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山东交通学院电力系统故障分析课程设计电力系统故障分析课程设计报告书院(部)别信息科学与电气工程学院姓名学号指导教师2课程设计任务书题目基于Matlab的电力系统故障分析院(部)信息科学与电气工程学院专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号5月26日至6月6日共2周指导教师(签字)负责人(签字)年月日3目录摘要.................................................................................................................................................................4ABSTRACT.......................................................................................................................................................41电力系统故障分析的意义.............................................................................................................................52电力系统故障分析.........................................................................................................................................52.1故障概述..................................................................................................................................................52.2故障类型..................................................................................................................................................62.3故障概率.................................................................................................................................................62.4短路计算的基本原则和规定.................................................................................................................72.5短路点选择原则......................................................................................................................................92.6短路电流计算的基本步骤......................................................................................................................92.7电力系统故障分析计算..........................................................................................................................93电力系统故障仿真.......................................................................................................................................153.1三相短路系统仿真模型及各模块参数设置........................................................................................153.2仿真结果分析........................................................................................................................................214结论...............................................................................................................................................................27参考文献...........................................................................................................................................................284摘要本设计分析了电力系统短路故障的电气特征，并利用Matlab/Simulink软件对其进行仿真，进一步研究短路故障的特点。通过算例对电力系统短路故障进行分析计算。然后运用Matlab/Simulink对算例进行电力系统短路、断路故障仿真，得出仿真结果。并将电力系统短路故障的分析计算结果与Matlab仿真的分析结果进行比较，从而得出结论。结果表明计算结果与仿真结果差别不大，运用Matlab对电力系统短路故障进行分析与仿真，能够准确直观地考察电力系统短路故障的动态特性，验证了Matlab在电力系统仿真中的强大功能。关键词：短路故障；Simulink分析；短路、断路电流计算AbstractThisintroductiontothepowersyetemshort-circuitfaultanalysismethodandsimulationofMatlab/simulinkbasicfeatures.Firstanalysisandcalculationofpowersystemshort-circuitfault,andthenuseMatlab/simulinktopowersystemshort-circuitfaultsimulation,obtainsimulationresults.Comparepowersystemshort-circuitfaultanalysisandcalculationofresultswiththeresultsofMatlabsimulationandanalysissoastoarriveatconclusions.ItshowsthatusingMatlabpowersystemshort-circuitfaultanalysisandsimulationcanaccuratelyandvisuallyinspectthedynamiccharacteristicsofpowersystemshort–circuitfaultanalysisandvisuallyinspectthedynamiccharacteristicsofpowersystemshort–circuitfaultandverifiedinpowersystemsimulationofMatlab.Keywords:Faultanalysis;Simulinksimulation；Calculationofshort-circuitcurrent51电力系统故障分析的意义电力系统发生使对称结构遭受破坏的短路或断路故障，由于短路会产生十分严重的后果，因而引起了高度重视。除尽量消除导致短路、断路的原因外，还应在短路、断路故障发生后及时采取措施，尽量减少短路造成的损失，如采用继电保护将故障隔离，在合适的地点装设电抗器以限制短路电流，采用自动重合闸消除瞬时故障使系统尽快恢复正常等。这些措施均须建立在故障计算的基础上。在发电厂、变电所以及整个电力系统的设计工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、合理配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。因此故障计算对于电力系统的设计和安全运行具有十分重要的意义。2电力系统故障分析2.1故障概述短路和断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。所谓断路，是指一切不正常的相与相之间或相与地不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[。62.2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。表2.1给出这几种短路的简略记号。三相系统中发生的断路有2种基本类型：单相断路和两相断路。表2.1短、断路的简略记号短路类型示意图代表符号三相短路二相短路单相短路二相短路接地单相断路二相断路)3(F)2(F)1(F)1.1(F2.3故障概率运行经验指出，架空输电线是电力系统中比较薄弱的环节，发生短路的几率最高，我国某电力系统多年统计出在不同范围内发生短路故障的相对次数列出如表2.2。7表2.2不同范围能发生短路故障几率线路范围发生几率在110kV线路上容量为6000kW以上的发电机110kV变压器110kV母线78.0%7.5%6.5%8.0%表2.3110kV线路上各种类型短路故障几率短路类型发生几率三相短路二相短路二相短路接地单相短路5%4%8%83%从表2.3中的数字中可以看出单相短路几率占压倒性多数，国外的运行经验也证明了这一点。三相短路的几率是很小的，但这并不说明三相短路无关紧要，相反对三相短路应该加以重视，因为三相短路的情况最严重，有时为了最后论断电力系统在短路情况下工作的可能性，他起着决定性的作用。此外，研究三相短路之所以重要，还由于我们在分析计算不对称短路时，往往把不对称短路看成某种假定的三相短路来处理。2.4短路计算的基本原则和规定电力系统三相短路计算主要是短路电流周期分量的计算，在给定电源电势时，实际就是稳态交流电路的求解。在电力系统短路电流的工程计算中，许多实际问题的解决（如电网设计中的电气设备选择）并不需要十分精确的结果，于是产生了近似计算的方法。在近似计算中主要是对系统元件模型和标么值参数计算做了简化处理。在元件模型方面，忽略发电机、变压器和输电线路的电阻，不计输