MATLAB在电力系统故障分析中的应用

第5章MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例5.1无穷大功率电源供电系统三相短路仿真5.2同步发电机突然短路的暂态过程仿真5.3小电流接地系统单相故障5.1无穷大功率电源供电系统三相短路仿真5.1.1无穷大功率电源供电系统三相短路的暂态过程5.1.2无穷大功率电源供电系统仿真模型构建5.1.3仿真结果及分析图5-1无穷大功率电源供电的三相电路突然短路5.1.2无穷大功率电源供电系统仿真模型构建1)PhaseAFault、PhaseBFault和PhaseCFault用来选择短路故障相。2)Faultresistances用来设置短路点的电阻，此值不能为零。3)GroundFault选项用来选择短路故障是否为短路接地故障。4)Groundresistances当故障类型是短路接地故障时显示该项，用来设置接地故障时的大地电阻。5)Externalcontroloffaulttiming可以添加控制信号来控制该模块故障的启动和停止。6)Transitionstatus和Transitiontimes用来设置转换状态和转换时间；其中,Transitionstatus表示故障开关的状态，通常用“1”表示闭合，“0”表示断开；Transitiontimes表示故障开关的动作时间；并且每个选项都有两个数值，而且它们是一一对应的。7)Snubbersresistance和snubbersCapacitance用来设置并联缓冲电路中的过渡电阻和过渡电容。8)Measurements用来选择测量量。图5-2无穷大功率电源供电系统图5-3无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真图表5-1图5-3仿真电路中各模块名称及提取路径模块名提取路径无穷大功率电源10000MV·A,110kVSourceSimPowerSystems/EletricalSources三相并联RLC负荷模块5MWSimPowerSystems/Elements串联RLC支路Three⁃􀰊PhaseParallelRLCBranchSimPowerSystems/Elements双绕组变压器模块Three⁃􀰊PhaseTransformer(TwoWindings)SimPowerSystems/Elements三相故障模块Three⁃􀰊PhaseFaultSimPowerSystems/Elements三相电压电流测量模块Three⁃􀰊PhaseV⁃􀰊IMeasurementSimPowerSystems/Measurements示波器模块ScopeSimulink/Sinks电力系统图形用户截面PowerguiSimPowerSystems图5-4电源模块的参数设置图5-5采用有名值时变压器模块的参数设置图5-6采用标幺值时变压器模块的参数设置图5-7输电线路模块的参数设置图5-8三相电压电流测量模块图5-9三相线路故障模块参数设置5.1.3仿真结果及分析图5-10变压器低压侧三相短路电流波形图图5-11示波器模块的“Datahistory”栏设置方式5.2同步发电机突然短路的暂态过程仿真5.2.1同步发电机突然三相短路暂态过程简介5.2.2同步发电机突然三相短路暂态过程的数值计算与仿真方法1.同步发电机突然三相短路暂态过程的数值计算①首先计算各衰减时间常数。根据参考文献［7,9］可得②利用MATLAB对式(5-􀰊8)进行数值计算并绘图的m文件程序清单如下：图5-12发电机端突然发生三相短路时的a相定子电流波形图图5-13发电机端突然发生三相短路的Simulink仿真模型图5-14同步发电机模块的参数设置图5-15升压变压器模块的参数设置图5-16利用Powergui模块的潮流计算和电机初始化窗口计算初始参数图5-17发电机端突然三相短路时的定子电流仿真波形图图5-18图5-19发电机端突然两相短路时的三相定子电流仿真波形图5.3小电流接地系统单相故障5.3.1小电流接地系统单相故障特点简介5.3.2小电流接地系统仿真模型构建5.3.3仿真结果及分析5.3.1小电流接地系统单相故障特点简介1)在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压。2)在非故障的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容电流的实际方向为由母线流向线路。3)在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容电流的实际方向为由线路流向母线。图5-􀰊20中性点不接地系统图5-21中性点经消弧线圈接地系统5.3.2小电流接地系统仿真模型构建1.中性点不接地系统的仿真模型及计算2.中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型及计算图5-2210kV中性点不接地系统仿真模型图5-23Line1的参数设置图5-24Load1参数设置图5-25三相电压电流测量模块的参数设置图5-26故障模块的参数设置图5-27系统的零序电压3线路始端零序电流3图5-28故障点的接地电流获取方法图5-29中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型图5-30消弧线圈的参数设置5.3.3仿真结果及分析1.中性点不接地系统的仿真结果及分析2.中性点经消弧线圈接地系统的仿真结果及分析图5-31系统三相对地电压和线电压的波形图图5-32中性点不接地系统零序电压3零序电流3图5-33采用“三相序分量模块”获得零序分量图5-34故障线路零序电流的幅值和相位图5-35中性点经消弧线圈接地系统的零序电压3零序电流3