配電網(wǎng)故障模型的建立與仿真

1、配電網(wǎng)故障模型的建立與仿真目前，在電力系統(tǒng)研究中，EMTP/AT用用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的仿真軟件，它包含的元件齊全、分析功能多及運(yùn)算精度高等特點(diǎn)，是目前應(yīng)用最為廣泛的電力仿真軟件。本文建立配電網(wǎng)故障系統(tǒng)模型所用軟件選擇為EMTP/ATP該軟件可以利用微分中的梯度原理仿真電力系統(tǒng)中隨時(shí)間函數(shù)變化而變化的相關(guān)參數(shù)，處理系統(tǒng)器件的時(shí)域問(wèn)題的，方便分析系統(tǒng)復(fù)雜的單相接地故障特性。一、配電網(wǎng)故障分析（一）穩(wěn)態(tài)分析中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（NES發(fā)生單相非金屬性接地時(shí)，零序等值電路是一并聯(lián)諧振電路，如圖1-1所示，可以求得中性點(diǎn)電壓和故障接地電流：當(dāng)系統(tǒng)有N條支路時(shí)，第N條線路A相發(fā)生故障，則即流過(guò)故

2、障接地處的故障電流等于整個(gè)系統(tǒng)所有健全相對(duì)地電容電流與流過(guò)中性點(diǎn)消弧線圈的電感電流之和，也可簡(jiǎn)化為。（二）暫態(tài)過(guò)程分析當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)從正常的穩(wěn)定工作狀態(tài)急劇向另一穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡，這一過(guò)程即暫態(tài)過(guò)程，使健全線路產(chǎn)生高頻震蕩電壓，且振蕩回路中電流速度增大，是穩(wěn)態(tài)電流的好多倍，會(huì)影響對(duì)繼電保護(hù)及設(shè)備。為方便分析單相接地的暫態(tài)過(guò)程，我們可以利用其等效電路進(jìn)行詳細(xì)分析，電路圖1-2如下所示，圖中RCkL0、C0分別是零序等值電路中對(duì)應(yīng)的等值電阻、電感、電容；rL、L分別是消弧線圈的電阻、電感。因?yàn)橄到y(tǒng)在發(fā)生單相接地瞬間，自由振蕩頻率會(huì)很高，且L>>L0,故在實(shí)際分析中把L和rL忽

3、略并不影響暫態(tài)電容電流的分析計(jì)算，則分析暫態(tài)電容電流時(shí)，過(guò)渡等效電路成為在零序電壓作用下的一個(gè)R0、L0、C0串聯(lián)回路。根據(jù)電路基礎(chǔ)理論的分析可知，此時(shí)主電路分布參數(shù)R0、L0、C0的關(guān)系決定了故障點(diǎn)電流的變化形式：當(dāng)，過(guò)渡電流呈非周期衰減且趨于穩(wěn)態(tài)值；當(dāng)，則電流具有衰減的周期特性。圖2故障暫態(tài)過(guò)程的零序等效網(wǎng)絡(luò)（1）暫態(tài)電容電流。在不計(jì)消弧線圈L0的情況下，列等值電路回路方程式：（ 1-2）一般情況下，故障點(diǎn)與地間的接地電阻較小，而故障是的弧道比較小，所以會(huì)滿足的條件，則暫態(tài)電容電流具有衰減周期特性，其式（1-2）的方程特征根為：（ 1-3）式中，是自由振蕩分量的衰減系數(shù)；是回路時(shí)間常數(shù)；是暫態(tài)自由分量的角頻率。（ 2）暫態(tài)電感電流。在不忽略消弧線圈作用的情況下，根據(jù)非線性電路理論可列出方程式：（ 1-5）式中，n是消弧線圈對(duì)應(yīng)接入系統(tǒng)的匝數(shù)；是消弧線圈的磁通量。根據(jù)線圈工作在補(bǔ)償電流范圍內(nèi)時(shí)，其磁性曲線呈線性關(guān)系，則有，代入式1-5求得：（ 1-6）由上述分析得，暫態(tài)電感電流幅值遠(yuǎn)小于暫態(tài)電容電流，而且衰減也比暫態(tài)電容慢許多。所以可以這樣理解：在諧振接地系統(tǒng)中，在暫態(tài)過(guò)程時(shí)，消弧線圈的暫態(tài)電流相對(duì)較小，不足以對(duì)暫態(tài)電容電流進(jìn)行有效地補(bǔ)償；消弧線圈主要是對(duì)穩(wěn)態(tài)過(guò)程起到補(bǔ)償作用，所以小電流接地系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程分析基本不受中性點(diǎn)運(yùn)行方式的影響。二、結(jié)論通過(guò)模擬配電網(wǎng)中經(jīng)固定電阻