昆明学院电力系统分析课程设计Word下载.docx

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Matlab；

SimPowerSystems

Abstract

Thiscurriculumdesignisapracticalcourseofthetheoryteachingof"

powersystemanalysis"

.Powersystemfaultandpowersystempowerflow.Intheresearchofpowersystemplanninganddesignoftheexistingpowersystemoperationmode,calculatedusingthetrendtoquantitativeanalysisandcomparisonofpowersupplyschemeandoperationmodeofrationality,reliabilityandeconomy.DesignrequirementsforthepowersystemmodelisconstructedbyusingMATLABpowersystemsimulationprogramsSimPowerSystemstoolbox,andonthebasisofpowersysteminfaultsimulation,simulationwaveformandtheoreticalanalysisisconsistentwiththeresultsthateffectivenessofpowersystemfaultanalysiswithMATLAB.Inpractice,wecannotcarryoutexperiments,sothesimulationexperimentcanachievetheeffect.

Keywords:

powersystem;

Shortcircuitfault;

Matlab;

SimPowerSystems

一、设计目的

该课程设计是在完成《电力系统分析》的理论教学之后安排的一个实践教学环节。

其目的在于巩固和加深对电力系统潮流和短路电流计算基本原理的理解，学习和掌握应用计算机进行电力系统设计和计算的方法，培养学生独立分析和解决问题的能力。

二、课程设计的基本要求

（1）用Matlab中Simulink组件的SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型，在所给电力系统中K处选取不同故障类型（三相短路、单相接地短路、两相短路、两相接地短路进行仿真，比较仿真结果，给出自己的结论。

（2）基于Matlab/Simulink，搭建电力网络模型，并进行潮流计算。

三、电力系统仿真模型的建立与分析

3.1电力系统故障分析和潮流计算的原理

3.1.1电力系统故障分析的原理

在电力系统的故障中，仅在一处发生不对称短路或断线的故障称为简单不对称故障。

它通常分为两类,一类叫横向不对称故障，包括两相短路，单相接地短路以及两相接地短路三种类型。

这种故障发生在系统中某一点的一些相之间或相与地之间，是处于网络三相支路的横向，故称为横向不对称故障，其特点是由电力系统网络中的某一点（节点）和公共参考点（地接点）之间构成故障端口。

该端口一个是高电位点，另一个是零电位点。

另一类故障时发生在网络沿三相支路的纵向，叫纵向不对称故障，它包括一相断相和两相断相两种基本类型，其特点是由电力系统网络中的两个高电位之间构成故障端口。

分析计算不对称故障的方

法很多，如对称分量法、 分量法以及在abc坐标系统中直接进行计算等。

目前实际中用的最多的和最基本的方法仍是对称分量法，现在就重点介绍这种方法，其他方法只做简略的介绍。

应用对称分量法分析计算简单不对称故障时，对于各序分量的求解一般有两种方法：

一种是直接联立求解三序的电动势方程和三

个边界条件方程；

另一种是借助于复合序网进行求解，即根据不同故障类型所确定的边界条件，将三个序网络进行适当的链接，组成一个复合序网，通过对复合

序网的计算，求出电流、电压的各序对称分量。

由于这种方法比较简单，又容易记忆，因此应用较广。

在所讨论的各种不对称故障的分析计算中，求出的各序电流、电压对称分量及各相电流、电压值，一般都是指起始时或稳态时的基频分量。

在工程计算中都假定发电机转子是对称的，也就是忽略了不对称短路时的高次谐波分量。

这种假定对稳极发电机和d轴及q轴都装有阻尼绕组的凸极发电机是比较切合实际的。

3.1.2电力系统潮流计算的原理

电力系统故障分析的原理对于三相短路电流计算，分为无限大容量电源供电和非无限大容量电源供电两种情况。

对于无限大容量供电时短路计算主要计算短路冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率。

根据电流周期分量的标幺值等于回路总阻抗标幺值的倒数，计算出电流的周期分量，而容量的标幺值等于电流周期分量的标幺值，计算出短路容量，取冲击系数为1.8时，短路冲击电流等于2.55

求出个序分量，最后求出故障处的各相电压电流。

不对

倍的周期分量，短路电流的最大有效值等于1.52倍的周期分量。

对于非无线大容量供电的三相短路计算，主要是计算三相短路电流的周期分量的有效值，该有效值是衰减的，分为两方面计算：

一方面计算短路瞬间短路电流周期分量的有效值；

另一方面是考虑周期分量衰减时，在三相短路的暂态过程中不同时刻短路电流周期分量有效值的计算（运算曲线法）。

对于两相短路、两相接地短路、单相接地短路不对称的短路分析采用对称分量法，将其分为对称的三相正序、负序、零序的和，列出故障时的边界条件，并用序分量来表示边界条件，画出序网络，

称短路的分析：

不对称短路的各序等值网络

根据已知的末端电压

基本序网方程：

再根据短路的类型写出边界条件，并用序分量表示，最后求出短路处各相电压电流值。

3.1.2、电力系统潮流计算的原理电力系统的潮流计算就是计算其电压降落与功率损耗，电力系统由发电机、变压器、电力线路、负载组成。

潮流计算主要计算电力线路和变压器的功率损耗和电压降落。

主要有三种情况：

（1） 已知末端负荷及末端电压，求始端电压及功率；

（2） 已知末端负荷及始端电压，求末端电压及始端功率；

（3） 已知始端负荷及电压，求末端电压与功率。

以第一种情况来简述潮流计算的原理

耗

和等值电路求出导纳支路的功率损

电力线路的电压降落：

电压降落横分量

电压降落纵分量

以上是已知末端电压、功率计算始端电压、功率的计算过程。

对于已知末端负荷及始端电压的潮流计算，先假设末端电压和由给定的末端负荷，往始端推算出始端电压和始端功率，再由给定始端电压和计算的始端负荷，向末端推算出末端电压、末端功率然后再由给定末端负荷及计算得到的末端电压往始端推算，以此推算，直至推出较满意的电压为止。

对于已知始端电压、功率的情况与第一种情况类似！

其次变压器阻抗的功率损耗与电压降落与电力线路完全类似，通常情况下可将电压降落的横分量忽略，电力线路是用π型等值电路而变压器则使用葛型等值电路！

3.2电力系统故障的仿真与分析

3.2.1短路故障分析与计算的电力系统接线图

供电系统如图，发电机G1：

25kV，Y连接；

输电线路L1和L2长度均为100km，

L2末端为中心点接地。

系统仿真模型如下：

Scope

Continuouspowergui



Scope1

AAVabc

Iabc

BB a A

b B

CC c C

Three-PhaseSource

Three-Phase

V-IMeasurement

DistributedParametersLinDeistributedParametersLine1

Three-PhaseFault

3

Multimeter

Scope2

3.2.2仿真参数设置各元件参数设置如下：

（1）发电机参数设置

发电机额定电压为25KV，额定频率为50Hz，Yg连接，其它采用默认值。

（2）三相输电线参数设置线路长L1=L2=100Km。

（3）故障模块参数设置

短路故障是用三相故障元件来模拟的，故障时间段可通过TransitionTimes

来设置，设置为0.01～0.04秒。

其元件的参数图设置如下：

①三相交流电源 ②母线，测量元件

③线路模块 ④三相未发生短路模块

⑤单相短路模块 ⑥两相短路模块

⑦三相短路模块

3.3仿真结果分析：

3.3.1

（1）正常运行时发电机输出端电压波形：

4

x10

正常输出电压波形

C

2.5

1.5

A

B

1

0.5

-0.5

-1

-1.5

-2

-2.5

2

0 0.01 0.02 0.03 0.04t/s

0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

图3.3.1（a）

（2）正常运行时发电机输出端电流波形

三相电流输出

20

15

10

5

-5

-10

-15

-20

0 0.01 0.02 0.03 0.04

t/s0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

分析：

图3.3.1（b）

当电力系统还没有发生短路故障时，发电机端的电压和电流都是成正弦变化的，虽然三相交流电源的三相电压和电流之间相位不同，但是幅值的大小是相同的。

3.3.2单相（A相）接地短路