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1、西安交通大学电力系统自动化课程设计报告院(部)别 信息科学与电气工程学院 姓 名 学 号 指导教师 课 程 设 计 任 务 书题 目 电力系统自动化课程设计 院 (部) 信息科学与电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学生姓名 学 号 12 月 15日至 12 月 26 日 共 2 周指导教师(签字) 负 责 人(签字) 年 月 日电力系统自动化课程设计1、 设计内容及要求内容：利用不对称故障分析方法解决实例纵向不对称故障单相断相线路问题。要求：求出各相的不对称分量，画出向量图，并在Matlab中进行模拟仿真，获得断相后电流、电压波形图。2、 设计原始资料给定一个具体系统，假设当在
2、FF发生a相断相时，求断相处的负序，零序的电流，电压及故障相中的电流，并与故障前的电流进行比较。假定各元件参数已归算到以=100MVA。 为基准的标幺值。电源相电动势归算到故障点电压级的标幺值为=j1.43。其余参数见复合序网图。三、设计完成后提交的文件和图表1计算说明书部分根据题目要求求出故障点的对称分量和非对称分量的电流、电压。正常情况下线路负荷电流。对比手算结果与Matlab计算结果。2 仿真部分：根据所求电流、电压结果分别画出电压、电流向量图。利用Matlab软件仿真得出线路正常与线路发生断相时各测量点的电压、电流波形。四、进程安排第一周：周一、周二：整合所有知识点及资料； 周三周五：
3、完成手算及Matlab计算与仿真；第二周：周二、周三：完成设计报告； 周四：交打印版设计报告； 周五：答辩；5、 主要参考资料1 刘万顺，黄少锋，徐玉琴，电力系统故障分析（第三版）M.北京：中国电力出版社，2010.2 李维波，Matlab在电气工程中的应用M北京：中国电力出版社，2007.3 钟麟，王峰.Matlab仿真技术与应用教程M.北京：国防工业出版社，2004.4 韩祯祥，吴国炎等.电力系统自动化.（第二版）M.北京：浙江大学出版社，1993.目录第一章 电力系统故障分析11.1电力系统故障分析作用及意义11.2电力系统故障概率11.3 电力系统故障计算的基本原则和规定21.4不对称
4、故障分析概述31.5不对称故障分析31.6 不对称故障分析计算步骤4第二章 纵向不对称故障分析52.1纵向不对称故障分析52.2断路故障的简略记号52.3一相断相故障分析6第三章 电力系统纵向故障分析实例计算分析83.1电力系统纵向故障分析实例要求83.2理论计算83.3 Matlab计算过程103.4.电力系统故障实例仿真模型及各模块参数设置123.5仿真波形结果13课程总结17课程设计心得18附录19参考文献21摘 要在电力系统故障中，仅在一处发生不对称短路或断线的故障，称为简单不对称故障。它通常分为两类：一类叫横向不对称故障，包括两相短路、单相接地短路以及两相接地短路三种类型。这种故障发
5、生在系统中某一点的各相间或相与地之间，是处于网络三相支路的横向，故称为横向不对称故障。另一类是发生在网络三相支路的纵向，叫纵向不对称故障，包括一相和两相断相两种基本类型。不对称故障的分析计算是故障分析的基本内容之一。在电力系统设计和运行中，不对称故障时出现时各序对称分量以及各相电流、电压的分析计算，是选择电气设备、确定运行方式、整定继电保护、选用自动化设备和事故分析的重要依据。在电力系统各种故障中，不对称故障所占的比例很大。当电力系统某点发生故障时，求出故障点处电流、电压的大小和特征，以及网络中其他位置（如继电保护安装处）电流、电压的大小和特征。AbstractIn power system
6、failure, occurs only asymmetrical short circuit or disconnection fault in one place, called simple asymmetrical fault. It is usually divided into two categories: a class called asymmetric transverse faults, including two-phase short circuit, single-phase and two-phase ground short circuit is shorted
7、 to ground three types. This failure occurs between a point in each phase or phase to ground system, is in a three-phase branch network landscape, it is called a lateral asymmetry fault. occurs in the network and the other is a three-phase vertical branch, called the vertical asymmetry failures, inc
8、luding an off-phase and two-phase two basic types.Analysis and Calculation of asymmetry failure is one of the basic content of the fault analysis. In power system design and operation, when a fault occurs asymmetrical and symmetrical components of each sequence analysis to calculate the phase curren
9、t, voltage, and is the choice of electrical equipment, determine the operating mode, relay setting, the choice of automation equipment and accident analysis of important in accordance with. Various failures in the power system, a large percentage of asymmetric fault.When a point of power system fail
10、ure, find fault current at the point, the size and characteristics of voltages, as well as other locations in the network (such as the installation of the relay) current, the size and characteristics of voltages.第一章 电力系统故障分析1.1电力系统故障分析意义“电力系统故障分析”主要是研究电力系统中由于故障所引起的电磁暂态过程，搞清楚暂态发生的原因、发展过程及后果，从而为预防及消除电
11、力系统的故障准备必要的理论知识。电力系统发生使对称结构遭受破坏的短路或断路故障，由于短路会产生十分严重的后果，因而引起了高度重视。除尽量消除导致短路、断路的原因外，还应在短路、断路故障发生后及时采取措施，尽量减少短路造成的损失，如采用继电保护将故障隔离，在合适的地点装设电抗器以限制短路电流，采用自动重合闸消除瞬时故障使系统尽快恢复正常等。这些措施均须建立在故障计算的基础上。在发电厂、变电所以及整个电力系统的设计工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、合理配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。因此故障
12、计算对于电力系统的设计和安全运行具有十分重要的意义。1.2电力系统故障概率运行经验指出，架空输电线是电力系统中比较薄弱的环节，发生短路的几率最高，我国某电力系统多年统计出在不同范围内发生短路故障的相对次数列出如图1.2.1所示。 线路范围发生几率在110kV线路上容量为6000kW以上的发电机110kV变压器110kV母线78.0%7.5%6.5%8.0%图1.2.1：不同范围能发生短路故障几率从图1.2.2中的数字中可以看出单相短路几率占压倒性多数，国外的运行经验也证明了这一点。三相短路的几率是很小的，但这并不说明三相短路无关紧要，相反对三相短路应该加以重视，因为三相短路的情况最严重，有时为
13、了最后论断电力系统在短路情况下工作的可能性，他起着决定性的作用。此外，研究三相短路之所以重要，还由于我们在分析计算不对称短路时，往往把不对称短路看成某种假定的三相短路来处理。短路类型发生几率三相短路二相短路二相短路接地单相短路5%4%8%83%图1.2.2：110kV线路上各种类型短路故障几率1.3 电力系统故障计算的基本原则和规定电力系统三相短路计算主要是短路电流周期分量的计算，在给定电源电势时，实际就是稳态交流电路的求解。在电力系统短路电流的工程计算中，许多实际问题的解决（如电网设计中的电气设备选择）并不需要十分精确的结果，于是产生了近似计算的方法。在近似计算中主要是对系统元件模型和标么值
14、参数计算做了简化处理。在元件模型方面，忽略发电机、变压器和输电线路的电阻，不计输电线路的电容，略去变压器的励磁电流（三相三柱式变压器的零序等值电路除外），负荷忽略不计或只做近似估计。在标么值参数计算方面，在选取各级平均电压做为基准电压时，忽略各元件(电抗器除外)的额定电压之比，即所有变压器的标么变比都等于1。此外，有时还假定所有发电机的电势具有相同的相位，加上所有元件仅用电抗表示，这就避免了复数运算，把短路电流的计算简化为直流电路的求解。短路计算的目的是为了选择导体和电器，并对其进行相关校验。基本假定短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：正常工作时，三相系统对称运行；所有电源的电动势相位角相同；系统中的同步和异步电机为理想电机，不考虑电机饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间相差120电气角；
