MATLAB在电力系统故障分析中的应用

1、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)Phase A Fault、Phase B Fault和Phase C Fault用来选择短路故障相。 2)Fault resistances用来设置短路点

2、的电阻，此值不能为零。 3)Ground Fault选项用来选择短路故障是否为短路接地故障。 4)Ground resistances 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)External control of fault timing可以添加控制信号来控制该模块故障的启动和停止。,6)Transition status和Transition times用来设置转换状态和转换时间；其中,Transition status表示故障开关的状态，通常用“1”表示闭合， “0”表示断开；Transition times表示故障开关的动作时间；并且每个选项都有两个数值

3、，而且它们是一一对应的。 7)Snubbers resistance和snubbers Capacitance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,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-

4、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“Data history”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, 首先计算各衰减时间常数。根据参考文献7,9可得 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

5、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 发电机端突然三相短路时、以及的电流仿真波形图,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

6、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5-22 10kV中性点不接地系统仿真模型,图5-23 Line1的参数设置,图5-24 Load1参数设置,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及每 线路始端零序电流3的获取方法,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，故障点的接