电力系统仿真结课论文.doc

电力系统仿真论文 实验目的： 分析短路故障对电力系统的影响。 1.1短路的概念： 短路是电力系统的严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生系统通路的情况。 电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90％。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。 二、仿真模型： 2.1电力系统模型 2.2电力系统模型的建立与分析： 电力系统仿真主要是对短路类型中的三相短路、两相短路和单相接地短路的电流、机端电压波形进行分析。利用Matlab软件中的电力系统模块库(PSB)，建立了模型，它对电力系统设备的设计和选用有一定的参考价值。同时电压电流波形可以直观的了解，便于建立系统的观念。 2.3仿真模型： 题目要求：发电机G：50MW、13.8kV，保持恒定，Y连接；变压器T-1：13.8/220kv；线路L：100km，负荷LD：5MVA 。 系统仿真模型如下： 三、模型描述： 四、模块参数计算及设计： 各元件参数设置如下： (1) 发电机参数设置 发电机额定容量为50MVA,额定电压为13.8KV，额定频率为60Hz，Yg连接，其它采用默认值。 (2) 三相变压器参数设置 额定频率为60Hz，一次侧电压13.8KV，二次侧电压220KV。其他采用默认值。 (3) 三相输电线参数设置 线路长100Km。 (4) 负荷参数设置 额定容量为50MVA。 (5) 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Transition Times来设置，设置为0.01～0.05秒。其余的短路故障模型可以通过修改三相故障模块的参数设置来实现，将在以下仿真过程中进行设置。 （a）三相交流电源G （b）三相测量元件 （c）三相双绕组变压器 T-1 （d）线路L （e）三相故障模块 （f）负荷LD 五、仿真参数选择及设计： 六、仿真结果： 正常运行时发电机输出端电压波形 正常运行时发电机输出端电流波形 分析：电力系统未发生短路故障时，发电机端的电压和电流均成正弦变化，三相交流电源的三相电压和电流之间相位不同，而幅值的大小是相同的。 单相接地短路故障分析 将三相电路短路故障发生器中的“故障相选择”选择A 相故障,并选择故障相接地选项,故障时间为0.01～0.05秒;在万用表元件中选择A 相、B 相和C 相电流作为测量电气量, 激活仿真按钮。（此处以A相接地短路为例） A相接地短路故障点三相电流： A相接地短路故障点三相电压： 分析：当A相发生接地短路时故障点A相电压降为零，非故障相即BC两相电压上升为线电压，其夹角为60°。故障切除后各相电压水平较原来升高，这是中性点电位升高导致的。 故障点各相电压： 分析: 当输电线路发生A 相接地短路时,B 相、C 相电压没有变化。在正常状态时，三相短路故障发生器处于断开状态,A相电压也不变,不为0. 在0. 01s 时,三相短路故障发生器闭合,此时A 相接地短路,其短路电压波形发生了剧烈的变化,电压降为0.在0. 05s时,三相短路故障发生器打开,故障排除,此时故障点A 相电压迅速恢复。 故障点各相电流： 分析：当输电线路发生A 相接地短路时,B 相、C 相电流没有变化,始终为0。在正常状态时，三相短路故障发生器处于断开状态,A相电流为0. 在0. 01s 时,三相短路故障发生器闭合,此时A 相接地短路,其短路电流波形发生了剧烈的变化,但大体上仍呈正弦规律变化.在0. 05s时,三相短路故障发生器打开,故障排除,此时故障点A 相电流迅速变为0。 发生单相接地短路故障时发电机端电压波形： 发生单相接地短路故障时发电机端电流波形： 分析:当0.01