電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻短路時電流、電壓的分析與仿真畢業(yè)設(shè)計正文

PAGEPAGEI\電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻短路時電流、電壓的分析與仿真東南大學成賢學院畢業(yè)設(shè)計報告（論文）誠信承諾本人承諾所呈交的畢業(yè)設(shè)計報告（論文）及取得的成果是在導師指導下完成，引用他人成果的部分均已列出參考文獻。如論文涉及任何知識產(chǎn)權(quán)糾紛，本人將承擔一切責任。學生簽名：日期：PAGEIII電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻短路的模擬與仿真摘要短路是電力系統(tǒng)中危害最嚴重的故障，而現(xiàn)實中短路點往往都存在過渡電阻，為了保證繼電保護裝置的可靠正常工作，本文重點分析了電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻各種短路時的電氣量變化特點，分別討論了相間短路與接地故障時，電流、電壓的變化規(guī)律與過渡電阻的關(guān)系。理論分析表明：電流、電壓隨過渡電阻由零到無窮大的變化軌跡均為半圓。相間短路時，兩故障相電流大小相等、方向相反，數(shù)值隨過渡電阻的增大而減??；故障相電壓變化情況較為復雜，而非故障相電壓變化規(guī)律不僅與過渡電阻有關(guān)還與故障點等值阻抗有關(guān)。其他兩種經(jīng)過渡電阻接地短路時的電流、電壓變化規(guī)律與之變化情況雖不同但類似。最后利用PSCAD進行了仿真驗證，仿真結(jié)果與理論分析相符。關(guān)鍵詞：短路；模擬仿真；過渡電阻；電流電壓變化規(guī)律；電力系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計SimulationofPowerSystemShortCircuitThroughFaultImpedanceAbstractShortcircuitisthemostfar-reachingfaultinpowersystem.Whiletherearefaultimpedanceatthefaultpoint.Toensurethereliableoperationofprotectiverelaying,thispaperisaimingatputtingemphasisontheanalysisofthechangingruleofcurrentandvoltagewhenpowersystemoccursshortcircuitthroughfaultimpedance.Thispaperdiscussedtherelationshipbetweenvoltageandcurrentchangingrulewithfaultimpedancewhenlinetolineshortcircuitandlinetogroundfaulttakeplaceinpowersystem.Theoreticalanalyzesthatthetrackofcurrentandvoltagechangewiththefaultimpedancerangesfromzerotoinfinityarebothhalfacircuit.Thecurrentoffaultphaseofthelinetolineshortcircuitareofthesamemagnitudebutintheoppositedirection.Themagnitudeofeachcurrentdecreaseswiththeincreaseofthefaultimpedance.Whilethevoltageruleofthephaseinfaultisquitecomplexandthevoltagenotinfaultchangesnotonlywithfaultimpedancebutalsowiththeequalimpedanceofthefaultpoint.Thecurrentandvoltageofthetwokindsofshortcircuitarenottotallythesamebutsimilartoeachother.FinallyPSCADanalogstheruleofcurrentandvoltage.Keywords:Shortcircuit;faultimpedance;changerule;PSCAD目錄TOC\o"1-3"\h\u2098摘要 I31055Abstract II28792目錄 III2418第一章引言 1269681.1理論背景 157831.2目前的研究現(xiàn)狀 1326911.3研究方案 110946第二章電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻短路故障電流電壓變化規(guī)律的理論分析 229712.1初步分析 2172632.2兩相經(jīng)過渡電阻接地短路 4193322.2.1短路點K的電流電壓變化規(guī)律 4103732.2.2高壓母線M出的各相電流電壓變化規(guī)律 8261002.2.3發(fā)動機電壓側(cè)H點的各相電壓電流變化規(guī)律 9214402.3單相經(jīng)過渡電阻接地短路 11280972.3.2高壓母線M點的電流電壓變化規(guī)律 14134442.3.3發(fā)電機電壓側(cè)H點的電流電壓變化規(guī)律 1594952.4兩相經(jīng)過渡電阻接地短路 16151642.4.1短路點K的各相電流電壓變化規(guī)律 16240332.4.2高壓母線上M點的各相電流電壓變化規(guī)律 21124602.4.3發(fā)電機電壓側(cè)H點的各相電流電壓變化規(guī)律 222632第三章電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻短路的電壓電流模擬仿真 25166143.1兩相經(jīng)過渡電阻短路的軟件模擬仿真 25262183.2單相經(jīng)過渡電阻接地短路的軟件模擬仿真 2978633.3兩相經(jīng)過渡電阻接地短路的軟件模擬仿真 3111376第四章數(shù)據(jù)采集與分析 343028第五章結(jié)束語 373756致謝 3813065參考文獻 39東南大學成賢學院畢業(yè)設(shè)計論文PAGE40第一章引言1.1理論背景電力系統(tǒng)在發(fā)生各種短路時，短路點往往都存在過渡電阻，而這些電阻又都可能在很大的范圍內(nèi)變化。例如相間短路時往往經(jīng)過其他異物短接，此時有異物的電阻和弧光電阻。異物電阻隨物體的不同而異，如鳥獸，樹枝等。而弧光電阻則與短路電流的大小，風速及電弧的長度等因素有關(guān)。接地短路時的接地電阻也因異物，塔桿及地質(zhì)條件的不同而異。短路點的過渡電阻不僅影響短路電流，電壓的大小，同時也影響他們之間的相位關(guān)系。這些對繼電保護裝置的正常工作都有影響，所以，在繼電保護的設(shè)計，整定計算，調(diào)試及運行事故分析時都必須予以考慮。當短路點存在過渡電阻時，必然使距離保護的測量阻抗發(fā)生變化，阻抗的測量值不能準確反映短路點到保護安裝地點之間的正序阻抗，可能導致保護的超范圍或反方向誤動，或造成出口故障時的拒動。一般來說，過渡電阻對不同安裝地點的保護，其影響是不同的。短路點距離保護安裝處越遠，則過渡電阻的影響越小，反之，影響越大。對單電源線路，短路點的過渡阻抗總是使距離保護的測量阻抗變大，使保護范圍縮短。在某些情況下，可能導致保護無選擇性動作。1.2目前的研究現(xiàn)狀目前我國的輸電線路以高壓、超高壓為主，其主保護為距離保護不受電力系統(tǒng)運行方式和結(jié)構(gòu)變化的影響，雖通過大量研究距離保護的有些問題已在一定程度上得到解決，但是由于傳統(tǒng)距離保護自身的局限性，有些問題還是會變得很突出。短路故障點的過渡電阻是影響距離保護正常工作的因素之一。對此提出解決方案，常規(guī)模擬式保護阻抗元件有各種構(gòu)成方法及各種動作特性。過渡電阻對不同動作特性阻抗元件的影響程度也不相同，橢圓特性的阻抗繼電器、方向繼電器及全阻抗繼電器受過渡電阻的影響，在保護區(qū)內(nèi)故障時均可能拒動。目前常規(guī)距離保護在防止過渡電阻影響的方法有：a)采用能容許較大的過渡電阻而不致拒動的阻抗繼電器，如電抗繼電器、四邊形繼電器、偏移特性的阻抗繼電器等。b)采用瞬時測定裝置。此類裝置的設(shè)計出發(fā)點是：短路初瞬電弧電阻不大，測量阻抗比較正確;稍后電弧電阻將急劇增大。瞬間測定技術(shù)就是將阻抗繼電器一開始測量的阻抗固定下來，使之不受后來電弧電阻急劇增大的影響，達到正確測量短路地點的目的。如今從常規(guī)距離保護技術(shù)發(fā)展起來的微機距離保護，其應用零序電流極化量的電抗元件，具有較常規(guī)保護采用的接地距離繼電器優(yōu)越的性能，允許大過渡電阻且無超越，但當運行在受端且過渡電阻大于一定值時仍將發(fā)生穩(wěn)態(tài)超越。經(jīng)改進過的具有雙下偏零序電流極化接地距離繼電器的方案，則能保證任何過渡電阻和系統(tǒng)運行方式下不會引起穩(wěn)態(tài)超越。并且微機保護采用軟件算法實現(xiàn)起來十分方便，整定調(diào)整也很容易。1.3研究方案本論文理論研究與軟件模擬仿真相輔相成，軟件模擬采用PSCAD軟件，輔助以EXCEL，MATLAB進行數(shù)據(jù)采集分析。第二章電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻短路故障電流電壓變化規(guī)律的理論分析2.1初步分析在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變的情況下，對應于某一個短路點，相應的各序電抗分量是不變的，且為已知的參數(shù)，而短路點的過渡電阻可能會出現(xiàn)很大的變化。為了說明問題，我們先以一個簡單的電阻。電感串聯(lián)電路為例，如圖所示。在外施電壓恒定，電抗保持不變的情況下，當電阻由零變化到無窮大范圍時，研究電路中電流的變化軌跡。圖中電流表示為,式中Z=R+jx，Y=。圖2.1電阻電感串聯(lián)電路為常向量（通常對應于某一相的電動勢）時，將隨Y或Z的變化而變化。顯然，只要將Y或Z的變化軌跡找出來，則的變化軌跡就不難確定了。如果將、、Y或Z當做無量綱的復數(shù)向量來對待，那么，既便于采用統(tǒng)一的直角坐標來描述，又便于了解各電氣量之間的相位關(guān)系。因此，設(shè)，式中，a,b分別表示直角坐標系中的實部和虛部，均隨R的變化而變化。于是有：，比較上式的兩端，可以知道虛部為0，所以有=0.當x不等于0的常數(shù)時，存在不等于0，整理得：，此式為一個圓的方程，圓心坐標為（0，）,半徑為。另外，由上式還可以知道，Y向量的角度為=,再考慮到R恒為正值，因此，Y向量的角度的范圍只可能是-90°~0°，其中R=0時對應于=-90°，R=∞時對應于=0°。綜合上述的分析，可以確定：在R由零到無窮大范圍內(nèi)變化時，Y向量的軌跡如圖半圓00所示。隨后，再分析向量的軌跡?？紤]到更加一般的情況，假設(shè)電壓向量角度為，于是，=的軌跡相對于Y的軌跡來說，發(fā)生了的偏移。另外，半圓的直徑也變?yōu)閁/x，因此，在R變化時，向量端點的變化軌跡如圖半圓所示。在下面的應用中，不再考慮Y向量的變化情況，而直接由公式來分析電流向量的變化軌跡。應當說，在I的變化軌跡中，R=0和R=∞所對應的向量是兩個關(guān)鍵的端點（尤其是R=0的端點）。確定變化軌跡的具體步驟為：①一個端點向量為|R=0=-j(/x)，這個向量落后的角度為90°，其模值U/x就是電流變化半圓軌跡的直徑；②另一個端點為0，對應于R=∞時的端點；③電流變化的半圓軌跡在和|R=0兩個向量限定的90°之間。其中，|R=0表示為R=0時的電流向量端點。應當說明的是，在直角坐標系中，電壓、電流應當按照各自的比例關(guān)系進行向量的作圖繪制。順便指出，考慮到系統(tǒng)中各元件的電阻分量r時，元件的阻抗為Z=r+jx,此時，半圓形的電流變化軌跡仍然不變，完全按照本節(jié)的方法予以分析，僅需在基本的分析結(jié)束之后再考慮元件電阻的影響。如圖所示，在半圓軌跡不變的情況下，考慮元件的電阻后，電流向量的一個實際端點為圖中的M點，其中，0m線（未畫出）與向量的夾角為=arctan(元件的阻抗角，x,r均為元件的確定參數(shù))。下面，研究一個如圖所示的單電源系統(tǒng)。當短路點K經(jīng)過渡電阻發(fā)生各種不對稱故障時，分析系統(tǒng)中不同地點（如圖中的K、M、H點）各相電流、電壓隨過渡電阻的變化規(guī)律。為了使分析計算及作圖簡便起見，假定①基準相電源電動勢相對于短路點K（在變壓器Y側(cè)）的標幺值為=j1；②系統(tǒng)中各元件的序阻抗均為純電抗，且為已知。整個系統(tǒng)對短路點的等值電抗為：=；==；=（2-1）式中——代表系統(tǒng)電源的正、負序電抗；——代表變壓器的正、負、零序電抗，==；——代表輸電線路的正、負、零序電抗，=<；故障點的過渡阻抗假定為純電阻，圖示中，為相間的過渡電阻，為接地電阻。2.2兩相經(jīng)過渡電阻接地短路圖2.2短路點經(jīng)過渡電阻短路時的系統(tǒng)接線圖假定在圖2.2的線路K點經(jīng)發(fā)生BC兩相短路，短路前線路空載。這時的系統(tǒng)接線就相當于圖所示的=∞，=∞，==。2.2.1短路點K的電流電壓變化規(guī)律由《電力系統(tǒng)故障分析》第五章第四節(jié)可知，短路點對應A相的各序及各相電流，電壓可表示為，=-。（2-2）（2-3）（2-4）；（2-5）（2-6）（2-7）（2-8）在式中，電動勢及各序電抗均為常數(shù)，只有是變化的，對比式可知，向量端點隨變化的軌跡為半圓。另外，由上式可知，一旦確定了向量的變化軌跡，那么其余各電氣量均與成比例關(guān)系，相應的變化軌跡就容易確定。因此，先尋求找到的變化軌跡。確定變化軌跡的具體方法如下：①當=0時，可確定的一個端點，此點的值就是金屬性短路時的正序電流，即=，按給定的參數(shù)（==j1及電抗），它位于直角坐標系實數(shù)軸上的Q點處，落后于的角度為90°，如圖所示：②當=∞時，=0，位于直角坐標系的原點0，由此可確定半圓的另一個端點：③由于總為正值，存在與的夾角從0°~90°變化，因此，在==j1的情況下，隨的變化規(guī)矩在實數(shù)軸的右上方（即第一象限內(nèi)）如圖所示的虛線半圓。當由0~∞變化時，端點軌跡的走向是從=0所對應的點沿圖中所示的方向變化到=∞所對應的點。對應于=0與=∞的兩點連線就是半圓的直徑，其值為金屬性短路時的電流。由式知道，存在，因此，只要將的半圓乘以，然后，以坐標0為圓心，將的半圓變化軌跡按照順時針方向旋轉(zhuǎn)90°（對應于-j），就得到了隨變化的變化規(guī)律；類似的，考慮到，將的變化軌跡逆時針方向旋轉(zhuǎn)90°，就是隨變化的半圓軌跡。對應于=0的兩個電流也就是BC相金屬性短路時兩故障相的電流，其值為最大。B，C相電流總是大小相等，方向相反，數(shù)值上隨的增大而減小。當=∞時，B，C相電流均為0.圖2.3向量軌跡圖2.4電流向量軌跡圖2.5電壓向量軌跡下面，分析三相電壓隨電阻變化的規(guī)律。由式可以看出：B,C兩相電壓也與成線性關(guān)系。于是，可用一普通式表示：,其中，為常向量。由上式可知，當由0趨向于∞時，端點的變化軌跡也為半圓。此半圓的一個端點為向量（即對應于=∞，=0的點）而向量決定了半圓的旋轉(zhuǎn)角以及縮小放大的程度。在半圓已經(jīng)確定的情況下，上式也可以理解為：將半圓平移，令其原點與向量的端點重疊；保持原點位置不變，再將半圓旋轉(zhuǎn)一個與向量對應的角度；最后，將半圓的直徑改為||=0|。（1）按接近工程實際的情況考慮，時，將其帶入式，可得：（2-9）（2-10）（2-11）由此式可知，當=∞時（對應于=0），就可以分別確定，的一個半圓端點為：=，。當=0時，由式可知，帶入上式，得到半圓的另一個端點為：，上式表明，將逆時針方向旋轉(zhuǎn)90°，再與相加，即可確定當=0時半圓的一個端點。同理，可得出的兩個端點：當=0時，。從上式也可以得出：將的半圓軌跡乘以，把半圓上對應于=∞的點與的端點重合以后，再順時針方向旋轉(zhuǎn)180°（對應于公式中的-號），即可得端點隨變化的軌跡；同樣，將乘以，把半圓中的=∞的點與端點重合，然后將半圓平移過來（對應于公式中的+號），即可得隨變化的軌跡。K點各相電流，電壓向量圖及其變化軌跡圖如圖所示。（2）當不等于時，由式可以看出，此時與有關(guān)。①當>時，等于在的頂點端加上一個表達式為的小半圓，即以頂部為軸心，將的半圓逆時針選擇90°，然后疊加在的頂端，此時有大于等于。②當<時，，此時，相當于以頂端為軸心，將表達式為的半圓順時針旋轉(zhuǎn)90°，再疊加到上，此時有小于等于，其變化軌跡如圖2.5中的下面的小半圓所示。另外，當不等于時，與上式相比較，，的軌跡也會發(fā)生稍微的變化，不再詳細畫出。2.2.2高壓母線M出的各相電流電壓變化規(guī)律對單電源系統(tǒng)來說，M點各相電流與K點對應相的電流完全相同，因為各相流過的是同一個電流，如，所以，M點與K點的各相電流隨變化的軌跡一樣。順便指出，如果是雙電源系統(tǒng)，則M點的各相電流還需要考慮一個電流分布系數(shù)，時有：，（<1）（2-12）由圖可知，只要將式中的，分別用代替并進行整理：（2-13）（2-14）（2-15）,比較式與上式可知，M點各相電壓都是的線性函數(shù)，故他們隨由0向無窮大變化時的軌跡均為半圓。（1）當=時，有（2-16）（2-17）（2-18）按與K點相似的方法，可以畫出M點各相電壓隨變化的軌跡如圖2.6所示。圖2.6M點電壓向量及其變化軌跡圖從圖2.6中可以看出，由于<，故此時，較K點的半圓小了些。（2）當與不相等時，,若為正值，則隨的變化軌跡在下部右邊的小半圓；若若為負值，則的變化軌跡為在上部左邊的小半圓，如圖所示。2.2.3發(fā)動機電壓側(cè)H點的各相電壓電流變化規(guī)律此處的電流，電壓與K點和M點的大不相同，因為中間經(jīng)過了YNd11連接的變壓器。假定電流，電壓均用標幺值表示，此時變壓器變比等同于1.H點各相電流為：（2-19）（2-20）（2-21）由上式可以看出：H點的各相電流均與成正比，故他們隨變化的軌跡均為半圓，如下圖所示。圖中表明，a相和c相的電流的變化規(guī)律相同，而bx相電流在數(shù)值上為ac兩相的2倍，且方向與a,c兩相剛好相反。已知，故得H點的各相電壓為：（2-22）（2-23）（2-24）如假定=則：（2-25）（2-26）（2-27），式中，——變壓器三角形側(cè)的電源電動勢，數(shù)值上（標幺值）與，，相等而相位上超前30°。由此可知，H點的各相電壓均為的線性函數(shù)，因此各相電壓隨的變化軌跡也均為半圓，如圖2.7所示。圖2.7H點電流向量軌跡如假定=則：（2-28）（2-29）（2-30）式中，——變壓器三角形側(cè)的電源電動勢，數(shù)值上（標幺值）與，，相等而相位上超前30°。圖2.8電壓向量軌跡2.3單相經(jīng)過渡電阻接地短路系統(tǒng)接線如圖2.9所示。假定A相經(jīng)過渡電阻接地短路，相當于圖中的=0，==∞時的情況，且短路前線路空載。圖2.9短路點K的各相電流電壓變化規(guī)律A相經(jīng)過渡電阻接地短路時，短路點各序電流，電壓為：（2-31）（2-32）（2-33）（2-34）在上列各式中，及各元件的序電抗均為常數(shù)且已知，只有是變量。從前面的分析計算可知，各序電流，電壓隨的變化軌跡為半圓。K點的各相電流，電壓為：=3=；==0（2-35）（2-36）（2-37）（2-38）現(xiàn)在為了簡化計算和作圖，假定=，此時有（2-39）=3（2-40）==0（2-41）（2-42）（2-43）（2-44）由以上各式可以看出:：K點各相電流，電壓均是的線性函數(shù)，故K點各項電流，電壓隨由0變化至∞的軌跡均為半圓。仿照與兩相短路時類似的做法，可以畫出K點各相電流電壓向量及其變化軌跡如圖所示。當>時，，隨變化的軌跡為右邊小半圓；<時，則為左邊的小半圓。從圖2.10中可以看出，在變化時，非故障相的電壓幅值可能大于電源電動勢的幅值。圖2.10A相經(jīng)過渡電阻接地短路的K點向量軌跡2.3.2高壓母線M點的電流電壓變化規(guī)律電流的變化情況與K點完全一樣。電壓可用下列方程式表示：（2-45）（2-46）（2-47）同樣，為了簡便，假定=，即=，則：（2-48）（2-49）（2-50）從此式可以看出：M點的各相電壓相當于在原電動勢，，端點分別疊加上與成比例的半圓，使半圓上=∞所對應的那一點分別于，，的端點重合，然后以此點位軸心，將與成正比的半圓分別按順時針方向（A相）和逆時針方向（B,C相）旋轉(zhuǎn)90°，即可得出M點各相電壓隨變化的軌跡，如圖2.11所示。圖2.11M點向量軌跡2.3.3發(fā)電機電壓側(cè)H點的電流電壓變化規(guī)律因H點在變壓器的三角形結(jié)連側(cè)，因此，將星形側(cè)短路點的的對稱分量轉(zhuǎn)變到三角形側(cè)是，需要經(jīng)過相位變換。按與兩相短路時相同的變換關(guān)系，可得H點的各相電流，電壓為：=（2-51）（2-52）（2-53）（2-54）（2-55）設(shè)=，則上式可以進一步簡化為：（2-56）（2-57）（2-58）根據(jù)上式就可以畫出H點各相電流電壓隨的變化軌跡。順便指出，單相經(jīng)過渡電阻接地短路是工程中常常需要分析的情況。圖2.12A相經(jīng)過渡電阻接地短路時的發(fā)電機電壓側(cè)H點的電流電壓變化規(guī)律2.4兩相經(jīng)過渡電阻接地短路系統(tǒng)接線圖如圖2.13所示。假定BC兩相經(jīng)公共的接地短路，相當于圖中的=∞，==0時的情況。圖2.13系統(tǒng)接線圖2.4.1短路點K的各相電流電壓變化規(guī)律按系統(tǒng)接線圖，可得出復合序網(wǎng)圖如圖所示。為了便于分析，將其變換為如圖所示的形式。可得：，其中=；=。由此式可以看出，，及均為常量且已知，而只有是變化的。故向量端點的變化軌跡為半圓。由圖可知，只要找出隨變化的關(guān)系式，就能確定，和各相電流，電壓向量端點隨變化的軌跡。由復合序網(wǎng)圖可知，短路點的序電壓為：===+（2-59）于是：（2-60）（2-61）式中——兩相短路時的正序電流，。假定=，則有=，=，=，于是，各序電流可化簡為如下：（2-62）（2-63）（2-64）由于為常向量，而則隨過渡電阻而變化，其向量端點變化的軌跡為半圓。因各序電流都是的線性函數(shù)，所以他們的向量端點隨而變化的軌跡也均為半圓。同樣，=0和=∞所對應的點位半圓直徑的兩個端點。當=0時，即為金屬性兩相接地短路時的情況，此時有：（2-65）=-（2-66）=-（2-66）當=∞是，相當于BC兩相短路的情況，此時有：=0，=-=（2-67）各序電流向量端點的變化軌跡如圖所示。圖2.14為兩相經(jīng)過渡電阻接地短路時的復合序網(wǎng)圖圖2.15BC兩相接地短路時各序電流短路隨變化軌跡及其相互關(guān)系圖K點的各相電流為：（2-68）（2-69）=（2-70）流入地中的電流為：。設(shè)=0和=∞，可求出各相電流向量端點隨變化軌跡的兩個特殊點（半圓直徑的兩短點）。當=0時，相當于兩相金屬性短路接地，有；0，與的幅值相等。當=∞時，相當于兩相金屬性短路，此時有=0，=-=；與大小相等方向相反。如圖所示，畫出了K點各相電流向量端點隨變化的規(guī)律。K點的各序和各相電壓為：（2-71）（2-72）（2-73）（2-74）（2-75）（2-76）以=0代入上列各式，可得：（2-77）（2-78）（2-79）這相當于BC相金屬性接地短路時的情況。以=∞代入上列各式，可得：=（2-80）（2-81）（2-82）這相當于BC兩相金屬性短路時的情況。以上兩式可以確定三相電壓的半圓軌跡端點，再參照的變化軌跡和的相移，縮小或放大系數(shù)，即可畫出K點各相電壓向量端點隨的變化軌跡，如圖所示。對于K點A相電壓的變化情況再做一些說明：由式可知當>時，的變化軌跡如圖2.16所示中頂端左邊的小半圓；當<時，端點的變化軌跡中右邊個小半圓。圖2.16BC兩相接地短路時K點電流電壓向量及其變化軌跡圖圖2.17BC兩相接地短路時K點電壓向量及其變化軌跡圖2.4.2高壓母線上M點的各相電流電壓變化規(guī)律M點各相電壓電流變化規(guī)律與K點完全一樣，如圖所示。M點的各序電壓為：（2-83）（2-84）（2-85）假定與相等，可得各相電壓如下：（2-86）（2-87）（2-88）根據(jù)此式可以畫出M點各相電壓向量端點隨的變化軌跡如圖所示。圖2.18M點各相電壓向量端點變化軌跡2.4.3發(fā)電機電壓側(cè)H點的各相電流電壓變化規(guī)律H點是處于變壓器的三角形連結(jié)側(cè)，在將YN側(cè)的對稱分量轉(zhuǎn)黃到三角形連結(jié)側(cè)時必須考慮相位變換才能進行計算。H點的零序電流，電壓為零，正，負序電流電壓分別為：（2-89）（2-90）（2-91）H點的各相電流為：（2-92）（2-93）H點電流隨變化的軌跡如圖所示。假定與相等，則H點的各相電壓可以表示為：（2-94）（2-94）（2-95）令分別等于0和∞，可以確定各相電壓變化的端點位置，接著便不難畫出H點各相電壓向量隨變化的軌跡，如圖所示。由圖可以看出：當系統(tǒng)中發(fā)生BC兩相接地短路時，發(fā)動機側(cè)B相的電流，電壓都是與無關(guān)的；B相電流最大，AC兩相電流的絕對值總是相等；B相電壓數(shù)值較小而AC兩相電壓的絕對值總是相等，其變化規(guī)律也是相似的。順便指出，在BC兩相經(jīng)公共電阻發(fā)生接地短路的情況下，當由0變化至∞時，短路狀態(tài)實質(zhì)上就是沖兩相金屬性接地短路短路狀態(tài)向兩相短路狀態(tài)變化。各相電流。電壓都是的線性函數(shù)，他們的向量端點隨的變化軌跡均為半圓。圖2.19H點電流向量軌跡圖2.20H點電壓向量軌跡第三章電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻短路的電壓電流模擬仿真3.1兩相經(jīng)過渡電阻短路的軟件模擬仿真圖3.1建模圖1采用如圖3.1，圖3..2所示的建?！诤唵坞娏ο到y(tǒng)距離保護模型的修改，電源內(nèi)阻抗設(shè)為33歐姆，阻抗角可變。采取的方案是設(shè)置可變電阻以仿真變化的短路電阻，接地電阻。如圖3.2所示。該模型中有分別采集ABC三相電流電壓電流向量數(shù)據(jù)的信號采集器。時間邏輯空間用以控制故障發(fā)生的時間和故障持續(xù)的時間。圖3.2仿真建模2下面簡述一下自動運行的設(shè)置。如圖所示：圖3.3變量設(shè)置圖1第一個界面是設(shè)置變量，目前我們有一個變量。圖3.4變量設(shè)置2這個下拉菜單是用來設(shè)置短路電阻的，步長決定圖線的細致程度。輸出通道1VSMB為短路電壓B相的幅值，輸出通道2VSPB為短路電壓B相的相角。輸出通道3VSMC為短路電壓C相的幅值，輸出通道4為短路電壓C相的相角。輸出通道5ISMA為短路電流A相的幅值，輸出通道6ISPA為短路電流A相的相角。圖3.5數(shù)據(jù)記錄名稱數(shù)據(jù)記錄文件名的設(shè)置。圖3.6故障類型設(shè)置設(shè)置短路類型準備開始進行模擬仿真。A相故障，B相故障，不接地。圖3.7AB短路波形圖為AB兩相短路的波形圖，具體運行數(shù)據(jù)參照EXCEL文件。3.2單相經(jīng)過渡電阻接地短路的軟件模擬仿真建模依舊如上，設(shè)置短路類型如圖3.8所示，A相故障，短路接地。圖3.8故障類似設(shè)置數(shù)據(jù)記錄設(shè)置如圖所示：自動運行步數(shù)為6，輸出文件名為AG.out圖3.9數(shù)據(jù)輸出運行的波形圖如圖3.10所示：圖3.10A相接地短路波形具體運行數(shù)據(jù)參見EXCEL文件。3.3兩相經(jīng)過渡電阻接地短路的軟件模擬仿真建模照舊，短路類型設(shè)置如圖3.11所示。A相故障，B相故障，接地短路。圖3.11兩相接地短路故障設(shè)置數(shù)據(jù)記錄與輸出設(shè)置如圖3.13：自動運行步數(shù)為6，輸出文件名為ABG.out圖3.12數(shù)據(jù)輸出最終運行的波形如圖所示：圖3.13AB兩相接地短路波形詳細運行數(shù)據(jù)參見EXCEL文件。第四章數(shù)據(jù)采集與分析輸出的數(shù)據(jù)文件如圖所示，采用EXCEL軟件進行處理。表4.1為AB兩相經(jīng)過渡電阻短路模擬仿真的輸出數(shù)據(jù)VSMB為短路電壓B相的幅值，VSPB為短路電壓B相的相角，VSMC為短路電壓C相的幅值，VSPC為短路電壓C相的相角。ISMA為短路電流A相的幅值，ISPA為短路電流A相的相角。由此表可以看出，A相短路電流為0，BC兩相的短路電壓之差為B相短路電流與故障電阻的乘積。B相電壓幅值，相角均隨過渡電阻增大而增大。C相電壓幅值隨過渡電阻增大而逐漸減小，相角穩(wěn)定不變。A相電流幅值逐漸減小，相角隨過渡電阻增大。相間短路時，兩故障相電流大小相等、方向相反，數(shù)值隨過渡電阻的增大而減??；故障相電壓變化情況較為復雜，而非故障相電壓變化規(guī)律不僅與過渡電阻有關(guān)還與故障點等值阻抗有關(guān)。采用同樣的方法導出的A相單相接地數(shù)據(jù)表格如表4.2所示：表4.2A相單相接地數(shù)據(jù)表格VSMB為短路電壓B相的幅值，VSPB為短路電壓B相的相角，VSMC為短路電壓C相的幅值。VSPC為短路電壓C相的相角。ISMA為短路電流A相的幅值，ISPA為短路電流A相的相角。VSMB為短路電壓B相的幅值，VSPB為短路電壓B相的相角，VSMC為短路電壓C相的幅值。VSPC為短路電壓C相的相角。ISMA為短路電流A相的幅值，ISPA為短路電流A相的相角。由數(shù)據(jù)表格可以看出，B相電壓的幅值和相角均不隨過渡電阻增大而變化，很穩(wěn)定。C相電壓的幅值相角與B相情況相似均不隨過渡電阻增大而變化。A相電流的幅值隨過渡電阻的增大而減小，相角逐漸增大但仍未負。采用同樣方法導出的兩相接地短路數(shù)據(jù)如表4.3所示：表4.3兩相接地短路輸出數(shù)據(jù)VSMB為短路電壓B相的幅值，VSPB為短路電壓B相的相角，VSMC為短路電壓C相的幅值。VSPC為短路電壓C相的相角。ISMA為短路電流A相的幅值，ISPA為短路電流A相的相角。由該數(shù)據(jù)表格可以看出：B相電壓的幅值隨過渡電阻的增大而緩慢增大，當過渡電阻增大到一定程度以后增大幅度較小不明顯。C相電壓的幅值和相角均不隨過渡電阻的變化而變化。A相電流的幅值隨過渡電阻增大而減小，相角隨過渡電阻增大但仍未負。第五章結(jié)束語本次畢業(yè)設(shè)計理論分析是以劉萬順版《電力系統(tǒng)故障分析》中相關(guān)章節(jié)為基礎(chǔ)的。然后采用PSCAD仿真平臺,將電力系統(tǒng)從繁瑣的建模、編程中解放出來。通過對電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻短路的電流、電壓的仿真研究,克服理論分析上的抽象性,直觀地研究電流、電壓的變化曲線特性。本論文重點分析了電網(wǎng)經(jīng)過渡電阻各種短路時的電氣量變化特點，分別討論了相間短路與接地故障時，電流、電壓的變化規(guī)律與過渡電阻的關(guān)系。理論分析表明：電流、電壓隨過渡電阻由零到無窮大的變化軌跡均為半圓。兩相經(jīng)過渡電阻短路時，過渡電阻主要由電弧阻抗和鐵塔阻抗組成，數(shù)值并不是很大。其相應的電流非故障相電流為0，兩故障相電流大小相等方向相反。兩故障相電壓向量之差為其中故障相電流向量與過渡電阻的乘積。單相接地短路的過渡電阻主要是鐵塔阻抗，樹木以及竹子等接觸物的阻抗。電流電壓的變化規(guī)律為兩非故障相的短路電流為0.故障相電壓向量為故障相電流與過渡電阻的乘積。兩相經(jīng)過渡電阻接地短路的阻抗性質(zhì)與單相接地的相似。非故障相的短路電流為0，兩故障相電壓向量相等，均為過渡電阻與兩故障相短路電流向量和的乘積。即與過渡電阻成正比。本畢業(yè)設(shè)計通過PSCAD軟件建模仿真，驗證了理論分析中的結(jié)果。致謝這篇論文是我?guī)讉€月來刻苦努力的結(jié)晶。但是，這并不是我一個人的成果。在論文完成之際，我要特別感謝我的指導老師的熱情關(guān)懷和悉心指導。在我撰寫論文的過程中，宋老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了宋麗群老師和韓笑老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是她廣博的學識、深厚的學術(shù)素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。在論文的寫作過程中，也得到了許多親友的寶貴建議，在此一并致以誠摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！參考文獻[1]許正亞.電力系統(tǒng)故障分析[M].北京：水利水電出版社1993[2]劉萬順.電力系統(tǒng)故障分析（第三版）[M].北京：中國電力出版社2010[3]王顯平.電力系統(tǒng)故障分析[M].北京：中國電力出版社2008[4]韓笑．電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南繼電保護分冊[M]．北京：中國水利水電出版社．2003[5]王晶等.電力系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真與應用[M].西安：西安電子科技大學出版社.2008[6]許正亞.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京：中國電力出版，1997[7]張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京：中國電力出版，2005：[8]李風光，陳少華等.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應接地距離保護應用研究.中國高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十五屆學術(shù)年會.2009-10[9]呂艷萍.一種消除過渡電阻對距離保護影響的新算法.電力與電工.2009年3期[10]王春，柳煥章.電力系統(tǒng)不對稱狀態(tài)計算.1993.中國電機工程學報.13（6）[11]馮剛，龔文強.微機型距離保護與常規(guī)保護的技術(shù)特點比較.中國電力資料網(wǎng).2009-05[12]GrossCA.PowerSystemAnalysis.JohnWiley&SonsInc,1979[13]PAULM.ANDERSON.AnalysisofFaultedPowerSystems.1973附錄80196單片機IP研究與實現(xiàn),TN914.42AT89S52單片機實驗系統(tǒng)的開發(fā)與應用,TG155.1F406基于單片機的LED三維動態(tài)信息顯示系統(tǒng),O536TG174.444基于單片機的IGBT光伏充電控制器的研究,TV732.1TV312基于89C52單片機的印刷品色彩質(zhì)量檢測系統(tǒng)的研究,TP391.41基于單片機+CPLD體系結(jié)構(gòu)的信標機設(shè)計,TU858.3TN915.62基于單片機SPCE061A的汽車空調(diào)控制系統(tǒng),TM774TM621.3帶有IEEE488接口的通用單片機系統(tǒng)方案設(shè)計與研究,TN015基于VC的單片機軟件式開發(fā)平臺,TG155.1F406基于VB的單片機虛擬實驗軟件的研究與開發(fā),TG155.1F406采用單片機的電阻點焊智能控制器開發(fā),TG155.1F406基于51系列單片機的PROFIBUS-DP智能從站研究,TG155.1F406八位單片機以太網(wǎng)接入研究與實現(xiàn),TG155.1F406基于單片機與Internet的數(shù)控機床遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā),R319TP319基于單片機和DSP控制的醫(yī)用輸液泵的研究,U467.11基于單片機控制新型逆變穩(wěn)壓電源的設(shè)計與仿真,F426.22TP311.52基于8位單片機的摩托車發(fā)動機電控單元軟硬件的開發(fā),TB61基于430單片機的變壓器監(jiān)控終端的研究,TG155.1F406逆變點焊單片機控制系統(tǒng)研究,TG131TG113.14單片機控制數(shù)字變量柱塞泵的研究,F426.22TP311.52基于單片機控制的高通量藥物篩選及檢測系統(tǒng)開發(fā),R730.55R734.2MCS8051以及DS80C320單片機軟核的設(shè)計,TP391\t"_blan