電力系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告(doc 10頁).doc

南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 熊一凡 學(xué) 號(hào)： 6100307146 專業(yè)班級(jí)： 電力系統(tǒng)072班 實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證 綜合 設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)成績： 一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 電力系統(tǒng)短路計(jì)算實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：目的：通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深學(xué)生的基本概念，掌握電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，使學(xué)生通過系統(tǒng)進(jìn)行物理模擬和數(shù)學(xué)模擬，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算和仿真實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的效果。通過電子計(jì)算機(jī)對(duì)電力系統(tǒng)短路等計(jì)算的數(shù)學(xué)模擬，分析電力系統(tǒng)的故障計(jì)算方法、實(shí)現(xiàn)工程計(jì)算的功能。提高處理電力系統(tǒng)工程計(jì)算問題的實(shí)際能力，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)仿真的過程分析。要求：l、 使學(xué)生掌握對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算、仿真試驗(yàn)的方法，了解實(shí)驗(yàn)對(duì)電力系統(tǒng)分析研究的必要性和意義。2、使學(xué)生掌握使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)和相關(guān)計(jì)算軟件、編程語言。3、應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)完成電力系統(tǒng)的短路計(jì)算。4、應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 三、主要儀器設(shè)備及耗材1.每組計(jì)算機(jī)1臺(tái)、相關(guān)計(jì)算軟件1套四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 將事先編制好的形成電力網(wǎng)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算程序原代碼由自備移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備導(dǎo)入計(jì)算機(jī)。2. 在相應(yīng)的編程環(huán)境下對(duì)程序進(jìn)行組織調(diào)試。3. 應(yīng)用計(jì)算例題驗(yàn)證程序的計(jì)算效果。4. 對(duì)調(diào)試正確的計(jì)算程序進(jìn)行存儲(chǔ)、打印。5. 完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果運(yùn)行自行設(shè)計(jì)的程序，把結(jié)果與例題的計(jì)算結(jié)果相比較，驗(yàn)證所采用的短路電流計(jì)算方法及程序運(yùn)行的正確性。如果采用的是近似計(jì)算方法，還需分析由于近似所產(chǎn)生的誤差是否在運(yùn)行范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)程序：clear;clc;n=4;A=0 0 -1.961i 0; 0 0 -1.695i 0; -1.961i -1.695i 0 -0.699i; 0 0 -0.699i 0;B=-5i -0.25i 0 0;K=1 1 1 1; 1 1 1 1; 1 1 1 1; 1 1 1 1;f=4;%Y=zeros(n);C=zeros(n);D=zeros(n);M=zeros(1,n);N=zeros(1,n);for a=1:n for b=1:n if a=b if K(a,b)=1 if B(a)=0 C(a,b)=A(a,b)/(K(a,b)*K(a,b); C(b,a)=A(a,b); end if B(a)=0 C(a,b)=A(a,b); C(b,a)=A(a,b)/(K(a,b)*K(a,b); end end if K(a,b)=1 D(a,b)=A(a,b); end else continue end endendfor a=1:n for b=1:n if a=b Y(a,b)=A(a,b)/K(a,b)*(-1); M(1,a)=M(1,a)+C(a,b);N(1,a)=N(1,a)+D(a,b); else continue end endendfor a=1:n Y(a,a)=B(a)+M(1,a)+N(1,a);endZ=inv(Y);If=1/Z(f,f);If%輸出短路故障點(diǎn)電流運(yùn)行結(jié)果：If =0 - 0.4889i實(shí)驗(yàn)例題所給結(jié)果短路電流：If = - j0.4895，與程序運(yùn)行結(jié)果在誤差允許范圍之內(nèi)，故驗(yàn)證了該程序的正確性。六、思考討論題或體會(huì)或?qū)Ω倪M(jìn)實(shí)驗(yàn)的建議1. 理解課本上講述的同步電機(jī)突然三相短路的物理分析。答：同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，電樞磁勢(shì)大小不隨時(shí)間變化，而在空間以同步速旋轉(zhuǎn)，同轉(zhuǎn)子沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故不會(huì)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流。突然三相短路，定轉(zhuǎn)子間電流會(huì)相互影響。實(shí)際電機(jī)中存在多個(gè)有互感磁耦合關(guān)系的繞組，其電阻相對(duì)較小，對(duì)于每個(gè)繞組都遵守磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t?，F(xiàn)在分析無阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路時(shí)的情況（分析中同步電機(jī)是理想化的，電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，各參數(shù)用標(biāo)幺值表示），短路前電機(jī)處于空載狀態(tài)，定子側(cè)總磁鏈，當(dāng)轉(zhuǎn)子以同步速旋轉(zhuǎn)，定子各相繞組磁鏈將隨作正弦變化，若短路發(fā)生在t=0時(shí)刻， 。為維持磁鏈初值不變，定子三相繞組將出現(xiàn)電流，其所產(chǎn)生磁鏈 因此，短路后定子側(cè)將出現(xiàn)：基頻電流，由三相對(duì)稱繞組的基頻電流產(chǎn)生的交變磁鏈，用以抵消轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)對(duì)定子各相繞組產(chǎn)生的交變磁鏈；直流：對(duì)各繞組產(chǎn)生的不變、，來維持定子繞組的磁鏈初值不變；倍頻電流：定子各相直流產(chǎn)生的恒定磁勢(shì)，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，因轉(zhuǎn)子縱橫軸磁阻不同，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過，磁阻經(jīng)歷一個(gè)變化周期，為適應(yīng)磁阻的變化，產(chǎn)生倍頻電流與直流共同作用，才能維持定子側(cè)磁鏈初值不變。轉(zhuǎn)子側(cè)產(chǎn)生：附加直流分量：為抵消定子電流對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的強(qiáng)烈電樞反應(yīng)影響，維持磁鏈不變，該附加直流與原直流同向，加強(qiáng)了勵(lì)磁繞組的磁場(chǎng)，而且產(chǎn)生磁通的一部分也要穿過定子繞組，故激起定子基頻電流大大超過穩(wěn)態(tài)短路電流轉(zhuǎn)子基頻交流：為抵消定子的直流和倍頻電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)，該基頻電流在轉(zhuǎn)子產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)，分解為正反兩方向磁場(chǎng)，又來影響定子側(cè)的以及在定子側(cè)產(chǎn)生兩倍頻的交變磁鏈，定子側(cè)的就是為了抵消該磁鏈而產(chǎn)生的。2. 簡述無阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路時(shí)，短路電流所含各種分量以及各自由電流衰減時(shí)間常數(shù)的確定，有阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路時(shí)有什么不同之處？答：（1）無阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路時(shí)，定子側(cè)短路電流有：基頻電流：抵消轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)對(duì)定子各相繞組產(chǎn)生的交變磁鏈；直流：維持定子繞組的磁鏈初值不變倍頻電流：為適應(yīng)磁阻的變化，倍頻電流與直流共同作用，才能維持定子側(cè)磁鏈初值不變。轉(zhuǎn)子側(cè)短路電流有：附加直流分量：為抵消定子電流對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的強(qiáng)烈電樞反應(yīng)影響，維持磁鏈不變；轉(zhuǎn)子基頻交流：為抵消定子的直流和倍頻電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)。（2）對(duì)應(yīng)各自由電流衰減常數(shù)確定：自由電流是為維持磁鏈?zhǔn)睾?，若它產(chǎn)生的磁通對(duì)于本繞組相對(duì)靜止，那該電流將按本繞組時(shí)間常數(shù)衰減，一切同改自由電流發(fā)生依存關(guān)系的均按同一時(shí)間常數(shù)衰減；某繞組時(shí)間常數(shù)是該繞組電感同電阻之比。由此確定：定子側(cè)、及轉(zhuǎn)子側(cè)按衰減；轉(zhuǎn)子側(cè)、定子側(cè)按衰減。（3）有阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路時(shí)的不同：有阻尼繞組電機(jī)，在轉(zhuǎn)子縱軸向有勵(lì)磁繞組和阻尼繞組，橫軸向也有阻尼繞組。突然短路時(shí)，定子基頻電流突然增大，電樞反應(yīng)磁通也突然增加，勵(lì)磁繞組、阻尼繞組為維持磁鏈?zhǔn)睾?，都?huì)感應(yīng)出自由直流，由此來抵消電樞反應(yīng)磁通的增加。轉(zhuǎn)子各繞組自由直流產(chǎn)生磁通一部分又進(jìn)入定子側(cè)，由此定子側(cè)會(huì)有基頻電流自由分量。注意，轉(zhuǎn)子縱軸向的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組間存在互感關(guān)系，突然短路瞬間它們當(dāng)中任一繞組的磁鏈?zhǔn)睾愣际强績衫@組的自有電流共同維持的。3. 簡述電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算的條件，應(yīng)用前提及使用方法。答：電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算的條件：（1）起始次暫態(tài)電流的實(shí)用計(jì)算條件：把系統(tǒng)所有元件都用其次暫態(tài)參數(shù)代表，次暫態(tài)電流計(jì)算就同穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算一樣，系統(tǒng)中所有靜止元件的次暫態(tài)參數(shù)都與其穩(wěn)態(tài)參數(shù)一致，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)則不同于其穩(wěn)態(tài)參數(shù)。短路時(shí)，同步電機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì) ，實(shí)用計(jì)算中汽輪機(jī)和有阻尼繞組的凸極發(fā)電機(jī)的；對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)的(是異步電機(jī)起動(dòng)電流的標(biāo)幺值)， 。實(shí)用計(jì)算中，只對(duì)于短路點(diǎn)附近能顯著提供短路電流的大型電動(dòng)機(jī)，才按上式算出次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電勢(shì)。其他電動(dòng)機(jī)，則看作是系統(tǒng)中負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的綜合負(fù)荷的一部分，該綜合負(fù)荷可近似用一個(gè)含次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電勢(shì)的等值支路表示。（2）負(fù)荷提供的沖擊電流,式中為負(fù)荷提供的起始次暫態(tài)電流的有效值，為沖擊系數(shù)4. 三相短路時(shí)短路容量的標(biāo)么值等于什么？答：三相短路時(shí)短路容量標(biāo)幺值,式中是系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量，是短路點(diǎn)輸入電抗的標(biāo)幺值。七試驗(yàn)體會(huì)通過此次試驗(yàn)，使自己能更熟練的掌握matlab的使用，對(duì)相關(guān)理論知識(shí)也有了更深刻的認(rèn)識(shí)與了解，同時(shí)鍛煉了自己的動(dòng)手能力，使自己的實(shí)驗(yàn)操作能力、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新思維能力和理論聯(lián)系實(shí)