短路故障程序設(shè)計

1、電力系統(tǒng)故障分析組長：王剛組員：黎智能 黎觀峰 高培一、故障的類型二、故障分析目的及意義三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀四、故障分析計算流程五、界面設(shè)計一、故障的類型 短路種類 示意圖 代表符號三 相 短 路 f(3) 兩 相 短 路 接 地 f(1,1) 兩 相 短 路 f(2) 單 相 短 路 f(1)對稱短路不對稱短路短路 電力系統(tǒng)斷線也就是所謂的縱向故障，它指的是網(wǎng)絡(luò)中的兩個相鄰節(jié)點之間出現(xiàn)了不正常斷開或三相阻抗不相等的情況。發(fā)生縱向故障時，由這兩個節(jié)點組成故障端口。縱向故障為不對稱故障，只是在故障口出現(xiàn)了某種不對稱狀態(tài)，系統(tǒng)其余部分的參數(shù)還是三相對稱的?？梢詰?yīng)用對稱分量法進(jìn)行分析。首先在故障口插入

2、一組不對稱電勢源來代替實際存在的不對稱狀態(tài)，然后將這組不對稱電勢源分解成正序，負(fù)序和零序分量。根據(jù)重疊原理，分別作出各序的等值網(wǎng)絡(luò)。從而可以列出各序網(wǎng)絡(luò)故障端口的電壓方程式進(jìn)行計算。斷線二、故障分析目的及意義三相短路屬于對稱短路。就實際發(fā)生的概率來看，電力系統(tǒng)的短路90%為不對稱短路，這90%里面90%又是單相接地短路。短路計算目的：為了保證系統(tǒng)在短路情況下的穩(wěn)定性、可靠性及連續(xù)可用性，并實現(xiàn)電力系統(tǒng)的選擇性保護(hù)。意義：(1)校驗電氣設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性;(2)校驗開關(guān)的遮斷容量;(3)確定繼電保護(hù)及安全自動裝置的定值;(4)為系統(tǒng)設(shè)計及選擇電氣主接線提供依據(jù);(5)進(jìn)行故障分析;(6)

3、確定輸電線路對相鄰?fù)ㄐ啪€的電磁干擾。三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 電力系統(tǒng)短路電流的計算是電力系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行中的重要環(huán)節(jié)。利用網(wǎng)絡(luò)元件的電磁暫態(tài)模型進(jìn)行短路電流計算，結(jié)果準(zhǔn)確，但方法復(fù)雜且計算量大，不能滿足工程的需求。人們投入很多精力進(jìn)行短路電流計算方法的研究，以找到一個在計算的準(zhǔn)確性和簡化性上的最佳平衡點。當(dāng)前短路電流的計算標(biāo)準(zhǔn)或方法主要有運(yùn)算曲線法1、IEC 標(biāo)準(zhǔn)和ANSI 標(biāo)準(zhǔn)，但對于如何根據(jù)實際的電力系統(tǒng)選擇短路電流計算方法一直困擾電力部門。目前，國內(nèi)在運(yùn)算曲線法與 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的概念和算法的比較上作了一些的研究，而國外主要對 IEC 標(biāo)準(zhǔn)和 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究比較。因此綜合分析三者在概念、

4、算法以及結(jié)果的差異可以給選擇短路電流計算標(biāo)準(zhǔn)給予一定的參考，具有實際指導(dǎo)意義。1.運(yùn)算曲線法運(yùn)算曲線法是我國普遍采用的一種短路電流計算方法，針對我國的電機(jī)參數(shù)有較強(qiáng)的實用性。應(yīng)用運(yùn)算曲線計算電力系統(tǒng)短路電流時，用各臺發(fā)電機(jī)的 xd 作為其等值電抗，不計網(wǎng)絡(luò)中負(fù)荷，作出等值網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡，可得到只含有發(fā)電機(jī)電動勢節(jié)點和短路點的簡化網(wǎng)絡(luò)，求得各電源對短路點間的轉(zhuǎn)移阻抗。等值網(wǎng)絡(luò)中所有阻抗是按統(tǒng)一的功率基準(zhǔn)值歸算的，應(yīng)將各電源與短路點間的轉(zhuǎn)移阻抗分別歸算到各電源的額定容量，得到各電源的計算電抗，利用計算電抗查運(yùn)算曲線求得各電源到短路點的某時刻的短路電流標(biāo)幺值。短路點的總電流則為各電源對短路點的短

5、路電流標(biāo)幺值換算得到的有名值之和。2.IEC標(biāo)準(zhǔn)IEC，是國家電工委員會（International Electro technical Commission）的縮寫，在 IEC標(biāo)準(zhǔn)中，所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)（發(fā)電機(jī)、同步電動機(jī)、異步電動機(jī)等均與發(fā)電機(jī)一樣看待），電力系統(tǒng)電源，短路時可瞬時逆變運(yùn)行的靜止換流器裝置等均作為電源處理，即均作為網(wǎng)絡(luò)元件處理，但對穩(wěn)態(tài)短路電流，則同步電動機(jī)、異步電動機(jī)及靜止換流器無影響，即不作為網(wǎng)絡(luò)元件。 在網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗方面，IEC 標(biāo)準(zhǔn)對電力系統(tǒng)電源、異步電動機(jī)、短路時可瞬時逆變運(yùn)行的靜止換流器裝置、發(fā)電機(jī)等元件的阻抗有著明確的規(guī)定。所有 網(wǎng)絡(luò)元件一般均用電阻R 及電抗X

6、參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)中只有一個等效電壓源CUn/ 3加到短路點，在短路點處 標(biāo)稱電壓Un 前加了一個系數(shù)C，它是考慮到電壓的變化，不計設(shè)備與線路電容、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的次暫態(tài)特性變化等因素。在IEC 標(biāo)準(zhǔn)中，短路電流的計算還分為發(fā)電機(jī)近端短路和發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)端短路兩種情況。3.ANSI 標(biāo)準(zhǔn)ANSI是美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE）的縮寫，ANSI短路電流計算標(biāo)準(zhǔn)，主要是為基于全電流整定的斷路器提供短路電流參考值。ANSI 標(biāo)準(zhǔn)通過一個等效電壓源 E 與一個等值阻抗串聯(lián)（均取標(biāo)幺值）的等值網(wǎng)絡(luò)，來簡化短路電流的計算。電壓值 E 是短路母線上的標(biāo)稱電壓，它反

7、映了短路前的電壓。ANSI 標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)各元件等值電抗的取值有著詳細(xì)的規(guī)定3，ANSI 標(biāo)準(zhǔn)的短路電流計算步驟方法比較簡明，即：I=K*(E/X)式中，K 由系統(tǒng)中的短路點和從短路點看進(jìn)去的系統(tǒng)的 X/R 值決定。三種方法比較四、故障分析計算流程輸入數(shù)據(jù)形成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點阻抗矩陣選擇短路點f 計算任一節(jié)點電壓 計算任一支路電流結(jié)束ijjiijzUUIfifiZIU 1節(jié)點阻抗矩陣計算三相短路的短路電流ffffffZZUI1輸入數(shù)據(jù)根據(jù)故障類型選擇不同公式，計算故障處各序電流,電壓，最后合成得到相電流,電壓潮流計算形成三個序網(wǎng)的導(dǎo)納矩陣并對導(dǎo)納矩陣進(jìn)行三角形分解選擇故障點f或q，k利用導(dǎo)納矩陣三角分解結(jié)果（或因子表），計算三序網(wǎng)與f點有關(guān)的阻抗，如)1()1()1(nffflfZZZ?,) 1 ( ikiqzzz利用導(dǎo)納矩陣三角分解結(jié)果（或因子表），計算三序網(wǎng)與qk點有關(guān)的阻抗,如計算? ,) 1 ( ikiqzzz0qkU不對稱故障計算程序圖短路短路斷線斷線計算任一節(jié)點各序電壓4)0()0()1()2()2()1()1()1(0)1(fifififififiiIZUIZUIZUU)0()0()0()0()2()2()2()2()1()1()1(0)1()()()(IZZUIZZUIZZUUikipiikipiikipii應(yīng)用，計算任一節(jié)點各