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1、I辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学电力系统计算电力系统计算 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 电力系统单相断线计算与仿真（电力系统单相断线计算与仿真（4） 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 电气电气082082 学学 号：号： 080303xxx080303xxx 学生姓名：学生姓名： xxxxxxxxxxxx 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间：2011-06-272011-06-27至至2011-07-082011-07-08本科生课程设计（论文）II课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院
2、教研室：电气工程及其自动化 课程设计（论文）任务原始资料：系统如图各元件参数标幺值如下（各元件及电源的各序阻抗均相同）：T1、T2：电阻 0，电抗 0.02，k=1.08，标准变比侧 YN接线，另一侧 接线；L24: 电阻 0.03，电抗 0.07，对地容纳 0.03；L23: 电阻 0.03，电抗 0.08，对地容纳 0.03；L34: 电阻 0.025，电抗 0.07，对地容纳 0.032；G1、 G2：电阻 0.01，电抗 0.09，电压 1.00；负荷功率：S1=0.5+j0.15；任务要求：1 对系统进行潮流计算；2 当 L34 支路发生 A 相断线时，计算系统中各节点的各相电压和电
3、流；3 计算各条支路各相的电压和电流；4 在系统正常运行方式下，对各种不同时刻 A 相断线进行 Matlab 仿真；5 将断线运行计算结果与各时刻断线的仿真结果进行分析比较，得出结论。指导教师评语及成绩平时考核： 设计质量： 论文格式： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日G1 T1 2 L24 4 T2 G21:k k:1L23 L343S1 GG本科生课程设计（论文）III摘 要电力系统的设计和运行中，需要考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，防止其破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。轻则造成电流增大，电压下降，从而危及设备的安全或使设备无法正常运行；重则将导致电力系统对用户的正常供电
4、局部甚至全部遭到破坏，从而对国民经济造成重大损失。本论文主要介绍有关电力系统故障的基本概念及故障计算中标幺值的特点，并通过断线计算对电力系统的运行状态有一个初步的认识，同时对电力系统进行不对称故障的分析计算，主要内容为单相断线的分析计算，最后，通过 Matlab软件对单相断线故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将单相断线运行计算结果与各时刻线路的仿真结果进行分析比较，得出结论。关键词：单相断线；潮流计算；Matlab仿真本科生课程设计（论文）IV目录第 1 章 绪论 .11.1 电力系统概况 .11.2 本设计研究内容.2第 2 章 潮流计算 .32.1 潮流计算的意义.32.2 等值电路图.
5、32.3 潮流计算.32.4 A 相断线时各电压与电流 .52.5 各支路电压与电流 .8第 3 章 MATLAB 仿真.93.1MATLAB仿真电路图 .93.3 仿真结果分析比较.10第 4 章 课程设计总结 .12参考文献 .13本科生课程设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 电力系统概况在电力系统的运行过程中，不可避免地会出现故障，尽管故障出现的几率很小，持续的时间也不长，但产生的后果却往往十分的严重。电力系统发生故障时，运行状态将经历剧变化，轻则造成电流增大，电压下降，从而危及设备的安全或使设备无法正常运行；重则将导致电力系统对用户的正常供电局部甚至全部遭到破坏，从而对国民经济造成重
6、大损失，因此对电力系统故障应以高度重视。作为电力系统三大计算之一，电力系统的故障计算主要计算电力系统的故障所引起的电磁暂态过程，即电参量（电压、电流）和磁参量（磁链）的变化情况，分析故障发生的原因及其产生的后果，从而为防止故障的发生和尽可能减少故障产生的损害提出有效措施。电力系统故障属暂态范围，大部分电磁量将随时间变化，描述其特性的是微分方程，这给分析计算带来一定困难。在分析过程中通常尽量避免对微分方程直接求解，而是采用一定工具（如拉普拉斯变换）和假设使问题得以简化，即把“微分方程代数化，暂态分析稳态化” 。在分析不对称故障时，各相之间电磁量的耦合使问题的分析更加复杂，此时常用的分析方法是尽量
7、避开对不对称故障直接求解，而采用一定的工具（如对称分量变换）将不对称问题转化为对称问题的迭加进行处理，即把“不对称问题对称化” 。这就是电力系统故障计算方法的特点。凡造成电力系统运行不正常的任何连接或情况均称为电力系统的故障。电力系统的故障有多种类型，如短路、断线或它们的组合。短路称为横向故障，而断线故障又称为纵向故障。断线故障可分为单相断线和两相断线，分别记为、)1(O。三相断线如同开断一条支路，一般不作为故障处理。断线又称为非全相运)2(O行，也是一种不对称故障。大多数情况下在电力系统中一次只有一处故障，称为简单故障或单重故障，但有时可能有两处或两处以上故障同时发生，称为复杂故障或多重故障
8、。造成断线原因有很多，如导线因机械负荷过载或因质量事故断开，或某处发生单相接地后断路器将故障相断开等。电力系统发生不对称纵向故障时，虽然不像不对称短路那样引起超大的短路电流和电压的急剧下降，但会产生大的负序和零序电流。负序电流使发电机绕组过热，零序电流对通讯系统产生干扰，它们引起的电压电流不对称可能使某些继电保护误动作。因此必须掌握非全相运本科生课程设计（论文）2行的分析方法。简单故障时，系统中只有一处故障端口，可以分别就原系统的各序等值网络对故障端口进行戴维南等值，得到各序网络故障口 电压方程式，式中故障端口电压和电流的各序分量之间的关系则由具体的边界条件确定。本文单相故障发生在 a 相，单
9、相故障时的故障和两相故障时的非故障相通常称为特殊相。所谓特殊相，是指该相的状态有别于另外两相。我们把 a 相当作特殊相，同选取 a 相作为对称分量的基准相是一致的。在这种条件下，用对称分量表示的边界条件最为简单。1.2 本设计研究内容电力系统运行不正常的任何连接或情况均称为电力系统的故障。电力系统的故障有多种类型，如短路、断线或它们的组合。短路称为横向故障，而断线故障又称为纵向故障。断线故障可分为单相断线和两相断线，分别记为、。)1(O)2(O本文通过对给定的系统进行潮流计算、求支路单相断线的各相电压和电流、计算各条支路电压和电流和对系统进各种不同 A 相断线进行 matlab 仿真。最后通过
10、数据对系统。进行分析比较，从而可以看出单相断线对电力系统的影响。本科生课程设计（论文）3第 2 章 潮流计算2.1 潮流计算的意义潮流计算指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问
11、题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。2.2 等值电路图图 2.1 等效电路2.3 潮流计算各元件参数标幺值如下（各元件及电源的各序阻抗均相同）：T1、T2：电阻 0，电抗 0.02，k=1.08，标准变比侧 YN接线，另一侧 接线；本科生课程设计（论文）4L24: 电阻 0.03，电抗 0.07，对地容纳 0.
12、03；L23: 电阻 0.03，电抗 0.08，对地容纳 0.03；L34: 电阻 0.025，电抗 0.07，对地容纳 0.032；G1、 G2：电阻 0.01，电抗 0.095，电压 1.00；负荷功率：S1=0.5+j0.15；1.计算由发电机输出的功率0.5+j0.153S =0.1845+j0.086823334342323S =S Z /(Z +Z )+jQ =0.2103+j0.097834323342334S =S Z /(Z +Z )+jQ =0.1834+j0.107522323S =S +jQ =0.2143+j0.119243434S =S +jQ =0.0005+j0
13、.0075222 T1T1T122S =(R+jX )(P +Q )/kV =0.0006+j0.0093222 T2T2T244S =(R+jX)(P +Q )/kV =0.1824+j0.1123 22T1S =S +S =0.2168+j0.1237 44T2S =S +S =j0.0056222 G1G1G122S =(R+jX)(P +Q)/V =j0.0078222 G2G2G244S= R+jX)(P +Q)/V =(0.1878+j0.1145 G1G12S =S +S =0.2193+j0.1327 G2G24S=S+S =2.计算各节点电压0.0158G1G1G1V =Q X/V=0.0295G1G1G1V =P
