第5章MATLAB在電力系統(tǒng)故障分析中的仿真實(shí)例

1、第5章MATLAB在電力系統(tǒng)故障分析中的仿真實(shí)例5.1無窮大功率電源供電系統(tǒng)三相短路仿真5.2同步發(fā)電機(jī)突然短路的暫態(tài)過程仿真5.3小電流接地系統(tǒng)單相故障5.1無窮大功率電源供電系統(tǒng)三相短路仿真5.1.1無窮大功率電源供電系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1.2無窮大功率電源供電系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建5.1.3仿真結(jié)果及分析圖5-1無窮大功率電源供電的三相電路突然短路5.1.2無窮大功率電源供電系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建1)Phase A Fault、Phase B Fault和Phase C Fault用來選擇短路故障相。2)Fault resistances用來設(shè)置短路點(diǎn)的電阻，此值不能為零。3)Ground F

2、ault選項(xiàng)用來選擇短路故障是否為短路接地故障。4)Ground resistances 當(dāng)故障類型是短路接地故障時(shí)顯示該項(xiàng)，用來設(shè)置接地故障時(shí)的大地電阻。5)External control of fault timing可以添加控制信號(hào)來控制該模塊故障的啟動(dòng)和停止。6)Transition status和Transition times用來設(shè)置轉(zhuǎn)換狀態(tài)和轉(zhuǎn)換時(shí)間；其中,Transition status表示故障開關(guān)的狀態(tài)，通常用“1”表示閉合， “0”表示斷開；Transition times表示故障開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間；并且每個(gè)選項(xiàng)都有兩個(gè)數(shù)值，而且它們是一一對(duì)應(yīng)的。7)Snubbers re

3、sistance和snubbers Capacitance用來設(shè)置并聯(lián)緩沖電路中的過渡電阻和過渡電容。8)Measurements 用來選擇測(cè)量量。圖5-2無窮大功率電源供電系統(tǒng)圖5-3無窮大功率電源供電系統(tǒng)的Simulink仿真圖表5-1圖5-3仿真電路中各模塊名稱及提取路徑模塊名提取路徑無窮大功率電源10000 MVA,110 kV SourceSimPowerSystems/Eletrical Sources三相并聯(lián)RLC負(fù)荷模塊5MWSimPowerSystems/Elements串聯(lián)RLC支路ThreePhaseParallel RLC BranchSimPowerSystems/E

4、lements雙繞組變壓器模塊ThreePhaseTransformer (Two Windings)SimPowerSystems/Elements三相故障模塊ThreePhase FaultSimPowerSystems/Elements三相電壓電流測(cè)量模塊ThreePhaseVI MeasurementSimPowerSystems/Measurements示波器模塊ScopeSimulink/Sinks電力系統(tǒng)圖形用戶截面PowerguiSimPowerSystems圖5-4電源模塊的參數(shù)設(shè)置圖5-5采用有名值時(shí)變壓器模塊的參數(shù)設(shè)置圖5-6采用標(biāo)幺值時(shí)變壓器模塊的參數(shù)設(shè)置圖5-7輸電線

5、路模塊的參數(shù)設(shè)置圖5-8三相電壓電流測(cè)量模塊圖5-9三相線路故障模塊參數(shù)設(shè)置5.1.3仿真結(jié)果及分析圖5-10變壓器低壓側(cè)三相短路電流波形圖圖5-11示波器模塊的“Data history”欄設(shè)置方式5.2同步發(fā)電機(jī)突然短路的暫態(tài)過程仿真5.2.1同步發(fā)電機(jī)突然三相短路暫態(tài)過程簡(jiǎn)介5.2.2同步發(fā)電機(jī)突然三相短路暫態(tài)過程的數(shù)值計(jì)算與仿真方法1. 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路暫態(tài)過程的數(shù)值計(jì)算 首先計(jì)算各衰減時(shí)間常數(shù)。根據(jù)參考文獻(xiàn)7,9可得 利用MATLAB對(duì)式(5-8)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算并繪圖的m文件程序清單如下：圖5-12發(fā)電機(jī)端突然發(fā)生三相短路時(shí)的a相定子電流波形圖圖5-13發(fā)電機(jī)端突然發(fā)生三相短路的

6、Simulink仿真模型圖5-14同步發(fā)電機(jī)模塊的參數(shù)設(shè)置圖5-15升壓變壓器模塊的參數(shù)設(shè)置圖5-16利用Powergui模塊的潮流計(jì)算和電機(jī)初始化窗口計(jì)算初始參數(shù)圖5-17發(fā)電機(jī)端突然三相短路時(shí)的定子電流仿真波形圖圖5-18發(fā)電機(jī)端突然三相短路時(shí)、以及的電流仿真波形圖圖5-19發(fā)電機(jī)端突然兩相短路時(shí)的三相定子電流仿真波形圖5.3小電流接地系統(tǒng)單相故障5.3.1小電流接地系統(tǒng)單相故障特點(diǎn)簡(jiǎn)介5.3.2小電流接地系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建5.3.3仿真結(jié)果及分析5.3.1小電流接地系統(tǒng)單相故障特點(diǎn)簡(jiǎn)介1)在發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。2)在非故障的元件上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對(duì)地電容電流

7、，電容電流的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向線路。3)在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和，數(shù)值一般較大，電容電流的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流向母線。圖5-20中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)圖5-21中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)5.3.2小電流接地系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建1. 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的仿真模型及計(jì)算2. 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的仿真模型及計(jì)算圖5-2210kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)仿真模型圖5-23Line1的參數(shù)設(shè)置圖5-24Load1參數(shù)設(shè)置圖5-25三相電壓電流測(cè)量模塊的參數(shù)設(shè)置圖5-26故障模塊的參數(shù)設(shè)置圖5-27系統(tǒng)的零序電壓3及每線路始端零序電流3的獲取方法圖5-28故障點(diǎn)的接地電流獲取方法圖5-29中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的仿真模型圖5-30消弧線圈的參數(shù)設(shè)置5.3.3仿真結(jié)果及分析1. 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的仿真結(jié)果及分析2. 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的仿真結(jié)果及分析圖5-31系統(tǒng)三相對(duì)地電壓和線電壓的波形圖圖5-32中性點(diǎn)不