn)電壓為。圖2 無(wú)窮大電源供電系統(tǒng)三相短路根據(jù)給定的的數(shù)據(jù)，計(jì)算折算到110kV側(cè)的參數(shù)如下：變壓器的電阻為 變壓器的電抗為則變壓器的漏感為 變壓器的勵(lì)磁電阻 變壓器的勵(lì)磁電抗為變壓器的勵(lì)磁電感為輸電線路，, 短路電流的周期分量的幅值為時(shí)間常數(shù)則短路沖擊電流為 三、電力系統(tǒng)仿真模型的建立與分析3.1 電力系統(tǒng)仿真模型（1）Matlab仿真介紹MATLAB 產(chǎn)品家族是美國(guó) MathWorks公司開(kāi)發(fā)的用于概念設(shè)計(jì),算法開(kāi)發(fā),建模仿真,實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的理想的集成環(huán)境。由于其完整的專(zhuān)業(yè)體系

19、和先進(jìn)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)思路，使得 MATLAB 在多種領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用空間，特別是在 MATLAB 的主要應(yīng)用方向 科學(xué)計(jì)算、建模仿真以及信息工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的首選設(shè)計(jì)工具，全球現(xiàn)有超過(guò)五十萬(wàn)的企業(yè)用戶和上千萬(wàn)的個(gè)人用戶，廣泛的分布在航空航天，金融財(cái)務(wù)，機(jī)械化工，電信，教育等各個(gè)行業(yè)。MatLab控制系統(tǒng)仿真軟件是當(dāng)今國(guó)際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件，1999年MatLab5.3版問(wèn)世，使MATLAB擁有更豐富的數(shù)據(jù)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)、更友善的面向?qū)ο?、更加快速精良的圖形可視、更廣博的數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)分析資源、更多的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具。特別是SIMULINK這一個(gè)交互式操作的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成

20、環(huán)境的出現(xiàn)，使人們有可能考慮許多以前不得不做簡(jiǎn)化假設(shè)的非線性因素、隨機(jī)因素，從而即使學(xué)生沒(méi)有對(duì)非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，仍可通過(guò)仿真來(lái)認(rèn)知非線性對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的影響。針對(duì)上述實(shí)例建立仿真模型如圖3所示。 圖3 電力系統(tǒng)仿真模型3.2 仿真模型模塊選擇及參數(shù)設(shè)置仿真模型所使用模塊及提取路徑如表1所示。表1 仿真模型所使用模塊及提取路徑模塊名提取路徑無(wú)窮大功率電源10000 MVA,110 kV SourceSimPowerSystems/Eletrical Sources三相并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊5MWSimPowerSystems/Elements串聯(lián)RLC支路ThreePhasePara

21、llel RLC BranchSimPowerSystems/Elements雙繞組變壓器模塊ThreePhaseTransformer (Two Windings)SimPowerSystems/Elements三相故障模塊ThreePhase FaultSimPowerSystems/Elements三相電壓電流測(cè)量模塊ThreePhaseVI MeasurementSimPowerSystems/Measurements示波器模塊ScopeSimulink/Sinks電力系統(tǒng)圖形用戶截面PowerguiSimPowerSystems電源模塊參數(shù)設(shè)置如圖4所示，變壓器模塊參數(shù)如圖5所示。其

22、中變壓器模塊模塊中的參數(shù)采用有名值設(shè)置。 圖4 電源模塊的參數(shù)設(shè)置 圖5 變壓器模塊參數(shù)設(shè)置輸電線路模塊參數(shù)如圖6所示，三相電壓電流模塊測(cè)量模塊將在變壓器低壓側(cè)測(cè)量到的電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成Simulink信號(hào)，相當(dāng)于電壓電流互感器的作用，其參數(shù)設(shè)置如圖7所示。 圖6 輸電線路模塊的參數(shù)設(shè)置 圖7 三相電壓電流測(cè)量模塊模塊參數(shù)選項(xiàng)說(shuō)明1）Phase A Fault、Phase B Fault和Phase C Fault用來(lái)選擇短路故障相。2）Fault resistances用來(lái)設(shè)置短路點(diǎn)的電阻，此值不能為零。3）Ground Fault選項(xiàng)用來(lái)選擇短路故障是否為短路接地故障。4）Ground r

23、esistances 當(dāng)故障類(lèi)型是短路接地故障時(shí)顯示該項(xiàng)，用來(lái)設(shè)置接地故障時(shí)的大地電阻。5）External control of fault timing可以添加控制信號(hào)來(lái)控制該模塊故障的啟動(dòng)和停止。6）Transition status和Transition times用來(lái)設(shè)置轉(zhuǎn)換狀態(tài)和轉(zhuǎn)換時(shí)間；其中,Transition status表示故障開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，通常用“1”表示閉合， “0”表示斷開(kāi)；Transition times表示故障開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間；并且每個(gè)選項(xiàng)都有兩個(gè)數(shù)值，而且它們是一一對(duì)應(yīng)的。7）Snubbers resistance和snubbers Capacitance用來(lái)設(shè)置并

24、聯(lián)緩沖電路中的過(guò)渡電阻和過(guò)渡電容。8）Measurements 用來(lái)選擇測(cè)量。三相線路故障模塊參數(shù)設(shè)置如圖8所示。圖8 三相線路故障模塊參數(shù)設(shè)置 3.3仿真結(jié)果與分析通過(guò)模型窗口菜單中的“Simulation”-“configuration parameters”命令打開(kāi)仿真參數(shù)的對(duì)話框，選擇可變步長(zhǎng)的ode23t算法，仿真起始時(shí)間設(shè)置為0，終止時(shí)間設(shè)置為0.2s，其他參數(shù)采用默認(rèn)設(shè)置。在三相線路故障模塊中設(shè)置在0.02s時(shí)刻變壓器低壓母線發(fā)生三相短路故障。運(yùn)行仿真，可得變壓器低壓側(cè)的三相短路電壓、電流的波形圖如圖9、圖10所示。由圖所示，無(wú)限大功率供電系統(tǒng)在0.02s時(shí)刻時(shí)發(fā)生三相短路，電壓變?yōu)榱?，而電流短路前未接?fù)載電流為零，發(fā)生三相短路后電流突然增大，如不切斷故障而后會(huì)漸漸進(jìn)入穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。由仿真結(jié)果可知，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路是沖擊電流很大，故需馬上切斷故障，以免對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備造成