高压输电线路故障仿真分析课程设计

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1、 1 第一章 引言 随着电力工业的发展， 电力系统的规模越来越大， 电力系统的所有一次设备在运行过 程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路、断线等 故障。 最常见同时也是最危险的故障时发生各种类型的短路。 在发生短路时可能产生以下 后果： 1.通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。 2.短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用使其损坏或缩短其使用寿命。 3.电力系统中部分地区的电压大大降低， 使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产 生废品。 4.破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性， 引起系统震荡， 甚至使系统瓦解。 而在分析解决事

2、故故障时要不断的实验， 在现实设备中很难实现， 一是实际的条件难 以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。考虑这两种情况，寻求一种 最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具十分重要， 而 MATLAB 软件中的 SIMULINK 是用来对动态系统进行建模、 仿真和分析的集成开发环境， 是结合了框图界面和交互仿真 能力的非线性动态系统仿真工具， 为解决具体的工程问题提供了更为快速、 准确和简洁的 途径。 第二章 高压输电线路短路故障模型建立 2 第二章 高压输电线路短路故障模型建立 2.12.1 对对 MATLBMATLB 和和 SIMULINKSIMULINK 的简单介绍的简单

3、介绍 在建立仿真模型的过程中我们使用 MATLAB 软件中的 Simulation 工具， 下面对它们作 简单介绍。 2.1.1 MATLAB 软件 任何科学研究和工程设计， 都无法离开数学运算。 从最初一个新的设计构思到通过软 件进行实际情况的模拟，再到应用到具体的工程之中，大量反复的数学计算让技术人员、 科研人员费劲心思。 其工作量之大往往消耗了大量的精力， 但也许因为一个小小的计算失 误而前功尽弃。 因而科研人员根据自己的工程编制了不同的计算程序， 但是浪费了大量的 人力、物力。MATLAB 就是基于这种需要诞生的。在 MATLAB 的数值计算方面，提供了矢量、 矩阵、数组、线性代数、函

4、数与多项式、微积分等各方面的内容。不管是科学研究还是工 程技术所涉及到的数值处理技术，MATLAB 都给出了完善的解决方案。 MATLAB 在科学研究个工程设计方面的另一个重要内容，是推出了与数值处理联系紧 密的图形绘制功能。众所周知，图形的直观表示对于科学分析有着举足轻重的作用。单凭 数据的累计，技术人员和科研人员无法从繁芜的数据中提取重要的信息。MATLAB 的图形 处理功能对此进行了完美的解决。 2.1.2 SIMULINK/SimPowerSystems 介绍 MATLAB软件中的SIMULINK是用来对动态系统进行建模、 仿真和分析的集成开发环境， 是结合了框图界面和交互仿真能力的非

5、线性动态系统仿真工具。SIMULINK 专用元件库包 含以下一些子元件库：Communications Blockset（通信元件库） 、DSP Blockset （数字 信号处理元件库） 、SimPowerSystems（电力系统元件库） 、Neural Network Blockset （神 经网络元件库）等。这些元件库为解决具体的工程问题提供了更为快速、准确和简洁的途 径，避免了用 SIMULINK 提供的基本元件来构造模型的繁琐。 SimPowerSystems（电力系统元件库）涵盖了电路分析、电力电子、电力系统等电气 工程学科中基本元件的仿真模型。它包括：Electrical Sou

6、rces（电力元件） ，Elements （线路元件） ，Power Electronics（电力电子元件） ，Machines（电机元件） ，Connectors （连接器元件） ，Measurements（电路测量仪器） ，Extras（附加元件） ，Demos（演示教程） 和 Powergui（电力图形用户接口）等元件。 3 2.22.2 仿真模型的设计与实现仿真模型的设计与实现 在电力系统中，大多数故障时由于短路故障引起的。在发生短路故障的情况下，电力 系统从一种状态变化到另一种状态，产生复杂的暂态现象。 在三相系统中， 可能发生短路有三相短路、 两相短路、 两相短路接地和单相接地短路。 我们设定仿真模型使用理想三相电压源作为电路的供电电源， 使用分布参数输电线路 作为输电线路，输电线 line1 的长度为 100km，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。在 Simulation 菜单中选择需要的各种元件、节点等，进行合理放置并连接如 图 3-1