電力系統(tǒng)分析實驗報告(編輯修改稿)
2024-11-09 07:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 真的應(yīng)用主要由電力系統(tǒng)仿真模塊(Power System Block set簡稱PSB)來完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水電站開發(fā)的。PSB是在SIMULINK環(huán)境下使用的模塊,采用變步長積分法,可以對非線性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行精確的仿真，并精確地檢測出斷點和開關(guān)發(fā)生時刻。PSB程序庫涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)仿真模型。通過PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序塊程序庫中的測量程序和控制源起到電信號與SIMULINK程序之間連接作用。PSB程序庫含有代表電力網(wǎng)絡(luò)中一般部件和設(shè)備的SIMULINK程序塊，通過PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。二、電力系統(tǒng)模型 :電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng),它包括升降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路、動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)簡單示意如圖 ：三、電力系統(tǒng)仿真模型的建立與分析 ：電力系統(tǒng)仿真主要是對短路類型中的三相短路、兩相短路和單相接地短路的電流、機(jī)端電壓波形進(jìn)行分析。利用MATLAB軟件中的電力系統(tǒng)模塊庫(PSB)，建 各元件參數(shù)設(shè)置如下：(1)發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置發(fā)電機(jī)額定容量為50MVA,，額定頻率為60Hz，Yg連接，其它采用默認(rèn)值。(2)三相變壓器參數(shù)設(shè)置額定頻率為60Hz，二次側(cè)電壓220KV。其他采用默認(rèn)值。(3)三相輸電線參數(shù)設(shè)置線路長100Km。(4)負(fù)荷參數(shù)設(shè)置 額定容量為50MVA。(5)故障模塊參數(shù)設(shè)置短路故障是用三相故障元件來模擬的，故障時間段可通過Transition Times來設(shè)置，～。其余的短路故障模型可以通過修改三相故障模塊的參數(shù)設(shè)置來實現(xiàn)，將在以下仿真過程中進(jìn)行設(shè)置：三相故障模塊負(fù)荷LD 正常運(yùn)行時發(fā)電機(jī)輸出端電壓波形正常運(yùn)行時發(fā)電機(jī)輸出端電流波形分析：電力系統(tǒng)未發(fā)生短路故障時，發(fā)電機(jī)端的電壓和電流均成正弦變化，三相交流電源的三相電壓和電流之間相位不同，而幅值的大小是相同的。單相接地短路故障分析將三相電路短路故障發(fā)生器中的“故障相選擇”選擇A 相故障,并選擇故障相接地選項,～。在萬用表元件中選擇A 相、B 相和C 相電流作為測量電氣量, 激活仿真按鈕。（此處以A相接地短路為例）A相接地短路故障點三相電流：A相接地短路故障點三相電壓：分析：當(dāng)A相發(fā)生接地短路時故障點A相電壓降為零，、非故障相即BC兩相電壓上升為線電壓，其夾角為60176。故障切除后各相電壓水平較原來升高，這是中性點電位升高導(dǎo)致的。故障點各相電壓：分析: 當(dāng)輸電線路發(fā)生A 相接地短路時,B 相、C 相電壓沒有變化。在正常狀態(tài)時，三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài),A相電壓也不變, 時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時A 相接地短路,其短路電壓波形發(fā)生了劇烈的變化,三相短路故障發(fā)生器打開,故障排除,此時故障點A 相電壓迅速恢復(fù)。故障點各相電流：分析：當(dāng)輸電線路發(fā)生A 相接地短路時,B 相、C 相電流沒有變化,始終為0。在正常狀態(tài)時，三相短路故障發(fā)生器處于斷開狀態(tài), 時,三相短路故障發(fā)生器閉合,此時A 相接地短路,其短路電流波形發(fā)生了劇烈的變化,三相短路故障發(fā)生器打開,故障排除,此時故障點A 相電流迅速變?yōu)?。四、實驗總結(jié)：通過本次課程設(shè)計的實訓(xùn),我對電力系統(tǒng)故障以及MATLAB軟件有了更深的認(rèn)識,另外對無窮大功率供電系統(tǒng)有了深刻的認(rèn)識，加深了我對無窮大功率供電系統(tǒng)的印象和理解。但由于在校期間學(xué)習(xí)不扎實，以及實踐經(jīng)驗的缺乏，,讓自己的動手能力加強(qiáng)了,同時對課本上的知識有了進(jìn)一步的了解。更好的了解專業(yè)方向。三、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路暫態(tài)過程的仿真方法一、仿真系統(tǒng)簡單介紹 ：MATLAB在電力系統(tǒng)建模和仿真的應(yīng)用主要由電力系統(tǒng)仿真模塊(Power System Block set簡稱PSB)來完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水電站開發(fā)的。PSB是在SIMULINK環(huán)境下使用的模塊,采用變步長積分法,可以對非線性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行精確的仿真，并精確地檢測出斷點和開關(guān)發(fā)生時刻。PSB程序庫涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)仿真模型。通過PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序塊程序庫中的測量程序和控制源起到電信號與SIMULINK程序之間連接作用。PSB程序庫含有代表電力網(wǎng)絡(luò)中一般部件和設(shè)備的SIMULINK程序塊實驗二、電力系統(tǒng)模型 ：電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng),它包括升降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路、動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)簡單示意如圖三、電力系統(tǒng)仿真模型的建立與分析 ：電力系統(tǒng)仿真主要是對短路類型中的三相短路、兩相短路和單相接地短路的電流、機(jī)端電壓波形進(jìn)行分析。利用MATLAB軟件中的電力系統(tǒng)模塊庫(PSB)，建 各元件參數(shù)設(shè)置如下：四、實驗總結(jié)：通過本次課程設(shè)計的實訓(xùn),我對電力系統(tǒng)故障以及MATLAB軟件有了更深的認(rèn)識,另外對于同步發(fā)電機(jī)突然三相短路暫態(tài)過程有了一個直觀的認(rèn)識，對于如果解決此類實際問題做出來了一些總結(jié)。但由于在校期間學(xué)習(xí)不扎實，以及實踐經(jīng)驗的缺乏，,讓自己的動手能力加強(qiáng)了,同時對課本上的知識有了進(jìn)一步的了解。更好的了解專業(yè)方向。實驗四中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的仿真模型及計算一、參數(shù)設(shè)置：采樣頻率取50 kHz。故障初相角分別取90176。、45176。、0176。三種情況進(jìn)行仿真。接地點過渡電阻分別取5Ω、500Ω、5kΩ三種情況進(jìn)行仿真。設(shè)故障點分別位于每條線路的首端、中間和末端以及母線等不同位置。采用ATPEMTP 的壓控開關(guān)作為電弧的數(shù)學(xué)模型，即當(dāng)接地點電壓達(dá)到最大值時，開關(guān)合上，表明電弧重燃，當(dāng)接地點電流過零時，電弧熄滅，如此反復(fù)拉弧，作為實際電弧閃的一種理想化模型。暫態(tài)零序電流的有效值和極性分別按公式(1)和式(2)進(jìn)行計算，通過編制Matlab 應(yīng)用程序調(diào)用ATP仿真[6,7]得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪出零序電壓、零序電流的波形。二 中性點不接地系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 ：由于篇幅所限，下面僅列出線路1 末端發(fā)生金屬性接地（RF =0217。），比較線路4 的暫態(tài)零序電流與穩(wěn)態(tài)零序電流的幅值和極性得到的仿真計算結(jié)果及波形。1）故障線路的暫態(tài)零序電流大于非故障線路，且與非故障線路暫態(tài)零序電流的方向相反，如表1所示，故障電路1 ，大于非故障線路4 ，二者的相位比較結(jié)果為–38405，前面的負(fù)號表示二者的極性相反。2）暫態(tài)檢測法靈敏度高于穩(wěn)態(tài)檢測法。所示，故障線路1 。3）短路瞬間故障相的相位角對暫態(tài)零序電流的幅值有很大影響，但對穩(wěn)態(tài)零序電流幅值影響甚小。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)仿真結(jié)果分析：下面僅列出線路4 中段發(fā)生金屬性接地（RF =0 Ω），比較線路4 的暫態(tài)零序電流與穩(wěn)態(tài)零序 電流的幅值和極性得到的仿真計算結(jié)果及波形。消 弧線圈的電感采用過補(bǔ)償5%計算。仿真結(jié)果：ψ=90176。時零序電壓、零序電流波形圖2.、結(jié)果分析通過總結(jié)大量的仿真計算結(jié)果及仿真得到的波形可以得出如下結(jié)論：中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，在過補(bǔ)償方式下，故障線路的穩(wěn)態(tài)零序電流為由過補(bǔ)償產(chǎn)生的過剩的電感電流，其方向與非故障線路相同，所以傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)檢測法不再有效，而消弧線圈對故障后的暫態(tài)零序電流的幅值
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