電力系統(tǒng)仿真結(jié)課論文

./電力系統(tǒng)仿真論文實驗?zāi)康模悍治龆搪饭收蠈﹄娏ο到y(tǒng)的影響。1.1短路的概念：短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路,是指一切不正常的相與相之間或相與地〔對于中性點接地的系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)通路的情況。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)生非正常連接〔即短路時流過的電流。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流,并取決于短路點距電源的電氣距離。例如,在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時,流過發(fā)電機(jī)的短路電流最大瞬時值可達(dá)額定電流的10～15倍。大容量電力系統(tǒng)中,短路電流可達(dá)數(shù)萬安。這會對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響和后果。1.2短路的影響：供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時,很大的短路電流會使電器設(shè)備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網(wǎng)絡(luò)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡(luò)用電設(shè)備的正常工作.為了消除或減輕短路的后果,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計繼電保護(hù)和選用限制短路電流的元件。1.3故障類型：三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有4種基本類型：三相短路,兩相短路,單相對地短路和兩相對地短路。其中,除三相短路時,三相回路依舊對稱,因而又稱對稱短路外,其余三類均屬不對稱短路。在中性點接地的電力網(wǎng)絡(luò)中,以一相對地的短路故障最多,約占全部故障的90％。在中性點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。為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的功能和質(zhì)量,在設(shè)計、分析和研究時必須保證系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個超高壓、大容量和跨區(qū)域的巨大的聯(lián)合系統(tǒng),電力系統(tǒng)事故具有突發(fā)性強(qiáng)、維持時間短、復(fù)雜程度高、破壞力大的特點,因而使得事后對故障原因分析、查找變得尤其困難。由于在實際系統(tǒng)上進(jìn)行試驗和研究比較困難,因此借助各種電力系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件電力系統(tǒng)的設(shè)計和研究已成為有效途徑之一。二、仿真模型：2.1電力系統(tǒng)模型2.2電力系統(tǒng)模型的建立與分析：電力系統(tǒng)仿真主要是對短路類型中的三相短路、兩相短路和單相接地短路的電流、機(jī)端電壓波形進(jìn)行分析。利用Matlab軟件中的電力系統(tǒng)模塊庫<PSB>,建立了模型,它對電力系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計和選用有一定的參考價值。同時電壓電流波形可以直觀的了解,便于建立系統(tǒng)的觀念。2.3仿真模型：題目要求：發(fā)電機(jī)G：50MW、13.8kV,保持恒定,Y連接；變壓器T-1：13.8/220kv；線路L：100km,負(fù)荷LD：5MVA。系統(tǒng)仿真模型如下：三、模型描述：四、模塊參數(shù)計算及設(shè)計：各元件參數(shù)設(shè)置如下：<1>發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置發(fā)電機(jī)額定容量為50MVA,額定電壓為13.8KV,額定頻率為60Hz,Yg連接,其它采用默認(rèn)值。<2>三相變壓器參數(shù)設(shè)置額定頻率為60Hz,一次側(cè)電壓13.8KV,二次側(cè)電壓220KV。其他采用默認(rèn)值。<3>三相輸電線參數(shù)設(shè)置線路長100Km。<4>負(fù)荷參數(shù)設(shè)置額定容量為50MVA。<5>故障模塊參數(shù)設(shè)置短路故障是用三相故障元件來模擬的,故障時間段可通過TransitionTimes來設(shè)置,設(shè)置為0.01～0.05秒。其余的短路故障模型可以通過修改三相故障模塊的參數(shù)設(shè)置來實現(xiàn),將在以下仿真過程中進(jìn)行設(shè)置。〔a三相交流電源G〔b三相測量元件〔c三相雙繞組變壓器T-1〔d線路L〔e三相故障模塊〔f負(fù)荷LD五、仿真參數(shù)選擇及設(shè)計：六、仿真結(jié)果：正常運(yùn)行時發(fā)電機(jī)輸出端電壓波形正常運(yùn)行時發(fā)電機(jī)輸出端電流波形分析：電力系統(tǒng)未發(fā)生短路故障時,發(fā)電機(jī)端的電壓和電流均成正弦變化,三相交流電源的三相電壓和電流之間相位不同,而幅值的大小是相同的。單相接地短路故障分析將三相電路短路故障發(fā)生器中的"故障相選擇"選擇A相故障,并選擇故障相接地選項,故障時間為0.01～0.05秒;在萬用表元件中選擇A相、B相和C相電流作為測量電氣量,激活仿真按鈕?！泊颂幰訟相接地短路為例A相接地短路故障點三相電流：A相接地短路故障點三相電壓：分析：當(dāng)A相發(fā)生接地短路時故障點A相電壓降為零,非故障相即BC兩相電壓上升為線電壓,其夾角為60°。故障切除后各相電壓水平較原來升高,這是中性點電位升高導(dǎo)致的。故障點各相電壓：分析:當(dāng)輸電線路發(fā)生A相接地短路時,B相、C相電壓沒有變化。在正常狀態(tài)時,三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),A相電壓也不變,不為0.在0.01s時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時A相接地短路,其短路電壓波形發(fā)生了劇烈的變化,電壓降為0.在0.05s時,三相短路故障發(fā)生器打開,故障排除,此時故障點A相電壓迅速恢復(fù)。故障點各相電流：分析：當(dāng)輸電線路發(fā)生A相接地短路時,B相、C相電流沒有變化,始終為0。在正常狀態(tài)時,三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),A相電流為0.在0.01s時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時A相接地短路,其短路電流波形發(fā)生了劇烈的變化,但大體上仍呈正弦規(guī)律變化.在0.05s時,三相短路故障發(fā)生器打開,故障排除,此時故障點A相電流迅速變?yōu)?。發(fā)生單相接地短路故障時發(fā)電機(jī)端電壓波形：發(fā)生單相接地短路故障時發(fā)電機(jī)端電流波形：分析:當(dāng)0.01秒時發(fā)生單相接地短路,發(fā)電機(jī)端故障相電壓下降,而兩個非故障相電壓未發(fā)生變化,發(fā)電機(jī)段故障相電流未發(fā)生變化,而兩個故障相電流開始變化,振幅增大.0.05秒時,故障解除,發(fā)生變化的電壓和電流迅速恢復(fù)到原來的幅值.兩相短路故障分析將三相電路短路故障發(fā)生器中的"故障相選擇"選擇A相和B相故障,并選擇故障相接地選項,故障時間為0.01～0.05秒;在萬用表元件中選擇A相、B相和C相電流作為測量電氣量,激活仿真按鈕。即發(fā)生A相和B相兩相短路故障?！惨訟B兩相短路為例AB兩相短路故障點三相電流：AB兩相短路故障點三相電壓：分析：在A、B兩相發(fā)生短路故障時,非故障相C相電壓波形幅值增大。A相和B相電壓降為0V。C相未發(fā)生故障,其短路電流為零.兩相短路時,短路故障點電流中沒有零序分量,而正序分量與負(fù)序分量大小相等但方向相反.故障點各相電壓：分析:<選故障點A相觀察>在穩(wěn)態(tài)時,故障點A相電壓由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),因而電壓為正弦變化。在0.01s時,三相電路短路故障發(fā)生器閉合,此時電路發(fā)生A、B兩相短路,故障點A相電壓發(fā)生變化,突變?yōu)?V。在0.05s時,三相電路短路故障發(fā)生器斷開,相當(dāng)于排除故障。此時故障點A相電壓波動恢復(fù)正弦波形。故障點B相與A相近似.<選故障點C相觀察>故障點C相:在穩(wěn)態(tài)時,故障點C相電壓由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),因而電壓為正弦變化幅值約為5000V。在0.01s時,三相電路短路故障發(fā)生器閉合,此時電路發(fā)生A、B兩相短路,C相電壓發(fā)生變化,突變?yōu)?000V。由圖形可以得出以下結(jié)論：由于C相為非故障相,其電壓波形僅在兩相短路期間波的幅值變大,但是波形不變。故障點各相電流：分析：〔選取故障點A相觀察在穩(wěn)態(tài)時,故障點A相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),因而電流幅值為0A。在0.01s時,三相電路短路故障發(fā)生器閉合,此時電路發(fā)生A、B兩相短路,故障點A相電流發(fā)生變化,由于閉合時有初始輸入量和初始狀態(tài)量,因而波形下移,呈正弦波形變化。在0.05s時,三相電路短路故障發(fā)生器斷開,相當(dāng)于排除了故障。此時故障點A相電流迅速上升為0A。<選取故障點B相觀察>：在穩(wěn)態(tài)時,故障點B相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),因而電流為0A。在0.01s時,三相電路短路故障發(fā)生器閉合,此時電路發(fā)生A、B兩相短路,故障點B相電流幅值發(fā)生變化,由于閉合時有初始輸入量和初始狀態(tài)量,因而波形上移,呈正弦波形變化。在0.05s時,三相電路短路故障發(fā)生器斷開,相當(dāng)于排除故障。此時故障點B相電流迅速下降為0A。<選取故障點C相觀察>:在A、B發(fā)生兩相短路時,故障點C相電流沒有變化,始終為0A。同時也符合理論計算如式2-14可知。發(fā)生兩相短路故障時發(fā)電機(jī)端電壓：發(fā)生兩相短路故障時發(fā)電機(jī)端電流：分析:當(dāng)0.01秒時發(fā)生兩相短路,發(fā)電機(jī)端故障點兩相電壓幅值下降,而非故障相電壓幅值增大一點,但并不多,發(fā)電機(jī)段故障點兩相電流幅值增大,而非故障相電流幅值變化更大.0.05秒時,故障解除,發(fā)生變化的電壓和電流迅速恢復(fù)到原來的幅值.兩相接地短路故障分析將三相短路故障發(fā)生器中"故障相選擇"的A相和B相選中,并選擇故障相接地選項;在萬用表元件中選擇A相、B相和C相電流作為測量電氣量,激活仿真按鈕.〔以AB兩相接地故障為例：AB兩相接地故障點三相電流：AB兩相接地故障點三相電壓：故障點各相電壓：分析：在A相、B相發(fā)生接地短路時,C相電壓沒有變化,但不為0.對于故障相A相和故障相B相電壓:在穩(wěn)態(tài)時,故障點A相、B相電壓由于三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),因而電壓不為0.在0.01s時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時電路發(fā)生A相、B相接地短路,故障點A相和B相電壓變化,變?yōu)?.在0.05s時,三相短路故障發(fā)生器打開,相當(dāng)于排除故障,此時故障點A相、B相電壓有迅速恢復(fù).故障點各相電流：分析：在A相、B相發(fā)生接地短路時,C相電流沒有變化,始終為0.對于故障相A相和故障相B相電流:在穩(wěn)態(tài)時,故障點A相、B相電流由于三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),因而電流為0.在0.01s時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時電路發(fā)生A相、B相接地短路,故障點A相電流波形下移,故障點B相電流波形上升,呈正弦規(guī)律變化.在0.04s時,三相短路故障發(fā)生器打開,相當(dāng)于排除故障,此時故障點A相、B相電流變化為0.發(fā)生兩相接地短路故障時發(fā)電機(jī)端電壓：發(fā)生兩相接地短路故障時發(fā)電機(jī)端電流：分析:當(dāng)0.01秒時發(fā)生兩相接地短路,發(fā)電機(jī)端故障點兩相電壓幅值下降,而非故障相電壓幅值增大一點,但并不多,發(fā)電機(jī)段故障點兩相電流幅值增大,而非故障相電流幅值變化更大.0.05秒時,故障解除,發(fā)生變化的電壓和電流迅速恢復(fù)到原來的幅值.但是比較兩相短路不接地的情況,干擾更強(qiáng)一點三相短路故障分析將三相短路故障發(fā)生器中"故障相選擇"的三相故障3個都選中;在萬用表元件中選擇A相、B相和C相電流作為測量電氣量.激活仿真按鈕。三相短路故障點三相電流：三相短路故障點三相電壓：故障點各相電壓：分析：在穩(wěn)態(tài)時,故障相各相電壓由于三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),因而電壓不為0.在0.01s時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時電路發(fā)生三相短路,故障點各相電壓發(fā)生變化,故障點各相電壓都降為0.在0.05s時,三相短路故障發(fā)生器打開,相當(dāng)于排除故障,此時故障點各相電壓迅速恢復(fù).故障點各相電流：分析：在穩(wěn)態(tài)時,故障相各相電流由于三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),因而電流為0.在0.01s時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時電路發(fā)生三相短路,故障點各相電流發(fā)生變化,由于閉合時有初始輸入量和初始狀態(tài)量,因而故障點各相電流波形上升或者下降.在0.05s時,三相短路故障發(fā)生器打開,相當(dāng)于排除故障,此時故障點各相電流迅速下降為0.發(fā)生三相短路故障時發(fā)電機(jī)端電壓：發(fā)生三相短路故障時發(fā)電機(jī)端電流：分析:當(dāng)0.01秒時發(fā)生三相短路,發(fā)電機(jī)端故障點三相相電壓幅值下降,發(fā)電機(jī)端故障點三相電流幅值增大.0.05秒時,故障解除,發(fā)生變化的電壓和電流迅速恢復(fù)到原來的幅值.七、仿真結(jié)果分析：八、結(jié)論：在所給的電力系統(tǒng)中K處選取了不同的故障類型<