电力系统仿真实例设计

电电 力力 系系 统统 仿仿 真真 实实 例例 设设 计计 电控学院电控学院 1 目录目录 1 引言引言 2 1 1 电力系统故障分析的基本知识 2 2 仿真目的仿真目的 3 3 仿真模型仿真模型 3 4 模型描述模型描述 4 4 1 理想三相电压源元件 4 4 2 分布参数输电线路元件 4 4 3 三相电路短路故障发生器元件 5 4 4 万用表元件 6 4 5 三相序分量分析元件 6 4 6 仿真参数设置 6 5 仿真结果与结论仿真结果与结论 6 5 1 三相短路分 析 6 5 2 两相短路接地分析 11 5 3 两相短路分析 18 6 设计心得设计心得 25 2 1 1 引言引言 1 11 1 电力系统故障分析的基本知识电力系统故障分析的基本知识 1 1 11 1 1 故障概述故障概述 短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 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 供电网络中发生短路时 很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而 遭到损坏 同时使网络内的电压大大降低 因而破坏了网络内用电设备的正常工作 为了消除或减轻短路的后果 就需要计算短路电流 以正确地选择电器设备 设计 继电保护和选用限制短路电流的元件 1 1 21 1 2 故障类型故障类型 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1 1给出这几种短路的简略记号 表 1 1 短路的简略记号 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 3 F 2 F 1 F 1 1 F 1 1 31 1 3 故障概率故障概率 3 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 我图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1 2 表 1 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 600kW 以上的发电机 110kV 变压器 110kV 母线 78 0 7 5 6 5 8 0 表 1 3 110kV 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 1 3 中的数字中可以看出单相短路几率占压倒性多数 图外的运行经验 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 2 仿真目的仿真目的 电力系统仿真主要是对短路类型中的三相短路 两相短路和单相接地短路的 电流 电压波形进行分析 利用 Matlab 软件中的电力系统元件库 建立了恒定电 压源电路模型 使用理想三相电压源作为电路的供给电源 它对恒定电压源电路 发生的短路类型进行描述 分别研究不同情况下电气量的变化特点 作为故障选 线的判据 它对电力系统设备的设计和选用有一定的参考价值 同时电压电流波 形可以直观的了解 便于建立系统的观念 3 3 仿真模型仿真模型 恒定电压源电路模型如图 1 1 所示 使用理想三相电压源作为电路的供给电 源 使用分布参数输电线路 Distributed Parameter Line 作为输电线路 输电线 4 路 Linel 的长度为 100k 输电线路 Line2 的长度为 100km 使用三相电路短路故 障发生器进行不同类型的短路 电压源为 Y 接类型 输电线路 Line2 端为中性点 接地 图 3 1 恒定电压源电路短路模型 4 4 模型描述 模型描述 4 14 1 理想三相电压源元件理想三相电压源元件 在理想三相电压源元件参数对话框中进行如下设置 Phase to phase rms voltage 25e3 Phase angle of phase A 0 FrequenCy 60 Internal ConneCtion Y 型 中性点不接地 SourCe resistanCe 0 312 SourCe induCtanCe 6 63e 3 4 24 2 分布参数输电线路元件分布参数输电线路元件 在分布参数输电线路元件参数对话框中进行如下设置 Number of phase N 线路相数 3 FrequenCy used for R L C speCifiCation 用于电阻 电感和电容的频率 60 ResistanCe per unit length 单位长度电阻 0 01273 0 3864 InduCtanCe per unit length 单位长度电感 0 9377e 3 4 1264e 3 CapaCitanCe per unit length 单位长度电容 12 74e 9 7 751e 9 Line Length 线路参数 100 Measurements None 5 Line1 Line2 参数设置相同 图 4 1 分布参数输电线路原件参数对话框 4 34 3 三相电路短路故障发生器元件三相电路短路故障发生器元件 在三相电路短路故障发生器元件参数对话框中进行如下设置 Fault resistanCes Ron 0 001 Ground resistanCe Rg 0 001 Transition status 1 0 Transition times 0 01 0 04 Sample time of the internal timer 0 Snubber resistanCe Rp 1e6 Snubber CapaCitanCe inf Measurements Fault voltages and Currents 6 图 4 2 三相电路故障发生器原件对话框 4 44 4 万用表元件万用表元件 万用表元件 M1 用于 A 相正序 负序和零序分量的显示 万用表元件 M2 用于 A 相正序 负序和零序分量的显示 4 54 5 三相序分量分析元件三相序分量分析元件 在三相序分量分析元件参数对话框中进行如下设置 Fundamental frequenCe 60 HarmoniC n 1 基频 SequenCe Positive Negative Zero 4 64 6 仿真参数设置仿真参数设置 当电路图设计完成后 对其进行仿真 以达到观察短路接地电路中哲态变化 情况 根据对暂态过程时间的估算 对仿真参数进行如下设置 Start time 0 Stop time 0 1 Type Variable step odel5s stiff NDF Max step size auto Min step size auto Intial step size auto Relative toleranCe le 3 Absolute toleranCe auto 图 4 3 仿真参数设置对话框 5 5 仿真结果与结论 仿真结果与结论 5 15 1 三相短路分析三相短路分析 在三相电路短路故障发生器参数中将三相故障同时选中 并选择故障相接地选 7 项 5 1 15 1 1 故障点电流波形图 故障点电流波形图 在万用表元件 M1 中选择故障点 A 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 A 相电流波形图如图 5 1 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 A 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电流为 0A 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生三相短路 故障点 A 相电 流发生变化 由于闭合时有初始输入量和初始状态量 因而故障点 A 相电流波形 下移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障 点 A 相电流迅速下降为 0A 在万用表元件 M1 中选择故障点 B 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 B 相电流波形如图 5 2 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故障 点 B 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电流为 0A 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生三相短路 故障点 B 相电 流发生变化 由于闭合时有初始输入量和初始状态量 因而故障点 B 相电流波形 上移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障 点 B 相电流迅速上升为 0A 图 5 1 故障点 A 相电流波形图 图 5 2 故障点 B 相电流波形图 在万用表元件 M1 中选择故障点 C 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 C 相电流波形图如图 5 3 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 C 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电流为 0A 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生三相短路 故障点 C 相电 流发生变化 由于闭合时有初始输入量和初始状态量 因而故障点 C 相电流波形 上移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障 点 C 相电流迅速下降为 0A 在万用表元件 M1 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 8 作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点三相电流波形图如图 5 4 所示 图 5 3 故障点 C 相电流波形图 图 5 4 故障点三相电流波形图 5 1 25 1 2 故障点电压波形图 故障点电压波形图 在万用表元件 M1 中选择故障点 A 相电压 故障点 B 相电压和故障点 C 相电压 作为测量量 激活仿真按钮 则故障点三相电压波形图如图 5 5 所示 由图形可 以得出以下结论 在稳态时 故障点三相电压由于三相电路短路故障发生器处于 断开状态 因而三相电压实际上是加载在输电线 Line2 上的电压 在 0 0ls 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生三相短路 故障点三相电压由于发 生三相接地短路 因而电压均为 0 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时三相电压实际上是加载在输电线 Line2 上的电压 发生暂 态波动 5 1 35 1 3 电源端电流波形图 电源端电流波形图 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择 A 相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则 A 相电流波形图如图 5 6 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 A 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而 A 相电流呈正弦 变化 在 0 0ls 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生三相短路 A 相 电流发生变化 波形整体上移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相 当于排除故障 此时 A 相电流波动恢复正弦变化 9 图 5 5 故障点三相电压波形 图 5 6 A 相电流波形 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择 B 相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则 B 相电流波形图如图 5 7 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 B 相电流由于三相障发生器处于断开状态 因而 B 相电流呈正弦变化 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生三相短路 A 相电流发生 变化 波形整体上移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除 故障 此时 B 相电流波动恢复正弦变化 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择 C 相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则 C 相电流波形图如图 5 8 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 C 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而 C 相电流呈正弦 变化 在 0 0ls 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生三相短路 C 相 电流发生变化 波形整体下移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相 当于排除故障 此时 C 相电流波动恢复正弦变化 图 5 7 B 相电流波形 图 5 8 C 相电流波形 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择三相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则三相电流波形图如图 5 9 所示 在三相短路期间 三相电流的波 形比较变化 A 相电流和 B 相电流呈整体下降趋势 C 相电流星整体上升趋势 三 相电流的幅值增大 5 1 45 1 4 电源端电压波形图 电源端电压波形图 在电源端输出的电压信号 使用矢量选择器选择三相电压作为测量电气量 激 活仿真按钮 则三相电压波形图如图 5 10 所示 由图形可以得出以下结论 在三 相短路过程中 电源端的三相电压只有一些波动 但是没有发生显著变化 5 1 55 1 5 故障点故障点 A A 相电流序分量波形图 相电流序分量波形图 10 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电 图 5 9 三相电流波形图 图 5 10 三相电压波形图 流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流正序分量作为测量电气量 激活仿真按 钮 则故障点 A 相电流正序分量波形图如图 5 11 所示 由图形可以得出以下结论 在稳恋时 故障点 A 相电流正序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为 0A 相角为 0 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电 路发生三相短路 故障点 A 相电流正序分量发生变化 幅值迅速上升 相角下降 至大约 90 时稳定 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障点 A 相电流正序分量的幅值下降 至 0 06s 时幅值为 0A 故障点 A 相电 流正序分量的相角继续下降 至 0 06s 时降为大约 180p 然后波动稳定到 0 图 5 11 故障点 A 相电流正序分量波形图 图 5 12 故障点 A 相电流负序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流负序分量作为测量电气量 澈活仿真按钮 则故障点 A 相电流负序分量波形如图 5 12 所示 由图形可以得出如下结论 在稳 态时 故障点 A 相电流负序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因 而幅值为 0A 相角为 0 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路 发生三相短路 故障点 A 相电流负序分量发生变化 幅值正弦变化 最后稳定至 11 大约 20V 幅值 相角大至在 180 一 l80 之间线性下降 在 0 04s 时 三相电路短 路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障点 A 相电流负序分量的幅值继续 变化 至 0 06s 时幅值稳定为 0A 故障点 A 相电流负序分量的相角持续变化 在 0 06s 后波动稳定到 0 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流零序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流零序分量波形如图 5 13 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 故障点 A 相电流零序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因 而幅值为 0 相角为 0 在 0 0l s 时 三相电路短路故障发生器闭台 此时电路 发生三相短路 故障点 A 相电流零序分量没有显著变化 牺值为 0A 相角为 0 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 此时电路排除故障 故障点 A 相电 流零序分量的幅值产生波动 稳定在 0A 幅角也产生一些波动 稳定至 0 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流正序 负序和零序分量波形 图如图 5 14 所示 图 5 13 故障点 A 相电流零序分量波形图 图 5 14 故障点 A 相电流正负零序分量波形 图 5 1 65 1 6 故障点故障点 A A 相电压序分量波形图 相电压序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电压 故障点 B 相电压和故障点 C 相电压 作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电压正序 负序和零序分量波形 图如图 5 15 所示 由波形图可得出如下结论 在发生三相短路时 正序分量和负 序分量发生较大的变化 而零序分量几乎没有变化 5 25 2 两相短路接地分析两相短路接地分析 在三相电路短路故障发生嚣参数中选择 A 相故障和 B 相故障 并选择故障相接 12 地选项 即发生 A 相 B 相两相短路接地故障 5 2 15 2 1 故障点电流波形图 故障点电流波形图 在万用表元件 Ml 中选择故障点 A 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 A 相电流波形图如图 5 16 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 A 相电流由于三相电路短路故故障发生器处于断开状态 因而电流为 0A 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 AB 两相短路接地 故障 点 A 相电流发生变化 由于闭合时有初始输入量和初始状态量 因而故障点 A 相 电流被形下移 成正弦波形变化 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时放障点 A 相电流迅速下降为 0A 图 5 15 故障点 A 相电压正负零序分量波形图 图 5 16 故障点 A 相电流波形图 在万用表元件 Ml 中选择故障点 B 相电流作为测量电气量 墩活仿真按钮 则 故障点 B 相电流波形图如图 5 17 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 B 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电流为 0A 在 0 01 s 时 当相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 AB 两相短路接地 故障 点 B 相电流发生变化 由于闭合时有初始输入量和初始状态量 因而故障点 B 相 电流波形上移 呈正弦波形变化 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障点 B 相电流迅速上升为 0A 在万用表元件 Ml 中选择故障点 C 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 C 相电流波形如图 5 18 所示 由图形可以得出如下结论 在 A 相 B 相发 生两相接地短路时 故障点 C 相电流没有变化 始终为 0A 13 图 5 17 故障点 B 相电流波形图 图 5 18 故障点 C 相电流波形图 5 2 25 2 2 故障点电压波形图 故障点电压波形图 在万用表元件 Ml 中选择故障点 A 相电压作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 A 相电压波形围如图 5 19 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 A 相电压由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电压为正弦变化 在 0 01 s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 AB 两相短路接地 故障点 A 相电压发生变化 突变为 0 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障点 A 相电压波动恢复正弦波形 在万用表元件 Ml 中选择故障点 B 相电压作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 B 相电压波形图如图 5 20 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 B 相电压由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电压为正弦变化 在 0 0l s 时 三相电路短路故障发生器闭台 此时电路发生 A B 两相短路接地 故障点 B 相电压发生变化 突变为 0V 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打 开 相当于排除故障 此时故障点 B 相电压波动恢复正弦波形 图 5 19 故障点 A 相电流波形图 图 5 20 故障点 B 相电流波形图 在万用表元件 Ml 中选择故障点 C 相电压作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 C 相电压波形如图 5 21 所示 由图形可以得出以下结论 C 相为非故障相 其电压波形仅在两相短路期间发生振荡 但是波形不变 5 2 35 2 3 电源端电流波形图 电源端电流波形图 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择 A 相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则 A 相电流波形图如图 5 22 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 A 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而 A 相电流正弦变 化 在 0 0ls 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 A B 两相短路接 14 地 A 相电流发生变化 波形整体上移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打 开 相当于排除故障 此时 A 相电流波动恢复正弦变化 图 5 21 故障点 C 相电流波形图 图 5 22 A 相电流波形图 在电源端输出的电流信号 使用矢最选择器选择 B 相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则 B 相电流波形图如图 5 23 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 B 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而 B 相电流呈正弦 变化 在 0 0l s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 A B 两相短 路接地 B 相电流发生变化 波形整体下移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生 器打开 相当于排除故障 此时 B 相电流波动恢复正弦变化 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择 C 相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则 C 相电流波形如图 5 24 所示 由图形可以得出以下结论 C 相为 非故障相 在 A B 两相发生短路接地时 波形没有变化 图 5 23 B 相电流波形图 图 5 24 C 相电流波形图 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择三相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则三相电流波形图如图 5 25 所示 在三相短路期间 三相电流的波 形比较变化 A 相电流呈整体上升趋势 B 相电流呈整体下降趋势 A B 两相电流 15 幅值增大 C 相电流不变 5 2 45 2 4 电源端电压波形图 电源端电压波形图 在电源端输出的电压信号 使用矢量选择嚣选择三相电压作为测量电气量 激 活仿真按钮 则三相电压波形图如图 5 26 所示 由图形可以得出以下结论 在三 相短路过程中 电源端的三相电压只有一些波动 但是没有发生显著变化 图 5 25 三相电流波形图 图 5 26 三相电流波形图 5 2 55 2 5 故障点故障点 A A 相电流序分量波形图 相电流序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流正序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流正序分量波形图如图 5 27 所示 由图形可以得出以下结论 在 稳态时 故障点 A 相电流正序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为 0A 相角为 0 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电 路发生 A B 两相短路接地 故障点 A 相电流正序分量发生变化 幅值迅速上升 相角下降 至大约 90 时稳定 在 0 04s 时 三相电路故障发生器打开 相当于排 除故障 此时故障点 A 相电流正序分量的幅值下降 至 0 06s 时幅值为 0 故障点 A 相电流正序分量的相角继续下降 至 0 06s 时降为大约 l80 然后波动稳定到 0 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流负序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流负序分量波形图如图 5 28 所示 由图形可以得出以下结论 在 稳态时 故障点 A 相电流负序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为 0A 相角为 0 在 0 0ls 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电 路发生 A B 两相短路接地 故障点 A 相电流负序分量发生变化 幅值迅速上升 相角突变为大约 90 后 下降至大约 30 时稳定 在 0 04s 时 三相电路短路故障 16 发生器打开 相当于排障故障 此时故障点 A 相电流负序分量的幅值下降 至 0 06s 时幅值为 0A 故障点 A 相电流负序分量的相角继续下降 至 0 06s 时降为 大约 90 然后波动稳定到 0 图 5 27 故障点 A 相电流正序分量波形图 图 5 28 故障点 A 相电流负序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流零序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流零序分量波形图如图 5 29 所示 由图形可以得出以下结论 在 稳态时 故障点 A 相电流零序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为 0A 相角为 0 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电 路发生 A B 两相短路接地 故障点 A 相电流零序分量幅值缓慢波动上升 相角突 然变后 缓慢波动上升 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 此时电路 排除故障 故障点 A 相电流零序分量的幅值缓慢波动下降 在 0 06s 时稳定在 0A 幅角继续缓慢波动上升 在 0 06s 突变后稳定至 0 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流正序 负序和零序分量发生 器如图 5 30 所示 可以看出 故障时 A 相电流正序分最 负序分量的幅值变化 较大 零序分量变化不大 A 相电流正序分量滞后负序分量 60 17 图 5 29 故障点 A 相电流零序分量波形图 图 5 30 故障点 A 相电流正负零序分量波形 图 5 2 65 2 6 故障点故障点 A A 相电压序分量波形图 相电压序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电压 故障点 B 相电压和故障点 C 相电压 使用矢量选择器选择故障点 A 相电压正序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电压正序分量波形图如图 5 31 所示 由图形可以得出以下结论 在 稳态时 故障点 A 相电压正序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为线性上升 相角为 0 在 0 0ls 时 三相电路短路故障发生器闭合 此 时电路发生 A B 两相短路接地 故障点 A 相电压正序分量发生变化 幅值波动后 稳定在 5000V 左右 相角在 0 左右缓慢波动 在 0 04s 时 三相电路短路故障发 生器打开 相当于排除故障 此时故障点 A 相电压正序分量的幅值继续线性上升 至 0 06s 时幅值为 l000V 故障点 A 相电压正序分量的相角继续缓慢波动 最后稳 定到 0 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电压 故障点 B 相电压和故障点 C 相电压 使用矢量选择器选择故障点 A 相电压负序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 故障点 A 相电压负序分量波形图如图 5 32 所示 由图形可以得山以下结论 当稳 态时 故障点 A 相电压负序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因 而幅值正弦变化 相角为线性下降变化趋势 在 0 01s 时 三相电路短路故障发 生器闭台 此时电路发生 A B 两相短路接地 故障点 A 相电压负序分量发生变化 幅值波动上升后稳定在 5000V 左右 相角突变后 在 180 处缓慢波动上升 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障点 A 相电压 负序分量的幅值迅速下降 至 0 06s 时幅值为 0V 故障点 A 相电压负序分量的相 角继续缓慢波动 在 0 06s 后突变 18 图 5 31 故障点 A 相电压正序分量波形图 图 5 32 故障点 A 相电流负序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电压 故障点 B 相电压和故障点 C 相电压 使用矢量选择器选择故障点 A 相电压零序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电压零序分量波形图如图 5 33 所示 由图形可以得出以下结论 在 稳态时 故障点 A 相电压零序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为 0A 相角为 0 在 0 01 s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电 路发生 A B 两相短路接地 故障点 A 相电压零序分量发生变化 幅值迅速上升后 稳定在 5000V 左右 相角突变后 从大约 180 开始下降 稳定在 120 左右 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障点 A 相电压 零序分量的幅值迅速下降 至 0 06s 时幅值为 0A 故障点 A 相电压零序分量的相 角继续缓慢波动 然后迅速下降到 0 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电压 故障点 B 相电压和故障点 C 相电压 使用矢量选择器选择故障点 A 相电压正序 负序和零序分量作为测量电气量 激 活仿真按钮 则故障点 A 相电压正序 负序和零序分量波形图如图 5 34 所示 由 图形可以得出以下结论 在故障期间 A 相电压正序 负序和零序分量的幅值相同 为 5000V 左右 从相角上看 A 相电压零序分量超前正序分量 l20 A 相电压正序 分量超前负序分量 120 图 5 33 故障点 A 相电流零序分量波形图 图 5 34 故障点 A 相电压正负零序分量波形 图 5 35 3 两相短路分析两相短路分析 在三相电路短路故障发生器参数中选择 C 相故障和 B 相故障 不选择故障相接 地选项 即发生 C 相 B 相两相短路故障 5 3 15 3 1 故障点电流波形图 故障点电流波形图 19 在万用表元件 Ml 中选择故障点 A 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 A 相电流波形图如图 5 35 所示 由图形可以得出以下结论 在 B C 发生 两相短路时 故障点 A 相电流没有变化 始终为 0 在万用表元件 Ml 中选择故障点 B 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 B 相电流波形图如图 5 36 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 B 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电流为 0A 在 0 01 s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 BC 两相短路 故障点 B 相电流发生变化 波形下移 呈正弦波形变化 在 0 04s 时 三相电路短路故障 发生器打开 相当于排除故障 此时故障点 B 相电流迅速上升为 0A 图 5 35 故障点 A 相电流波形图 图 5 36 故障点 B 相电流波形图 在万甩表元件 Ml 中选择故障点 C 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 C 相电流波形图如图 5 37 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 C 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电流为 0A 在 0 01 s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 B C 两相短路 故障点 C 相电流的幅值发生变化 波形上移 呈正弦波形变化 在 0 04s 时 三相电路短 路故障发生器打开 相当于排除故障 此时故障点 C 相电流迅速下降为 0A 在万用表元件 Ml 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点三相电流波形图如图 5 38 所示 由图 形可以得出以下结论 当 B C 发生两相短路故障时 A 相电流的正序分量没有变 化 负序和零序分量产生正弦波形变化 20 图 5 37 故障点 C 相电流波形图 图 5 38 故障点三相电流波形图 5 3 25 3 2 故障点电压波形图 故障点电压波形图 在万用表元件 Ml 中选择故障点 A 相电压作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 A 相电压波形图如图 5 39 所示 由图形可以得出以下结论 A 相为非故障 相 其电压波形仅在两相短路期间波的幅值变大 但是波形不变 在万用表元件 Ml 中选择故障点 B 相电压作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 B 相电压波形图如图 5 40 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 B 相电压由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电压为正弦变化 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 B C 两相短路 故障 点 B 相电压发生变化 突变为 0 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相 当于排除故障 此时故障点 B 相电压波动恢复正弦波形 图 5 39 故障点 A 相电压波形图 图 5 40 故障点 B 相电压波形图 在万用袁元件 Ml 中选择故障点 C 相电压作为测量电气量 激活仿真按钮 则 故障点 C 相电压波形图如图 5 41 所示 由图形可以得出以下结论 在稳态时 故 障点 C 相电压由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而电压为正弦变化 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭台 此时电路发生 B C 两相短路 故障 点 C 相电压发生变化 突变为 0 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相 当于排除故障 此时故障点 C 相电压波动恢复正弦波形 在万用表元件 Ml 中选择故障点 A 相电压 故障点 B 相电压和故障点 C 相电压 21 作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点三相电压波形图如图 5 42 所示 由图 形可以得出以下结论 在 B C 两相发生短路故障时 故障点 A 相电压波形幅值增 大 B 相和 C 相电压降为 0V 5 3 35 3 3 电源端电流波形图 电源端电流波形图 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择 A 相电流作为测量电气量 激活仿真按钮 则 A 相电流波形图如图 5 43 所示 由图形可以得出以下结论 A 相为非故障相 在 B C 两相发生短路时 波形没有变化 图 5 41 故障点 C 相电压波形图 图 5 42 故障点三相电压波形图 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择 B 相电流作为测量电气量 激 活仿真按钮 则 B 相电流波形图如图 5 44 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 B 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而 B 相电流呈正弦 变化 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 B C 两相短路 B 相电流发生变化 波形整体上移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除故障 此时 B 相电流波动恢复正弦变化 图 5 43 A 相电流波形图 图 5 44 B 相电流波形图 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择 C 相电流作为测量电气量 激 22 活仿真按钮 则 C 相电流波形图如图 5 45 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 C 相电流由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而 C 相电流呈正弦 变化 在 0 01 s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路发生 B C 两相短 路 C 相电流发生变化 波形整体下移 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打 开 相当于排除故障 此时 C 相电流被动恢复正弦变化 在电源端输出的电流信号 使用矢量选择器选择三相电流作为铡量电气量 激 活仿真按钮 则三相电流波形图如图 5 46 所示 在三相短路期间 三相电流的波 形比较变化 B 相电流呈整体上升趋势 C 相电流呈整体下降趋势 B C 两相电流 的幅值增大 A 相电流不变 图 5 45 C 相电流波形图 图 5 46 三相电流波形图 5 3 45 3 4 电源端电压波形图 电源端电压波形图 在电源端输出的电压信号 使用矢量选择器选择三相电压作为测量电气量 激 活仿真按钮 则三相电压波形图如图 5 47 所示 由图形可以得出以下结论 在三 相短路过程中 电源端的三相电压只有一些波动 但是没有发生显著变化 5 3 55 3 5 故障点故障点 A A 相电流序分量波形图 相电流序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流正序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流正序分量形图如图 5 48 所示 由图形可以得出以下结论 在稳 态时 故障点 A 相电流正序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因 而幅值为 0A 相角为 0 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电路 发生 B C 两相短路 故障点 A 相电流正序分量发生变化 幅值迅速上升 相角下 降 至大约 90 时稳定 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 相当于排除 故障 此时故障点 A 相电流正序分量的幅值下降 至 0 06s 时幅值为 0A 故障点 A 相电流正序分量的相角继续下降 至 0 06s 时降为大约 l 80 然后波动稳定到 23 0 图 5 47 三相电压波形图 图 5 48 故障点 A 相电流正序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流负序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流负序分量波形图如图 5 49 所示 由图形可以得出以下结论 在 稳态时 故障点 A 相电流负序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为 0A 相角为 0 在 0 01s 时 三相电略短路故障发生器闭合 此时电 路发生 B C 两相短路 故障点 A 相电流负序分量发生变化 幅值迅速上升 相角 突变为太约 120 后 下降至大约 90 时稳定 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生 器打开 相当于排除故障 此时故障点 A 相电流负序分量的幅值下降 至 0 06s 时幅值为 0A 故障点 A 相电流负序分量的相角下降 至 0 06s 时波动稳定到 0 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 使用矢量选择器选择故障点 A 相电流零序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流零序分量波形图如图 5 50 所示 由图形可以得出以下结论 在 稳态时 故障点 A 相电流零序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为 0A 相角为 0 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此时电 路发生 B C 两相短路 故障点 A 相电流零序分量幅值缓慢波动上升 相角保持不 变 在 0 04s 时 三相电路短路故障发生器打开 此时电路排除故障 故障点 A 相电流零序分量的幅值缓慢波动下降 在 0 06s 时稳定在 0A 相角不变 在 0 06s 发生突变后稳定至 0 24 图 5 49 故障点 A 相电流负序分量波形图 图 5 50 故障点 A 相电流零序分量波形图 在万用表元件 M2 中进择故障点 A 相电流 故障点 B 相电流和故障点 C 相电流 作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电流正序 负序和零序分量波形 图如图 5 51 所示 可以看出 故障时 A 相电流正序 负序的幅值变化较大 零 序分量变化不大 A 相电流正序滞后负序分量 180 5 3 65 3 6 故障点故障点 A A 相电压序分量波形图 相电压序分量波形图 在万用表元件 M2 中选择故障点 A 相电压 故障点 B 相电压和故障点 C 相电压 使用矢量选择器选择故障点 A 相电压正序分量作为测量电气量 激活仿真按钮 则故障点 A 相电压正序分量波形图如图 5 52 所示 由图形可以得出以下结论 在 稳态时 故障点 A 相电压正序分量由于三相电路短路故障发生器处于断开状态 因而幅值为线性上升 相角为 0 在 0 01s 时 三相电路短路故障发生器闭合 此 时