电力系统单相断线计算与仿真(4)

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）：工程技术学院

专业班级：电气工程及

学号：

学生姓名：

指导教师：

教师职称：

起止时间： 15-06-15至15-06-26

课程设计（论文）任务及评语

课程设计（论文）任务原始资料：系统如图

各元件参数标幺值如下（各元件及电源的各序阻抗均相同）：

T1、T2：电阻0，电抗0.02，k=1.08，标准变比侧Y N接线，另一侧Δ接线；

L24: 电阻0.03，电抗0.07，对地容纳0.03；

L23: 电阻0.03，电抗0.08，对地容纳0.03；

L34: 电阻0.025，电抗0.07，对地容纳0.032；

G1、 G2：电阻0.01，电抗0.09，电压1.00；

负荷功率：S1=0.5+j0.15，S2=0.5=j0.1；

任务要求：

1 对系统进行潮流计算；

2 当L34支路发生A相断线时，计算系统中各节点的各相电压和电流；

3 计算各条支路各相的电压和电流；

4 在系统正常运行方式下，对各种不同时刻A相断线进行Matlab仿真；

5 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，得出结论。

指导教师评

语及成绩

平时考核：设计质量：论文格式：

总成绩：指导教师签字：

年月日G1 T1 2 L24 4

S2

1:k

L23 L34

3

S1

摘要

电力系统的设计和运行中，需要考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，防止其破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。轻则造成电流增大，电压下降，从而危及设备的安全或使设备无法正常运行；重则将导致电力系统对用户的正常供电局部甚至全部遭到破坏，从而对国民经济造成重大损失。

本课设主要介绍有关电力系统故障的基本概念及故障计算中标幺值的特点，并通过断线计算对电力系统的运行状态有一个初步的认识，同时对电力系统进行不对称故障的分析计算，主要内容为单相断线的分析计算，最后，通过Matlab软件对单相断线故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将单相断线运行计算结果与各时刻线路的仿真结果进行分析比较，得出结论。

关键词：单相断线；潮流计算；Matlab仿真

目录

第1章绪论 0

1.1电力系统概述 0

1.2研究内容简介 0

第2章潮流计算 (1)

2.1潮流计算的意义 (1)

2.2等值电路图 (1)

2.3功率分布计算 (2)

第3章对A相断线分析 (3)

3.1对称分量法 (3)

3.1.1正序网络 (3)

3.1.2负序网络 (5)

3.1.3零序网络 (6)

3.2单相断线故障的计算 (7)

3．3各节点各相电压电流 (9)

3.3.1B相各点电压电流 (9)

3.3.2A相各点电压电流 (9)

3.3.3 C相各点电压电流 (10)

第4章MATLAB仿真 (11)

4.1MATLAB仿真电路图 (11)

4.2仿真结果分析比较 (11)

第5章课程设计总结 (14)

参考文献 (15)

第1章绪论

1.1电力系统概述

电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为别种形式的能；它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。

电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。

在电力系统计算中有潮流计算，短路计算，分别求得电力系统在各个情况下的参数，对于器件的选择，电能的分配等都有很重要的意义。在系统运行时需要对故障发生后进行预防措施。。计算这些故障发生时电力系统的重要节点的参数可以使我们经济有效地选取合适的电气设备。

电力系统短路也称为横向故障。它指的是在网络的节点处出现了相与相或相与地之间不正常接通的情况。发生横向故障时，由故障节点与地之间组成故障端口。不对称的另一种类型是所谓的纵向故障，它指的是网络中的两个相邻节点之间出现了不正常断开或三项阻抗不相等的情况。发生纵向故障时，由相邻两节点组成故障端口。造成非全相断开的原因有很多，例如某一线路单相接地短路后故障相开关跳闸；导线一相或两相断线；分相检修线路或开关设备以及开关合闸过程中三相触头不同时接通等。

1.2研究内容简介

本文研究电力系统发生单相断线时各节点的电压和电流。首先对系统进行潮流计算，然后当L34支路发生A相断线时，计算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，在系统正常运行方式下，运用MATLAB对各种不同时刻A相断线进行仿真；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，得出结论。

第2章潮流计算

2.1潮流计算的意义

电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算，就是已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。

潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

2.2等值电路图

若要对系统进行潮流计算，需要画出系统的等值电路，根据各元件参数标幺值（各元件及电源的各序阻抗均相同）：

T1、T2：电阻0，电抗0.02，k=1.08，标准变比侧Y N接线，另一侧Δ接线；

L24: 电阻0.03，电抗0.07，对地容纳0.03；

L23:电阻0.03，电抗0.08，对地容纳0.03；

L34: 电阻0.025，电抗0.07，对地容纳0.032；

G1、G2：电阻0.01，电抗0.09，电压1.00；

负荷功率：S1=0.5+j0.15；S2=0.5+j0.1

对2节点进行打开画出等值电路图，如图2.1所示。

图2.1等值电路图

2.3功率分布计算

015.0103.02

121222323-=??-=-=?N V B Q （2-1） 016.01032.02

121223434-=??-=-=?N V B Q （2-2） 015.0103.021********-=??-=-

=?N V B Q （2-3） 3节点的运算负荷

169.045.0016.0015.02.045.0342313j j j j Q J Q J S S +=--+=?+?+=（2-4）

4节点的运算负荷

69.05.0016.0015.01.05.0242324j j j j Q J Q J S S +=--+=?+?+=（2-5）

计算闭式网络的功率分布：

()()()()

355.0508.007.003.007.0025.008.003.007.003.069.05.007.0025.008.003.0119.05.0)(24

34232443423323j j j j j j j j j Z Z Z Z S Z Z S S +=++++++?+++++?+=++++=

（2-6） ()()()()

29.062.007.003.007.0025.008.003.008.003.0119.05.007.0025.007.003.069.005.0)(24

34232333424434j j j j j j j j j Z Z Z Z S Z Z S S +=++++++?+++++?+=++++=

（2-7）

验算：

645.0128.129.062.0355.0508.03423j j j S S +=+++=+ （2-8）

88.0169.05.0119.05.043j j j S S +=+++=+ （2-9）

可见计算结果误差很小无需重算.