電力系統(tǒng)仿真

1、如圖所示為一無窮大功率供電的三相對稱系統(tǒng)，短路發(fā)生前系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。假設(shè)a相電流為 i0sin( t|0|)(1-1)式中，U m,arctan( LL ' )I m |0|220( RR ' )(R R')(LL ')2假設(shè) t=0s 時刻， f點發(fā)生三相短路故障。此時電路被分成倆個獨立回路。由無限大電源供電的三相電路， 其阻抗由原來的 ( RR' ) j ( LL' ) 突然減小為 R j L 。由于短路后的電路仍然是三相對稱的，依據(jù)對稱關(guān)系可以得到a、 b、 c 相短路全電流的表達(dá)式式中，U m為短路電流的穩(wěn)態(tài)分量的幅值。I m2 (

2、L)2R短路電流最大可能瞬時值稱為短路電流的沖擊值，以i m 表示。沖擊電流主要用于檢驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路電流下的受力是否超過容許值， 即所謂的動穩(wěn)定度。 由此可得沖擊電流的計算式為式中， K im 稱為沖擊系數(shù)，即沖擊電流值對于短路電流周期性分量幅值的倍數(shù)；T 為時間常數(shù)。短路電流的最大有效值I m 是以最大瞬時值發(fā)生的時刻（即發(fā)生短路經(jīng)歷約半個周期）為中心的短路電流有效值。在發(fā)生最大沖擊電流的情況下，有短路電流的最大有效值主要用于檢驗開關(guān)電器等設(shè)備切斷短路電流的能力。無窮大功率電源供電系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建假設(shè)無窮大功率電源供電系統(tǒng)如圖所示，在0.02s 時刻變壓器低壓母線發(fā)生三相短路故障

3、，仿真其短路電流周期分量幅值和沖擊電流的大小。線路參數(shù)為L50km, x10.4km, r10.17km;變壓器額定容量SN20MWA ，電壓Us %=10.5，短路損耗Ps135KW, 空載損耗P022KW，空載電流I 0%=0.8，變比K T110 11 ，高低壓繞組均為Y 形聯(lián)結(jié)；并設(shè)供點電壓為110KV。其對應(yīng)的Simulink仿真模型如圖所示無窮大功率電源供電系統(tǒng)的Simulink仿真圖在 Simulink 仿真圖中各模塊名稱及提取路徑見表。表仿真電路中各模塊名稱及提取路徑在圖中，電源采用Three-phase source模型，其參數(shù)設(shè)置如圖所示圖電源模塊的參數(shù)設(shè)置變壓器 T 采用

4、 Three-phasetransformer模型。根據(jù)給定的數(shù)據(jù)，并折算到110KV 測的參數(shù)無窮大功率電源 10000MV.A， 110KVsourceSimpowerSysterm/Eletrical Source三相并聯(lián) RLC負(fù)荷模塊 5MWSimpowerSysterm/Elements串聯(lián) RLC支路 Three-PhaseSeries RLC BranchSimpowerSysterm/Elements雙 繞 組 變 壓 器 模 塊 Three-PhaseTransformer(TwoSimpowerSysterm/ElementsWindings)三相故障模塊 Three-P

5、hase FaultSimpowerSysterm/Elements三相電壓電流測量模塊Three-Phase V-I Measurement示波器模塊電力系統(tǒng)圖形用戶截面Powergui如下：變壓器電阻為變壓器電抗為則變壓器漏感：變壓器的勵磁電阻為變壓器的勵磁電抗為變壓器的勵磁電感為SimpowerSysterm/MeasurementSimpowerSysterm/SinksSimpowerSystermLmX m75625H 240.8H變壓器模塊中的參數(shù)設(shè)置如圖所示( 2 f )23.1450輸電線路L 采用“ Three-Phase Series RLC Branch”模型。根據(jù)給定

6、的參數(shù)計算可得輸電線路模塊的參數(shù)設(shè)置如圖所示。三相電壓電流測量模塊“Three-Phase V-I Measurement”將在變壓器低壓側(cè)測量到的電壓、電流信號轉(zhuǎn)變成Simulink信號，相當(dāng)于電壓、電流互感器的作用，其參數(shù)設(shè)置如圖所示。仿真”時，故障點的故障類型等參數(shù)采用三相線路故障模塊Three-Phase Fault來設(shè)置，如圖所示仿真結(jié)果及分析得到以上的電力系統(tǒng)參數(shù)后， 可以首先計算出在變壓器低壓母線發(fā)生三相短路故障時短路電流周期分量的幅值和沖擊電流的大小。短路電流周期分量的幅值為時間常數(shù)Ta 為則短路沖擊電流為3 無窮大功率電源供電系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建2 無窮大功率電源供電系統(tǒng)三相短路

7、暫態(tài)過程根據(jù)實例及給定數(shù)據(jù)推算所得，上述的沖擊電流大小和電流周期分量幅值分別為17.3KA 和 10， 63KA，這是理論上計算的準(zhǔn)確量! 而我們根據(jù)數(shù)據(jù)搭建模型仿真后，可以通過示波器中所得到的沖擊電流，即圖7 中的最高瞬時電流處的電流值，經(jīng)過放大后很清楚地看到?jīng)_擊電流值為17.33KA，而短路電流周期分量值為10.58KA。所以，通過模型得到的沖擊電流值以及短路電流周期分量值分別和其對應(yīng)的理論值間的誤差為0.17%和 0.47%，這充分說明了所搭模型的準(zhǔn)確性。劉晉 MATLAB在電力系統(tǒng)短路故障仿真分析中的應(yīng)電氣技術(shù)， 2012，（ 11）； 49-52 。 1劉晉 .MATLAB在電力系統(tǒng)

8、短路故障仿真分析中的應(yīng)電氣技術(shù)， 2012，（ 11）； 49-52 。Liu-jinInfinitehigh-powerpowersupplysuddenlyshortcircuit ofthe three-phase circuit ， 2012，（11）； 49-52 。 2陳懷深， MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用 M . 北京 :電子工業(yè)出版社， 2002, 93 -118.Chen Huai-shen MATLAB and the application in theelectroni information courseM .Beijing:electronic indust

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10、版社，Yu Qun,Cao Na.MATLAB/Simulink Power systemmodeling and simulation. 6湯廣福，許家治。一種新型六相雙Y 同步電機數(shù)學(xué)模型的分析和研究 J.大電機技術(shù)。 1996，（ 4）。Tang Guang-fu,Xu Jia-zhi.A new type of double Ysynchronous motor mathematical model of sixphase analysis and researchJ.Large motortechnology.1996，（ 4）。7 袁征 . 基于于電子式傳感器電力系統(tǒng)短路故障識別研

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