2022年基于Matlab的电力系统故障研究与仿真8.docx
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1、精品学习资源基于 Matlab 的电力系统故障分析与仿真2005 级同学 骆玲 2005198221指导老师:李咸善电力系统模块库,涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统的仿真模型,为电力讨论者带来了更大的便利;它由以下8 个子模块库组成:电源模 块库 Electrical Sources; 基本 元 件 模块 库 Elements; 电 力电 子模 块库 Power Electronics ; 电 机 模 块 库 Machines ; 连 接 模 块 库 Connectors; 测 量 模 块 库Measurements;附加模块 Extra Library
2、 ;电力图形用户接口 Powergui;3)GUI 用户图形界面)是程序的图形化界面;组件、图象窗口以及回应是创建界面所必需的三个基本元素;它供应用户一个常见的界面,以及一些控件,例如,按钮,列表框,菜单等;通常,仍可以通过编程来实现多种功能;2 电力系统故障分析42.1 故障基础学问电力系统的故障一般分为简洁故障和各种复杂故障;简洁故障是指电力系统正常运行时某一处发生短路或断线故障的情形,其又可分为短路故障 横向故障)和断线故障 纵向故障),而复杂故障就是指两个或两个以上简洁故障的组合;短路故障有 4 种类型:三相短路 )、两相短路 )、单相接地短路 )和两相短路接地);断线故障分为一相断线
3、和两相断线;其中发生单相接地短路故障的概率最 高,占 65%;在本次设计中,对这六种故障都进行了建仿照真,由于单相接地短路故障发生的几率最高,因此本文将该故障作为典型例子来分析建仿照真过程;2.2 单相短路接地故障分析假设系统短路前空载,短路模拟图如图1 所示;欢迎下载精品学习资源图 1 单相接地短路当系统中的 f 点发生单相 A 相)直接短路接地故障时,其短路点的边界条件为A 相在短路点 f 的对地电压为零, B 相和 C 相从短路点流出的电流为零,即:欢迎下载精品学习资源将式子23欢迎下载精品学习资源由边界条件组成复合序网复合序网是指在短路端口依据用序重量表示的边界条件,将正序、负序和零序
4、三个序网相互连接而成的等值网络)从A 相短路接地的序重量边界条件式 3)可见,它相当于三序序网的端头进行串联,如图2 所示图 2 单相接地短路复合序网复合序网直观地表达了不对称短路故障的地点和类型,对复合序网进行分析运算, 可以解出短路点处的各序电压,电流重量,如下:三相电流为:欢迎下载精品学习资源5三相电压为:73 系统总体设计为了排除一些干扰,在仿真中得到抱负的数据及波形,在本篇论文中,挑选了最具有代表性的典型的电力系统单机无穷大系统;该系统认为功率无穷大,频率恒定, 电压恒定,即对现实进行近似处理,以简化模型,更有利于得出结论,简化运算过程;如图 3 所示;图 3 单机无穷大系统上图中,
5、最左端是发电机组,是机端电压,是变压器的电抗,和是线路电抗,是无穷大电源电压;假设额定容量VA ,额定电压KV, 额定频率Hz, 变压器的变比,无穷大电源电压KV ;在接下来的系统仿真模型中,以上图为基础,用Simulink 以及 SimPowerSystems中的模块来连接组成所需要的系统,再进行故障分析;欢迎下载精品学习资源第一依据图 3,分析知道需要组成系统的几个主要部分,分别是发电机组,三相变压器,输电线路,负载,故障元件,测量仪器以及标准电压源;在Simulink 的扩展工具箱中找到 SimPowerSystems,或者直接在提示符下键入powerlib 打开电力系统模块库, 挑选建
6、模所需要的模块;使用同步发电机Synchronous Machine pu Standard,励磁系统Excitation System和水轮机调速器 Hydraulic Turbine and Governor 来组成发电机组;在进行发电机组的参数设置时,依据上述的额定值进行设置,转子类型Rotor type:凸极 ,将变比设置为 13.8/230模拟 220KM 的高压线;另外,将标准电压源的容量设置成 10E10 来模拟无穷大系统;第一用模块建立一个正常运行的电力系统,仿真后观看电压电流波形,待稳固后,再将故障元件加入其中,这样才能保证故障切除后系统最终能复原到稳固状态;本文以单相接地短
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