课程设计(论文)-基于MATLAB的电力系统单相短路故障分析与仿真.doc

课程设计 ( 论文 )- 基于 MATLAB的电力系统单相短路故障分析与

仿真

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

电力系统分析课程设计说明书题目：单相接地短路

专业：电气工程及其自动化

班级：电气 1307

姓名：陈欢

目录

课程设计（论文）任务书 ----------------------- （1）引言 ------------------------------------------------------------------- （ 3）第一章．电力系统短路故障分析------------------------------- （ 4）第二章．电力系统单相短路计算-------------------- （ 5）2.1 简单不对称故障的分析计算---------------------- （ 5）

2.1.1. 对称分量法 ------------------- （5）

2.2 单相接地短路------------------------------ （ 6）

2.2.1. 正序等效定则 ---------------------------- （6）

2.2.2. 复合序网 --------------------------------- （6）

2.2.

3. 单相接地短路分析 --------------------------- （7）第三章．电力系统单相短路时域分析 ---------------- （ 10）3.1 仿真模型的设计与实现------------------------ （10）

3.1.1. 实例分析 -------------------------------- （10）

3.1.2. 仿真参数 ----------------------------- -- -- -- （11）3.2 仿真结果分析------------------------------- （13）

结束语 ----------------------------------------- （ 18）参考文献 --------------------------------------- （ 18）

课程设计任务书

题目：单相接地短路

要求：本课程设计主要是对单相接地短路进行分析计算，并利用

Matlab/Simulink软件对其进行仿真，通过仿真结果与计算结果进行比较，进一

步研究短路故障的特点。并验证MATLAB/SIMULINK功能的强大。

引言

随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大，在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行，尤其是电力系统中对设备和人员等危害最大的事故故障，尤其是短路故障，而在分析解决事故故障时要不断的实验，在现实设备中很难实现，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。考虑这两种情况，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具十分重要，而 MATLAB软件中的 SIMULINK是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的集成开发环境，是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性动态系统仿真工具，为解决具体的工程问题提供了更为快速、准确和简洁的途径。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升降压变压器和各种电压等级的

输电线路，动力系统、电力系统和电力网简单示意如图1-1 。

图 1-1 动力系统、电力系统和电力网示意图

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相

短路较少，三相短路的机会最少。所以我们应对单相短路引起足够的重视，对单相短路的研究是有其重要意义的，所以本章重点就是研究单相短路故障在

MATLAB中的运用和分析。

第一章．电力系统短路故障分析

1.短路产生的原因有很多，主要有以下几个方面：

（1） .元件损坏例如绝缘材料的自然老化，设计，安装维护不良所带来的

设备缺陷发展成短路等，

(2).气象条件恶化例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大

风或导线覆冰引起电杆倒塌

(3）. 违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接

地线就加上电压等；

(4). 其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。

2.短路的危害

随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下的几个方面：

（1） .短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。

（2）．短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以

致损坏。

（3）. 短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。系统中最主要的电力

负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机

的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。

（ 4） .当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂

可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路故障的最严重后果。

（5） .发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感

应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系

统等会产生严重的影响。

3.短路故障分析的内容和目的

短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、短路容量的计算、故障后