第8章 电力系统不对称故障的分析和计算_2014
电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计
电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计电力系统是现代社会中不可或缺的组成部分，它们为我们提供了生产、生活、交通等方面的电力支持。
然而，随着电力系统日益复杂化，电力系统不对称故障的发生也逐渐增多，而这种故障的分析及计算显得尤为紧急和必要。
本文将探讨电力系统不对称故障分析及计算和程序设计的相关内容。
首先，电力系统不对称故障指的是电力系统中某一部分（通常是两个相之间）发生电力故障，而其它部分仍然正常工作。
比如说，在三相交流电力系统中，如果两个相之间发生短路或其他电力故障时，这个相就称为不对称相。
不对称相的出现会导致电力系统中电压和电流发生波动和不平衡，进而影响电力设备的稳定性和使用寿命。
对于不对称故障的分析和计算，工程师们通常需要使用一些专业软件来进行模拟和预测。
这些软件可以通过输入电路参数、电力负载、故障类型等信息，进行电压和电流的计算和分析。
其中，最常用的模拟软件是MATLAB，它提供了一些强大的电力系统建模工具，以及能够计算和模拟各种不对称故障情况的函数库。
除了MATLAB，工程师们还可以使用其他的电力系统模拟软件，比如EMTP或PSCAD等。
这些模拟软件往往集成了各种电路分析和故障计算功能，能够提供更加精确的电力系统不对称故障的分析和计算结果。
然而，电力系统不对称故障不仅仅局限于能源行业，在其他领域，例如工业控制、航空航天等领域中也有广泛应用。
因此，为了满足不同领域的需求，工程师们需要针对具体的应用场景，开发不同的程序算法和代码。
在程序设计方面，工程师们通常使用一些高级程序语言，例如C++、Python或者Java等，来设计适用于不同功能的电力系统不对称故障分析和计算程序。
这些程序可以根据具体的故障情况，自动计算和分析系统的状态，并给出相应的结果和建议。
除此之外，工程师们还可以使用现代化的深度学习技术来开发一些新的电力系统不对称故障分析算法。
这些算法可以从大量的数据中自动学习关于系统故障的各种特征和规律，进而提供更加精准的故障诊断和分析结果。
电力系统分析第8章 电力系统不对称故障的分析和计算
V fa(1) V fa(2) jX ff (2) I fa(2) jX ff (2) I fa(1)
第八章 电力系统不对称故障的分析和计算
8-1 简单不对称短路的分析
➢短路点故障相的电流为
•
•
•
•
•
I fb 2 I fa(1) I fa(2) I fa(0) ( 2 ) I fa(1) j
•
I
fa ( 0)
( 2
X
ff (2)
X
ff (0)
•
)I
fa (1)
X ff (2) X ) ff (0)
•
I
fc
•
I
2
fa (1)
•
I
•
fa(2) I
fa ( 0)
(
X ff (2)
2
X
ff
(0)
)
•
I
fa (1)
X ff (2) X ff (0) )
➢短路电流为
I (1,1) f
， ，
图8-1 单相接地短路
单相（a相）接地短路的边界条件为
•
V fa 0
•
I fb 0
•
I fc 0
第八章 电力系统不对称故障的分析和计算
8-1 简单不对称短路的分析
用对称分量表示为
I I I I 0 ， •
•
•
V fa(1) V fa(2) V fa(0) 0
• 2
第八章 电力系统不对称故障的分析和计算
8-1 简单不对称短路的分析
•
I fa(1)
•
V f (0)
j( X ff (1) X ff (2) X ) ff (0)
不对称故障分析 - 电力系统
Ifa(2) =-Zff(0)
Zff(2) +Zff(0)
Ifa(1)
Ifa(0) =-Zff(2)
Zff(2) +Zff(0)
Ifa(1)
附加阻抗 Z△(1,1)
V f a ( 1 )= V f a ( 2 )= V f a ( 0 )= ( Z f f ( 2 ) / / Z f f ( 0 ) ) I f a ( 1 )
(4) 故障(短路)口的各相电流
Ifa =0 Ifb =a2Ifa(1) +aIfa(2) +Ifa(0) =-j
3Ifa(1)
I
( f
2
)
Ifc =-Ifb =j 3Ifa(1)
8
8-1 —— 二、两相短路：
(5) 故障(短路)口的各相电压
V fa = V fa(1) + V fa(2) + V fa(0)
-j
3Xff(0)Ifa(1)
V fc=aV fa(1)+a2V fa(2)+V fa(0)=23-2Xff(2)+Xff(0) -j 3Xff(0)Ifa(1)
5
8-1 简单不对称短路的分析
一、单相接地短路： (6) 故障(短路)口的电流电压相量图 (7) 分析与结论
Ifa(1)
=Ifa(2)
= Vf[0] Zff(1) +Zff(2)
附加阻抗 Z△(2)
V f a ( 1 ) = V f a ( 2 ) = V f [ 0 ] - Z f f ( 1 ) I f a ( 1 ) = Z f f ( 2 ) I f a ( 1 ) = Z f f ( 2 ) I f a ( 2 )
电力系统第八章电力系统故障的分析与实用计算解析
所谓无限大电源，是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源送出功率的变化为），远小于电源的容量S( =+j )，即，这时可设S=∞，则称该电源为无限大容量电源。
此外，由于，则可认为在短路过程中无限大容量电源的频率是恒定的，又由于，所以可以认为在短路过程中无限大容量电源的端电压是恒定的。而电压恒定的电源，内阻抗必然为零，因此可以认为无限大容量电源的内阻抗Z=0。
(8-9)
如果用 和 去代替式(8-9)中的 就可分别得到 和 的表达式。
短路电流中各个分量之间的关系也可以用相量来表示，如图8-2所示。在图8-2中，旋转相量 、 、 在静止 轴上的投影分别代表电源电压、短路前瞬间正常工作电流和短路后周期分量电流的瞬时值。图中所示出的为t=0时刻情况。由图8-2可见。就a相而言，电压相量 在短路瞬间相位角为 ，短路前瞬间正常电流相量 滞后 一个功率因数角 ， 在 轴上的投影为 ，是短路前瞬间正常工作电流的瞬时值，以线段 表示。短路时刻周期分量电流的瞬时值 是 在 轴上的投影，以线段 表示。由于短路瞬间电流不能突变，则 ，短路瞬间非周期分量电流 的大小应为 和 之差，以线段 表示。 线段是相量 和 之差在 轴上的投影。相似地可得出b、c相的情况，只是由于b、c相电压的合闸相角为 和 ，这两相非周期分量电流 和 分别为相量 和 在 轴上的投影，分别以线段 （图示情况下即 ）和 表示。显然，三相中在t=0时刻非周期分量电流各不相同，所以说，在三相短路时刻，实际上只有短路电流的周期分量才是对称的。
假定短路是在t=0时发生，左边电路仍是对称的，因此可以只研究其中的一相，其a相的微分方程式为
（8-3）
式（8-3）是一个一阶常系数线性非齐次微分方程式，其解为
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的根底设施之一。
然而，由于各种原因，电力系统可能会发生不对称故障，导致电力系统的正常运行受到严重影响甚至导致短路事故。
因此，对电力系统不对称故障进行分析和计算是非常重要的。
本文将分析电力系统不对称故障的原因、特点以及进行相应计算的方法，并使用Markdown文本格式进行输出。
2. 不对称故障的原因和特点不对称故障是指电力系统中出现相序不对称的故障。
其主要原因包括：单相接地故障、双相接地故障以及两相短路故障等。
不对称故障的特点如下：1.电流和电压的相位不同：在不对称故障中，电流和电压的相位不同，通常表现为电流和电压波形的不对称。
2.非对称系统功率：由于不对称故障，电力系统中的功率将变得非对称。
正常情况下，三相电流和电压的功率应该平衡，但在不对称故障中，这种平衡被破坏。
3.对称分量的存在：在不对称故障中，由于相序的不同，电流和电压中会存在对称正序分量、对称负序分量和零序分量。
3. 不对称故障的分析计算方法对于不对称故障的分析计算，一般可以采用以下步骤：3.1 系统参数获取首先，需要获取电力系统的各项参数，包括发电机、变压器、线路和负载的参数等。
这些参数将用于后续的计算。
3.2 故障状态建模根据故障的类型和位置，对故障状态进行建模。
常见的故障状态包括单相接地故障、双相接地故障和两相短路故障等。
3.3 网络方程建立基于故障状态的建模，可以建立电力系统的节点方程或潮流方程。
通过求解节点方程或潮流方程，可以得到电流和电压的分布情况。
3.4 不对称故障计算根据网络方程的求解结果，可以计算不对称故障中电流、电压和功率的各项指标，包括正序分量电流、负序分量电流、零序电流等。
3.5 故障保护和控制根据不对称故障的计算结果，可以对故障保护和控制系统进行设计和优化。
通过故障保护和控制系统的响应，可以及时检测和隔离故障，保证电力系统的平安运行。
4. 结论电力系统不对称故障的分析计算是确保电力系统平安运行的重要步骤。
《电力系统分析》第8章习题答案
−
j
900
⎥ ⎥
=
⎢ ⎢0.494e
j 2550
⎥ ⎥
1 ⎥⎦⎢⎣2e j1350 ⎥⎦
⎢⎣0.195e
j1350
⎥ ⎦
8-13 试画出图 8-62 所示电力系统 k 点发生接地短路时的正序、负序和零序等值网络。
图 8-62 习题 8-13 附图
解：正序、负序、零序等值网络见下图 a)、b)、c)。
（3）k 点发生 a、c 两相接地短路时
Ib1
=
j( X 1∑
E1Σ
=
+ X 2∑ // X 0∑ )
j1 j(0.202 + 0.214 // 0.104)
= 3.677
Ib2
=
−
X 0∑ X2∑ + X0∑
Ib1
=
−
0.104 0.214 + 0.104
× 3.677
=
−1.203
Ib0
=
−
X 2∑ X2∑ + X0∑
Ib1
=
− 0.214 × 3.677 0.214 + 0.104
=
−2.474
U b1 = U b2 = U b0 = − jX 2∑ Ib2 = − j0.214 × (−1.203) = j0.257
Ib = 0
Ic = a 2 Ib1 + aIb2 + Ib0 = e j240° × 3.677 − e j120° ×1.203 − 2.474 = 5.624e− j131.29° Ia = aIb1 + a2 Ib2 + Ib0 = e j120° × 3.677 − e j240° ×1.203 − 2.474 = 5.624e j131.29° Ub = 3Ub1 = 3× j0.257 = j0.771 U a = U c = 0
电力系统分析 电力系统不对称故障的分析和计算PPT课件
)2
I
fa(1)
令
m(1.1)
3
1
(
X
X
ff
ff (0) X ff (2) (0) X ff (2)
)2
则
I
(1.1) f
m(1.1) I
fa(1)
m(1,1)的数值与比值Xff(0)/Xff(2)有关，
其变化范围为1.5 m(1,1) 3 。
（Xff(0)/Xff(2)=1.0时, m(1,1)有极小值1.5。）
(3)当Xff(0)0时，Vfa(0) 0, V fb 与 Vfc 正
好反相，电压的绝对值为
。 3
2
V
(0) f
z(1)=z(2)=zs–zm 如果 z(1)=z(2)=z(0)
z(0)=zs+2zm a 那么 zm=0a
b
三相独
立解耦 Xff(0)由
c
0，非故
XS
Ea Ec XS
Eb XS
XS
XS
I fa(0)
V
(0) f
j( X ff (1) X ff (2) X ff (0) )
Vfa(1)
V (0) f
jX ff (1)I fa(1)
j(X ff (2)
X ff (0) )I fa(1)
单相接地短路
I z(2) fa(2)
I z(0) fa(0)
Vfa(2)
Vfa(0)
单相短路的复合序网
I
fa(2)
X
ff
X
(2)
ff (0)
X
ff
(0)
I
fa(1)
I
fa(0)
X
ff
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算电力系统不对称故障是指系统中发生了一相接地、两相短路或者两相间接地短路等故障情况。
这些故障会引起系统中电流、电压的不对称变化，给电力设备和系统带来了严重的影响和损坏。
因此，对于电力系统不对称故障的分析计算具有重要的理论和实际意义。
首先，在进行不对称故障分析计算之前，需要了解电力系统的基本参数和特性。
电力系统由发电机、变电站、输电线路和用户负载等组成，其中电力设备的参数包括电阻、电抗和电导等。
在进行计算时，需要收集和记录各个电力设备的参数。
然后，可以进行电力系统的不对称故障计算。
根据不同类型的故障情况，可以采用不同的计算方法和理论模型。
一般来说，对于发生了一相接地故障的情况，可以采用等值法来计算。
即将一相接地作为一个等效阻抗连接到系统中，然后进行系统的节点分析和电流计算。
对于发生了两相短路或者两相间接地短路的情况，可以采用对称分量法进行计算。
即将系统中的电流、电压分解为正序、负序和零序三个部分，然后分别计算其大小和方向，并根据这些结果来判断系统中的故障情况和对电力设备的影响程度。
不对称故障分析计算的输出结果主要包括故障电流、故障电压和故障功率等。
这些结果可以用来评估系统中电力设备的可靠性和安全性，并为对故障设备的维修和更换提供参考依据。
此外，还可以利用这些结果进行系统的保护和自动化控制设计，以提高电力系统的性能和可操作性。
总之，电力系统不对称故障的分析计算是电力系统研究和运行中的重要内容。
通过对故障情况的分析和计算，可以更好地了解和解决系统中的故障问题，提高系统的可靠性和稳定性，保障电力供应的安全和稳定。
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简单不对称短路的分析
序网方程
单相(a相)接地短路
序分量边界条件
联立方程求解
复合序网
故障点各相电流电压
相量图
特例分析(I&II)
特例分析(III)
特例分析(IV)
两相(b相和c相)短路 序分量边界条件
不对称故障电压电流分布计算---基本步骤
由序网方程和序分量边界条件求解故障口电流电压各序 分量(复合序网、方程求解等)； 由各序网络计算电流电压各序分量的分布情况； 对某一节点各序电压分量或者支路各序电流分量进行综 合即可得到相应的电压和电流相量； 必须注意对称分量经过变压器后的相位变换问题。
非全相断线的故障口电压电流各序分量
非全相断线的分析计算---举例
应用节点阻抗矩阵计算不对称故障
各序网络的电压方程式
各序网络的电压方程式---小结
各种故障边界条件
各种故障序分量边界条件
正序等效定则
本章小结
各种故障序分量边界条件； 复合序网的概念和正序等效定则； ™ 电压电流对称分量经过变压器后的相位变换； ™ 利用阻抗矩阵计算不对称故障的原理和方法。
序分量边界条件 关于故障特殊相和参考相---使序分量边界条件表达式简单
复合序网
正序等效定则
非金属性短路 单相(a相)非金属性接地短路 序分量边界条件
复合序网
两相(b相和c相)非金属性短路
序分量边界条件
复合序网
两相(b相和c相)非金属性短路接地
联立方程求解
复合序网
故障点各相电流电压
相量图
两相(b相和c相)短路接地 序分量边界条件
联立方程求解
复合序网
故障点各相电流电压
相量图
故障点入地电流
小结 制定各序网络；根据系统运行方式确定故障口正常电压、 各序输入阻抗，建立序网方程；(Chapter 7) 根据故障情况选取参考相，确定用序分量表示的边界条 件； 由序网方程和序分量边界条件求解故障口电流电压各序 分量(复合序网、方程求解等)； 对电流电压各序分量进行综合即可得到故障口的电流和 电压相量。
序分量边界条件
复合序网
电压和电流对称分量经变压器后的相位变换
不对称故障电压电流分布计算---举例
不对称故障电压电流分布计算---基本特点
不对称故障电压电流对称分量分布的特点： 电源点负序电压为零； 正序电压在电源点最高，短路点最低； 故障点零序和负序电压最高； 变压器三角侧零序电压为零； 网络中各点三相电压不对称程度主要决定于负序分量， 负序分量愈大，电压愈不对称。
变压器一相等值电路不考虑相移的原因：→Y阵对称性
各序一相等值电路不考虑相移对计算结果的影响：→没有 因为同一序的电压和电流分量经过变压器后的对称分量法分析非全相断线---序网方程
非全相断线与不对称短路的区别
非全相断线的故障边界条件
非全相断线的复合序网
电压电流对称分量经变压器后的相位变换
变压器绕组联结组别及时钟定则
对称分量经变压器后的相位变换
对称分量经变压器后的相位变换---电流序分量
对称分量经变压器后的相位变换---电压序分量
对称分量经变压器后的相位变换---应用举例
对称分量经变压器后的相位变换---说明