matlab短路故障分析277664
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南昌大学科学技术学院
课程设计报告
题目 电力系统短路故障分析 学生姓名 杨建伟 学科部 信息学科部 专业班级 电气122
课程设计地点 电机301
指导教师 吴敏 黄灿英
课程设计（论文）任务书
一、课题设计（论文）题目：
基于MATLAB勺电力系统单相短路故障分析与仿真
(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。
在所讨论的各种不对称故障的分析计算中， 求出的各序电流、 电压对称分量 及各相电流、电压值，一般都是指起始时或稳态时的基频分量。
在工程计算中都假定发电机转子是对称的， 也就是忽略了不对称短路时的高
次谐波分量。这种假定对稳极发电机和d轴及q轴都装有阻尼绕组的凸极发电机 是比较切合实际的。
2.2
2.2.1. 正序等效定则
分析计算不对称故障的方法很多， 如对称分量法、 分量法以及在abc坐标系 统中直接进行计算等。目前实际中用的最多的和最基本的方法仍是对称分量法， 现在就重点介绍这种方法，其他方法只做简略的介绍。
应用对称分量法分析计算简单不对称故障时， 对于各序分量的求解一般有两 种方法：一种是直接联立求解三序的电动势方程和三个边界条件方程； 另一种是 借助于复合序网进行求解， 即根据不同故障类型所确定的边界条件， 将三个序网 络进行适当的链接，组成一个复合序网，通过对复合序网的计算，求出电流、电 压的各序对称分量。由于这种方法比较简单，又容易记忆，因此应用较广。
二、电力系统单相短路Βιβλιοθήκη Baidu算
2.1简单不对称故障的分析计算
在电力系统的故障中， 仅在一处发生不对称短路或断线的故障称为简单不对 称故障。它通常分为两类 , 一类叫横向不对称故障，包括两相短路，单相接地短 路以及两相接地短路三种类型。 这种故障发生在系统中某一点的一些相之间或相 与地之间， 是处于网络三相支路的横向， 故称为横向不对称故障， 其特点是由电 力系统网络中的某一点（节点）和公共参考点（地接点）之间构成故障端口。该 端口一个是高电位点， 另一个是零电位点。 另一类故障时发生在网络沿三相支路 的纵向， 叫纵向不对称故障， 它包括一相断相和两相断相两种基本类型， 其特点 是由电力系统网络中的两个高电位之间构成故障端口。
（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。
二、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：
本文介绍了MATLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具
Simulink。MATLAB Simulink的仿真环境中，利用Simpowersystems中电气 元件对电力系统发生单相短路时电路情况进行仿真与分析，着重分析了中性点
不接地时电压电流的变化情况。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明 了MATLAB!电力系统仿真研究的有力工具。
第一章•电力系统短路故障分析
1.
(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；
3.
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 系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算， 如故障时线路电流与电压之 间的相位关系等。短路电流计算与分析的主要目的在于应用这些计算结果进行继 电保护设计和整定值计算，开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备的 设计，制定限制短路电流的措施和稳定性分析等。
礙鸵机笈电前 变性曇 ■电歧踣餐压■;
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^的运用和分析。
由前述分析可知，在求解各种不对称故障时，故障支路的正序电流分量 可用如下同式表示。
、课程设计（论文）工作内容及完成时间:
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^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1-1o
(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.
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。
南昌大学科学技术学院
课程设计报告
题目 电力系统短路故障分析 学生姓名 杨建伟 学科部 信息学科部 专业班级 电气122
课程设计地点 电机301
指导教师 吴敏 黄灿英
课程设计（论文）任务书
一、课题设计（论文）题目：
基于MATLAB勺电力系统单相短路故障分析与仿真
(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。
在所讨论的各种不对称故障的分析计算中， 求出的各序电流、 电压对称分量 及各相电流、电压值，一般都是指起始时或稳态时的基频分量。
在工程计算中都假定发电机转子是对称的， 也就是忽略了不对称短路时的高
次谐波分量。这种假定对稳极发电机和d轴及q轴都装有阻尼绕组的凸极发电机 是比较切合实际的。
2.2
2.2.1. 正序等效定则
分析计算不对称故障的方法很多， 如对称分量法、 分量法以及在abc坐标系 统中直接进行计算等。目前实际中用的最多的和最基本的方法仍是对称分量法， 现在就重点介绍这种方法，其他方法只做简略的介绍。
应用对称分量法分析计算简单不对称故障时， 对于各序分量的求解一般有两 种方法：一种是直接联立求解三序的电动势方程和三个边界条件方程； 另一种是 借助于复合序网进行求解， 即根据不同故障类型所确定的边界条件， 将三个序网 络进行适当的链接，组成一个复合序网，通过对复合序网的计算，求出电流、电 压的各序对称分量。由于这种方法比较简单，又容易记忆，因此应用较广。
二、电力系统单相短路Βιβλιοθήκη Baidu算
2.1简单不对称故障的分析计算
在电力系统的故障中， 仅在一处发生不对称短路或断线的故障称为简单不对 称故障。它通常分为两类 , 一类叫横向不对称故障，包括两相短路，单相接地短 路以及两相接地短路三种类型。 这种故障发生在系统中某一点的一些相之间或相 与地之间， 是处于网络三相支路的横向， 故称为横向不对称故障， 其特点是由电 力系统网络中的某一点（节点）和公共参考点（地接点）之间构成故障端口。该 端口一个是高电位点， 另一个是零电位点。 另一类故障时发生在网络沿三相支路 的纵向， 叫纵向不对称故障， 它包括一相断相和两相断相两种基本类型， 其特点 是由电力系统网络中的两个高电位之间构成故障端口。
（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。
二、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：
本文介绍了MATLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具
Simulink。MATLAB Simulink的仿真环境中，利用Simpowersystems中电气 元件对电力系统发生单相短路时电路情况进行仿真与分析，着重分析了中性点
不接地时电压电流的变化情况。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明 了MATLAB!电力系统仿真研究的有力工具。
第一章•电力系统短路故障分析
1.
(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；
3.
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 系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算， 如故障时线路电流与电压之 间的相位关系等。短路电流计算与分析的主要目的在于应用这些计算结果进行继 电保护设计和整定值计算，开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备的 设计，制定限制短路电流的措施和稳定性分析等。
礙鸵机笈电前 变性曇 ■电歧踣餐压■;
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^的运用和分析。
由前述分析可知，在求解各种不对称故障时，故障支路的正序电流分量 可用如下同式表示。
、课程设计（论文）工作内容及完成时间:
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^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1-1o
(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.
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。