第5章 MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例

SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Elements
SimPowerSystems/Elements
SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Measurements
Simulink/Sinks SimPowerSystems
图5-18
图5-19 发电机端突然两相短路时的三相定子电流仿真波形图
5.3 小电流接地系统单相故障
5.3.1 5.3.2 5.3.3
小电流接地系统单相故障特点简介 小电流接地系统仿真模型构建 仿真结果及分析
5.3.1 小电流接地系统单相故障特点简 介
1)在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压。 2)在非故障的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容 电流，电容电流的实际方向为由母线流向线路。 3)在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流 之总和，数值一般较大，电容电流的实际方向为由线路流向母 线。
图5-12 发电机端突然发生三相短路时的a相定子电流波形图
图5-13 发电机端突然发生三相短路的Simulink仿真模型
图5-14 同步发电机模块的参数设置
图5-15 升压变压器模块的参数设置
图5-16 利用Powergui模块的潮流计算和电机初始化窗口计算初始参数
图5-17 发电机端突然三相短路时的定子电流仿真波形图
图5-2 无穷大功率电源供电系统
图5-3 无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真图
表5-1 图5-3仿真电路中各模块名称及提取路径
模块名
提取路径
无穷大功率电源10000 MV·A,110 kV Source SimPowerSystems/Eletrical Sources
三相并联RLC负荷模块5MW 串联RLC支路Three⁃������ PhaseParallel RLC Branch
图5-1 无穷大功率电源供电的三相电路突然短路
5.1.2 无穷大功率电源供电系统仿真模 型构建
1)Phase A Fault、Phase B Fault和Phase C Fault用来选择短路故 障相。 2)Fault resistances用来设置短路点的电阻，此值不能为零。 3)Ground Fault选项用来选择短路故障是否为短路接地故障。 4)Ground resistances 当故障类型是短路接地故障时显示该项， 用来设置接地故障时的大地电阻。 5)External control of fault timing可以添加控制信号来控制该模块 故障的启动和停止。
第5章 MATLAB在电力系统故障分析中 的仿真实例
5.1 无穷大功率电源供电系统三相短路仿真 5.2 同步发电机突然短路的暂态过程仿真 5.3 小电流接地系统单相故障
5.1 无穷大功率电源供电系统三相短路 仿真
5.1.1 无穷大功率电源供电系统三相短路的暂态过程 5.1.2 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 5.1.3 仿真结果及分析
6)Transition status和Transition times用来设置转换状态和转换时 间；其中,Transition status表示故障开关的状态，通常用“1”表 示闭合， “0”表示断开；Transition times表示故障开关的动作 时间；并且每个选项都有两个数值，而且它们是一一对应的。 7)Snubbers resistance和snubbers Capacitance用来设置并联缓冲 电路中的过渡电阻和过渡电容。 8)Measurements 用来选择测量量。
图5-������ 20 中性点不接地系统
图5-21 中性点经消弧线圈接地系统
5.3.2 小电流接地系统仿真模型构建
1. 中性点不接地系统的仿真模型及计算 2. 中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型及计算
图5-22 10kV中性点不接地系统仿真模型
图5-23 Line1的参数设置
图5-24 Load1参数设置
图5-4 电源模块的参数设置
图5-5 采用有名值时变压器模块的参数设置
图5-6 采用标幺值时变压器模块的参数设置
图5-7 输电线路模块的参数设置
图5-8 三相电压电流测量模块
图5-9 三相线路故障模块参数设置
5.1.3 仿真结果及分析
图5-10 变压Biblioteka 低压侧三相短路电流波形图图5-11 示波器模块的“Data history”栏设置方式
5.2 同步发电机突然短路的暂态过程仿 真
5.2.1 同步发电机突然三相短路暂态过程简介 5.2.2 同步发电机突然三相短路暂态过程的数值计算与仿真方 法
1. 同步发电机突然三相短路暂态过程的 数值计算
① 首先计算各衰减时间常数。根据参考文献［7,9］可得 ② 利用MATLAB对式(5-������ 8)进行数值计算并绘图的m文件程 序清单如下：
图5-25 三相电压电流测量模块的参数设置
图5-26 故障模块的参数设置
图5-27 系统的零序电压3 线路始端零序电流3
图5-28 故障点的接地电流获取方法
图5-29 中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型
图5-30 消弧线圈的参数设置
5.3.3 仿真结果及分析
1. 中性点不接地系统的仿真结果及分析 2. 中性点经消弧线圈接地系统的仿真结果及分析
双绕组变压器模块Three⁃������ PhaseTransfor mer (Two Windings)
三相故障模块Three⁃������ Phase Fault 三相电压电流测量模块Three⁃������ PhaseV⁃ ������ I Measurement
示波器模块Scope 电力系统图形用户截面Powergui
图5-31 系统三相对地电压和线电压的波形图
图5-32 中性点不接地系统零序电压3 零序电流3
图5-33 采用“三相序分量模块”获得零序分量
图5-34 故障线路零序电流的幅值和相位
图5-35 中性点经消弧线圈接地系统的零序电压3 零序电流3