基于MATLAB短路故障分析何正霖113736404

新疆农业大学课程论文题目:基于MATLAB的电力系统故障分析课程:电力系统仿真姓名:何正霖专业:电气工程及其自动化班级:电气114班学号:113736404指导教师:石砦职称:讲师2014年11月20日目录摘要..................................................................................................................................................2关键词..............................................................................................................................................21短路故障介绍................................................................................................................................41.1短路产生的原因................................................................................................................41.2短路的危害........................................................................................................................41.3短路故障分析的内容和目的....................................................................................42仿真分析........................................................................................................................................52.1仿真参数设置...................................................................................................................52.2仿真结果分析...................................................................................................................52.2.1故障点电流波形图。............................................................................................52.2.3电源端电压、电流波形图。................................................................................72.2.4故障点A相电流序分量波形图。........................................................................72.2.5故障点A相电压序分量波....................................................................................8参考文献.........................................................................................................................................12基于MATLAB的电力系统故障分析姓名：何正霖指导老师：石砦摘要：本文介绍了MATLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具Simulink和电力系统工具箱PSD进行仿真的基本方法。在仿真平台上，，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。将仿真波形清晰地显示在界面上以便比较和分析。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明了MATLAB是电力系统仿真研究的有力工具。关键词：电力系统；仿真；故障；MATLAB；PowersystemfaultanalysisbasedonMATLABName:HeZhenglinguideteacher:stoneZhaiAbstract:thispaperintroducestheapplicationofMATLABsoftwareinpowersystem,andtheuseofdynamicsimulationtoolSimulinkandpowersystemtoolboxPSDandthebasicmethodsofsimulation.Onthesimulationplatform,andbyselectingmodule,parameterSettings,aswellastheattachment,avarietyoffaultsimulationanalysisofpowersystem.Simulationwaveformwillbeclearlydisplayedontheinterfacetothecomparisonandanalysis.Basicaccordwiththeoreticalanalysis,theresultsshowthatthesimulationwaveformshowsthatMATLABisapowerfultoolforpowersystemsimulationresearch.Keywords:powersystem;Thesimulation;Fault;MATLAB;随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大，在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行，尤其是电力系统中对设备和人员等危害最大的事故故障，尤其是短路故障，而在分析解决事故故障时要不断的实验，在现实设备中很难实现，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。考虑这两种情况，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具十分重要，而MATLAB软件中的SIMULINK是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的集成开发环境，是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性动态系统仿真工具，为解决具体的工程问题提供了更为快速、准确和简洁的途径。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路，动力系统、电力系统和电力网简单示意如图1。图1动力系统、电力系统和电力网示意图电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。所以我们应对单相短路引起足够的重视，对单相短路的研究是有其重要意义的，所以本章重点就是研究单相短路故障在MATLAB中的运用和分析。1短路故障介绍1.1短路产生的原因（1）.元件损坏例如绝缘材料的自然老化，设计，安装维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等，(2).气象条件恶化例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌(3）.违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等；(4).其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。1.2短路的危害随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下的几个方面：（1）.短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。（2）．短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。（3）.短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。（4）.当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路故障的最严重后果。（5）.发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。1.3短路故障分析的内容和目的短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、短路容量的计算、故障后系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算，如故障时线路电流与电压之间的相位关系等。短路电流计算与分析的主要目的在于应用这些计算结果进行继电保护设计和整定值计算，开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备的设计，制定限制短路电流的措施和稳定性分析等。2仿真分析2.1仿真参数设置当电路图设计完成后，对其进行仿真，达到观察短路接地电路中暂态变化情况。在设置的三相电路短路故障发生器，将接地短路时间设置为[0.010.04]之间。根据接地短路发生时间设置仿真参数。在电路图的菜单选项中，选择仿真菜单，激活仿真参数命令，弹出参数对话框。根据对暂态过程时间估算，对仿真参数进行如下设置：三相电源：电压初始相位为0，频率为默认50Hz不变，Y型接法输电线路：线路长度100Km，其余参数保持为默认值不变。三相短路故障发生器：A相接地短路，0.01s发生短路，0.04s排除故障仿真参数的设置：起始时间为0s，终止时间为0.1s，变步长，MATLAB针对刚性系统提供了ode15s，ode23s，ode23t与ode23tb等算法。本文采用ode15算法。2.2仿真结果分析将三相电路短路故障发生器中的故障相选择为A相故障,并选择故障相接地选项。设置完电路图和仿真参数后，下面进行电路仿真。激活仿真按钮，查看仿真波形图。2.2.1故障点电流波形图。图2单相故障点A相电流波形图图3单相故障点B相电流波形图图4单相故障点C相电流波形图图5单相故障点A、B、C相电流波形图2.2.2故障点电压波形图。图6单相故障点A相电压波形图图7单相故障点B相电压波形图图8单相故障点C相电压波形图2.2.3电源端电压、电流波形图。图9单相接地电源端电压、电流波形图2.2.4故障点A相电流序分量波形图。图10故障点A相电流正序分量图图11故障点A相电流负序分量图图12故障点A相电流零序分量图图13故障点A相电流正序、负序和零序分量波形图2.2.5故障点A相电压序分量波图14故障点A相电压正序分量波形图图15故障点A相电压负序分量波形图图16故障点A相电压零序分量波形图图17故障点A相电压正序、负序、零序分量波形图结论上学期我进行了《电力系统分析》、《MATLAB在电气工程中的应用》等专业课程的学习，对运用MATLAB对电力系统故障分析部分的内容有了一定的了解。通过此次课程设计，让我对单相短路故障的分析方面的知识掌握，又进一步得到巩固。其次，在这次课程设计中，本小组成员充分发挥了团队合作的精神，一起完成了整个课程设计的过程，大家在设计的过程中一起讨论，分析，各施其责。也学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并