电力系统两相断线计算与仿真(1)

辽宁工业大学

《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统两相断线计算与仿真（1）

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起止时间：15-07-06至15-07-17

课程设计（论文）任务及评语

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要

随着社会的发展，生产和人民生活用电的不断增长，负荷密度明显增大，配电网络的负荷也越来越重，不但电能损耗很大，而且也难以保证电压质量。为满足日益增长的电力需求，减少不必要的浪费，以及提供更好的电力能源，要对原有的配电网络进行改造。

本课设中，先计算各元件参数，然后采用对称分量法该网络分解为正，负，零序三个对称序网，并且求出戴维宁等效电路，再计算当L3支路发生两相断线时系统中各节点的各相电压和电流，计算各条支路各相的电压和电流，最后在系统正常运行方式下，对各种不同时刻两相断线进行Matlab仿真，将断线运行计算结果与各时刻断线的仿真结果进行分析比较。

关键词：电力系统分析；对称分量法；参数计算；Matlab仿真

目录

第1章绪论 (1)

1.1电力系统断线概述 (1)

1.2本文设计内容 (1)

第2章电力系统不对称故障计算原理 (3)

2.1对称分量法基本原理 (3)

2.2三相序阻抗及等值网络 (3)

2.3两相断线故障的计算步骤 (4)

第3章电力系统两相断线计算 (5)

3.1系统等值电路及元件参数计算 (5)

3.2系统等值电路及其化简 (7)

3.3两相断线计算 (11)

第4章两相断线的仿真 (14)

4.1仿真模型的建立 (14)

4.2仿真结果及分析 (14)

第5章总结 (17)

参考文献 (18)

第1章绪论

1.1电力系统断线概述

电力系统断线计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。是电力系统稳定计算和故障分析的基础。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用断线计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。所以断线计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算。

电力系统的非全相运行，即单相断线和两相断线，不会引起过电压，一般也不会引起大电流（非全相运行伴随振荡情况除外）。但是，由于出现了纵向不对称，系统中要产生负序分量、零序分量。当负序分量流过发电机时，危机电机转子，造成转子过热或绝缘损坏，影响发电机出力；零序电流的出现要对附近通信系统产生干扰。另外，电力系统非全相运行产生的负序分量和零序分量，会对反应负序或零序分量的继电保护装置产生影响，要考虑是否会发生误动作。本文将讨论纵向不对称故障的两相短线状态。造成非全相断线的原因很多，例如某一线路单相接地短路后故障相开关跳闸；导线一相或两相断线；分相检修线路或开关设备以及开关合闸过程中三相触头不同时接触等。

两相断线故障属于纵向不对称故障中的一种极端状态，是非全相断线故障。本文研究主要采用对称分量法对电力系统发生两相断线时各节点的电压和电流进行分析和计算。

1.2本文设计内容

在电力系统计算中有断线计算，短路计算，潮流计算，分别求得电力系统在各个情况下的参数，对于器件的选择，电能的分配等都有很重要的意义。

电力系统的故障有多种类型，如短路、断线或它们的组合。短路称为横向故障，而断线故障又称为纵向故障。断线故障可分为单相断线和两相断线。本文的研究内容是对于电力网发生两相断线前后各点的电压电流的计算，将两相断线不对称故障分用对称分量法分解为正序、负序和零序网络。对称分量法是分析不对称故障的常用方法，可以对发生断线后故障处和非故障处各点电压和电流计算。

本文会对系统各元件参数进行计算以及电路图的绘制，并且进行Matlab仿真。最

后将仿真结果进行分析比较，从而可以看出两相断线对电力系统的影响。

第2章 电力系统不对称故障计算原理

2.1 对称分量法基本原理

对称分量发是分析不对称故障的常用的方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解成正序、负序和零序三相对称的三向量。在不同序别的对称分量作用下，电力系统的各元件可能呈现不同的特性。

在分析计算不对称故障的基本原则，把故障处的三相阻抗不对称表示为电压和电流的不对称，使系统其余部分保持为三相阻抗不对称的系统。为此，应根据电力系统的接线图、中性点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。这样，借助于对称分量法并利用三相阻抗对称电路各序具有独立性的特点，分析计算就可以得到简化。从而根据给定的电路图和上述的原则做出正序、负序和零序网络。

2.2 三相序阻抗及等值网络

根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序、零序三相对称的三相量，在不同序别的对称分量作用下，根据对称电路三相各序独立原理分别研究各相的电压和电流，然后将其合并就可解决不对称计算问题。对称分量法就是将向量分解为正序、负序、零序向量。

正序阻抗：三相量大小相等，互差120°，且与系统正常运行相序相同。 负序阻抗：三相量大小相等，互差120°，且与系统正常运行相序相反。 零序阻抗：三相量大小相等，相位一致。 各序分量的向量图如图2.1所示：

图2.1三相量的对称分量图

.

a I .

(0)b I .(0)

c

I .

.

c I .

(1)

b

I .

(2)

a I .

(2)

c I