課程設(shè)計(jì)(論文)-基于matlab的電力系統(tǒng)單相短路故障分析與仿真

1、<p>　　電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　題目：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪?lt;/b></p><p>　　專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班級(jí)： 電氣1307 </p><p>　　姓名： 陳歡

2、 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書-----------------------（1）</p><p>　　引言-------------------------------------------------------------------（3）</p><p

3、>　　第一章．電力系統(tǒng)短路故障分析-------------------------------（4）</p><p>　　第二章．電力系統(tǒng)單相短路計(jì)算--------------------（5）</p><p>　　2.1簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的分析計(jì)算----------------------（5）</p><p>　　2.1.1. 對(duì)稱分量法--------

4、-----------（5）</p><p>　　2.2 單相接地短路------------------------------（6）</p><p>　　2.2.1.正序等效定則 ----------------------------（6）</p><p>　　2.2.2. 復(fù)合序網(wǎng)---------------------------------（6）&l

5、t;/p><p>　　2.2.3. 單相接地短路分析---------------------------（7）</p><p>　　第三章．電力系統(tǒng)單相短路時(shí)域分析----------------（10）</p><p>　　3.1仿真模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)------------------------（10）</p><p>　　3.1.1.實(shí)例

6、分析--------------------------------（10）</p><p>　　3.1.2.仿真參數(shù)----------------------------- -- -- --（11）</p><p>　　3.2仿真結(jié)果分析-------------------------------（13）</p><p>　　結(jié)束語--------------

7、---------------------------（18）</p><p>　　參考文獻(xiàn)---------------------------------------（18）</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　題目：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪?lt;/b></p><p&g

8、t;　　要求：本課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)單相接地短路進(jìn)行分析計(jì)算，并利用Matlab/Simulink軟件對(duì)其進(jìn)行仿真，通過仿真結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)一步研究短路故障的特點(diǎn)。并驗(yàn)證MATLAB/SIMULINK功能的強(qiáng)大。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，在這種情況下，許多大型的電力科研實(shí)驗(yàn)很難進(jìn)行

9、，尤其是電力系統(tǒng)中對(duì)設(shè)備和人員等危害最大的事故故障，尤其是短路故障，而在分析解決事故故障時(shí)要不斷的實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)實(shí)設(shè)備中很難實(shí)現(xiàn)，一是實(shí)際的條件難以滿足；二是從系統(tǒng)的安全角度來講也是不允許進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的?？紤]這兩種情況，尋求一種最接近于電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況的數(shù)字仿真工具十分重要，而MATLAB軟件中的SIMULINK是用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的集成開發(fā)環(huán)境，是結(jié)合了框圖界面和交互仿真能力的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真工具，為解決具體的工程問題提

10、供了更為快速、準(zhǔn)確和簡(jiǎn)潔的途徑。電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)，它包括升降壓變壓器和各種電壓等級(jí)的輸電線路，動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)簡(jiǎn)單示意如圖1-1。</p><p>　　圖1-1 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)示意圖</p><p>　　電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。所以我們應(yīng)對(duì)單相短路引起足夠的重視，對(duì)單相短路

11、的研究是有其重要意義的，所以本章重點(diǎn)就是研究單相短路故障在MATLAB中的運(yùn)用和分析。</p><p>　　第一章．電力系統(tǒng)短路故障分析</p><p>　　1.短路產(chǎn)生的原因有很多，主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）.元件損壞例如絕緣材料的自然老化，設(shè)計(jì)，安裝維護(hù)不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等，</p><p>　　(2).

12、氣象條件惡化例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌</p><p>　　(3）. 違規(guī)操作，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等；</p><p>　　(4). 其他，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。</p><p><b>　　2.短路的危害</b></p&

13、gt;<p>　　隨著短路類型、發(fā)生地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。短路的危險(xiǎn)后果一般有以下的幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）.短路故障使短路點(diǎn)附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。</p><p>　?。?）．短路電流使設(shè)

14、備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。</p><p>　?。?）. 短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，對(duì)用戶影響很大。系統(tǒng)中最主要的電力負(fù)荷是異步電動(dòng)機(jī)，它的電磁轉(zhuǎn)矩同端電壓的平方成正比，電壓下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩顯著減小，轉(zhuǎn)速隨之下降。當(dāng)電壓大幅度下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢，設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。</p><p>　?。?）.當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較

15、長(zhǎng)時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電廠可能失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障的最嚴(yán)重后果。</p><p>　?。?）.發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)，這對(duì)于架設(shè)在高壓電力線路附近的通訊線路或鐵道訊號(hào)系統(tǒng)等會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。</p><p>　　3.短路故障分析的內(nèi)容和目的</p><p>　　短路故障分析的主要內(nèi)容

16、包括故障后電流的計(jì)算、短路容量的計(jì)算、故障后系統(tǒng)中各點(diǎn)電壓的計(jì)算以及其他的一些分析和計(jì)算，如故障時(shí)線路電流與電壓之間的相位關(guān)系等。短路電流計(jì)算與分析的主要目的在于應(yīng)用這些計(jì)算結(jié)果進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和整定值計(jì)算，開關(guān)電器、串聯(lián)電抗器、母線、絕緣子等電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，制定限制短路電流的措施和穩(wěn)定性分析等。</p><p>　　二、電力系統(tǒng)單相短路計(jì)算</p><p>　　2.1簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的分析

17、計(jì)算</p><p>　　在電力系統(tǒng)的故障中，僅在一處發(fā)生不對(duì)稱短路或斷線的故障稱為簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障。它通常分為兩類,一類叫橫向不對(duì)稱故障，包括兩相短路，單相接地短路以及兩相接地短路三種類型。這種故障發(fā)生在系統(tǒng)中某一點(diǎn)的一些相之間或相與地之間，是處于網(wǎng)絡(luò)三相支路的橫向，故稱為橫向不對(duì)稱故障，其特點(diǎn)是由電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）和公共參考點(diǎn)（地接點(diǎn)）之間構(gòu)成故障端口。該端口一個(gè)是高電位點(diǎn)，另一個(gè)是零電位點(diǎn)。另一類

18、故障時(shí)發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)沿三相支路的縱向，叫縱向不對(duì)稱故障，它包括一相斷相和兩相斷相兩種基本類型，其特點(diǎn)是由電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)高電位之間構(gòu)成故障端口。</p><p>　　分析計(jì)算不對(duì)稱故障的方法很多，如對(duì)稱分量法、分量法以及在abc坐標(biāo)系統(tǒng)中直接進(jìn)行計(jì)算等。目前實(shí)際中用的最多的和最基本的方法仍是對(duì)稱分量法，現(xiàn)在就重點(diǎn)介紹這種方法，其他方法只做簡(jiǎn)略的介紹。</p><p>　　應(yīng)用對(duì)稱分量法分析

19、計(jì)算簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障時(shí)，對(duì)于各序分量的求解一般有兩種方法：一種是直接聯(lián)立求解三序的電動(dòng)勢(shì)方程和三個(gè)邊界條件方程；另一種是借助于復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行求解，即根據(jù)不同故障類型所確定的邊界條件，將三個(gè)序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)逆溄?，組成一個(gè)復(fù)合序網(wǎng)，通過對(duì)復(fù)合序網(wǎng)的計(jì)算，求出電流、電壓的各序?qū)ΨQ分量。由于這種方法比較簡(jiǎn)單，又容易記憶，因此應(yīng)用較廣。</p><p>　　在所討論的各種不對(duì)稱故障的分析計(jì)算中，求出的各序電流、電壓對(duì)稱分量及各

20、相電流、電壓值，一般都是指起始時(shí)或穩(wěn)態(tài)時(shí)的基頻分量。</p><p>　　在工程計(jì)算中都假定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是對(duì)稱的，也就是忽略了不對(duì)稱短路時(shí)的高次諧波分量。這種假定對(duì)穩(wěn)極發(fā)電機(jī)和d軸及q軸都裝有阻尼繞組的凸極發(fā)電機(jī)是比較切合實(shí)際的。</p><p>　　2.2 單相接地短路</p><p>　　2.2.1.正序等效定則</p><p>　　由前述

21、分析可知，在求解各種不對(duì)稱故障時(shí)，故障支路的正序電流分量</p><p><b>　　可用如下同式表示。</b></p><p><b>　?。?-32）</b></p><p>　　式中 ------故前故障點(diǎn)基準(zhǔn)相的運(yùn)行相電壓；</p><p>　　------與短路故障類型有關(guān)的阻抗（三相短

22、路時(shí)，；兩相短路時(shí)，；兩相接地短路時(shí)，；單相接地短路時(shí)，）。</p><p>　　由式（4-32）可見，不對(duì)稱短路故障時(shí)故障支路的正序分量電流 ， 等</p><p>　　于故障點(diǎn)每相加上一個(gè)附加阻抗后發(fā)生三相短路的電流。這就是正序等效定則。</p><p>　　故障點(diǎn)故障相電流的絕對(duì)值與故障支路的正序分量電流成正比，可表示為</p><p>

23、;<b>　　（4-33）</b></p><p>　　式中 為與短路類型有關(guān)的比例系數(shù)，其值見表4-1。</p><p>　　表4-1 不同短路故障類型的</p><p>　　故障類型 三相短路 兩相短路 兩相接地短路 單相接地短路</p><

24、;p>　　1 3</p><p>　　2.2.2.關(guān)于復(fù)合序網(wǎng)</p><p>　　電力系統(tǒng)某一故障點(diǎn)的正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)及零序網(wǎng)絡(luò)，屬于基本序網(wǎng)，與故障類型、故障相別無關(guān)；但由各序網(wǎng)絡(luò)組合成的復(fù)合序網(wǎng)與短路故障的類型、相別有關(guān)。如前述，對(duì)同一類型的短路故障，不論發(fā)生在哪些相上，以特殊相位基準(zhǔn)相所表示的邊界條件是不變的，因而復(fù)合序網(wǎng)

25、的形式是一樣的，也是最為簡(jiǎn)單的。換言之，當(dāng)不對(duì)稱支路中有兩相阻抗相同時(shí)，以特殊相為對(duì)稱分量的基準(zhǔn)相作出的復(fù)合序網(wǎng)圖，在各序網(wǎng)之間可以不用互感器而直接連接起來。</p><p>　　由以上所討論的三種短路時(shí)復(fù)合序網(wǎng)圖可以看出：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪窌r(shí)的復(fù)合序網(wǎng)是按三個(gè)序電壓之和等于零和三個(gè)序電流相等的邊界條件，由三個(gè)獨(dú)立的序網(wǎng)絡(luò)相串聯(lián)而成的，所以常稱這種故障為串聯(lián)型故障；兩相接地短路（或兩相短路）時(shí)復(fù)合序網(wǎng)是按三個(gè)（或兩個(gè)）

26、序電流之和等于零和三個(gè)（或兩個(gè)）序電壓相等的邊界條件，由各獨(dú)立序網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)而成的，所以稱這種故障為并聯(lián)型故障。</p><p>　　2.2.3 單相接地短路分析</p><p>　　單相接地短路時(shí)的系統(tǒng)接線圖如圖4-6所示。假定a相接地短路，短路處以相量表示的邊界條件方程為</p><p>　　； （4-14）</p

27、><p><b>　　轉(zhuǎn)換為對(duì)稱分量關(guān)系</b></p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　可見，單相接地短路時(shí)有零序電壓，同時(shí)也存在零序電流（在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中）。由式（4-15）可知，A相接地短路時(shí)選基準(zhǔn)相為a相，故障點(diǎn)b相和c相的序電壓、序電流就沒有式（4-15）的簡(jiǎn)單關(guān)系。同樣，b相接

28、地時(shí)選基準(zhǔn)相位b相，c相接地時(shí)選基準(zhǔn)相位c相，基準(zhǔn)相的序電壓、序電流具有式（4-15）的關(guān)系。</p><p>　　故障處以序分量表示的邊界條件指明了三序網(wǎng)絡(luò)在故障端K處的聯(lián)接方式。分析式（4-15），由于，所以正序網(wǎng)、負(fù)序網(wǎng)、零序網(wǎng)應(yīng)串聯(lián)；同時(shí)因，故三個(gè)序網(wǎng)串聯(lián)后應(yīng)短接，畫出復(fù)合序網(wǎng)如圖4-7所示。由復(fù)合序網(wǎng)可求出故障處的各序電流和電壓</p><p><b>　　（4-16）

29、</b></p><p>　　圖4-6單相接地短路時(shí)系統(tǒng)接線圖 圖4-7單相接地短路時(shí)的復(fù)合序網(wǎng)圖</p><p><b>　　（4-17）</b></p><p><b>　　短路處的各序功率為</b></p><p>　?。╯=1,2,0）

30、 (4-18)</p><p>　　根據(jù)對(duì)稱分量的合成公式，可得各相電流、電壓為</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p><b>　　（4-20）</b></p><p>　　由式（4-20）可得</p><p><b>　?。?-21）&

31、lt;/b></p><p>　　式（4-21）說明，兩個(gè)非故障相電壓的幅值比M與其間的相位差與的比值有關(guān)。</p><p>　　因，作出電流相量關(guān)系如圖4-8（b）所示。</p><p>　　假定和得阻抗角相等（或?yàn)榧冸娍梗?，?，</p><p>　　可知，滯后的相位角為，滯后的相角為，又 ，作出故障點(diǎn)電壓相量圖如圖4-8（a）所示

32、。圖中示出的 電壓相量關(guān)系對(duì)應(yīng)的是的情況，根據(jù)式(4-21),此時(shí)。 </p><p>　　圖4-8 單相接地短路處的電壓電流相量圖</p><p>　　從以上的分析計(jì)算可知，單相接地短路有以下一些基本特點(diǎn)：</p><p>　　（1）短路處故障中的各序電流大小相等，方向相同，故障相中的電=</p><

33、p>　　3=3=3，而兩個(gè)非故障相中的電流均為零。</p><p>　?。?）短路處正序電流的大小與在短路點(diǎn)原正序網(wǎng)絡(luò)上增加一個(gè)附加阻抗</p><p>　　而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。</p><p>　?。?）短路點(diǎn)故障相的電壓等于零。</p><p>　?。?）在假定 和 的阻抗角相等的情況下，兩個(gè)非故障相電壓的幅值總 等， 相位

34、差角的大小決定于的比值， 當(dāng)比值在范圍內(nèi)變化時(shí)，</p><p>　　的變化范圍為，對(duì)應(yīng)比值為的情況，對(duì)應(yīng)比值接近于零的情況。</p><p>　　第三章．電力系統(tǒng)單相短路時(shí)域分析</p><p>　　3.1仿真模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1.1 實(shí)例分析</p><p>　　恒定電壓源電路模型如圖3-

35、1所示。使用理想三相電壓源作為電路的供電電源；使用分布參數(shù)輸電線路作為輸電線路，輸電線line1的長(zhǎng)度為100km，輸電線路line2的長(zhǎng)度為100km；使用三相電路短路故障發(fā)生器進(jìn)行不同類型的短路。電壓源為Y接類型，輸電線路line2端為中性點(diǎn)接地。擬定仿真的電力系統(tǒng)如圖所示,使用理想三相電壓源作為電路的電源,電壓源為Y型連接,中性點(diǎn)不接地;使用分布參數(shù)輸電線作為輸電線路,兩條輸電線路的參數(shù)設(shè)置相同,Line1 末端為中性點(diǎn)接地; 使

36、用三相短路故障發(fā)生器使電路發(fā)生A相接地短路。</p><p>　　圖2 仿真模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1.2 仿真參數(shù)設(shè)置</p><p>　　當(dāng)電路圖設(shè)計(jì)完成后，對(duì)其進(jìn)行仿真，達(dá)到觀察短路接地電路中暫態(tài)變化情況。</p><p>　　在設(shè)置的三相電路短路故障發(fā)生器，將接地短路時(shí)間設(shè)置為[0.01 0.04]之間。根據(jù)接地短路

37、發(fā)生時(shí)間設(shè)置仿真參數(shù)。</p><p>　　在電路圖的菜單選項(xiàng)中，選擇仿真菜單，激活仿真參數(shù)命令，彈出參數(shù)對(duì)話框。</p><p>　　根據(jù)對(duì)暫態(tài)過程時(shí)間估算，對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置：</p><p>　　三相電源：電壓初始相位為0，頻率為默認(rèn)50Hz不變，Y型接法</p><p>　　輸電線路：線路長(zhǎng)度100Km，其余參數(shù)保持為默認(rèn)值不變。

38、</p><p>　　三相短路故障發(fā)生器：A相接地短路，0.01s發(fā)生短路，0.04s排除故障</p><p>　　仿真參數(shù)的設(shè)置：起始時(shí)間為0s，終止時(shí)間為0.1s，變步長(zhǎng)，MATLAB 針對(duì)剛</p><p>　　性系統(tǒng)提供了ode15 s，ode23 s，ode23 t 與ode23 tb 等算法。本文采用ode15算法。</p><p&g

39、t;　　3.2 仿真結(jié)果分析</p><p>　　將三相電路短路故障發(fā)生器中的 故障相選擇為A相故障,并選擇故障相接地選項(xiàng)。 </p><p>　　設(shè)置完電路圖和仿真參數(shù)后，下面進(jìn)行電路仿真。激活仿真按鈕，查看仿真波形圖。</p><p>　?。?）故障點(diǎn)電流波形圖。在萬用元件M1中選擇故障點(diǎn)A相電流，作為測(cè)量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相電流波形圖如圖6-33

40、所示。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)A相電流由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電流為0A。在0.01s時(shí),三相電路短路故障發(fā)生器閉合,此時(shí)電路發(fā)生A相接地短路,故障點(diǎn)A相電流發(fā)生變化,由于閉合時(shí)由初始輸入量和初始狀態(tài)量，因而故障點(diǎn)A相電流波形上移。在0.04s時(shí),三相電路短路故障發(fā)生器打開,相當(dāng)于排除故障,此時(shí)故障點(diǎn)A相電流迅速下降為0A。</p><p>　　選擇故障點(diǎn)B相和C相電流，作為測(cè)量電氣量。激活仿真按鈕，

41、則故障點(diǎn)B和C相電流波形如圖6-34所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在A相發(fā)生單相短路時(shí),故障點(diǎn)B相和C相電流沒有變化,始終為0。</p><p>　　圖6-33 單相故障點(diǎn)A相電流波形圖 圖6-34 單相故障點(diǎn)B相電流波形圖</p><p>　　圖6-35 單相故障點(diǎn)C相電流波形圖 圖6-36 單相故障點(diǎn)A、B、C相電流波形圖</p><

42、;p>　?。?）故障點(diǎn)電壓波形圖。在萬用元件M1中選擇故障點(diǎn)A相電壓,作為測(cè)量電氣量。激活仿真按鈕,則故障點(diǎn)A相電壓波形圖如圖6-37所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)A相電壓由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而電壓為正弦波形。在0.01s時(shí),三相電路短路故障發(fā)生器閉合,此時(shí)電路發(fā)生A相接地短路,故障點(diǎn)A相電壓發(fā)生變化,突變?yōu)?。在0.04s時(shí),三相電路短路故障發(fā)生器打開,相當(dāng)于排除故障,此時(shí)故障點(diǎn)A相電壓波動(dòng)

43、恢復(fù)正弦波形。</p><p>　　在萬用元件M1中選擇故障點(diǎn)B和C相電壓，作為測(cè)量電氣量。激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)B相和C相電壓波形如圖6-38和6-39所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：由圖形可以得出以下結(jié)論:在A相短路，其B、C兩相的電壓波形應(yīng)為一對(duì)稱波形使得B、C兩相的電壓波形疊加在一起時(shí)成一角度。</p><p>　　圖6-37 單相故障點(diǎn)A相電壓波形圖 圖6-38

44、單相故障點(diǎn)B相電壓波形圖</p><p>　　圖6-39 單相故障點(diǎn)C相電壓波形圖</p><p>　?。?）電源端電壓、電流波形圖。在電源端輸出的電壓信號(hào)，分別選擇A、B、C三相電壓、電流作為測(cè)量電氣量。激活仿真按鈕，則電壓、電流波形圖如圖6-40所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在三相短路過程中，電源端的三相電壓、電流只有一些波動(dòng)，但是沒有發(fā)生顯著的變化。</p><p

45、>　　圖6-40 單相接地電源端電壓、電流波形圖</p><p>　?。?）故障點(diǎn)A相電流序分量波形圖。在萬用元件M2中選擇故障點(diǎn)A相電流、故障點(diǎn)B相電流、故障點(diǎn)C相電流作為電氣測(cè)量量，激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相電流正序、負(fù)序、零序分量波形如圖6-41所示。由圖形可以得出，故障時(shí),A相電流正序、負(fù)序和零序的幅值和相角是相同的。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，故障點(diǎn)A相電流正序、負(fù)序和零序分量由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)

46、，因而幅值為0，相角為0。在0.01s時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器閉合，此時(shí)電路發(fā)生A相單相接地故障，故障點(diǎn)A相電流正序、負(fù)序和零序幅值緩慢波動(dòng)上升，相角突變后，在大約90deg時(shí)穩(wěn)定。在0.04s時(shí)，三相電路短路故障發(fā)生器打開，此時(shí)電路排除故障，故障點(diǎn)A相電流正序、負(fù)序和零序分量的幅值緩慢波動(dòng)下降，在0.06s時(shí)穩(wěn)定在0，相角至0.06s時(shí)突變?yōu)榇蠹s-180deg，然后波動(dòng)穩(wěn)定到0。</p><p>　　（4）故

47、障點(diǎn)A相電壓序分量波形圖。在萬用元件M2中選擇故障點(diǎn)A相電壓、故障點(diǎn)B相電壓、故障點(diǎn)C相電壓作為電氣測(cè)量量，激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相電壓正序分量波形如圖6-42所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)故障點(diǎn)A相電壓正序分量由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而幅值為0，相角為0。在0.01s時(shí),三相電路短路故障發(fā)生器閉合,此時(shí)電路發(fā)生A相單相接地故障，故障點(diǎn)A相電壓正序分量發(fā)生變化,幅值突變后穩(wěn)定在45000V左右，相角在0deg

48、左右緩慢波動(dòng)。在0.04s三相電路短路故障發(fā)生打開,相當(dāng)于排除故障，此時(shí)故障點(diǎn)A相電壓正序分量的幅值繼續(xù)穩(wěn)定在45000V；故障點(diǎn)A相電壓正序分量的相角繼續(xù)緩慢波動(dòng)，最后穩(wěn)定到0。</p><p>　　圖6-42故障點(diǎn)A相電流正序分量圖 故障點(diǎn)A相電流負(fù)序分量圖 </p><p>　　故障點(diǎn) A 相電流零序分量圖 故障點(diǎn)A相電流正序、負(fù)序和零序分

49、 量波形圖</p><p>　　圖6-40 故障點(diǎn)A相電壓正序分量波形圖</p><p>　　在萬用元件M2中選擇故障點(diǎn)A相電壓、故障點(diǎn)B相電壓、故障點(diǎn)C相電壓作為電氣測(cè)量量，激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相電壓負(fù)序分量波形如圖6-41所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)故障點(diǎn)A相電壓負(fù)序分量由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而幅值為0，相角為0。在0.01s時(shí),三相電路短路故障發(fā)生

50、器閉合,此時(shí)電路發(fā)生A相單相接地故障，故障點(diǎn)A相電壓負(fù)序分量發(fā)生變化,故障點(diǎn)A相電壓突變后緩慢波動(dòng)變化，相角在0deg左右波動(dòng)變化，在0.04s時(shí)，三相短路故障發(fā)生器打開。相當(dāng)于排除故障。此時(shí)故障點(diǎn)A相電壓負(fù)序分量的幅值迅速下降，至0.06s時(shí)緩慢波動(dòng)到0；故障點(diǎn)A相電壓負(fù)序分量的相角繼續(xù)緩慢波動(dòng)，最后在0.06s后突變。</p><p>　　圖6-41 故障點(diǎn)A相電壓負(fù)序分量波形圖</p><

51、;p>　　在萬用元件M2中選擇故障點(diǎn)A相電壓、故障點(diǎn)B相電壓、故障點(diǎn)C相電壓作為電氣測(cè)量量，激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相電壓零序分量波形如圖6-42所示。由圖形可以得出以下結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)時(shí)故障點(diǎn)A相電壓零序分量由于三相電路短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài)，因而幅值為0，相角為0。在0.01s時(shí),三相電路短路故障發(fā)生器閉合,此時(shí)電路發(fā)生A相單相接地故障，故障點(diǎn)A相電壓零序分量發(fā)生變化,幅值迅速上升，穩(wěn)定至大約45000V左右，相角大致在180

52、deg和-180deg之間波動(dòng)變化。在0.04s時(shí)，三相短路故障發(fā)生器打開。相當(dāng)于排除故障。此時(shí)，A相電壓零序分量的幅值下降，至0.06s時(shí)幅值為0；故障點(diǎn)A相電壓零序分量相角繼續(xù)在180deg至-180deg之間波動(dòng)變化，至0.06s時(shí)緩慢波動(dòng)到0。</p><p>　　在萬用元件M2中選擇故障點(diǎn)A相電壓、故障點(diǎn)B相電壓、故障點(diǎn)C相電壓作為電氣測(cè)量量，激活仿真按鈕，則故障點(diǎn)A相電壓正序、負(fù)序、零序分量波形如圖6

53、-43所示。</p><p>　　圖6-42 故障點(diǎn)A相電壓零序分量波形圖</p><p>　　圖6-43 故障點(diǎn)A相電壓正序、負(fù)序、零序分量波形圖</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　上學(xué)期我進(jìn)行了《電力系統(tǒng)分析》、《MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)運(yùn)用MATLAB對(duì)

54、電力系統(tǒng)故障分析部分的內(nèi)容有了一定的了解。通過此次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)單相短路故障的分析方面的知識(shí)掌握，又進(jìn)一步得到鞏固。其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，本小組成員充分發(fā)揮了團(tuán)隊(duì)合作的精神，一起完成了整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程，大家在設(shè)計(jì)的過程中一起討論，分析，各施其責(zé)。也學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。</p>&

55、lt;p>　　最后，通過此次課程設(shè)計(jì)，也鍛煉了我們主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，使我收獲頗多。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　主要參考資料：</b></p><p>　　[1] 何仰贊 溫增銀.電力系統(tǒng)分析[M] 武漢：華中科技大學(xué)出版社 2002</p&

56、gt;<p>　　[2] 熊信銀 張步涵.電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)[M] 武漢：華中科技大學(xué)出版社 2003</p><p>　　[3]李廣凱，李庚銀. 電力系統(tǒng)仿真軟件綜述[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2005（6）：61-65.</p><p>　　[4]彭建飛，任岷，王樹錦. MATLAB在電力系統(tǒng)仿真研究中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)仿真，2005（6）：193-196.</p