电力系统故障课程设计

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1、 1 摘摘 要要 随着电力工业的飞跃发展，在电力系统的规划，设计和运行中，需要进行 大量的足够精确与足够快速的计算与分析（包括故障计算在内） 。如果用手算或 借助计算器来进行这些计算，即使对于相当小的电力系统也是很困难的。为此， 人们曾用建立系统模型的方法进行模拟计算：如 1916 年首次出现了电力系统直 观计算台。专用于短路电流计算；1929 年又出现了比直观计算台功能更完善的 模拟计算装置交流计算台，用来进行电力系统的所中计算。但由于交流计算台 迷你系统的规模、计算速度、精确度等均受到一定的限制，很难满足现代大型电 力系统快速精确计算的要求。 由于计算机的迅速发展和普及应用，特别是存储容量

2、的不断扩大和计算速 度的不断提高，为现代电力系统的各种计算，控制和信息处理，提供了现实性和 可能性。从 20 世纪 50 年代中期开始，计算机已越来越多的用于解决电力系统的 有关计算问题，现在包括电力系统各种模拟仿真系统在内，已有许多采用计算机 进行电力系统各种模拟和计算的成功例子。其中特别重要的是，需要掌握电力系 统故障计算用的数学模型和计算方法。 首先，必须建立电力系统故障状态下的足够精确的数学表达式，这种数学 表达式通常叫做数学模型。数学模型必须是能满足要求，而且是可以求解的。我 们用计算机通过对数学模型的解算，即可得出所需要的解答。 其次，根据所建立的数学模型，确定适当的计算方法。所选

3、用的计算方法 应当是能快速，可靠地得出正确解答。在电力系统故障计算中，根据导纳型节点 方程的系数矩阵对称不变，而对常数项变化时进行多次求解的特点。以因子表求 解法为基础的一些计算形式，已获得普遍应用。 关键词：电力系统故障 支路追加法 因子表 仿真 2 1.课程设计意义课程设计意义 电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、电压及其 在电力网中的分布。短路电流计算是故障分析的的主要内容。短路电流计算的目 的，是确定短路故障的严重程度，选择电气设备参数。整定继电保护，分析系统 中负序及零序电流的分布，从而确定其对电气设备和系统的影响。 2.课程设计要点和原理课程设计要点和原理

4、 2.1 本课程设计的要点是本课程设计的要点是： 1.学习分析复杂电网模型原始数据，并绘制电网阻抗计算模型。 2.学习复杂电网三相短路电流的计算方法，学习阻抗矩阵及导纳矩阵的含义及生 成方法，学会通过支路追加法形成阻抗矩阵。 3 利用因子表法求解导纳矩阵，求解短路电流计算结果。 4.学会使用 MATLAB 短路电流计算程序进行仿真。 2.2 课课程设计原理程设计原理 2.2.1 支路追加法形成阻抗矩支路追加法形成阻抗矩阵阵 节点阻抗矩阵式关于网络电路参数对节点电压和节点电流的阻抗特性的描 述，它取决于构成网络中各支路的电气参数和它们最终的链接方式。我们可以把 整个网络看成是从第一条支路开始，逐渐地增接支路，最后将全部支路按预定方 式连接起来而形成的。这样，节点阻抗矩阵也就相应的由一阶开始，随着支路的 逐条追加而演变成最终的 n阶节点阻抗矩阵。这种形成节点阻抗矩阵的方法，叫 做支路追加法。支路追加法比较直观，同时也容易适应网络接线变更时对阻抗的 修正。 （1）追加树支。设原网络 N 已有 m 个节点（纠结点） ，其相应的节点阻抗矩阵 为： 111211 212222 12 12 i