基于MATLAB的电力输电线路短路分析

文章编号:1008-1402(2006)04-0492-03

基于MAT LAB 的电力输电线路短路分析

王道军,　段玉波,　闫丽梅

(大庆石油学院,黑龙江大庆163318)

①摘　要:　简要介绍了电力系统模型和MAT LAB/SI MU LI NK 中SimP owerSystems (电力系统元件库)的主

要功能.SimP owerSystems 是专门为电力系统设计的仿真分析软件,在对其基本元件进行介绍后,在仿真平

台上,通过对一个简单的电力系统输电线路的短路故障进行设计、仿真、分析,得到了理想的仿真效果.

关键词:　Matlab ;电力系统;短路故障;仿真分析中图分类号:　T M711 文献标识码:　A 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.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,目前比较常用的电力系统仿真工具有以下几种:(1)邦纳维尔电力局开发的BPA 程序和E MTP 程序;(2)曼尼托巴高压直流输电研究中心开发的PSC AD/E MT DC 程序;(3)德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NET OMAC ;(4)中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序PS ASP ;(5)MathW orks 公司开发的科学与工程计算软件MAT LAB [1].本文主要介绍MAT LAB 软件在电力系统仿真中的应用.

1　SIMU LINK /SimP owerSystems 介绍

MAT LAB 软件中的SI MU LI NK 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.SI MU LI NK 专用元件库包含以下一些子元件库:C ommunications Blockset (通信元件库)、DSP Blockset (数字信号处理元件库)、SimP owerSystems (电力系统元件库)、Neural Netw ork Blockset (神经网络元件库)等[2].这些专用元件库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,避免了用SI MU LI NK 提供的基本元件来构造模型的繁琐.

SimP owerSystems (电力系统元件库)涵盖了电路

分析、电力电子、电力系统等电气工程学科中基本元件的仿真模型.它包括:E lectrical S ources (电源元件),E lements (线路元件),P ower E lectronics (电力电子元件),Machines (电机元件),C onnectors (连接器元件),Measurements (电路测量仪器),Extras (附加元件),Dem os (演示教程)和P owergui (电力图形用户接口)等元件[3].

2　电力系统模型

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[4].动力系统、电力系统和电力网简单示意如图1[5]

图1　动力系统、电力系统和电力网示意图

本文的重点是应用MAT LAB/SI MU LI NK 中的

SimP owerSystems (电力系统元件库)对电力系统输电线路进行仿真分析.输电线路的参数有四个:反映线路通过电流时产生有功功率损失效应的电阻;反映载流导线产生磁场效应的电感;反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失的电导;反映带电导线周围电场

①收稿日期:2006-07-06

作者简介:王道军(1980-),男,黑龙江克山人,大庆石油学院电气工程系硕士研究生.

　第24卷第4期佳木斯大学学报(自然科学版) V ol.24N o.4

　2006　年10月 Journal of Jiamusi University (Natural Science Edition )

Oct.　2006

效应的电容[4]

图2　恒定电压电源电路短路模型

3　仿真模型的设计与实现

在三相电力系统中,可能发生的短路有:三相

短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路.

本文拟定仿真的电力系统中,使用理想三相电压源(3-Phase S ource )作为电路的供给电源,源为Y 型连接,中性点不接地;使用分布参数输电线(Distributed Parameter Line )作为输电线路,输电线Line1和Line2的参数设置相同,Line2末端为中性点接地;使用三相短路故障发生器(32Phase Fault )进行不同类型短路的设置.

电力系统主要元件的参数设置:

三相电源元件(32Phase S ource ):相电压有效值(Phase 2to 2phase rms v oltage ):25e3V ;A 相相角(Phase angle of phase A ):0°;频率(Frequency ):60H z ;三相电源电阻(S ource resistance );0.312Ω;三相电源电感(S ource inductance ):6.63e 23H.

分布参数输电线元件(Distributed Parameter Line ):线路相数(Number of phase N ):3;单位长度电阻(Resistance per unit length ):[0.012730.3834];单位长度电感(Inductance per unit length ):[0.9377e 237.751e 23];单位长度电容(Capacitance per unit length ):[12.74e 29 4.1264e 23];线路长度(Line length ):100km.

三相短路故障发生器元件(32Phase Fault ):故

障点电阻(Fault resistances R on ):0.001

Ω;故障点接地电阻(G round resistance Rg ):0.001Ω;转换状态(T ransition status ):[10];转换时间(T ransition times ):[0.010.04];内部计时器采样时间(Sam ple time of the internal timer Ts ):0s ;缓冲电阻(Snubber

resistance Rp ):1e6

Ω;缓冲电容(Snubber Capacitance C p ):inf ;测量(Measurements ):Fault v oltages and cur 2rents.

连接后的电路模拟框图如图2所示.

4　仿真分析

本文主要对三相系统短路类型中的三相短路、两相接地短路和单相接地短路的电流波形进行分析.

4.1　

三相短路电流分析

图3　

故障点发生三相短路的各相电流波形图

图4　

故障点发生两相接地短路的各相电流波形图

图5　故障点发生单相接地短路的各相电流波形图

将三相短路故障发生器中“故障相选择”的三相故障[3]都选中;在万用表元件中选择A 相、B 相和C 相电流作为测量电气量.激活仿真按钮,各故障相电流波形如图3所示.由图形可以得出以下结论:在稳态时,故障相各相电流由于三相短路故障发生器处于断开状态,因而电流为0.在0.01s 时,

94第4期王道军,等:基于MAT LAB 的电力输电线路短路分析

三相短路故障发生器闭合,此时电路发生三相短路,故障点各相电流发生变化,由于闭合时有初始输入量和初始状态量,因而故障点各相电流波形上升或者下降.在0.04s时,三相短路故障发生器打开,相当于排除故障,此时故障点各相电流迅速下降为0.

4.2　两相接地短路电流分析

将三相短路故障发生器中“故障相选择”的A 相和B相选中,并选择故障相接地选项;在万用表元件中选择A相、B相和C相电流作为测量电气量.激活仿真按钮,各相电流波形如图4所示.由图形可以得出以下结论:在A相、B相发生接地短路时,C相电流没有变化,始终为0.对于故障相A相和故障相B相电流:在稳态时,故障点A相、B相电流由于三相短路故障发生器处于断开状态,因而电流为0.在0.01s时,三相短路故障发生器闭合,此时电路发生A相、B相接地短路,故障点A相电流波形下移,故障点B相电流波形上升,呈正弦规律变化.在0.04s时,三相短路故障发生器打开,相当于排除故障,此时故障点A相、B相电流变化为0.

4.3　单相接地短路电流分析

将三相电路短路故障发生器中的“故障相选择”选择A相故障,并选择故障相接地选项;在万用表元件中选择A相、B相和C相电流作为测量电气量.激活仿真按钮,各相电流波形如图5所示.由图形可以得出以下结论:当输电线路发生A相接地短路时,B相、C相电流没有变化,始终为0.对于故障相A相的电流:在稳态时,故障点A相电流由于三相短路故障发生器处于断开状态,因而电流为0.在0.01s时,三相短路故障发生器闭合,此时电路发生A相接地短路,A相短路电流波形发生了尖锐的抖动,大体上仍然呈现正弦规律变化.在0.04s 时,三相短路故障发生器打开,相当于排除故障,此时故障点A相电流变化为0.

5　结束语

系统仿真技术是解决工程领域问题的主要手段之一,尤其是在解决大系统和复杂问题中,已经成为不可缺少的技术工具.本文简述了MAT LAB软件在电力系统仿真中的应用,并在仿真平台上进行电力系统输电线路建模、仿真和分析.在正确设置了仿真系统中各元件的参数后,得到了理想的仿真效果.实践表明,MAT LAB是进行电力系统建模仿真和系统分析的一个强有力的实用工具.参考文献:

[1]　李广凯,李庚银.电力系统仿真软件综述[J].电气电子教学学

报,2005,21(3):61-65.

[2]　彭建飞,任珉,王树锦.M atlab在电力系统仿真研究中的应用

[J].计算机仿真,2005,22(6):193-196.

[3]　吴天明,谢小竹,彭彬.M AT LAB电力系统设计与分析[M].北

京:国防工业出版社,2004:287-291,367-404.

[4]　温增银,何仰赞.电力系统分析[M].武汉:华中科技大学出版

社,2002:25-26.

[5]　孟祥萍,高女燕.电力系统分析[M].北京:高等教育出版社,

2004:4.

Analysis on Short Circuit of Pow er Transmission

Line B ased on Matlab

WANG Dao-jun,　DUAN Yu-bo,　Y AN Li-mei

(Daqing Petroleum I nstitute,Daqing163318,China)

Abstract:　This article introduces the power system m odel and the major functions of the simulation analysis s oftware especially for power system design,SimP owerSystems,in MAT LAB/SI MU LI NK briefly.On MAT LAB simula2 tion flat,after introducing the basic com ponents,we can get ideal simulation results by designing,simulating and ana2 lyzing short circuit fault of a sim ple power system transmission line.

K ey w ords:　Matlab;power system;short circuit;simulation analysis

494佳木斯大学学报(自然科学版)2006年

电力电子技术与电力系统分析matlab仿真

电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析课程实训报告专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日

电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一一．单相半波整流参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?

电力系统分析之短路电流计算讲课稿

电力系统分析之短路电流计算电力系统是由生产、输送、分配、及使用电能的发电机、变压器、电力线路和用户组成一个整体，它除了有一次设备外还应有用于保护一次设备安全可靠运行的二次设备。对电力系统进行分析应包括正常运行时的运行参数和出现故障时的故障参数进行分析计算。短路是电力系统出现最多的故障，短路电流的计算方法有很多，而其中以“应用运算曲线”计算短路电流最方便实用。应用该方法的步骤如下： 1、计算系统中各元件电抗标幺值； 1）、基准值，基准容量（如取基准容量Sj=100MV A ），基准电压Uj 一般为各级电压的平均电压。 2）系统中各元件电抗标幺值计算公式如下：发电机 ? Cos P S X X e j d d /100%' '"* ? = 式中" *d X 为发电机次暂态电抗百分值变压器 e j d b S S U X ?=100%* 式中U d %为变压器短路电压的百分值线路 20*e j j U S L X X ? = 式中X 0为每仅是电抗的平均值（架空线为0.4欧/公里）电抗器 2*3100%j j e e k k U S I U X X ??= 式中X k %为电抗器的短路电抗百分值系统阻抗标幺值 Zh j x S S X = * S Zh 断路器的遮断容量 2、根据系统图作出等值电路图, 将各元件编号并将相应元件电抗标幺值标于元件编号下方； 3、对网络化简,以得到各电源对短路点的转移电抗,其基本公式有: 串联 X 1 X 2X 3 X 3 =X 1+X 2 并联 X 1 X 2 X 3 2 12 1213//X X X X X X X +?= =

基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真

· ……………………. ………………. ………………… 毕业论文基于MATLAB 的电力系统短路故障分析与仿真院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化届次 2015届学生姓名学号指导教师装订线 ……………….……. …………. …………. ………

摘要.................................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... II 1 引言 (1) 1.1 课题研究的背景 (1) 1.2 课题研究的国内外现状 (1) 2 短路故障分析 (1) 2.1 近年来短路故障 (1) 2.2 短路的定义及其分类 (2) 2.3 短路故障产生的原因及危害 (4) 2.4 预防措施 (4) 2.5 短路故障的分析诊断方法 (5) 3 仿真与建模 (6) 3.1 仿真工具简介 (6) 3.1.1 MATLAB的特点 (6) 3.1.2 Simulink简介 (7) 3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8) 3.1.4 GUI（图形用户界面） (8) 3.2 模型的建立 (8) 3.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型 (8) 3.2.2 仿真参数的设置 (9) 4 仿真结果分析 (16) 4.1 三相短路分析 (16) 4.2 单相短路分析（以A相短路为例） (18) 4.3 两相短路（以A、B相短路为例） (22) 4.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） (25) 5 结论 (28) 6 前景与展望 (28) 参考文献 (29) 致谢 (30)

电力系统分析课后作业题及练习题

第一章电力系统的基本概念 1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统 1-2 电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的 1-3 我国电网的电压等级有哪些 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。 1-5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题： ⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。 ⑵ 当变压器1T 在+%抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。 1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。 1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求：习题1-5图习题1-6图习题1-4图

⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。 ⑵设变压器1T 工作于+%抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。 1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。 1-9 什么叫三相系统中性点位移它在什么情况下发生中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加3倍 1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么第二章电力系统各元件的参数及等值网络 2-1 一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ —150，水平排列，其线间距离为4m ，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。 2-2 三相双绕组变压器的型号为SSPL —63000/220，额定容量为63000kVA ，额定电压为242/，短路损耗404=k P kW ，短路电压45.14%=k U ，空载损耗93=o P kW ，空载电流 41.2%=o I 。求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路。 2-3 已知电力网如图2-3所示：各元件参数如下：变压器：1T ：S =400MVA ，12%=k U ， 242/ kV 2T ：S =400MVA ，12%=k U ， 220/121 kV 线路：2001=l km, /4.01Ω=x km (每回路) 习题1-7图 115kV T 1 T 2 l 1 l 2 习题2-3图

用Matlab计算潮流计算电力系统分析

《电力系统潮流上机》课程设计报告院系：电气工程学院班级：电088班学号： 0812002221 学生姓名：刘东昇指导教师：张新松设计周数：两周日期：2010年 12 月 25 日

一、课程设计的目的与要求目的：培养学生的电力系统潮流计算机编程能力，掌握计算机潮流计算的相关知识要求：基本要求： 1.编写潮流计算程序； 2.在计算机上调试通过； 3.运行程序并计算出正确结果； 4.写出课程设计报告二、设计步骤： 1.根据给定的参数或工程具体要求（如图），收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选：本设计选择Matlab进行设计）。 2.在给定的电力网络上画出等值电路图。 3.运用计算机进行潮流计算。 4.编写设计说明书。三、设计原理 1．牛顿-拉夫逊原理牛顿迭代法是取x0 之后，在这个基础上，找到比x0 更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0 的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为

额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。牛顿—拉夫逊迭代法的一般步骤：（1）形成各节点导纳矩阵Y。（2）设个节点电压的初始值U和相角初始值e 还有迭代次数初值为0。（3）计算各个节点的功率不平衡量。（4）根据收敛条件判断是否满足，若不满足则向下进行。（5）计算雅可比矩阵中的各元素。（6）修正方程式个节点电压（7）利用新值自第（3）步开始进入下一次迭代，直至达到精度退出循环。（8）计算平衡节点输出功率和各线路功率 2．网络节点的优化１）静态地按最少出线支路数编号这种方法由称为静态优化法。在编号以前。首先统计电力网络个节点的出线支路数，然后，按出线支路数有少到多的节点顺序编号。当由n 个节点的出线支路相同时，则可以按任意次序对这n 个节点进行编号。这种编号方法的根据是导纳矩阵中，出线支路数最少的节点所对应的行中非零元素也２）动态地按增加出线支路数最少编号在上述的方法中，各节点的出线支路数是按原始网络统计出来的，在编号过程中认为固定不变的，事实上，在节点消去过程中，每消去一个节点以后，与该节点相连的各节点的出线支路数将发生变化(增加，减少或保持不变)。因此，如果每消去一个节点后，立即修正尚未编号节点的出线支路数，然后选其中支路数最少的一个节点进行编号，就可以预期得到更好的效果，动态按最少出线支路数编号方法的特点就是按出线最少原则编号时考虑了消去过程中各节点出线支路数目的变动情况。 3．MATLAB编程应用 Matlab 是“Matrix Laboratory”的缩写，主要包括：一般数值分析，矩阵运算、数字信号处理、建模、系统控制、优化和图形显示等应用程序。由于使用Matlab 编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不像学习高级语言那样难于掌握，而且编程效率和计算效率极高，还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝，所以它的确为一高效的科研助手。四、设计内容

matlab仿真电力系统短路故障分析

本科生毕业设计（论文）题目：运用Matlab仿真分析短路故障学生姓名：系别：机电系专业年级：电气工程及其自动化专业指导教师： 2013年 6 月 20 日

摘要本文先对电力系统的短路故障做了简要介绍，分析了线路运行的基本原理及其运行特点，并对短路故障的过程进行了理论分析。在深入分析三相短路故障的稳态和暂态电气量的基础上，总结论述了当今三相短路的的各种流行方案，分别阐述了其基本原理和存在的局限性。并运用派克变换及d.q.o坐标系统的发电机基本方程和拉氏运算等对其中的三相短路故障电流等做了详细的论述。并且利用Matlab中的simulink仿真软件包，建立了短路系统的统一模型，通过设置统一的线路参数、仿真参数。给出了仿真结果及线路各主要参数的波形图。最后根据仿真结果，分析目前自动选线法存在的主要问题及以后的发展方向。关键词：短路故障；派克变换；拉氏运算；Matlab

ABSTRACT This paper first on the three-phase short circuit of electric power system is briefly introduced, analyzed the basic principle of operation of three-phase circuit and its operation characteristic, and the three-phase short circuit fault process undertook theoretical analysis. In depth analysis of three-phase short circuit fault of steady state and transient electrical quantities based on the summary, the three-phase short circuit of various popular programs, respectively, expounds its basic principles and limitations. And the use of Peck transform and d.q.o coordinate system of the generator basic equation and Laplace operator on the three-phase short-circuit current in detail. And the use of Matlab in the Simulink simulation software package, to establish a unified model of three-phase short-circuit system, by setting the unified circuit parameters, the simulation parameters. The simulation results are presented and the main parameters of the waveform of line. Finally, according to the simulation results, analysis of the current automatic line selection method the main existing problems and the future direction of development. Keywords：Short-circuit failure ;Peck transform;The Laplace operator;M atlab

电力系统分析(本)网上作业二及答案

练习二：单项选择题 1、通过10输电线接入系统的发电机的额定电压是（）。 A 10 B 10.5 C11 （答案：B） 2、根据用户对（）的不同要求，目前我国将负荷分为三级。 A 供电电压等级 B 供电经济性 C供电可靠性（答案：C） 3、为了适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器的（）上设计制造了分接抽头。 A 高压绕组 B中压绕组 C低压绕组（答案：A） 4、采用分裂导线可（）输电线电抗。 A 增大 B 减小 C保持不变（答案：B） 5、在有名单位制中，功率的表达式为( ) A 1.732×V×I B ×I C 3×V×I （答案：A） 6、电力系统的中性点是指( ) A变压器的中性点 B星形接线变压器的中性点 C发电机的中性点 D B和C （答案：D）

7、我国电力系统的额定电压等级为( ) A 3、6、10、35、110、220() B 3、6、10、35、66、110、220() C 3、6、10、110、220、330() D 3、6、10、35、60、110、220、330、500() （答案：D） 8、计算短路后任意时刻短路电流周期分量时，需要用到（）。 A.互阻抗 B.转移阻抗 C.计算电抗（答案：C） 9、冲击电流是短路电流（）。 A.最大瞬时值 B.最小瞬时值 C.有效值（答案：A） 10、短路电流周期分量的标么值与（）有关。 A.转移电抗和短路时间 B.计算电抗和短路点距离 C.计算电抗和短路时间（答案：C） 11、在系统发生短路时，异步电动机（）向系统提供短路电流。 A.绝对不 B.一直 C.有时（答案：C） 12、对于静止元件来说，其（）。 A 正序电抗＝负序电抗 B正序电抗＝零序电抗 C负序电抗＝零序电抗（答案：A） 13、有架空地线的输电线的零序电抗（）无架空地线的输电线的零序电抗。

电力系统分析短路电流的计算

1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题如图所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为0=a U ， 1201-∠=b U ， 1201∠=c U 。试求：（1）系统C 的正序电抗；（2）K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流；（3）K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流（假设故障前线路电流中没有电流）。系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 25 .02=T X 25.02==''X X d 图1-1 1.2课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件； 2短路电流计算的基本概念和方法 2.1基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入

代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 2.2 短路电流计算的基本方法 1.单相(a 相)接地短路单相接地短路是，故障处的三个边界条件为： 0fa V = ； 0fb I = ； 0fc I = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (2)(0)(1)(2)(0)00fa fa fa fa fa fa V V V I I I ? =++=? ??==? 2.两相（b 相和c 相）短路 b 相和c 相短路的边界条件 . 0fa I = ； ..0fb fc I I += ； . . fb fc V V = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (0) (1)(2)(1)(2)00fa fa fa fa fa I I I V V ? =??? +=??? =?? 3. 两相（b 相和c 相）短路接地 b 相和 c 相短路接地的边界条件 0fa I = ； 0fb V = ； 0fc V =

基于MATLABSimulink电力系统短路故障分析与仿真

基于MATLAB/Simulink电力系统短路故障分析与仿真摘要： MATLAB有强大的运算绘图能力，给用户提供了各种领域的工具箱，而且编程语法简单易学。论文对电力系统的短路故障做了简要介绍并对短路故障的过程进行了理论分析和MATLAB软件在电力系统中的应用，介绍了Matlab／Simulink的基本特点及利用MATLAB进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤。在仿真平台上，以单机—无穷大系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。关键词：MATLAB、短路故障、仿真、电力系统 Abstract： MATLAB has powerful operation ability to draw, toolkit provides users with a variety of fields, and easy to learn programming grammar. Paper to give a brief introduction of fault of the power system and the process of fault are analyzed in theory and the application of MATLAB software in power system, this paper introduces the basic characteristics of MATLAB/Simulink and MATLAB power system simulation analysis of the basic methods and steps. On the simulation platform, with single - infinity system for modeling object, by selecting module, parameter Settings, as well as the attachment, a variety of fault simulation analysis of power system. Keyword:MATLAB;Fault analysis;Simulation;Power System;

电力系统短路故障的分析计算.doc

电力系统短路故障的分析计算电力系统短路故障的分析计算2010-09-1508:241-1作出无阻尼绕组同步电机在直轴方向的等值电路图并写出求取暂态电抗Xd'及 1、时间常数Td'的表达式再作出有阻尼绕组同步电机在直轴及交轴方向的等值电路图并写出求取Xd"及Xq"的表达式。 2、比较同步机下列的时间常数Ta、Td'、Td"、Tq"的大小以及汽轮发电机的下列电抗的大小以及及汽轮发电机及水轮发电机的下列电抗的大小并为它们按由大到小的次序重新排列Xd、Xd'、Xd"、Xq、Xq"、Xσ(定子漏抗)。 3、列出无阻尼绕组同步发电机在端点发生三相短路，定子及转子绕组中出现的各种电流分量并指出这些电流分量随时间而变化的规律及其衰减时间常数。(16) 1-5在电力系统暂态分析中，1.为什么要引入同步电机暂态电势Eq'?2.暂态电势Eq'的大小如何确定?3.在哪些情况下需要使用暂态电势Eq'?(10分)(科大92) 1-6简要论述下列问题:(24分) 1、试根据无阻尼绕组同步机的磁链及电压方程(略去电阻)，推导出用同步机暂态电势和暂态电抗的电压方程式: uq=Eq'-idXd'ud=iqXq2、上述方程式应用于同步机的什么运行情况?为什么?解决什么问题?式中id、iq是什么电流? 3、试利用(1)的结果论证:三相短路电流实用计算中，无阻尼绕组同步机机端短路时一相的起始暂态电流(用标么值表示)的计算公式为: I'=Eq'/Xd' 4、根据基本原理，并利用(1)推导出的方程，证明同步机机端三相短路整个暂态过程中Eq'及Eq之间的关系为:Eq/Eq'=Xd/Xd' (重大83) 1-7无阻尼绕组同步发电机发生突然三相短路，在短路瞬刻及暂态过程中，其气隙电势Eqδ是如何变化的?(6分) (重大84)

基于MATLAB的单机无穷大系统短路故障分析

基于MATLAB的单机无穷大系统短路故障分析【摘要】本文以MATLAB7.0软件为平台构建了一个单机无穷大系统的仿真模型，并以电力系统中最常见的单相短路故障为例，分析了短路中的电压电流波形，对研究电力系统的暂态过程打下基础。【关键词】单机无穷大系统; MATLAB;暂态稳定随着电系统规模逐渐扩大，对电力系统的稳定性要求越来越高，然而电力系统运行中的各种短路故障、负荷的突变现象时候发生，这些扰动会对电力系统的稳定造成很大的影响。我国电力工业参数高、容量大，为了排除一些因素的干扰，尽可能的使仿真模型贴近实际，在对电力系统稳态分析中常采用单机对无穷大系统（SIMB），单机—无穷大系统认为电源的电压幅值和频率在系统发生故障时仍能保持恒定，通过这样近似处理得到的仿真结果更贴近生产实际。 1.单机大无穷系统的原理分析图1是某单机无穷大系统的电路简化模型，左侧是模拟的无限个并联运行的发电机组经过变压器和双回路输电线路向无穷大母线VS供电。根据图1基础接下来用Simulink搭建上述电路模型并进行故障分析。图1 单机一无穷大系统电路简化模型 2.单机无穷大系统的simulink建模打开Simulink的扩展工具箱中电力系统模块（SimPowerSystems），选择合适的模块建模[1]。使用同步发电机（Synchronous Machine pu Standard），励磁系统（Excitation System）和水轮机调速器（Hydraulic Turbine and Governor）来组成发电机组，其中额定电压Vt=13.8KV，额定频率fn=50Hz，额定容量Pn=300E6V A，无穷大电源电压VS=220KV，转子类型（Rotor type）：凸极（Salient—Pole）。三相变压器联结组为Yd11型，采输电线路采用分布参数模型（Distributed Parameter Line）模拟220（KM）的高压线。图2 单机一大无穷系统simulink仿真图图3 单机大无穷系统A相短路时A、B、C三相电压波形具体Simulink仿真如图2所示，在三相短路故障模块选择A项和接地故障（Ground Fault），故障电阻和接地电阻都采用默认的0.001，在Transition times 栏设置故障开始和结束时间段为[0.15 0.26]。另外由于此系统是带发电机的非线性系统[2]，所以算法可以采ode23tb，仿真总时间设为0.5秒。

华南理工2019秋电力系统分析下作业

一．选择题（每题4分） 1. 电力系统的有功功率电源是（B ） A ．调相机 B ．发电机 C ．电容 D ．变压器 2. 电力系统的短路类型中，属于对称短路的是（D ） A ．单相短路； B ．两相短路； C ．两相短路接地； D ．三相短路。 3. 对电力系统并列运行的暂态稳定性而言，最不利的短路故障是（A ） A ．单相接地短路； B ．两相短路； C ．两相接地短路； D ．三相短路。 4. 作为判据0>δ d dP e 主要应用于分析简单系统的（D ） A. 暂态稳定 B. 故障计算 C. 调压计算 D. 静态稳定 5. 两相短路接地故障中，附加阻抗Z △为（D ） A.Z0Σ B.Z2Σ C.Z0Σ+Z2Σ D.Z0Σ∥Z2Σ 6. 电力系统的频率主要决定于（A ） A.有功功率的平衡 B.无功功率的平衡 C.电压质量 D.电流的大小 7. 若AC 两相发生短路，则基准相选择为（B ） A ．A 相 B ．B 相 C ．C 相 D ．A 相和C 相

8. 电压和电流的各序对称分量由Y，d11联接的变压器的星形侧经过三角形侧时，正序系统的相位发生的变化是（A） A．逆时针方向转过300 B．顺时针方向转过300 C．不变 D．不确定二．简答题（每题5分） 1. 简述电力系统静态稳定的定义，其稳定的标志是什么？答：静态稳定是指电力系统在某一运行方式下受到一个小干扰后，系统自动恢复到原始运行的能力。能恢复到原始运行状态，则系统是静态稳定的，否则就是静态不稳定的； 2. 简述电力系统暂态稳定的定义，其稳定的标志是什么？答：暂态稳定是指系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的稳定运行方式或恢复到原来稳定运行方式的能力。暂态稳定的标志通常指保持第一或第二个振荡周期不失步。 3. 什么是电力系统的短路？短路故障有哪几种类型？哪些是对称短路？哪些是不对称短路？答：电力系统的短路是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间或相与地是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路，就称电力系统发生了短路故障。短路故障有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。其中三相短路称为对称短路，其他三种类型的短路都称为不对称短路。 4. 什么是对称分量法？正序、负序、零序各有什么特点？答：对称分量法是指三相电路中，任意一组不对称的三相量Fa、Fb、Fc,可以分解为三组三相对称的分量，（1）正序分量（Fa1、Fb1、Fc1）：三相量大小相等，相位互差120，且与系统正常对称运行时的相序相同，正序分量为一平衡三相系统。（2）负序分量（Fa2、Fb2、Fc2）：三相量大小相等，相位互差120，且与系统正常对称运行时的相序相反，负序分量也为一平衡三相系统。（3）零序分量（Fa0、Fb0、Fc0）：三相量大小相等，相位一致。 5. 简述电力系统短路故障的类型，并指出哪些为对称短路，哪些为不对称短路。答：短路故障有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。其中三相短路称为对称短路，其他三种类型的短路都称为不对称短路。

(完整版)电力系统分析大作业matlab三机九节点潮流计算报告

电力系统分析大作业

一、设计题目本次设计题目选自课本第五章例5-8,美国西部联合电网WSCC系统的简化三机九节点系统，例题中已经给出了潮流结果，计算结果可以与之对照。取ε=0.00001 。

二、计算步骤第一步，为了方便编程，修改节点的序号，将平衡节点放在最后。如下图：第二步，这样得出的系统参数如下表所示：第三步，形成节点导纳矩阵。 9 2 1 3 2 7 4 5 6 8 3

第四步，设定初值： ο 01)0(6)0(5)0(4)0(3)0(2)0(1∠======??????U U U U U U ； 0)0(8)0(7==Q Q ，0)0(8)0(7==θθ。第五步，计算失配功率 )0(1P ?=0，)0(2P ?=-1.25，)0(3P ?=-0.9，) 0(4P ?=0，)0(5P ?=-1，)0(6P ?=0，)0(7P ?=1.63， )0(8P ?=0.85； )0(1Q ?=0.8614，)0(2Q ?=-0.2590，)0(3Q ?=-0.0420，) 0(4Q ?=0.6275，)0(5Q ?=-0.1710， )0(6Q ?=0.7101。显然，5108614.0|},max {|-=>=??εi i Q P 。第六步，形成雅克比矩阵（阶数为14×14）第七步，解修正方程，得到： =?)0(1θ-0.0371，=?)0(2θ-0.0668，=?)0(3θ-0.0628，=?)0(4θ0.0732，=?)0(5θ0.0191，=?)0(6θ0.0422，=?)0(7θ0.1726，=?)0(8θ0.0908； =?)0(1U 0.0334，=?)0(2U 0.0084，=?)0(3U 0.0223，=?)0(4U 0.0372，=?)0(5U 0.0266，

基于Matlab的电力系统故障研究仿真

基于Matlab的电力系统故障分析与仿真摘要：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和电力系统工具箱PSD进行仿真的基本方法。在仿真平台上，以单机—无穷大系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。同时，设计一个GUI图形界面，将仿真波形清晰地显示在界面上以便比较和分析。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明了MATLAB是电力系统仿真研究的有力工具。关键词：电力系统；仿真；故障；MATLAB；GUI Abstract：This paper introduces the applications of MATLAB in power system analysis, and the basic simulation method of taking use of Simulink and PSD. On MATLAB simulation platform, take a single machine-infinite-bus system as modeling objects, by selecting the module, parameter settings, and connectingmodules to simulate and analysevariousfault of power system. At the same time, in order to facilitate comparison and analysis simulation waveform, design a GUI for showing waveform clearly.The results show that the simulation waveform in line with theoretical analysis, indicates that MATLAB is a powerful tool for researching simulation of power system. Keywords：PowerSystem。 Simulation。 Fault。 Matlab。 GUI 0 前言[1,2] 随着电力工业的发展，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加，电力系统的生产和研究中仿真软件的应用也越来越广泛。现在，我们主要使用的电力系统仿真软件有：EMTP程序，用于电力系统电磁暂态计算，电力系统暂态过电压分析，暂态保护装置的综合选择等。PSCAD／EMTDC程序，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，参数随时间变化的规律。PSASP，其功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。还有MathWorks公司开发的MATLAB软件。在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，也可以进行封装和自定义模块库，充分显现了其仿真平台的优越性。更重要的是，MATLAB提供了丰富的工具箱资源，以及大量的实用模块，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。本篇论文将在熟练掌握MATLAB软件的基础上，对电力系统的故障进行建模、仿真、分析，并且设计一个GUI图形用户界面来反映故障波形。

第十四章了解电路知识点.

第十四章了解电路知识点总结一、电是什么 1、自然界中只有两种电荷。人们把绸子摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。 2、电荷间相互作用规律：同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。带电体能吸引不带电的轻小物体。若相互吸引，可能带异种电荷，还可能一个带电另一个不带电。若相互排斥，都带电，且带的是同种电荷。 3、摩擦起电的实质：是电子在物体间发生了转移。（电是不会凭空产生的）得到电子的物体显示带负电，失去电子的物体显示带等量的正电。能的转化：机械能→ 电能 4、验电器是用来检验物体是否带电的仪器。（1）验电器结构特点：金属球，金属杆，绝缘塞，金属箔（2）工作原理：同种电荷相互排斥。（3）验电器还可以粗略地比较物体所带的电荷量。（电荷量：电荷的多少。用Q表示。国际制单位：库仑，简称库，符号“C”。） 5、静电感应：带电体与不带电的导体靠近时，由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布；导体内的异种电荷会被吸引到带电体附近，同种电荷会被排斥到远离带电体的导体另一端。 6、静电的应用应用：避雷针、静电复印、静电涂漆、静电植绒问1：毛皮与橡胶棒相比，哪个更容易失去电子？丝绸与玻璃棒相比，哪个更容易得到电子？问2：你有几种方法检验物体是否带电？ (1)利用带电体的性质(2)利用验电器(3)利用电荷间相互作用的性质问3：使物体带电的方式：摩擦起电、静电感应二、让电灯发光 1、电路定义：用导线把电源、用电器、开关连接起来组成的电流通路。电源：结构（正负极），功能（提供电能的装置）。用电器：消耗电能，将电能转化为其他形式的能量。开关：控制电路的通断。 2、电荷的定向移动形成电流，而电荷可以分为两种，即：正电荷和负电荷，所以在理解电流的形成这一内容时，应注意以下三点：（1）电流可能只是由正电荷定向移动形成的。（2）电流可能只是由负电荷定向移动形成的。（3）电流可能是由正、负电荷同时向相反方向定向移动形成的。 3、物理学中规定：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。（1）正负电荷的定向移动都可以形成电流，那么按照定义，负电荷的定向移动与电流的方向相反，如金属导体中的电流，是由自由电子的定向移动形成的。那么它的电流就和自由电子的定向移动方向相反。（2）外电路中的电流方向：电路接通时，电流总是从电源的正极流出，经过导线、开关、用电器等流入电源负极。

matlab短路故障分析277664

（此文档为word 格式，下载后您可任意编辑修改！）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

目录课程设计（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。、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1-1 o

华工电力系统分析下作业题库

1 同步发电机基本方程为什么要进行派克变换？磁链方程式中出现变系数的主要原因： (1) 转子的旋转使定、转子绕组间产生相对运动，致使定、转子绕组间的互感系数发生相应的周期性变化。 (2) 转子在磁路上只是分别对于d 轴和q 轴对称而不是任意对称的，转子的旋转也导致定子各绕组的自感和互感的周期性变化。 ①变换后的电感系数都变为常数，可以假想dd 绕组，qq 绕组是固定在转子上的，相对转子静止。 ②派克变换阵对定子自感矩阵起到了对角化的作用，并消去了其中的角度变量。Ld,Lq,L0 为其特征根。 ③变换后定子和转子间的互感系数不对称，这是由于派克变换的矩阵不是正交矩阵。 ④Ld 为直轴同步电感系数，其值相当于当励磁绕组开路，定子合成磁势产生单纯直轴磁场时，任意一相定子绕组的自感系数。 2、派克变换的物理意义是什么？它将观察者的角度从静止的定子绕组转移到随转子一同旋转的转子上，从而使得定子绕组自、互感，定、转子绕组间互感变成常数，大大简化了同步电机的原始方程。派克变换：将a 、b 、c 三相静止的绕组通过坐标变换等效为d 轴dd 绕组、q 轴qq 绕组，与转子一同旋转。 3、试写出同步电机的基本实用化方程。电势方程：00d d q d q q d q f f f f D D D Q Q Q v ri v ri v r i r i r i ψωψψωψψψψ+-+-+++＝＝-＝＝+＝+ 磁链方程：d d d ad f ad D q q q aq Q f ad d f f ad D D ad d ad f D D Q aq q Q Q x i x i x i x i x i x i x i x i x i x i x i x i x i ψψψψψ＝-++＝+＝-++＝-++＝+ 4、试说明 d x 、q x 、ad x 和aq x 的名称： d x ：同步电机纵轴同步电抗；q x ：同步电机横轴同步电抗；ad x ：同步电机纵轴电枢反应电抗；和aq x 同步电机横轴电枢反应电抗 5、什么叫短路？所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间或相与地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路，我们就称电力系统发生了短路故障。 6、电力系统简单短路故障共有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。其中三相短路又称为对称短路，其它三种类型的短路都称为不对称短路。电力系统的运行经验表明，单相接地短路发生的几率最大，约占70%左右；两相短路较少；三相短路发生的几率最少。三相短路发生的几率虽然少，但后果较严重，所以要给以足够的重视，况且，从短路计算的方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法以后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的研究具有重要的意义。 7、短路的原因①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。 ?②恶劣天气：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等。 ?③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。 ?④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 8、短路的危害(1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可使设备过热甚至损坏；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，致使导体变形甚至损坏。 ? (2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 ? (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 ? (4)发生不对称短路时，三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应电势，影响通讯。 9、计算短路电流的目的短路电流计算结果是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；是电力系统继电保护设计和整定的基础；是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。 10、无限大功率电源? 端电压幅值和频率都保持恒定，内阻抗为零。电源内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可认为是无限大功率电源 11、什么是短路冲击电流？它在什么条件下出现？与短路电流周期分量有什么关系？