《基于PowerWorld的三相短路計(jì)算》9400字

基于PowerWorld的三相短路計(jì)算摘要在電路系統(tǒng)之中短路問題一直都是我們?cè)阡佋O(shè)電路或者設(shè)計(jì)電路的時(shí)候最關(guān)心問題之一。不管是在什么地方，我們?cè)谠O(shè)計(jì)和運(yùn)行的電力系統(tǒng)的過程中必須都應(yīng)該進(jìn)行短路電流分析與計(jì)算。并以此為根據(jù)，在電力系統(tǒng)的鋪設(shè)中才能進(jìn)行合理的選擇電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)備，并設(shè)計(jì)能夠明確限制短路電流的措施，在電力系統(tǒng)中進(jìn)行合理的配置各種保護(hù)繼電措施以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以掌握短路以后發(fā)生的后續(xù)過程以及對(duì)電力系統(tǒng)的短路過程進(jìn)行計(jì)算是非常有必要的。本文將會(huì)通過PowerWorld進(jìn)行短路參數(shù)計(jì)算，由此會(huì)發(fā)現(xiàn)使用仿真軟件則更簡(jiǎn)單只需要設(shè)定其參數(shù)就可以直接得出結(jié)果，比手動(dòng)計(jì)算快得多。且結(jié)果與手動(dòng)計(jì)算相同，并借此說明PowerWorld在電力系統(tǒng)分析方面是一個(gè)很好的工具，若能熟練掌握該軟件對(duì)于電力系統(tǒng)研究會(huì)具有重要的意義。關(guān)鍵字：短路計(jì)算；PowerWorld；電力系統(tǒng)仿真目錄1緒論 11.1選題背景 11.2研究現(xiàn)狀 11.2.1運(yùn)算曲線法 11.2.2計(jì)算機(jī)算法 11.3課題研究?jī)?nèi)容 22無限大容量供電模型建立 32.1無限容量電源的概念 32.2無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程 33手動(dòng)計(jì)算無窮大功率的電源系統(tǒng)的短路參數(shù) 53.1確定系統(tǒng)各元件的次暫態(tài)參數(shù) 53.1.1起始暫態(tài)電流計(jì)算 73.1.2非無限大容量電源供電的電力系統(tǒng)三相短路時(shí)的沖擊電流 84PowerWorld仿真計(jì)算三相短路電流 125總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 161緒論1.1選題背景在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種類型的短路故障,短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和電氣設(shè)備都有很大的危害,短路計(jì)算是電力系統(tǒng)的基本計(jì)算之一。在發(fā)電廠、變電所以及整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行工作中,都必須事先進(jìn)行短路計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果來合理選擇電氣接線、選用有足夠熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度的電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體、確定限制短路電流的措施,或者在電力系統(tǒng)中合理地配置各種繼電保護(hù)并整定其參數(shù)等等，因此準(zhǔn)確計(jì)算短路電流是非常必要的[1]。而且配電網(wǎng)是一種為用戶直接供電的一種設(shè)施，有著數(shù)量多和分布廣范的特點(diǎn)。又因?yàn)殡娏ε潆娋W(wǎng)設(shè)施自身的絕緣能力較差，所以電力配電網(wǎng)遭到短路致使設(shè)備損壞的可能性非常大，設(shè)備損壞的話，就會(huì)造成用戶停電，有時(shí)還可能會(huì)使民眾的人身安全遭到危害。為了得出電力網(wǎng)絡(luò)里每一個(gè)支線中，電壓的幅值，電壓的相角，每一個(gè)用電設(shè)備中的功率，以及計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)整體的功率損耗等。依據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)里基礎(chǔ)的運(yùn)行條件和器件設(shè)備之間的接線和各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等來進(jìn)行計(jì)算。所以我們對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行三相短路電流的計(jì)算分析非常有必要的。而PowerWorld系列的軟件可以用來進(jìn)行專業(yè)的工程分析。在國(guó)內(nèi)逐漸也開展了部分應(yīng)用PowerWorld系列軟件來進(jìn)行工程計(jì)算的試點(diǎn)。并且PowerWorldSimulator是一個(gè)在電力系統(tǒng)之中經(jīng)常用到的仿真軟件，由于設(shè)計(jì)的界面友好，所以這個(gè)軟件能夠進(jìn)行一些專業(yè)的工程分析[2]。PowerWorld是一個(gè)由多個(gè)子軟件所集成的產(chǎn)品，其軟件的核心是一個(gè)可以用來面向全面系統(tǒng)計(jì)算的程序，它的實(shí)用性很強(qiáng)，該軟件可以讓我們?nèi)嬗^察整個(gè)電力系統(tǒng)。我們可以通過圖形編輯工具，從而很容易的對(duì)電路進(jìn)行修改、切換線路、增加或者減少線路以及發(fā)電機(jī)。規(guī)定計(jì)算容量，極大地增強(qiáng)了我們的理解。該軟件基本的工具包括經(jīng)濟(jì)制度，區(qū)域功率，經(jīng)濟(jì)分配分析，功率傳輸分配，短路分析以及事故分析等功能[3]。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1運(yùn)算曲線法運(yùn)算曲線法是我國(guó)普遍采用的一種短路電流計(jì)算方法，針對(duì)我國(guó)的電機(jī)參數(shù)有較強(qiáng)的實(shí)用性。應(yīng)用運(yùn)算曲線計(jì)算電力系統(tǒng)短路電流時(shí)，用各臺(tái)發(fā)電機(jī)的dx''作為其等值電抗，不計(jì)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(jiǎn)，可得到只含有發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，求得各電源對(duì)短路點(diǎn)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(diǎn)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(jì)算電抗，利用計(jì)算電抗查運(yùn)算曲線求得各電源到短路點(diǎn)的某時(shí)刻的短路電流標(biāo)幺值，短路點(diǎn)的總電流則為各電源對(duì)短路點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值換算得到的有名值之和[4]1.2.2計(jì)算機(jī)算法在遇到復(fù)雜的電力系統(tǒng)問題時(shí)我們會(huì)選擇使用計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行分析計(jì)算。該方法的基本原理則是使用疊加定理。通常我們?cè)诜€(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，可以得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)在穩(wěn)態(tài)時(shí)刻的電壓值。我們使用計(jì)算機(jī)算法，并且利用所求到的阻抗矩陣，就可以一次性針對(duì)多個(gè)電路節(jié)點(diǎn)發(fā)生的故障進(jìn)行分析，同時(shí)這也是這種方法最大的優(yōu)勢(shì)所在?？梢允褂脤?duì)復(fù)雜的電力系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算。1.3課題研究?jī)?nèi)容短路計(jì)算是我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路不可或缺的部分，正如前文所寫，如果電流系統(tǒng)發(fā)生短路現(xiàn)象后果可能會(huì)不堪設(shè)想。所以我們必須要進(jìn)行短路電流計(jì)算[5]。如何準(zhǔn)確地分析、計(jì)算電力系統(tǒng)的短路故障，并預(yù)測(cè)短路電流，使電力系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、可靠，是電力系統(tǒng)技術(shù)人員一直關(guān)注的課題。隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，很多軟件公司都已經(jīng)開發(fā)出各種軟件。這種供電模式增加了三臺(tái)10kV斷路器，相應(yīng)的投資有所增加。該種接線方式10kV系統(tǒng)操作更加靈活，高低壓供電系統(tǒng)的可靠性也可達(dá)到較高的水平。但這種供電模式的投資比較高，我國(guó)10kV供電系統(tǒng)中這種接線方式比較多，主要是因?yàn)樽儔浩鞯娜萘恳话愣疾荒苓_(dá)到一備一用[6]。在分析電路過程中，如果遇到的電力系統(tǒng)是靠手工計(jì)算進(jìn)行求解會(huì)十分復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力還會(huì)容易出現(xiàn)計(jì)算失誤的時(shí)候。我們就應(yīng)該用更加的簡(jiǎn)便的方法計(jì)算。PowerWorld由于其明顯的特點(diǎn)，可以通過PowerWorld的編輯對(duì)電路支路上的電源、電流、頻率等進(jìn)行求解。所以如果問題比較復(fù)雜，就可以用其對(duì)電路進(jìn)行仿真計(jì)算分析，快速簡(jiǎn)單而且容易理解。PowerWorld能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)快速的進(jìn)行故障仿真，并進(jìn)行分析。PowerWorld提供的電力系統(tǒng)工具箱可方便迅速的對(duì)所研究的電力系統(tǒng)對(duì)象進(jìn)行各種暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的數(shù)字仿真分析，是電力系統(tǒng)仿真分析的理想工具。

2無限大容量供電模型建立2.1無限容量電源的概念無限大容量電力系統(tǒng)指無論用戶負(fù)荷如何變化，即使系統(tǒng)發(fā)生短路，電力系統(tǒng)母線的電壓幅值和頻率都不會(huì)發(fā)生變化這個(gè)詞通常用來計(jì)算短路電流用過。嚴(yán)格定義來說無限大容量的電源并不存在，但為了計(jì)算方便。如果電源容量不太影響計(jì)算結(jié)果，則不必計(jì)算電源的內(nèi)阻。如果系統(tǒng)電源的阻抗小于配電系統(tǒng)阻抗的三分之一，就將其視為無限大容量電源。而且我們發(fā)現(xiàn)電源的端電壓和頻率在短路后的暫態(tài)過程中是保持不變的。所以，我們就只要考慮線路的電流變化情況，這樣問題的分析就簡(jiǎn)單的多[7]。2.2無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程如下圖2-1所示是一個(gè)無限大容量電源供電的簡(jiǎn)單三相電路，其系統(tǒng)負(fù)荷為恒定負(fù)荷。在圖示點(diǎn)出現(xiàn)三相短路故障設(shè)在短路現(xiàn)象發(fā)生之前，電路暫時(shí)正處于穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)殡娐肥侨鄬?duì)稱的，所以可以只求出其中一項(xiàng)的電流、電壓為：i=Imsinωt+θ?φu=Umsinωt在算式中Im=Um/φ=arctanωL圖2-1無窮大功率電源供電的三相電路突然短路φ在式子中為短路前電路的阻抗角。而L1假設(shè)在t=0s時(shí)刻f點(diǎn)發(fā)生三相短路故障。電路的阻抗由R+R'+jωL+Li在式子當(dāng)中，Iωm=U而短路電流中又包括了周期分量與非周期分量?jī)蓚€(gè)部分，短路電流的波形也發(fā)生了改變。而且短路電流的最大瞬時(shí)值與電路各項(xiàng)參數(shù)皆有關(guān)系。為了選擇合適的電氣設(shè)備，就必須知道最大短路電流的瞬時(shí)值。沖擊電流用iimpiimp=IωmKimp=1+e?0.01τ被稱之為沖擊系數(shù);變化范圍是1≤Kimp≤2,在實(shí)用計(jì)算中，當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在發(fā)電端的低壓母線段時(shí)，取Kimp=1.9短路電流最大有效值也是用iimpiimp=I/2短路電流的最大有效值通常可以用來檢測(cè)電氣設(shè)備的斷流能力和電力系統(tǒng)的耐力強(qiáng)度[10]。

3手動(dòng)計(jì)算無窮大功率的電源系統(tǒng)的短路參數(shù)在三相電路中，各相的合閘相角不同，所以各相的非周期分量的初相值也各不相同，所以即使是在同一時(shí)刻各相電路所對(duì)應(yīng)的非周期分量的最大有效值也是各不相同的，也就是說如想具體計(jì)算數(shù)值也是比較麻煩的一件事。故在手工計(jì)算時(shí)通常會(huì)選擇一些實(shí)用的計(jì)算方法，即先將計(jì)算分成兩個(gè)部分，首先第一部分是計(jì)算在發(fā)生短路的瞬間對(duì)應(yīng)的短路電流的周期有效值。但是在嚴(yán)格意義上來說這部分并不算是周期分量，因?yàn)榇藭r(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處于一個(gè)不斷衰減的過程。我們通常將其稱為起始的暫態(tài)電流，主要用來校驗(yàn)以及整定計(jì)算。而我們的第二部分就是要考慮周期分量的有效值在隨時(shí)間衰減的情況。在t>0時(shí)刻以后不同的時(shí)刻的短路電流的周期分量的有效值的計(jì)算，通常這部分計(jì)算只會(huì)大體進(jìn)行估算，因?yàn)橹饕糜陔娏ο到y(tǒng)設(shè)備的熱度穩(wěn)定性的校驗(yàn)以及繼電保護(hù)的整定計(jì)算。3.1確定系統(tǒng)各元件的次暫態(tài)參數(shù)在計(jì)算三相系統(tǒng)的起始次暫態(tài)電流I''的時(shí)候，首先會(huì)假設(shè)自電力系統(tǒng)中的靜止元件（比如變壓器與電力系統(tǒng)線路設(shè)備）上的參數(shù)與其穩(wěn)態(tài)的參數(shù)相同，但是也有例外像發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及同步協(xié)調(diào)器所對(duì)應(yīng)的暫態(tài)參數(shù)與其穩(wěn)態(tài)參數(shù)并不相同[11]起始暫態(tài)電流在計(jì)算時(shí)，我們通常還可以做出如下的計(jì)算假設(shè)：（1）對(duì)于線路中所要計(jì)算的各個(gè)同步發(fā)電機(jī)包括同步協(xié)調(diào)器都將其視為理想的同步發(fā)電機(jī)，其等效的電路圖皆如圖3-1所示。在圖中的次暫態(tài)的電抗X''圖3-1發(fā)電機(jī)等效電路以及相位關(guān)系（2）電路的等效電動(dòng)勢(shì)設(shè)為暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)E''，我們認(rèn)為在短路的瞬間，電動(dòng)勢(shì)并不會(huì)發(fā)生突變，即E''0+=E''0+=如果在計(jì)算中不知道同步發(fā)電機(jī)在短路前時(shí)刻的運(yùn)行參數(shù)，則我們通常認(rèn)為其標(biāo)幺值E?''0+會(huì)在1.05~（3）一般的負(fù)載（電阻、電容或者電感）通常假設(shè)為恒定的阻抗，在電力系統(tǒng)中一般會(huì)使用PLRL=U20而當(dāng)出現(xiàn)負(fù)荷的電流比起短路點(diǎn)的電流小得多的時(shí)候，則短路點(diǎn)以外的負(fù)荷電流可以選擇忽略不計(jì)，因?yàn)椴⒉挥绊懫溆?jì)算結(jié)果，將其視為開路即可。（4）許多電路系統(tǒng)中也還包括了很多的異步電動(dòng)機(jī)，在發(fā)生短路點(diǎn)若是有很多的電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，我們就要顧及到電動(dòng)機(jī)反饋電流產(chǎn)生的影響，正常情況下異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率很小，并不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)計(jì)算產(chǎn)生很大的影響，我們通常就可以將其視作為同步電機(jī)處理。其異步電動(dòng)機(jī)的等效電路圖如下圖所示，其對(duì)應(yīng)的電抗XM''與額定的標(biāo)幺值就可以用電力系統(tǒng)中的異步電動(dòng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電流的標(biāo)幺值來表示。即式（3XM?''=1/I在一般的情況下，異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流會(huì)很大，所以通常會(huì)選擇近似的取值異步電機(jī)的次暫態(tài)穩(wěn)定阻抗標(biāo)幺值XM?''=0.2，另外在實(shí)際操作中很多的電動(dòng)機(jī)都會(huì)通過變壓器與反饋線之間的聯(lián)系來并入電網(wǎng)。不過配電的變壓器與反饋線的電抗標(biāo)幺值則可以通過計(jì)算經(jīng)驗(yàn)值選取數(shù)據(jù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)歸算為0整個(gè)系統(tǒng)中的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)EM''在計(jì)算中視為等效電動(dòng)勢(shì)，并且我們通常將在斷流的瞬間認(rèn)為次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)并不會(huì)改變，也就是說EM''0EM''0+=圖3-2發(fā)電機(jī)等效電路以及相位關(guān)系但是，我們?nèi)绻磺宄诙搪非皶r(shí)刻的異步電動(dòng)機(jī)的各相參數(shù)，我們也可以取EM''=0.9。但是由于異步電動(dòng)機(jī)的特殊性，其次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)端電壓。所以系統(tǒng)在發(fā)生了短路以后，如果此時(shí)異步電機(jī)的機(jī)端殘余電壓值大于不過我們?cè)趯?shí)際的計(jì)算時(shí)只對(duì)短路點(diǎn)的附近的電機(jī)且對(duì)于電流影響較大的電機(jī)才會(huì)使用XM?''=1/Ist（5）由于三相短路是屬于三相對(duì)稱故障，所以對(duì)于像電抗器、變壓器以及像電力線路這種靜止的元件，它們自身所對(duì)應(yīng)的次暫態(tài)電抗就是其本身的穩(wěn)態(tài)電抗。而在網(wǎng)絡(luò)方面，由于短路時(shí)的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的電壓值比正常工作電壓低得多，但是相反的，短路電流值卻比正常工作時(shí)大得多，故我們?cè)陔娐分衅湎鄳?yīng)的線路對(duì)地的電容與變壓器的勵(lì)磁支路之中流經(jīng)的電流并不會(huì)對(duì)于電路產(chǎn)生影響。故，我們可以選擇在計(jì)算中忽略該電流。這也是我們?cè)诋嫷刃щ娐返臅r(shí)候，選擇不計(jì)算對(duì)地的導(dǎo)納支路，而在計(jì)算高壓電網(wǎng)（高于110kV的電網(wǎng)）選擇忽略電力線路中的電阻值只需計(jì)算電抗值即可。3.1.1起始暫態(tài)電流計(jì)算對(duì)于像非無限大容量的電源供電的電力系統(tǒng)發(fā)生的三相短路，我們只需要將系統(tǒng)所有的電路元件使用次暫態(tài)的電路參數(shù)替代，就可以得到對(duì)應(yīng)的等效電路。此時(shí)計(jì)算方法與無限大容量計(jì)算方法相同，若是只想計(jì)算短路接地點(diǎn)這一處的短路電流則就有許多的方法其最簡(jiǎn)單的方法就是使用戴維寧定理先簡(jiǎn)化電路再使用其他公式進(jìn)行計(jì)算。3.1.2非無限大容量電源供電的電力系統(tǒng)三相短路時(shí)的沖擊電流對(duì)于非無限大容量電源供電的電力系統(tǒng)的三相短路，還是可以將其看做它的短路電流是分為兩個(gè)部分的即：i=i''+iα其i''發(fā)電機(jī)給短路電流提供的短路沖擊電流為iimp=Kimp2短路點(diǎn)在靠近發(fā)電機(jī)端的時(shí)候取Kimp=1.9，短路點(diǎn)在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)端的時(shí)候K異步電機(jī)與其他的負(fù)載也會(huì)對(duì)電路點(diǎn)提供反饋電流，其電流值為iimp=Kimp2I''，在一般情況下Kimp會(huì)取1.8。而同步發(fā)電機(jī)給短路點(diǎn)所提供出的短路電流的有效最大值用iimp=1.52I''求取。在計(jì)算短路電流的最大有效值的時(shí)候，接下來會(huì)用例題進(jìn)行對(duì)于之前理論的印證，并且會(huì)通過軟件對(duì)電路仿真。假設(shè)某無窮大功率的電源系統(tǒng)，如圖（3-3）所示，1號(hào)等效發(fā)電機(jī)G通過電力系統(tǒng)的線路向等效點(diǎn)擊傳送電能，假設(shè)電動(dòng)機(jī)在電路之前所消耗的有功功率為P=20MW，其電路的功率因數(shù)為0.8），即是說φ=36.9°，且整個(gè)系統(tǒng)的電壓標(biāo)幺值為0.1電動(dòng)機(jī)的機(jī)端電壓為1圖3-3例題首先使用基礎(chǔ)方法進(jìn)行對(duì)于故障點(diǎn)的三相分析，這個(gè)電路系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的三相短路，而且只是告知我們電動(dòng)機(jī)M的極端電壓以及三相電動(dòng)機(jī)在短路前的工作狀態(tài)，若是只通過這些數(shù)據(jù)進(jìn)行三相短路計(jì)算暫態(tài)電流屬于計(jì)算比較精密的場(chǎng)合，手動(dòng)計(jì)算過程如下。其解法分為兩種，第一種是使用標(biāo)幺值來進(jìn)行短路計(jì)算，第二種則是使用疊加原理進(jìn)行計(jì)算三相短路電流以及各參數(shù)。解法1：首先取該系統(tǒng)的基準(zhǔn)值SB=30MV*A，UB=10.5kV然后假設(shè)該短路點(diǎn)在Uk的相位角是0U由此可得U則該電路在短路之前電力系統(tǒng)的工作的額定電壓為I電流基準(zhǔn)值量I電流標(biāo)幺值量為I由公式E并考慮有關(guān)的線路電抗，可以解得發(fā)電機(jī)的次級(jí)暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)為E=0.91?j而且又因?yàn)槭窃陔妱?dòng)機(jī)端發(fā)生了短路現(xiàn)象，所以可以根據(jù)另一公式即E此公式可以用來求出電動(dòng)機(jī)端的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)。E=0.91?此時(shí)短路以后電路的次暫態(tài)電流II此時(shí)流過發(fā)電機(jī)短路支路的起始次暫態(tài)短路電流為I此時(shí)流過電動(dòng)機(jī)短路支路的起始次暫態(tài)短路電流為I可以得到故障點(diǎn)的總起始次暫態(tài)電流為標(biāo)幺值計(jì)算為I有名值計(jì)算為I除此解法之外，由于此題知道短路前的電壓，只是求短路電流，故我們還可選擇使用前面提到的疊加定理進(jìn)行計(jì)算疊加定理的解題方法為在短路后的等效電路中的短路支路（即指的是短路點(diǎn)與地之間）我們將其串接上兩個(gè)理想電壓源，這兩個(gè)電壓源我們使其大小相等但是相位相反。用表示，由于電源的相位相反，所以在短路點(diǎn)與地之間的電壓值為0.滿足了對(duì)于短路的定義，且這條短路支路當(dāng)中流過的電流就將其視為短路電流。該電路的等效視圖可看作是兩部分相疊加所得到的。其中一部分是短路的發(fā)生前電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的等效電路，u就是已知短路點(diǎn)的短路前電路的電壓，另一部分是故障分量的所對(duì)應(yīng)的等效電路，而且此時(shí)電路中所流過的穩(wěn)態(tài)電流為零，所以只需要求出故障分量對(duì)應(yīng)的等效電路就可以直接求出短路電流[13]。解法二：用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，首先選取基準(zhǔn)量SB=30MV?A設(shè)短路點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓值的相位角為0，則其標(biāo)幺值對(duì)應(yīng)的相量值為U從故障點(diǎn)的相量對(duì)應(yīng)的等效電路可求得等效電路整體的總阻抗為Z此時(shí)的起始次暫態(tài)電流值為I電流的有名值則是I由此可得使用疊加定理與前面的解法得出的結(jié)果完全相同，且比之前的方法簡(jiǎn)單得多，而且若題目沒給定短路前的各項(xiàng)參數(shù)則可以選擇使用近似假設(shè)，短路點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值為額定電壓（大部分時(shí)間短路前時(shí)刻，電路各點(diǎn)都處于額定工作狀態(tài)）然后再利用疊加定理，直接求取故障分量的等效電路，也十分簡(jiǎn)單。那么接下將會(huì)使用PowerWorld進(jìn)行對(duì)于該題仿真計(jì)算以佐證該軟件對(duì)于計(jì)算三相短路的簡(jiǎn)便之處[14]。4PowerWorld仿真計(jì)算三相短路電流在PowerWorld的繪圖界面首先根據(jù)其題目要求繪制電路圖c。該電路是由一個(gè)發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)的串聯(lián)組成，在其繪制界面選擇插入兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)的具體數(shù)值，有題目可得到節(jié)點(diǎn)的具體參數(shù)為電壓的標(biāo)幺值為0.1，相角為36.9°且基準(zhǔn)電壓值為10.5kV。承受的有功功率則是20圖4-1節(jié)點(diǎn)繪制界面繪制完節(jié)點(diǎn)以后繼續(xù)在電力系統(tǒng)中繪制發(fā)電機(jī)以便計(jì)算使用，其發(fā)電機(jī)的具體參數(shù)由題目可以得到有功功率輸出為20MW，無功功率輸出為0，且其短路參數(shù)中設(shè)置基準(zhǔn)容量即計(jì)算的SB=30MV*A設(shè)置完以后可得到發(fā)電機(jī)在該系統(tǒng)中的電路符號(hào)以及其具體參數(shù)如圖所示，圖4-2發(fā)電機(jī)繪制界面其負(fù)載端在題目中要求是一個(gè)電動(dòng)機(jī)但在PowerWorld中選擇使用一負(fù)載的方式代替可達(dá)到相同的效果，只需調(diào)節(jié)參數(shù)即可。參數(shù)選擇也是由題目得到設(shè)置其為感性負(fù)載，且其消耗的額定功率為P=20MW，將電路的節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間使用電力線路將其連接起來，最后繪制完以后電路圖如下所示圖4-3仿真電路圖在電路圖仿真結(jié)束從系統(tǒng)的編輯模式轉(zhuǎn)換為運(yùn)行模式，選擇工具→短路計(jì)算模塊可得到如下界面圖4-4短路計(jì)算模塊以上的圖詳細(xì)地闡述了電力系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下的各項(xiàng)參數(shù)，以便于對(duì)電力系統(tǒng)故障進(jìn)行分析時(shí)對(duì)故障后參數(shù)作計(jì)算。利用PowerWorldSimulator對(duì)電力系統(tǒng)的各條母線分別進(jìn)行三相對(duì)稱短路故障分析，得出最后計(jì)算結(jié)果[15]。圖4-5計(jì)算結(jié)果圖由系統(tǒng)計(jì)算可得到短路點(diǎn)發(fā)生的短路電流幅值為4.27kA，相角為-38.03°通過相角的幅值轉(zhuǎn)換a2+b2=求得a=3.36,b=?2.26即電流的有名值為3.36?5總結(jié)隨著時(shí)代的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)方面的不斷進(jìn)步我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)可以替人類進(jìn)行一些對(duì)于人類來說較為繁瑣的運(yùn)算，就如這次的運(yùn)用PowerWorld進(jìn)行電力系統(tǒng)的三相短路計(jì)算，以及對(duì)于電力系統(tǒng)的建模等等，同時(shí)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行中我也再一次溫習(xí)了之前學(xué)過的知識(shí)，這對(duì)未來的工作或是學(xué)習(xí)都具有較大的幫助，但在本次論文的撰寫中也還是有許多的問題，例如對(duì)PowerWorld軟件的掌控還是不熟練以及對(duì)于短路計(jì)算時(shí)各個(gè)公式的掌握也不是很熟練，希望來未來的繼續(xù)學(xué)習(xí)中能夠更加熟練掌握這些技能，一對(duì)未來的學(xué)習(xí)或是工作做出更多的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)姚玉斌,晉文轉(zhuǎn),宋學(xué)清,李洪.影響電力系統(tǒng)短路計(jì)算結(jié)果的原因分析[J].繼電器,2006(11):12-16+20.白俊平,程浩忠,柳睿.基于PowerWorld仿真的小水電并網(wǎng)的研究[J].科技通報(bào),2014,30(07):158-161.王雁凌,徐繼昭,潘正婕,田彥鵬.基于PWS的電力經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2014,36(05):58-60+91.王寓,王主丁,張宗益,樊亞輝,黃麗.國(guó)內(nèi)外常用短路電流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和方法的比較研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,38(20):148-152+158.王瀚,周海峰,劉天熙,黃金滿,鄭聰.MATLAB/Simulink仿真在電力系統(tǒng)短路故障中的應(yīng)用[J].應(yīng)用能源技術(shù),2020(07):1-8.朱飛,朱守云.電力系統(tǒng)的短路分析及相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件[J].電工技術(shù)雜志,2004(07):53-55+48.袁濤.低壓配電單相接地故障保護(hù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)電工程技術(shù),2020,49(05):146-148.BiLanxi,WuMengke,XuLinbo,SunShihang,YuKun,ZengXiangjun.Po