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1、2021/7/11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2021/7/125.1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2021/7/13图5-1无穷大功率电源供电的三相电路突然短路2021/7/145.1.2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 res
2、istances用来设置短路点的电阻，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。2021/7/156)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
3、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)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。2021/7/16图5-2无穷大功率电源供电系统2021/7/17图5-3无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真图2021/7/18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10000 MVA,110 kV SourceSimPowerSystems/Eletrical Sources三相并联RLC负荷模块5MWSimPow
4、erSystems/Elements串联RLC支路ThreePhaseParallel RLC BranchSimPowerSystems/Elements双绕组变压器模块ThreePhaseTransformer(Two Windings)SimPowerSystems/Elements三相故障模块ThreePhase FaultSimPowerSystems/Elements三相电压电流测量模块ThreePhaseVI MeasurementSimPowerSystems/Measurements示波器模块ScopeSimulink/Sinks电力系统图形用户截面PowerguiSimPo
5、werSystems2021/7/19图5-4电源模块的参数设置2021/7/110图5-5采用有名值时变压器模块的参数设置2021/7/111图5-6采用标幺值时变压器模块的参数设置2021/7/112图5-7输电线路模块的参数设置2021/7/113图5-8三相电压电流测量模块2021/7/114图5-9三相线路故障模块参数设置2021/7/1155.1.3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2021/7/116图5-11示波器模块的“Data history”栏设置方式2021/7/1175.2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
6、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2021/7/1181.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：2021/7/119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2021/7/120图5-13发电机端突然发生三相短路的Simulink仿真模型2021/7/121图5-14同步发电机模块的参数设置2021/7/122图5-15升压变压器模块的参数设置2021/7/123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
7、2021/7/124图5-17发电机端突然三相短路时的定子电流仿真波形图2021/7/125图5-18发电机端突然三相短路时、以及的电流仿真波形图2021/7/126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2021/7/1275.3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2021/7/1285.3.1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
8、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。2021/7/129图5-20中性点不接地系统2021/7/130图5-21中性点经消弧线圈接地系统2021/7/1315.3.2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2021/7/132图5-2210kV中性点不接地系统仿真模型2021/7/133图5-23Line1的参数设置2021/7/134图5-24Load1参数设置2021/7/135图5-25三相电压电流测量模块的参数设置2021/7/136图5-26故障模块的参数设置2021
9、/7/137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2021/7/138图5-28故障点的接地电流获取方法2021/7/139图5-29中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型2021/7/140图5-30消弧线圈的参数设置2021/7/1415.3.3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2021/7/142图5-31系统三相对地电压和线电压的波形图2021/7/143图5-32中性点不接地系统零序电压3、零序电流3，故障点的接地电流波形图2021/7/144图5-33采用“三相序分量模块”获得零序分量2021/7/145图5-34故障线路零序电流的幅值和相位2021/7/146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、消弧线圈电流、故障点的接地电流波形图 若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
MATLAB在电力系统故障分析中的应用
