pscad的电力系统仿真大作业

电力系统分析课程报告

姓名______________*******______________

学院自动化与电气工程学院

专业控制科学与工程

班级z|cz|c

指导老师_______________*******_____________

、同步发电机三相短路仿真

1.仿真模型的建立

选取三相同步发电机模型，以三相视图表示。励磁电压和原动机输入转矩Ef

与Tm均为定常值1.0,且发电机空载。当运行至0.5056s时，发电机发生三相

短路故障。同步发电机三相短路实验仿真模型如图1所示。

图1同步发电机三相短路实验仿真模型

2.发电机参数对仿真结果的影响及分析

2.1衰减时间常数Ta对于直流分量的影响

三相短路电流的直流分量大小不等，但哀减规律相同，均按指数规律哀减，

衰减时间常数为Ta,日定子回路的电阻和等值电感决定（大约0.2s）。pscad同

步发电机模型衰减时间常数Ta对应位置如图3所示（当前Ta=0.278s）。

图3同步发电机模型参数Ta对应位置

1）Ta=0.278s时，直流分量的衰减过程（以励磁电流作为分析）如图4

所示。

图4Ta=0.278s发生短路If波形

2）Ta=0.0278s时;直流分量的衰减过程（以励磁电流作为分析）如图5

所示。

图5Ta=0.278s发生短路If波形

2.2短路时刻的不同对短路电流的影响

由于短路电流的直流分量起始值越大，短路电流瞬时值就越大，而直流分

量的起始值于短路时刻的电流相位有关，即直流分量是由于短路后电流不能突

变而产生的。

Pscad模型中对短路时刻的设置如图6所示

图6Pscad对于短路时刻的设置

1）当在t=0.5056时发生三相短路，三相短路电流波形如图7所示。

图7t=0.5056时三相短路电流波形

当在t=0.6时发生三相短路，三相短路电流波形如图8所示。

图8t=6时三相短路电流波形

2.3Xd、Xd\Xd'、对短路电流的影响

1)Xd的影响

Pscad中对于Xd的设置如图9所示：

图9Pscad对于D轴同步电抗Xd的设置

下面验证不同Xd时A和短路电流的稳定值。

Xd=1.014(标幺制，下同)时，仿真波形如图10所示

图10Xd=l.014时A相短路可流波形

Xd=10时，仿真波形如图11所示

图11Xd=L014时A相短路目流波形

2)Xd'的影响

在Pscad中暂态电抗Xd'的设置如图13所示：

图13Pscad对于暂态电抗Xd的设置

下面验证不同Xd'时A相短路电流的暂态过程。

Xd'=0.314时A相短路电流的波形如图14所示：

图14Xd'=0.314时A相短路电流波形

Xd'=l时A相短路电流的波形如图15所示：

图15Xd''=l时A相短路电流波形

3)XcT的影响

这里次暂态电抗Xd''与暂态电抗Xd'相似，Xd''影响的是短路后的次暂态过程。

在Pscad中次暂态电抗Xd''的设置如图16所示：

图16Pscad对于次暂态电抗XcT的设置

下面验证不同Xd',时A相短路电流的暂态过程。

Xd''=0.28时A相短路电流的波形如图17所示：

图17Xd''=0.28时A相短路电流波形

Xd''二69时A相短路电流的波形如图18所示：

图18Xd''=0.9时A相短路目流波形

2.4Td\Td''对短路电流的影响

在Pscad中衰减时间常数的设置如图19所示：

图19Pscad对于衰减时间常数的设置

1)下面验证不同Td'时A相短路电流暂态交流分量衰减速度。

i.Td'=6.55时短路励磁电流的波形如图20所示

图20Td'=6.55时短路励磁电流的波形

ii.Td'=l.55时短路励磁电流的波形如图21所示

图21Td'=L55时短路励磁电流的波形

2)下面验证不同TcT时A相短路电流暂态交流分量衰减速度。

i.Td'=0.039时短路励磁电流的波形如图22所示

图22Td''=0.039时短路励磁电流的波形

ii.Td''=3.039时短路励磁电流的波形如图23所示

图23Td''=3.039时短路励磁电流的波形

二、简单电力网络的线路故障仿真

1.仿真模型的建立

仿真模型预览图

根据题目要求，建立如图24所示的仿真模型。

图24简单电力网络仿真模型

i.三和电源参数、输电线路(兀型等值电路)参数对应在仿真模型中的设置位

置如图25(a)(b)所示。

图25(a)电源参数设置位置

注：题目要求中两侧电源电势夹角为15°,即两侧Phase值相差15°。

图25(b)Ji型等值电路参数设置位置

变压器参数设置如图26所示，变压器采用星三角连接且不接地，零序电流

不流通。

图26变压器模型参数设置位置

2.输出通道的设计

由于题目要求三相电压电流的瞬时波形和向量图，所以需要设计不同的输出通

道。瞬时波形用覆盖图形和分离图形显示(如图27所示)；相量图需要将各相电

气量经过FFT模块处理(如图28所示)，采用其幅值相位模式，用处理完成后

的基波表示（如图29所示），用向量仪显示效果（如图30所示）。

图27瞬时波形显示方式

图28FFT处理模块

图29FFT模式选择

图20相量仪输出幅相特征

3.不同故障类型下的仿真结果

3.1线路发生三相故障

由于是对称故障且系统两侧基本相同，这里只看M侧A相。

故障前幅相特性

故障后幅相特性

3.2线路发生A相接地故障

主要看特殊相A相的电气量变化情况

M侧A相母线电压波形

M侧母线ABC相电流波形

短路点A相电压波形

短路点ABC三相电流波形（故障前重合）。

故障前幅相特性

故障后幅相特性

3.3线路发生BC两相故障

仍然主要看特殊相A的电气量变化

母线M侧A相电压波形

短路点ABC三相电压波形（故障前重合，故障后BC两相电压减小）

短路点ABC三相电流波形

短路前的幅相特性

短路后的幅相特性

4课程学习心得

通过对于电力系统分析这门课一个学期的学习，我更加深入的了

解了电力系统分析中主要考虑的问题。本学期主要是