电力系统单相断线计算与仿真(4)

辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统单相断线计算与仿真（4）院（系）：电气工程学院专业班级：电气111班学号：110303011学生姓名：左钰指导教师：李宝国教师职称：教授起止时间：14-06-30至14-07-11本科生课程设计（论文）II课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化课程设计（论文）任务原始资料：系统如图各元件参数如下（各序参数相同）：G1、G2：SN=32MVA，VN=10.5kV，X=0.28；T1:SN=35MVA，Vs%=10.5，k=10.5/121kV,△Ps=180kW,△Po=40kW,Io%=0.9；YN/d-11T2:SN=35MVA，Vs%=10.5，k=10.5/121kV,△Ps=150kW,△Po=45kW,Io%=0.9；YN/d-11L1:线路长80km，电阻0.21Ω/km，电抗0.4Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；L2:线路长90km，电阻0.18Ω/km，电抗0.38Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；；L3:线路长80km，电阻0.22Ω/km，电抗0.41Ω/km，对地容纳2.8×10-6S/km；；负荷：S3=45MVA，功率因数为0.88。任务要求（支路L3发生C相断线时）：1计算各元件的参数；2画出完整的系统等值电路图；3忽略对地支路，计算断点的A、B和C三相电压和电流；4忽略对地支路，计算其它各个节点的A、B和C三相电压和支路电流；5在系统正常运行方式下，对系统进行单相断线的Matlab仿真；6将断线运行计算结果与仿真结果进行分析比较，得出结论。GGG1T11L12T2G21:kk:1L3L23S3本科生课程设计（论文）III指导教师评语及成绩平时考核：设计质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算本科生课程设计（论文）IV摘要电力系统分析主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时故障电流、电压及其在电力网中的分布。本课设中，先计算各元件参数，然后采用对称分量法该网络分解为正，负，零序三个对称序网，并且求出戴维宁等效电路，再计算当L3支路发生单相断线时系统中各节点的各相电压和电流，计算各条支路各相的电压和电流，最后在系统正常运行方式下，对各种不同时刻单相断线进行Matlab仿真，将断线运行计算结果与各时刻断线的仿真结果进行分析比较。关键词：电力系统分析；单相短路：参数计算；对称分量法；Matlab仿真本科生课程设计（论文）V目录第1章绪论..........................................................11.1电力系统断线概述.............................................11.2本文设计内容.................................................1第2章电力系统不对称故障计算原理....................................22.1对称分量法基本原理...........................................22.2三相序阻抗及等值网络.........................................22.2.1正序网络...............................................22.2.2负序网络...............................................42.2.3零序网络...............................................42.3单相断线故障的计算步骤.......................................5第3章电力系统单相断线计算..........................................63.1系统等值电路及元件参数计算...................................63.2标幺值及参数计算.............................................63.2.1发电机标幺值...........................................63.2.2变压器标幺值...........................................63.2.3线路标幺值.............................................73.2.4变压器参数计算.........................................73.3潮流计算.....................................................83.3.1潮流计算意义...........................................83.3.2潮流计算...............................................83.4单相断线计算................................................103.4.1故障序电流............................................103.4.2非故障序电流..........................................11第4章单相断线的仿真...............................................124.1仿真模型的建立..............................................124.2仿真结果及分析..............................................13第5章总结.........................................................14参考文献............................................................15本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1电力系统断线概述凡造成电力系统运行不正常的任何连接或情况均称为电力系统的故障。电力系统的故障有多种类型，如短路、断线或它们的组合。短路称为横向故障，而断线故障又称为纵向故障。断线故障可分为单相断线和两相断线，分别记为。三相断线如同开断一条支路，一般不作为故障处理。断线又称为非全相运行，也是一种不对称故障。大多数情况下在电力系统中一次只有一处故障，称为简单故障或单重故障，但有时可能有两处或两处以上故障同时发生，称为复杂故障或多重故障。造成断线原因有很多，如导线因机械负荷过载或因质量事故断开，或某处发生单相接地后断路器将故障相断开等。电力系统发生不对称纵向故障时，虽然不像不对称短路那样引起超大的短路电流和电压的急剧下降，但会产生大的负序和零序电流。负序电流使发电机绕组过热，零序电流对通讯系统产生干扰，它们引起的电压电流不对称可能使某些继电保护误动作。1.2本文设计内容电力系统运行不正常的任何连接或情况均称为电力系统的故障。电力系统的故障有多种类型，如短路、断线或它们的组合。短路称为横向故障，而断线故障又称为纵向故障。断线故障可分为单相断线和两相断线，分别记为。本文通过对给定的系统进行参数计算、求支路单相断线的各相电压和电流、计算各条支路电压和电流和对系统进各种不同C相断线进行matlab仿真。最后通过数据对系统。进行分析比较，从而可以看出单相断线对电力系统的影响。本科生课程设计（论文）2第2章电力系统不对称故障计算原理2.1对称分量法基本原理对称分量法是分析不对称故障的常用的方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解成正序、负序和零序三相对称的三向量。在不同序别的对称分量作用下，电力系统的各元件可能呈现不同的特性。在应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须做出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图、中性点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。根据给定的电路图和上述的原则做出正序、负序和零序网络。2.2三相序阻抗及等值网络2.2.1正序网络所谓的序阻抗是指元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降落与通过该元件同一序电流的比值。序阻抗分为正序阻抗，负序阻抗和零序阻抗。(1)正序阻抗：应用对称分量法计算时，正序电压与正序电流之比。(2)负序阻抗：应用对称分量法计算时，负序电压与负序电流之比。(3)零序阻抗：应用对称分量法计算时，零序电压与零序电流之比。正序网络就是通常计算对称短路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。如图2.1:图2.1系统正序网络本科生课程设计（论文）3对正序电路图进行星脚变换：已知各线路的阻抗为：L1：Z13=0.12+j0.218L2：Z12=0.112+j0.215L3：Z23=0.105+j0.196星角变换公式：(2-1）将各阻抗代入公式3-1中，可得Z1=0.09+j0.194Z2=0.105+j0.21Z3=0.098+j0.199由戴维南定理，对系统的正序、负序和零序网络进行化简，可得系统的等值电抗为0.517。从故障口看正序网络，它是一个有源网络，可以用戴维南定理简化如下图的形式。图2.2正序戴维南等效图ff(1)jXE+-.eqIV..F(1)F(1)11ff'....本科生课程设计（论文）42.2.2负序网络负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源等于零，而在故障点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。如图2.3图2.3负序电路图在计算负序参数时，运用的公式和步骤和正序的相同，因此将相应的数据代入公式可得其等值电抗为0.517。从故障点看进去，负序网络是一个无源网络。经简化后的负序网络如下图2.4图2.4负序戴维南等效电路图2.2.3零序网络在故障点施加代表故障边界条件的零序电势是，由于三相零序电流大小及相位相同，它们必须经过大地（或者架空地线、电缆包皮等）才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。该电力系统的零序网路如下图2.5ff(2)jXIV..F(2)F(2)22ff'....本科生课程设计（论文）5图2.5零序电路图对于零序电路Xff0=X6+X7+X8=0.12+0.1+0.12=0.34从故障点看零序网络，也是一个无源网络。简化后的零序网络如下图2.6图2.6零序戴维南等效电路图2.3单相断线故障的计算步骤1.计算故障序电路2.计算非故障序电路ff(0)jXF(0)I..ff'00VF(0)....本科生课程设计（论文）6第3章电力系统单相断线计算3.1系统等值电路及元件参数计算图3.1系统等值电路图选取基准容量SB=100MVA,选择第一段的额定电压为基准电压，即VB1=10.5kV。则1BV=10.5kv,则2BV=121kv3.2标幺值及参数计算3.2.1发电机标幺值0.9410.5100325.100.32222G**1BIBGNNGNGVSSVXX0.9410.51003210.50.322212G**2BBGNNGNGVSSVXX3.2.2变压器标幺值3.05.101005.355.101005.101