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1、电力系统仿真论文一、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。1.2短路的影响：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
2、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。1.3故障类型：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。-20-为了保证电力系统运行的功能和质量，在设计、分析和研究时必须保证系统的静态和动态特
3、性。现代电力系统是一个超高压、大容量和跨区域的巨大的联合系统，电力系统事故具有突发性强、维持时间短、复杂程度高、破坏力大的特点，因而使得事后对故障原因分析、查找变得尤其困难。由于在实际系统上进行试验和研究比较困难，因此借助各种电力系统动态仿真软件电力系统的设计和研究已成为有效途径之一。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
4、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。-20-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。-20-(5)故障模块参数设
5、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0.01～0.05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-20-（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-20-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
6、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-20-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：-20-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
7、,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
