【正文】 邊界條件為 A 相在短路點 K 的對地電壓為零， B 相和 C 相從短路點流出的電流為零，即： ????????00acbU II? ?? ⑵ 復合相序圖 將邊界條件用對稱分量法表示為： ????????????031021021aaaaaaaaUUUUIIII???????? 由上式可以作出單相接地短路的復合序網(wǎng)絡圖如圖 所示。 信息工程學院 (課程設計 ) 29 fZ32aI?0aI?1aI?1n2k 0k2n 0n1aU? 2aU ?0aU?1k 圖 單相接地短路的復合序網(wǎng)絡 (Zf=0) 所以有： )3(j 021 0021 fkkkkkk aaaa ZZZZ UIII ?????? ???? BBaBaa USIIII 333 11 ??? ?? MATLAB 程序如下： %單相接地短路時的短路電流計算 Uf0=。Zkk1=。Zkk2=。Zkk0=。 SB=120。UB=115。 If1=SB/(UB*sqrt(3))*Uf0/(Zkk1+Zkk2+Zkk0) If=3*If1 程序運行結(jié)果為： If1 = If = 即發(fā)生單相直接接地短路時，其短路電流 If=。 兩相直接接地短路 ⑴ 邊界條件 當電力系統(tǒng)中的 K 點發(fā)生單相（ B 相和 C 相）直接短路接地故障時，其短路點的邊界條件為： ????????00cba UUI ??? 信息工程學院 (課程設計 ) 30 kabcaU?bU?cU? 0?aI?bI?cI?fZfZgZcbII ?? ? 圖 兩相直接接地短路 ⑵ 復合相序圖 將邊界條件用對稱分量法表示為： ?????????????11000021 3 0afaagafaaaaa IZUIZIZU IIII ????? ???? 由上式可以作出兩相接地短路的復合序網(wǎng)絡圖如圖 所示。 fZ2aI?0aI?1aI?1n2k 0k2n 0n0aU?1kfZgf ZZ 3?11 afa IZU?? ?2aU?1aU? 圖 單相接地短路的復合序網(wǎng)絡 (Zf=Zg=0) 由此圖直接可以求其序電流為 (設各序阻抗為純阻抗 )： ??????????????????????????????102001020202021)0(1akkkkkkaakkkkkkakkkkkkkkkkaaIXXXIIXXXIXXXXXjUI?????? 進而推出： 信息工程學院 (課程設計 ) 31 ? ?? ? ?????????????????????????????????????????BBakkkkkkkkkkBBaaacBBakkkkkkkkkkBBaaabUSIXXXXXUSIIaIaIUSIXXXXXUSIIaIaI10202202211020220212)(2)2(3j3)(2)2(3j3?????????? MATLAB 程序如下： %兩相接地短路時的短路電流計算 Uf0=。Zkk1=。Zkk2=。Zkk0=。 SB=120。UB=115。 IB=SB/(UB*sqrt(3))。 Zzeta=Zkk2*Zkk0/(Zkk2+Zkk0)。 m(1,1)=sqrt(3)*sqrt(1(Zkk2*Zkk0/((Zkk2+Zkk0)*(Zkk2+Zkk0))))。 If1=SB/(UB*sqrt(3))*Uf0/(Zkk1+Zzeta)。 disp(39。兩相接地短路電流的正序分量 If1=39。),disp(If1) If=m(1,1)*If1。 disp(39。兩相接地短路電流 If=39。),disp(If) 程序運行結(jié)果為： 兩相接地短路電流的正序分量 If1= 兩相接地短路電流 If= 即發(fā)生兩相直接接地短路時，其短路電流正序分量 If1=，短路電流If=。 兩相短路 Matlab 程序如下： %兩相短路時的短路電流計算 Uf0=。Zkk1=。Zkk2=。Zkk0=。 SB=120。UB=115。 If1=SB/(UB*sqrt(3))*Uf0/(Zkk1+Zkk2)。 disp(39。兩相短路電流的正序分量 If1=39。),disp(If1) If=sqrt(3)*If1。 disp(39。兩相短路電流 If=39。),disp(If) 程序運行結(jié)果為： 兩相短路電流的正序分量 If1= 兩相短路電流 If= 信息工程學院 (課程設計 ) 32 注釋：以上程序中的計算公式都是根據(jù)正序等效定則得到的。 三種簡單不對稱短路時短路電流正序分量的通式為： )(1 )0()(1 nsukk ana ZZUI ?? ?? 式中， )(nsuZ 稱附加阻抗。 正序等效定則： 在簡單不對稱短路的情況下，短路點電流的正序分量與在短路點后每一相中加入附加阻抗 )(nsuZ 而發(fā)生三相短路的電流相等。 表 各種類型短路時附加阻抗值 )3()()3)((0202gfkkfkkgfkkfkkfZZZZZZZZZZZ????????代 表 符 號 短 路 種 類單相接地短路兩相短路直接短接)( nsuZ 經(jīng)阻抗短接)( nsuZ兩相接地短路三相短路)1(K)2(K)(K)3(K02 kkkkZZ ?2kkZ00202kkkkkkkkZZZZ?fkkkkZZZ ??02fkkZZ ?2fZ代 表 符 號 短 路 種 類單相接地短路兩相短路直接短接 經(jīng)阻抗短接兩相接地短路三相短路代 表 符 號 短 路 種 類單相接地短路兩相短路直接短接 經(jīng)阻抗短接兩相接地短路三相短路 由于故障相短路點短路電流的絕對值與它的正序分量的絕對值成正比，即： 1)()( annk ImI ? 式中， )(nm 是比例系數(shù)。其值視短路的種類而異。各種簡單短路的 )(nm 值見表 。 表 各種類型短路時比例系數(shù)值 單相接地短路代 表 符 號 短 路 種 類兩相短路直接短接)( nm 經(jīng)阻抗短接兩相接地短路三相短路)1(K)2(K)(K)3(K33120202)(13kkkkkkkkXXXX??)( nm331略單相接地短路代 表 符 號 短 路 種 類兩相短路直接短接 經(jīng)阻抗短接兩相接地短路三相短路略 根據(jù)以上的討 論，可以得到一個結(jié)論：簡單不對稱短路電流的計算，歸根結(jié)底，不外乎先求出系統(tǒng)對短路點正序、負序和零序等值阻抗（或電抗）；再根據(jù)短路種類的不同而組成附加阻抗 )(nsuZ ，將它接入短路點的正序等值電抗；然后就像計算三相短路一樣，計算出短路點的正序電流，從而可以算出其他各序電流、各序電壓，及短路點的三相電流和三相電壓。這樣三相短路電流的各種計算方法，也適用于不對稱短路時正序電流的計算。 信息工程學院 (課程設計 ) 33 短路計算的 matlab/simulink 模型如下： ： (1)三相電源 120MVA， ； (2)PI 型輸電線路； (3)雙繞組變壓器； (4)三相故障模塊 ThreePhase Fault。 (5)三相電壓電流測量模塊 (充當母線 A， B)； (6)電力系統(tǒng)圖形用戶界面模塊powergui。(7)短路電流獲取模塊 multimeter,scope 等。 仿真參數(shù)設置：在 時刻發(fā)生短路故障，仿真結(jié)束時間為 ，仿真算法為ode15s。 變壓器和線路參數(shù)設置： 變壓器的參數(shù)計算方法： 一次側(cè)電抗： *60000 *100 **100 % 323211 ??? NNsT SVVX 二次側(cè)電抗： *60000115*100 **100 % 323222 ??? NNT SVVsX 即電感： 0 7 3 )50**2/(1 4 3 7 )**2/(21 ??? fpiXL T 信息工程學院 (課程設計 ) 34 圖 變壓器模塊參數(shù)設置 圖 輸電線路模塊參數(shù)設置 短路模塊和負載模塊的參數(shù)設置 輸電線路 L：正序電抗 kmX L / ?? ；零序電抗 kmXX LL /*3*3 10 ???? ；線路長度 L1=105km；頻率為 50Hz，其他采用默認值；線路 2 的參數(shù)設置方法相同。 負載 1 參數(shù)：所接電壓等級 V=,容量 60MW；負載 2 的參數(shù)設置方法相同 信息工程學院 (課程設計 ) 35 圖 短路模塊參數(shù)設置 圖 負載模塊參數(shù)設置 故障相短路相電流和相電壓波形 分析：由波形可知：短路故障相電流 If 的幅值約為 1200A，轉(zhuǎn)換為有效值If= 2/1200 =848A=。此結(jié)果與上面 編程計算的結(jié)果 If= 非常接近，從而驗證了計算的正確性。其他的兩相短路，兩相接地短路，三相短路的波形在此不再贅述，方法一樣，只是需要修改一下，三相短路模塊的參數(shù)設置。 信息工程學院 (課程設計 ) 36 設計總結(jié) 本課程設計解決的核心問題有兩個：一是對給定系統(tǒng)進行潮流計算，二是對簡單系統(tǒng)進行短路故障計算，其中包括對稱短路和不對稱短路。在計算三相對稱短路時，根據(jù)節(jié)點阻抗矩陣計算短路電流；在計算不對稱短路故障時，根據(jù)對稱分量法進行解析，即把該網(wǎng)絡分解為正，負，零序三個對稱序網(wǎng)，這三組對稱序分量可分 別按對稱的三相電路分解，然后將其結(jié)果疊加起來。最后根據(jù)正序等效定則得到各種類型不對稱短路故障的短路電流。 進行潮流計算時，要會用 Auto CAD 或 PSASP 畫出電力系統(tǒng)圖，在看懂讀懂程序的基礎上，修改參數(shù)，明白個輸入矩陣元素的物理意義，弄清楚個計算公式的來源，然后一步步調(diào)試程序，最終得到自己想要的結(jié)果。 求解對稱短路時，先用 軟件畫出等效電路圖，然后用 matlab編程計算。 求解不對稱短路，首先應該計算各元件的序參數(shù)和畫出等值電路。然后制定各序網(wǎng)絡。根據(jù)不同的故障類型，確定出以相分量法 表示的邊界條件，進而列出以序分量表示的邊界條件，按邊界條件將三個序網(wǎng)聯(lián)合成復合網(wǎng)，由復合網(wǎng)求出故障處各序電流和電壓，進而合成三相電流電壓。最后并且用 matlab/simulink建模仿真方法得到單相短路電流及電壓，驗證了程序計算結(jié)果的正確性。 通過上面兩種方法放入計算進行對比可以得出，計算機程序法比較解析法具有計算過程簡單及結(jié)果更精確，通用性更強的優(yōu)點。而建模仿真的方法雖然只管，實現(xiàn)容易，方法簡便，當具體參數(shù)設置困難，導致計算精確度不高。 總之，這次設計過程中也曾在 Matlab 編程中 ， matpower 編程和 畫電力系統(tǒng)圖的過程中遇到了一些問題，在老師的指導和同學的幫助下以及網(wǎng)上查詢資料的完成了，在查閱資料的過程中也豐富了自己的知識，但不可避免還是存在一些未解決的問題。最明顯的問題是 Auto CAD 2021 設計電氣主接線的方法不夠熟練，用 PSASP 軟件進行電力系統(tǒng)潮流計算和短路計算時，總出現(xiàn)運行錯誤， 有待 解決。在此希望通過自己的進一步學習，豐富自己的專業(yè)技能和動手能力，去解決更多的實際問題，同時也很感謝這次課程設計的機會，讓我受益匪淺。 信息工程學院 (課程設計 ) 37 參考文獻 [1]何仰贊，溫增銀 .《電力系統(tǒng)分 析》 .武漢：華中科技大學出版社 (第三版 ) 2021年 ； [2]汪建 .《電路原理》 . 武漢：清華大學出版社 , 2021 年 ； [3]于群，曹娜 .《 Matlab/Simulink 電力系統(tǒng)建模與仿真》 北京：機械工業(yè)出版社 ,2021 年 1月； [4]王葵 .《電力系統(tǒng)分析學習指導書》