電力系統(tǒng)分析標準實驗報告

1、南昌大學實驗報告學生姓名： 熊一凡 學 號： 6100307146 專業(yè)班級： 電力系統(tǒng)072班 實驗類型： 驗證 綜合 設計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績： 一、實驗項目名稱 電力系統(tǒng)短路計算實驗二、實驗目的與要求：目的：通過實驗教學加深學生的基本概念，掌握電力系統(tǒng)的特點，使學生通過系統(tǒng)進行物理模擬和數(shù)學模擬，對系統(tǒng)進行電力系統(tǒng)計算和仿真實驗，以達到理論聯(lián)系實際的效果。通過電子計算機對電力系統(tǒng)短路等計算的數(shù)學模擬，分析電力系統(tǒng)的故障計算方法、實現(xiàn)工程計算的功能。提高處理電力系統(tǒng)工程計算問題的實際能力，以及實現(xiàn)對電力系統(tǒng)仿真的過程分析。要求：l、 使學生掌握對電力系統(tǒng)進行計算、仿真試驗的方法，了

2、解實驗對電力系統(tǒng)分析研究的必要性和意義。2、使學生掌握使用實驗設備計算機和相關計算軟件、編程語言。3、應用電子計算機完成電力系統(tǒng)的短路計算。4、應用電子計算機及相關軟件對電力系統(tǒng)進行仿真。 三、主要儀器設備及耗材1.每組計算機1臺、相關計算軟件1套四、實驗步驟1. 將事先編制好的形成電力網(wǎng)數(shù)學模型的計算程序原代碼由自備移動存儲設備導入計算機。2. 在相應的編程環(huán)境下對程序進行組織調(diào)試。3. 應用計算例題驗證程序的計算效果。4. 對調(diào)試正確的計算程序進行存儲、打印。5. 完成本次實驗的實驗報告。五、實驗數(shù)據(jù)及處理結果運行自行設計的程序，把結果與例題的計算結果相比較，驗證所采用的短路電流計算方法及

3、程序運行的正確性。如果采用的是近似計算方法，還需分析由于近似所產(chǎn)生的誤差是否在運行范圍內(nèi)。實驗程序：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

4、)=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:

5、n Y(a,a)=B(a)+M(1,a)+N(1,a);endZ=inv(Y);If=1/Z(f,f);If%輸出短路故障點電流運行結果：If =0 - 0.4889i實驗例題所給結果短路電流：If = - j0.4895，與程序運行結果在誤差允許范圍之內(nèi)，故驗證了該程序的正確性。六、思考討論題或體會或對改進實驗的建議1. 理解課本上講述的同步電機突然三相短路的物理分析。答：同步電機穩(wěn)態(tài)對稱運行時，電樞磁勢大小不隨時間變化，而在空間以同步速旋轉，同轉子沒有相對運動，故不會在轉子繞組中感應電流。突然三相短路，定轉子間電流會相互影響。實際電機中存在多個有互感磁耦合關系的繞組，其電阻相對較小，對于每

6、個繞組都遵守磁鏈守恒原則?，F(xiàn)在分析無阻尼繞組同步電機突然三相短路時的情況（分析中同步電機是理想化的，電機轉速不變，各參數(shù)用標幺值表示），短路前電機處于空載狀態(tài)，定子側總磁鏈，當轉子以同步速旋轉，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，短路后定子側將出現(xiàn)：基頻電流，由三相對稱繞組的基頻電流產(chǎn)生的交變磁鏈，用以抵消轉子主磁場對定子各相繞組產(chǎn)生的交變磁鏈；直流：對各繞組產(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，當轉子旋轉時，因轉子縱橫軸磁阻不同，轉子每轉過，磁阻經(jīng)歷一個變化周期

7、，為適應磁阻的變化，產(chǎn)生倍頻電流與直流共同作用，才能維持定子側磁鏈初值不變。轉子側產(chǎn)生：附加直流分量：為抵消定子電流對轉子產(chǎn)生的強烈電樞反應影響，維持磁鏈不變，該附加直流與原直流同向，加強了勵磁繞組的磁場，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，該基頻電流在轉子產(chǎn)生脈振磁場，分解為正反兩方向磁場，又來影響定子側的以及在定子側產(chǎn)生兩倍頻的交變磁鏈，定子側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突然三相短路時，短路電流所含各種分量以及各自由電流衰減時間常數(shù)的確定，有阻尼繞組同步電機突然三相

8、短路時有什么不同之處？答：（1）無阻尼繞組同步電機突然三相短路時，定子側短路電流有：基頻電流：抵消轉子主磁場對定子各相繞組產(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：為適應磁阻的變化，倍頻電流與直流共同作用，才能維持定子側磁鏈初值不變。轉子側短路電流有：附加直流分量：為抵消定子電流對轉子產(chǎn)生的強烈電樞反應影響，維持磁鏈不變；轉子基頻交流：為抵消定子的直流和倍頻電流產(chǎn)生的電樞反應。（2）對應各自由電流衰減常數(shù)確定：自由電流是為維持磁鏈守恒，若它產(chǎn)生的磁通對于本繞組相對靜止，那該電流將按本繞組時間常數(shù)衰減，一切同改自由電流發(fā)生依存關系的均按同一時間常數(shù)衰減；某繞組時間常數(shù)是該繞組電感

9、同電阻之比。由此確定：定子側、及轉子側按衰減；轉子側、定子側按衰減。（3）有阻尼繞組同步電機突然三相短路時的不同：有阻尼繞組電機，在轉子縱軸向有勵磁繞組和阻尼繞組，橫軸向也有阻尼繞組。突然短路時，定子基頻電流突然增大，電樞反應磁通也突然增加，勵磁繞組、阻尼繞組為維持磁鏈守恒，都會感應出自由直流，由此來抵消電樞反應磁通的增加。轉子各繞組自由直流產(chǎn)生磁通一部分又進入定子側，由此定子側會有基頻電流自由分量。注意，轉子縱軸向的勵磁繞組和阻尼繞組間存在互感關系，突然短路瞬間它們當中任一繞組的磁鏈守恒都是靠兩繞組的自有電流共同維持的。3. 簡述電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算的條件，應用前提及使用方法。答：

10、電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算的條件：（1）起始次暫態(tài)電流的實用計算條件：把系統(tǒng)所有元件都用其次暫態(tài)參數(shù)代表，次暫態(tài)電流計算就同穩(wěn)態(tài)電流計算一樣，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，而旋轉電機的次暫態(tài)參數(shù)則不同于其穩(wěn)態(tài)參數(shù)。短路時，同步電機的次暫態(tài)電勢 ，實用計算中汽輪機和有阻尼繞組的凸極發(fā)電機的；對于異步電動機的(是異步電機起動電流的標幺值)， 。實用計算中，只對于短路點附近能顯著提供短路電流的大型電動機，才按上式算出次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電勢。其他電動機，則看作是系統(tǒng)中負荷節(jié)點的綜合負荷的一部分，該綜合負荷可近似用一個含次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電勢的等值支路表示。（2）負荷提供的沖擊電流,式中為負荷提供的起始次暫態(tài)電流的有效值，為沖擊系數(shù)4. 三相短路時短路容量的標么值等于什么？答：三相短路時短路容量標幺值,式中是系統(tǒng)的基準容量，是短路點輸入電抗的標幺值。七試驗體會通過此次試驗，使自己能更熟練的掌握matlab的使用，對相關理論知識也有了更深刻的認識與了解，同時鍛煉了自己的動手能力，使自己的實驗操作能力、獨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