基于matlab的电力系统短路电流计算

湖北民族学院信息工程学院题目: 基于matlab的电力系统短路电流计算专业：电气工程及其自动化班级： 0308407学号： 030840705学生姓名：指导教师：2011年6 月1 日信息工程学院课程设计任务书年月日信息工程学院课程设计成绩评定表摘要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。

关键词：短路电流计算，MATLAB，仿真AbstractAlong with the development of the electric power industry, the scale of the power system is more and more big, in this case, many large power research is difficult to, especially in the power system, equipment and personnel to the harm such as the biggest accident, especially fault fault location, and on the analysis of the accident to solve the fault of the experiment, in the reality constantly in equipment, it is difficult to accomplish a is practical conditions to meet; The security of the system from the perspective is not allowed in the experiment. Consider the two kinds of circumstances, for one of the most close to power system actual the operation condition of digital simulation tool is very important, and MATLAB software SIMULINK is used for the dynamic system modeling, simulation and analysis of the integrated development environment, is combined with the block diagram interface and interactive simulation of nonlinear dynamic system ability of simulation tools, to solve the specific engineering problem, provides a more rapid, accurate and simple way.Keywords: short-circuit current calculation, MATLAB, the simulatio目录摘要 (4)1 概述 (6)1.1短路产生的原因 (6)1.2短路的危害 (6)1.3短路故障分析的内容和目的 (6)1.4防范短路电流的措施 (6)2短路计算 (8)2.1简单不对称故障的分析 (8)2.2短路电流的计算过程 (8)2.2.1选择基准值 (10)2.2.2计算系统各元件阻抗标幺值 (10)2.2.3求短路电流的周期分量及冲击电流 (10)3用MA TLAB计算短路电流 (12)3.1MA TLAB简介 (12)3.1.1MATLAB应用 (12)3.2Simulink简介 (12)3.2.1Simulink功能 (13)3.2.2Simulink特点 (13)3.3用MATLAB计算短路电流的实现 (14)3.3.1短路计算内容概述 (14)3.3.2电力系统短路电流计算仿真运行 (15)3.3.3仿真参数设置 (15)3.3.4仿真结果 (16)4 总结 (18)参考文献 (19)1 概述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（1）由于短路时产生的很大的点动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件破坏；（2）短路时电路中电压要骤降，严重影响其中电气设备的正常运行；（3）短路时保护装置动作，要造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大；（4）严重的短路要影响电力系统的运行稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列；（5）不对称短路包括单相短路的两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路，电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。

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。

1.4防范短路电流的措施1.做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。

2.正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。

3.在变电站安装避雷针，在变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。

4.保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。

5.带电安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。

6.加强治理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。

7.及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。

8.在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。

9电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。

线路施工，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。

要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。

2短路计算2.1简单不对称故障的分析在电力系统的故障中，仅在一处发生不对称短路或断线的故障称为简单不对称故障。

它通常分为两类,一类叫横向不对称故障，包括两相短路，单相接地短路以及两相接地短路三种类型。

这种故障发生在系统中某一点的一些相之间或相与地之间，是处于网络三相支路的横向，故称为横向不对称故障，其特点是由电力系统网络中的某一点（节点）和公共参考点（地接点）之间构成故障端口。

该端口一个是高电位点，另一个是零电位点。

另一类故障时发生在网络沿三相支路的纵向，叫纵向不对称故障，它包括一相断相和两相断相两种基本类型，其特点是由电力系统网络中的两个高电位之间构成故障端口。

分量法以及在abc 分析计算不对称故障的方法很多，如对称分量法、0坐标系统中直接进行计算等。

目前实际中用的最多的和最基本的方法仍是对称分量法，现在就重点介绍这种方法，其他方法只做简略的介绍。

应用对称分量法分析计算简单不对称故障时，对于各序分量的求解一般有两种方法：一种是直接联立求解三序的电动势方程和三个边界条件方程；另一种是借助于复合序网进行求解，即根据不同故障类型所确定的边界条件，将三个序网络进行适当的链接，组成一个复合序网，通过对复合序网的计算，求出电流、电压的各序对称分量。

由于这种方法比较简单，又容易记忆，因此应用较广。

在所讨论的各种不对称故障的分析计算中，求出的各序电流、电压对称分量及各相电流、电压值，一般都是指起始时或稳态时的基频分量。

在工程计算中都假定发电机转子是对称的，也就是忽略了不对称短路时的高次谐波分量。

这种假定对稳极发电机和d轴及q轴都装有阻尼绕组的凸极发电机是比较切合实际的。

2.2短路电流的计算过程用标么值进行计算。

标么值是建立在不同电压等级的基础上各元件参数直接进行运算的，此法不仅方便简洁，而且计算结果可以直接进行分析。

电力系统中各种电气设备如发电机、变压器的阻抗参数均是以本身额定值为基准值的标么值或百分值给出的，而在进行电力系统计算时，必须取统一的基准值，所以要将原来的以本身额定值为基准值的阻抗标么值换算到统一的基准值。

一般先选定基准容量Sd 和基准电压Ud 。

而在工程设计中通常取Sd=100MV ·A ，d U =c U ,其中Uc 为短路点的短路计算电压。

因此，基准电流为：UcSd UdSd Id 33==基准电抗为： Sd Uc IdUdXd 23== (1）电力系统的电抗标幺值： *S X =s d X X =2C oc U S /2C d U S =doc S S 2）电力变压器的电抗标幺值： *T X =T d X X =200100k c N U U S /2C d U S =00100k d N U S S 3）电力线路的电抗标幺值： *WL X =WL d X X =o X l /2C d U S =2do C S X l U三相短路电流周期分量有效值的标幺值：(3)*k I =(3)k d I Icd =2C d U S X ∑*1X ∑ 由此可得三相短路电流周期分量的有效值为：(3)k I =(3)*k I d I =*dI X ∑求得(3)k I 后，可求①(3)''I=(3)I ∞=(3)k I （其中(3)k I 为短路点短路电流的周期分量有效值）。