畢業(yè)論文--電力系統(tǒng)發(fā)生簡單不對稱短路時電流的計算

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文（設 計）</p><p>　　屆 電氣工程及其自動化 專業(yè) 班級</p><p>　　題 目電力系統(tǒng)發(fā)生簡單不對稱短路時電流的計算 </p><p>　　姓 名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 講 師 </p

2、><p>　　二ОО三 年 月 日</p><p><b>　　內(nèi) 容 摘 要</b></p><p>　　隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展,電力電子新技術得到了廣泛應用,出于技術、經(jīng)濟等方面的考慮,500KV及以上的超高壓輸電線路普遍不換位,再加上大量非線性元件的應用’電力系統(tǒng)的不對稱問題日益嚴重。因此電力系統(tǒng)不對稱故障分析與計算顯得尤為重要。

3、</p><p>　　基于對稱分量法的基本理論，對稱分量法采取的具體方法之一是解析法，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。計算機程序法。通過計算機形成三個序網(wǎng)的節(jié)點導納矩陣，然后利用高斯消去法通過相應公式對他們進行數(shù)據(jù)運算,即可求得故障點的等值阻抗。最后根據(jù)故障類型選取相關公式計算故障處個序電流，電壓，進而合成三相電流電壓。</p><p>

4、;　　進行了參數(shù)不對稱電網(wǎng)故障計算方法的研究。通過引計算機算法，系統(tǒng)介紹電網(wǎng)參數(shù)不對稱的計算機算法方法。根據(jù)斷相故障和短路故障的特點，通過在故障點引入計算機算法，給出了各種斷相故障和短路故障的仿真計算。此方法以將故障電網(wǎng)分為對稱網(wǎng)絡不對稱網(wǎng)絡兩部分，在程序法則下建立起不對稱電網(wǎng)故障計算統(tǒng)一模型，根據(jù)線性電路的基本理論,并借助于相序參數(shù)變換技術完成故障計算。</p><p>　　關鍵詞:參數(shù)不對稱;電網(wǎng);故障計算&

5、lt;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of power industry ,power electronic technology has been widely used;For technical and economic consideration ,500kV and a

6、bove transmission lies are generally not transposition ,together with the application of a large number of nonlinear ,the power system the growing problem of asymmetry .therefore ,asymmetric power system fault analysis a

7、nd calculation is very important .</p><p>　　Based on the basic theory of symmetry is one of the specific method to resolve the law ,that to the network is decomposed into positive,negative and zero sequence

8、network of the three symmetric sequence ,these three groups of symmetry by symmetry sequence components,respectively Decomposition of three-phase circuits.Computer procedure .Sequence of three computer -based network nod

9、e admittance matrix,and then use the appropriate formula by Gauss elimination method for data on their operations,one</p><p>　　Parameters were calculated asymmetry of power failure.By means of a computer alg

10、orithm,the system describes a computer algorithm for asymmetric network parameters method.And under short circuit fault in the characteristic of the point of failure through the introduction of computer algorithms,given

11、the various short-circuit fault and the simulation.This method to the fault network is divided into two symmetrical parts of the network and not the network,rules of procedure established under the un</p><p>

12、;　　Key Words: Parameters of asymmetry,power, fault calculation </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行無疑是歷代電力工作者所致力追求的，但是從電力

13、系統(tǒng)建立之初至今電力系統(tǒng)就一直伴隨著故障的發(fā)生而且電力系統(tǒng)的故障類型多樣。所以電力系統(tǒng)故障分析計算方法歷來一直是學術研究的熱點，其為預防及消除電力系統(tǒng)的故障準備必要的理論知識。</p><p>　　引起電網(wǎng)不對稱的原因：超高壓架空輸電線路不換位、變壓器結構不對稱、交直流變換器的存在、系統(tǒng)負荷不對稱、系統(tǒng)中存在非線性元件。</p><p>　　建立用于故障分析的網(wǎng)絡的數(shù)學模型是計算機編程計算

14、的基礎。選擇合適的數(shù)學模型直接關系到故障分析計算的優(yōu)劣。當前一般采用節(jié)點導納矩陣或節(jié)點阻抗矩陣作為原網(wǎng)絡數(shù)學模型。節(jié)點導納矩陣描述的是網(wǎng)絡的短路參數(shù)，只包含網(wǎng)絡的局部信息，因而具有較好的稀疏性。</p><p>　　因此，節(jié)點導納矩陣主要用于解題規(guī)模為主要矛盾的情況，節(jié)點阻抗矩陣要運用于進行大量故障計算的情況。隨著計算機技術的快速發(fā)展，特別是計算機內(nèi)存容量的擴大和計算速度的提高，節(jié)點阻抗矩陣的解題規(guī)模和解題速度都

15、有了很大的提高，一般可以滿足大多數(shù)電網(wǎng)故障分析計算的需要。</p><p>　　電網(wǎng)中的故障可以分為兩大類：簡單故障和復雜故障。復雜故障一般可以由兩種或兩種以上的簡單故障組合而成，簡單故障又分為對稱故障和不對稱故障；而不對稱故障又可以分為短路故障（橫向故障）和短路故障（縱向故障）。故障計算方法總體上可以劃分為兩種：一種解析法，另一種計算計算法。</p><p>　　1 電力系統(tǒng)短路故障的基

16、本知識</p><p>　　1.1短路故障的概述</p><p>　　在電力系統(tǒng)運行過程中，時常發(fā)生故障，其中大多數(shù)是短路故障。所謂短路，是指:是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接。除中性點外，相與相或相與地之間都是絕緣的。電力系統(tǒng)可分為三相短路、單相接地短路、兩相短路和兩相接地短路等。三相短路的三相回路依舊是對稱的，故稱為對稱短路；其他的幾種短路的三相回

17、路均不對稱，故稱為不對稱短路。電力系統(tǒng)運行經(jīng)念表明，單項短路占大多數(shù)。上述短路均是指在同一地點短路，實際上也可能在不同地點同時發(fā)生短路，例如兩相在不同地點接地短路。</p><p>　　引起短路的主要原因主要是電氣設備載流部分老化，如果預防行的絕緣實驗沒有進行，或者進行的不夠仔細，則由于絕緣的自然老化就可能發(fā)生這種情況。絕緣損壞還可能由于過電壓（雷擊等）和任何機械損傷（如掘溝時損傷電纜等）所引起。運行人員的誤操作

18、（如未拆地線就合閘，或者帶負荷拉隔離刀閘等）也要引起故障。鳥獸跨越裸露的載流部分時，也會造成短路。</p><p>　　依照短路發(fā)生的地點和持續(xù)時間不同，它的后果可能使用戶的供電情況部分地或全部地發(fā)生故障。當在有由多發(fā)電廠組成的電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，其后果更為嚴重，由于短路造成電網(wǎng)電壓的大幅度下降，可能導致并行運行的發(fā)電機失去同步，或者導致電網(wǎng)樞紐點電壓崩潰，所有這些可能引起電力系統(tǒng)瓦解而造成大面積的停電事故，這是

19、最危險的后果。</p><p>　　短路問題是電力技術方面的基本問題之一。在發(fā)電廠、變電站以及整個電力系統(tǒng)的設計和運行工作中，都必須事先進行短路計算，以此作為合理選擇電氣接線、選用有足夠熱穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度的電氣設備及載流導體、確定限制短路電流的措施、在電力系統(tǒng)中合理的配置各種各種繼電保護并整定其參數(shù)等的重要依據(jù)。為此計算短路時各種運行參量（電流、電壓等）是非常必要的。</p><p>&l

20、t;b>　　1.2 標幺制</b></p><p>　　在短路計算中，各電氣量如電流、電壓、電阻、電抗、功率等數(shù)值，可以用有名值表示，也可以用標幺值來表示。為了計算方便，通常在1KV以下的低壓系統(tǒng)中用有名值，而在高壓系統(tǒng)中由于有多個電壓等級，存在電抗換算問題，宜采用標幺。</p><p>　　1.2.1 標幺制的概念</p><p>　　所謂標幺制

21、，就是各個物理量均用標幺值來表示的一種相對單位制。某一物理量的標幺值，等于它的實際值A與所選定的基準值的比值，即</p><p><b>　?。?.1） </b></p><p>　　在進行標幺值計算時，首先選定基準值?；鶞手翟瓌t上可以隨意選定，但因物理量之間有內(nèi)在的必然聯(lián)系，所以并非所有的基準值都可以任意選取。在短路計算中經(jīng)常用到的四個物理量容量S、電壓U、電流I

22、和電抗X。通常選定基準容量和基準電壓則基準電流和基準電抗分別為</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　?。?.3） </b></p><p>　　為了計算方便，常取基準容量=100MV.A ,基準電壓用各級線路的平均額定電壓，即。</p><p>　　所謂線路平

23、均額定電壓，是指線路始端最大額定電壓與線路末端最小額定電壓的平均值。如表1.1所示</p><p>　　表1.1線路的額定電壓與平均額定電壓</p><p>　　在產(chǎn)品樣本中，電力系統(tǒng)中各電氣設備如發(fā)電機、變壓器、電抗器等所給出的標幺值，都是以其本身額定值為基準的標幺值或百分值。由于各電器設備的額定值往往不盡相同，基準值不同的標幺值是不能直接進行運算的，因此，必須把不同基準值的標幺值換成統(tǒng)

24、一基準值的標幺值。</p><p>　　1.2.2 電力系統(tǒng)各元件電抗標幺值的計算</p><p>　　1 發(fā)電機電抗標幺值</p><p><b>　　(1.4)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　發(fā)電機電抗百分數(shù)，有發(fā)電機的名牌參數(shù)得

25、;</p><p>　　----------已設定的基準容量（基值功率），;</p><p>　　---------發(fā)電機額定容量。</p><p><b>　　2 負載電抗標幺值</b></p><p><b>　　(1.5)</b></p><p>　　---------

26、元件所在網(wǎng)路的電壓標幺值；</p><p>　　---------負載容量標幺值；</p><p>　　-------負載無功功率標幺值。</p><p>　　3 變壓器電抗標幺值</p><p><b>　　(1.6)</b></p><p>　　在變壓器中電抗，即忽略，因此在變壓器中主要是指電

27、抗，有變壓器電抗有名值推出變壓器電抗標幺值為</p><p><b>　　(1.8)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　-------------變壓器阻抗電壓百分數(shù)；</p><p>　　-----------------基準容量，;</p>&l

28、t;p>　　、------變壓器名牌參數(shù)給定額定容量，、額定電壓，KV;</p><p>　　----------------輸電線路取平均電壓，KV。</p><p>　　4 線路電抗標幺值</p><p><b>　　(1.8)</b></p><p><b>　　式中</b></

29、p><p>　　-----------線路單位長度電抗；</p><p>　　L------------線路長度，km；</p><p>　　---------基準容量，；</p><p>　　--------輸電線路額定品均電壓，基準電壓，KV。</p><p>　　輸電線路的等值電路中有四個參數(shù)，一般電抗，故，由于不做

30、特殊說明，故電導、電納一般不計，故而只求電抗標幺值。</p><p>　　1.3 短路次暫態(tài)電流及短路功率</p><p>　　1 短路次暫態(tài)電流標幺值（） 和短路次暫態(tài)電流（） </p><p>　　= (1.9)</p><p><b>　　=</b></p>

31、;<p><b>　　式中 </b></p><p>　　---------短路點的總阻抗標幺值；</p><p>　　----------短路點所在網(wǎng)絡的電動勢標幺值近似取短路點所在網(wǎng)絡的電壓標幺值（本論文?。?。</p><p><b>　　短路沖擊電流（）</b></p><p>

32、;<b>　?。?.10） </b></p><p>　　式中----短路電流沖擊系數(shù)，主要取決于電路衰減時間常數(shù)和短路故障的時刻。其范圍為，高壓側網(wǎng)絡一般取=1.8。= 。</p><p>　　3 各種短路故障點短路電流為</p><p>　　= （1.11）</p><p&

33、gt;<b>　　= (KA)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　----比例系數(shù)，單線接地短路，兩相短路，兩相接地短路時</p><p><b>　　;</b></p><p>　　-----基準容量為時，的基準值，KA;</p>

34、;<p>　　----各短路故障的基準容量，其值為</p><p>　　=() (1.2)</p><p>　　式（1.2）中（n）=(1)時，單相接地短路，為短路點總正序阻抗標幺值=,為短路點總負序阻抗標幺值=，為短路點總零序阻抗標幺值=；（n）=(2)時兩相短路，零序阻抗=0（=0）；（n）=(2)時，兩相接地短路，

35、此時</p><p>　　在無限大容量系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)母線電壓保持不變，所以短路后任何時刻的短路電流周期分量有效值（習慣上用表示）始終不變，所以有</p><p>　　4 短路容量（功率）計算</p><p><b>　　=</b></p><p>　　如用標幺值表示，則為</p><p><

36、;b>　　式中</b></p><p>　　---------短路點的總阻抗；</p><p>　　---------基準容量，；</p><p>　　---------基準電流， ；</p><p>　　--------平均電壓，=，。</p><p>　　2 對稱分量法及其應用</p&g

37、t;<p><b>　　2.1 對稱分量法</b></p><p>　　人們在長期實踐中發(fā)現(xiàn)，一組不對稱的三相量可以看成是三組不同的對稱三組向量之和。在線相電路中，可以用疊加原理，對這三組對稱分量分別按三相電路去解，然后將其結果疊加起來，就是不對稱三相電路的解答，這個方法叫做對稱分量法。</p><p>　　設為三相系統(tǒng)中任意一組不對稱的三相向量、可分解

38、為三組對稱的三序分量如下：</p><p><b>　　= ++</b></p><p>　　=++ (2.1)</p><p><b>　　=++</b></p><p>　　三相序分量如圖2.1所示。</p><p>　　.

39、 . </p><p>　　Fa(1) Fa(2) . . .</p><p>　　Fa(0)Fb(0)Fb(0)</p><p><b>　　w</b></p&g

40、t;<p>　　v 1200 . </p><p>　　1200 1200 1200 1200 F

41、b(2) </p><p><b>　　1200</b></p><p>　　. . . </p><p>　　FC(1) Fb(1) Fc(2)</p><p>　　正序

42、負序 零序</p><p><b>　　圖2.1 三序分量</b></p><p>　　正序分量：、、三相的正序分量大小相等，彼此相位互差1200，與系統(tǒng)正常對稱運行方式下的相續(xù)相同，達到最值得順序a→b→c，在電機內(nèi)部產(chǎn)生正轉磁場，這就是正序分量。此正序分量為以平衡的三相系統(tǒng)，因此有：</p><p>&

43、lt;b>　　++=0。</b></p><p>　　負序分量：、、三相的負序分量大小相等，彼此相位互差1200，與系統(tǒng)正常對稱運行方式下的相序相反，達到最大值的順序a→b→c，在電機內(nèi)部產(chǎn)生反轉磁場，這就是負序分量。此負序分量為以平衡的三相系統(tǒng)，因此有：</p><p><b>　　++=0。</b></p><p>　　零

44、序分量：、、三相的零序分量大小相等，相位相同，三相的零序分量同時達到最大值，在電機內(nèi)部產(chǎn)生漏磁，其合成磁場為零。這就是零序分量。</p><p>　　如果以a相為基準相，各序分量有如下關系：</p><p>　　正序分量 = ==</p><p>　　負序分量 = ==</p><p&g

45、t;　　零序分量 = =</p><p>　　其中=－+ =－－</p><p>　　1++=0 +=－1 =1</p><p><b>　　于是有：</b></p><p><b>　　=++</b></p>

46、;<p>　　=++ （2.2）</p><p><b>　　=++</b></p><p>　　1 1 1 </p><p>　　= 1 (2.3)</p><p><b>　　1 &

47、lt;/b></p><p>　　1 a a2 </p><p>　　其逆關系式為： = 1 a2 a (2.4) </p><p>　　1 1 1 </p><p>　　這樣根據(jù)式（2.3）可以把三組三相對稱向量

48、合成三個不對稱向量，而根據(jù)式（2.4）可以把三個不對稱向量分解成三組對稱向量</p><p>　　2.2 對稱分量法的應用</p><p>　　電力系統(tǒng)的正常運行一般是對稱的，它的三相電路的參數(shù)相同，各相的電流、電壓對稱，這就是說只有正序分量存在。當電力系統(tǒng)的某一點發(fā)生不對稱故障時，三相電路的對稱條件受到破壞，三相對稱電路就成為不對稱的了。此時，可用對分量法，將實際的故障系統(tǒng)變成三個互相

49、獨立的序分量系統(tǒng)，而每個序分量系統(tǒng)本身又是三相對稱的，從而就可以進行計算了。</p><p>　　圖2.2 簡單系統(tǒng)單相接地故障圖</p><p>　　如圖2-2所示的簡單系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障。應用對稱分量法，可繪出三序網(wǎng)圖（三序等值電路圖），如圖2-3所示為最簡化的三序網(wǎng)圖，三序網(wǎng)的參數(shù)可分為正序、負序、零序。圖中分為正序阻抗、負序阻抗、零序阻抗。</p><p

50、>　　圖2-3簡化三序網(wǎng)圖</p><p>　　列出電壓方程： （2-5）</p><p>　　由此可見，應用對稱分量法進行不對稱故障計算時，其關鍵問題是先求出各序網(wǎng)絡的等效電抗（即要求出系統(tǒng)中各主要原件（發(fā)電機，變壓器，線路等）的各序電抗值），然后根據(jù)短路的類型，邊界條件，把正，負，零序網(wǎng)連接成串，并聯(lián)

51、的形式，從而可求出電流，電壓的各序分量，再應用對稱分量法進而可求出各相電流和電壓等【3】。</p><p>　　3 簡單不對稱短路的分析與計算</p><p><b>　　3.1解析法</b></p><p>　　電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，無論是單相接地短路，還是兩相短路，兩相短路接地，只是短路點的電壓，電流出現(xiàn)不對稱，利用對稱分量法將不對稱的

52、電流電壓分解為三組對稱的序分量，由于每一序系統(tǒng)中三相對稱，則在選好一相為基準后，每一序只需要計算一相即可，用對稱分量法計算電力系統(tǒng)的不對稱故障。其大概步驟如下：</p><p>　?。?）計算電力系統(tǒng)各個 原件的序阻抗；</p><p>　?。?）制定電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡；</p><p>　　（3）由各序網(wǎng)絡和故障列出對應方程；</p><p&g

53、t;　　（4）從聯(lián)立方程組解出故障點電流和電壓的各序分量，將相對應的各序分量相加，以求得故障點的各相電流和電壓；</p><p>　?。?）計算各序電流和各序電壓在網(wǎng)絡中的分布，進而求得各指定支路的各相電流和指定節(jié)點的各相電壓。</p><p>　　3.1.1單相（a相）接地短路</p><p>　　單相接地短路時的系統(tǒng)接線圖如圖3-1所示，故障處的三相的邊界條件：

54、 </p><p>　　圖3-1 單相接地短路時的等值接線圖 </p><p><b>　　用對稱分量表示為：</b></p><p><b>　　(3.1)</b></p><p><b>　　即有：</b></p><p><b>　?。?

55、-2）</b></p><p>　　根據(jù)單相接地短路時的邊界條件（式3-1，式3-2）連接復合網(wǎng)，如圖3-2所示。由復合網(wǎng)圖可以寫出各序分量：</p><p>　　圖3-2單相接地短路時的復合序網(wǎng)</p><p><b>　　( 3.3)</b></p><p>　　于是可以用對稱分量法得到短路點的各相電流電

56、壓：</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　短路點電流，電壓的相量圖如圖3-3所示。這里按純電感性電路畫的，電流滯后電壓，若不是純電感電路，則電流與電壓角度由的阻抗角決定，一般小于。在相量圖中，將每相的序分量相加，得各相電流電壓的大小和相位。</p><p>　　圖3-3 單相接地時短路處的電流，電壓的相量圖<

57、;/p><p>　　3.2 兩相（b,c相）短路</p><p>　　兩相短路的系統(tǒng)接線如圖3-4所示，在k點發(fā)生b，c兩相短路。短路點的邊界條件：</p><p>　　圖3-4兩相短路等值接線圖</p><p><b>　　用對稱分量表示為：</b></p><p><b>　　(3.5)

58、</b></p><p><b>　　于是有：</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　由式（3-6）可知，故障點不與大地相連，零序電流無通路，因此無零序網(wǎng)絡。復合網(wǎng)絡是正負序網(wǎng)并聯(lián)后的網(wǎng)絡。如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5兩相短路的復合

59、序網(wǎng)圖</p><p>　　從復合序網(wǎng)中可以直接求出電流，電壓的各序分量：</p><p>　?。?-7） </p><p>　　由對稱分量法可求得短路點各相電流和電壓為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>

60、;　　短路點電壓和電流的相量圖。如圖3-6所示，這里任然是純電感電路。電流滯后電壓。</p><p>　　圖3-6兩相接地短路點電流和電壓相量圖</p><p>　　3.1.3兩相（b相和c相）短路 接地 </p><p>　　兩相短路接地時系統(tǒng)接線圖如圖3-7所示，短路點的邊界條件為：</p><p>　　圖3-7兩相短

61、路接地的等值接線圖</p><p><b>　　用對稱分量表示為：</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　由（3-9）可以畫出兩相短路接地的復合序網(wǎng)圖是三個序網(wǎng)并聯(lián)，如圖3-8所示。根據(jù)復合序網(wǎng)可求出電流，電壓各序分量：</p><p>　　圖3-8兩相短路接地

62、的復合序網(wǎng)圖</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　用對稱分量法合成各相電流、電壓為：</p><p>　?。?.11） </p><p>　　短路點流入地中的電流為：</p><p><b>　?。?-1

63、2）</b></p><p>　　短路點電壓，電流的相量圖，如圖3-9所示。這里任然是純電感電路。電流滯后電壓。</p><p>　　圖3-9兩相接地短路處的電壓電流相量圖</p><p>　　3.1.4 正序等效定則</p><p>　　所有短路類型短路電流的正序分量可以統(tǒng)一寫成：</p><p><

64、;b>　?。?-13）</b></p><p>　　表示附加電抗，上角標（n）代表短路類型</p><p>　　短路電流的絕對值與正序分量的絕對值成正比，即 式中為比例系數(shù)，其值視短路類型而定如表3-1</p><p><b>　　表3-1 短路類型</b></p><p>　　以下計算（即這兩個符

65、號意義相同）。</p><p>　　4 簡單不對稱短路的分析與計算計算機計算程序法</p><p>　　4.1簡單故障的計算程序原理框圖 </p><p>　　﹝1﹞如果要求準確計算故障前的運行情況，則需要進行潮流計算，在近似使用計算中，對短路故障可假設節(jié)點UI0I.均為1IGI</p><p>　　﹝2﹞這里采用形成節(jié)點導納矩陣的方法。發(fā)電

66、機的正序電抗用Xdn,可計算故障后瞬時量。發(fā)電機的負序的電抗近似等于Xdn.當計算中不計負何影響時，在正，負序網(wǎng)絡中不接負何阻值。如果記及負何影響時，負何的正序阻抗可通過其額定功率和電壓計算。負何阻抗很難卻確定，一般取X﹝2﹞=0.35﹝以負何額定功率為基準。負何的中性點一般不接地，零序無通路</p><p>　　﹝3﹞形成三個序網(wǎng)的節(jié)點導納矩陣后，利用公式﹝3-19﹞和高斯消去法可求得 ～ ,即為Z1f～ Zn

67、f .對于短路故障，只需令 =1 （其余節(jié)電電流均為零），分別應用高斯消去法求解一次所得電壓，即為三序網(wǎng)和f點有關節(jié)點阻抗。</p><p>　?。?）根據(jù)不同短路故障，可分別應用 表3.1中 相應公式計算故障處各序電流，電壓，進而合成得三相電流，電壓。</p><p>　?。?）計算網(wǎng)絡中任一點電壓時，負序和零電壓只須計算由故障點電流引起的電壓。對于正序則還需要加上正常運行時的電壓。

68、</p><p>　　表4-1不對出故障處的各序電流電壓計算公式。</p><p>　　下圖4-1即為不對稱短路計算原理圖：</p><p>　　↓ </p><p>　　圖3.10 不對稱短路計算程序框圖</p><p>　　4.2網(wǎng)絡節(jié)點方程的形成</p><p

69、>　　計算機編程計算中，考慮了對地電容和變壓器的實際變比〔7〕。</p><p><b>　　導納計算公式如下：</b></p><p><b>　　對角線元素</b></p><p>　?。?，，，） （3.15）</p><p><b>　　非對角線元素 </b

70、></p><p>　　（，，） （3.16）</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　i， j----------------第i , j節(jié)點 </p><p>　　、、、----第i,j 節(jié)點電流電壓變壓器支路的導納變化 </p><p>　

71、?。ǜ邏簜龋?（3.17） （3.18） </p><p><b>　　網(wǎng)絡節(jié)點方程的形成</b></p><p>　　矩陣表達式 </p><p>　　網(wǎng)絡節(jié)

72、點方程 （3.19）</p><p><b>　　(3.20)</b></p><p>　　4 電力系統(tǒng)不對稱短路計算實例</p><p>　　4.1 兩種計算方法的實例分析</p><p>　　例1 已知量如圖4.1中所示數(shù)據(jù)，現(xiàn)求取

73、節(jié)點K1單相接地短路時和節(jié)點K2兩相短路時的短路電流，沖擊電流以及短路容量。</p><p>　　圖5-1系統(tǒng)電路圖 </p><p><b>　　方法一：解析法</b></p><p>　　取基準容量 100MV.A; </p><p>　　基準電壓 （）</p&g

74、t;<p>　　等值電路圖如圖4.2</p><p><b>　　圖4.2等值電路圖</b></p><p>　　1 各原件電抗標幺值計算 ： </p><p>　　取 100MV.A, 。</p><p>　?。?）發(fā)電機。發(fā)電機G1電機電抗標幺值由式（1.4）得：</p>&l

75、t;p>　　正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值等于零序電抗即：</p><p><b>　　===</b></p><p>　　發(fā)電機G2的正序電抗標幺值由式（1.4）得到</p><p>　　正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值等于負序電抗即：</p><p>　　====0.416。對下標的說明：各原件下標括號外的數(shù)

76、字表示為第幾個原件，括號內(nèi)的數(shù)字1，2，0分別為正序，負序，零序。例如，X第一個原件（負序） （2）負載。負載電抗標幺值由式（1.5）得;負載（負何）正序電抗標幺值;負序電抗標幺值;零序電抗標幺值.</p><p>　?。?）變壓器。由式（1.6）得：</p><p>　　T1變壓器正序電抗標幺值X2: ; 正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值等于零序電抗標幺值。即 。</p&g

77、t;<p>　　變壓器正序電抗標幺值： ;</p><p><b>　　即（每臺） 。</b></p><p>　　變壓器正序電抗標幺值: ; .</p><p>　　線路。由式（1.8）得：</p><p>　　L1線路的正序電抗標幺值X3: ; ; ；</p><

78、;p>　　L2線路的正序電抗標幺值X6: ; ; </p><p>　　L3 線路的正序電抗標幺值X8: ; ; .</p><p>　　2不對稱短路電流的計算</p><p><b>　　各序電抗標幺值計算</b></p><p><b>　　正序等值電路圖</b></p>

79、;<p>　　正序等值電路圖如圖5-3所示</p><p>　　圖4.3 正序等值電路圖</p><p>　　短路點K1正序標幺值為：</p><p>　?。?/）=0.221</p><p>　　短路點K2正序標幺值為：</p><p>　?。?/ ）=0.339</p><p>

80、;<b>　　負序等值電路圖</b></p><p>　　負載的負序電抗標幺值；其他原件的負序電抗標幺值等于正序標幺值，如圖4.4所示：</p><p>　　圖 4.4負序等值電路圖</p><p>　　短路點K1負序標幺值為：</p><p><b>　　=0.618</b></p>

81、<p>　　短路點K2負序標幺值為：</p><p><b>　　=0.313</b></p><p><b>　　零序等值電路圖</b></p><p>　　負載的零序電阻抗標幺值；線路的零序電抗標幺值等于分別為：; ; .其他原件的零序阻抗標幺值等于正序標幺值，如圖4.5所示</p><

82、p>　　圖5-5零序等值電路圖</p><p>　　短路點K1零序標幺值為:</p><p>　　短路點K1零序標幺值為:</p><p><b>　　K1點單相接地短路</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　K2點兩相短

83、路：</b></p><p>　　方法二、計算機程序法</p><p><b>　　由式, 得到：</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　正序導納標幺值Y矩陣</

84、p><p>　　Y矩陣的形成：正序電抗標幺值和對地電容標幺值的等值電路圖如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6正序電抗標幺值和對地電容標幺值的等值電路圖</p><p><b>　　正序導納矩陣如下：</b></p><p>　　對地導納式如下（5-1）： </p><p>　　其中，是圖5-

85、6節(jié)點1—3得對地導納之半， ，分別為節(jié)點3—5，3—6的導納之半【9】.Y矩陣的元素為：</p><p><b>　　;；；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；；</b></p><p><b>　??；；;</b&g

86、t;</p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　負序阻抗Y矩陣</b></p><p>　　同理得負序阻抗標幺值和對地電抗標幺值的等值電路圖如圖4.7所示</p><p>　　圖4.7負序

87、阻抗標幺值和對地電納標幺值的等值電路圖 </p><p>　　及負序導納矩陣如下式如下</p><p><b>　　4 零序列Y矩陣</b></p><p>　　同理零序列電抗標幺值的等值電路圖如圖4.8所示：</p><p>　　圖4.8所示零序列電抗標幺值的等值電路圖</p>

88、<p>　　及 負序導納矩陣如下</p><p>　　5 求不對稱短路電流及相關參數(shù)</p><p>　　由式3-19及3-21節(jié)相關知識，運用高斯消去程序【10】解得：</p><p>　　K1點單相接地短路時的轉移阻抗：</p><p>　　K2點兩相短路時的轉移阻：</p><p>　　由式表（3.

89、2）相關公式得：</p><p><b>　　K1點單相接地短路</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　K2點兩相短路:</b></p><p><

90、b>　??；</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　； </b></p><p>　　6 程序流程圖如下：</p><p>　　圖4.9 不對稱短路計算程序框圖</p><p>　　例2 已知各元件參數(shù)如下：發(fā)電機G1的容

91、量為100MVA,G2為200MVA,額定電壓均為10.5KV,次暫態(tài)電抗均為0.2；變壓器T1的容量為100MVA，T2為200MVA,變比均為10.5/115KV，短路電壓百分數(shù)均為10；三條電力線路（、、）的參數(shù)均為115KV,60km，電容為0.008µF/km,電抗；負荷L1為50MW，；負荷L2為100MVA,。兩臺發(fā)電機中性點均不接地；兩臺變壓器為YN,d連接，發(fā)電機側為三角形連接，YN側中性點直接接地；三條電力

92、線路的零序電抗均為0.20（以50MVA為基準值）</p><p>　　試求b、c兩相接地短路時故障點的短路電流（）</p><p>　　圖4.10電力系統(tǒng)圖</p><p><b>　　方法一：解析法</b></p><p>　　1 元件標幺值的計算</p><p><b>　　取,&

93、lt;/b></p><p><b>　　發(fā)電機</b></p><p>　　發(fā)電機G1正序電抗標幺值由式（1.4）得。發(fā)電機正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值等于零序電抗標幺值，即</p><p>　　發(fā)電機G2正序電抗標幺值由式（1.4）得。發(fā)電機正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值等于零序電抗標幺值，即</p><p&

94、gt;<b>　　變壓器</b></p><p>　　變壓器T1正序電抗的標幺值由式（1.6）得。變壓器正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值等于零序電抗標幺值，即</p><p>　　變壓器T2正序電抗的標幺值由式（1.6）得。變壓器正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值等于零序電抗標幺值，即</p><p><b>　　線路</b>

95、;</p><p>　　線路正序電抗標幺值由式（1.8）得。</p><p>　　線路正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值；線路零序電抗標幺值為0.2（已知）</p><p>　　線路正序電抗標幺值由式（1.8）得。線路正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值；線路零序電抗標幺值為0.2（已知）</p><p>　　線路正序電抗標幺值由式（1.8）得。線

96、路正序電抗標幺值等于負序電抗標幺值；線路零序電抗標幺值為0.2（已知）</p><p><b>　　負荷阻抗</b></p><p>　　2 化簡網(wǎng)絡 本例為電力系統(tǒng)短路的近似計算，可作以下化簡：</p><p>　　(1)令電源電動勢標幺值為1，即;</p><p>　　(2)不計負荷影響，將略去；</p>

97、;<p>　　化簡后的等值網(wǎng)絡如圖4.11所示</p><p>　　圖4.11 等值網(wǎng)絡圖</p><p><b>　　3不對稱短路計算</b></p><p><b>　　正序等值電路圖</b></p><p><b>　　如圖4.12</b></p>

98、;<p>　　圖4.12 正序等值電路圖</p><p>　　下面通過對圖4.12進行簡化求得網(wǎng)絡的正序阻抗</p><p>　　如圖4.13 </p><p>　　（a） （b） （c） （d） （e）</p>

99、<p>　　圖4.13 電路簡化流程圖（a）～（e）</p><p>　　由圖4.13（e）得 </p><p>　　負序等值電路圖如圖4.14</p><p>　　圖4.14 負序等值電路圖</p><p>　　（a） (b) (c) (d)

100、 (e)</p><p>　　圖4.15電路簡化流程圖（a）～（e）</p><p>　　由圖4.15（e）得 </p><p><b>　　零序等值電路圖</b></p><p><b>　　如圖4.16</b></p><p>　　圖4.16 零序等值電路圖&l

101、t;/p><p>　　下面對圖4.16進行化簡求得網(wǎng)絡零序阻抗</p><p>　　（a） （b） （c） （d）</p><p>　　圖4.17電路簡化流程圖（a）～（d）</p><p>　　由圖4.17（d）得 </p><p>　　4）計算故障點各序電流 設

102、</p><p>　　則b、c兩相接地短路時</p><p>　　5）計算故障點三相電流實際值</p><p>　　b、c兩相接地短路時 </p><p>　　方法二、計算機程序法</p><p><b>　　1由式， , 得</b></p><p><b>　　

103、；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　2正序導納標幺值Y矩陣</p><p>　　Y矩陣的形成：正序電抗標幺值和對地電容標幺值的等值電路圖如圖(4.18)</p><p>　　圖4.18 正序電抗標幺值和對地電容標幺值的等值電路圖</p><p>　　

104、及正序導納矩陣如下：</p><p><b>　　對地導納</b></p><p>　　其中，是圖(4.18)節(jié)點-④得對地導納之半， 分別為節(jié)點③-⑤、④-</p><p>　?、莸膶Φ貙Ъ{之半。Y矩陣中的元素為</p><p><b>　??；；</b></p><p>&

105、lt;b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；；</b></p><p><b>　??；；；</b></p><p>&l

106、t;b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?；；；</b></p><p><b>　　3負序阻抗Y矩陣</b></p><p>　　同理得負序阻抗標幺值和對地電納標幺值的等值電路圖如圖(4.19)</p

107、><p>　　圖4.19 負序阻抗標幺值和對地電納標幺值的</p><p><b>　　等值電路圖</b></p><p><b>　　及負序導納矩陣如下</b></p><p><b>　　4零序Y矩陣</b></p><p>　　同理零序電抗標幺值的等值

108、電路得圖如圖(4.20)所示</p><p>　　圖4.20 零序電抗標幺值的等值電路圖</p><p><b>　　及負序導納矩陣如下</b></p><p><b>　??；；；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><

109、b>　??；</b></p><p><b>　??；；</b></p><p>　　5求不對稱電流及故障電壓</p><p>　　由式（3.19）及3.2.1節(jié)相關知識，運用高斯消去程序法[11]解得,</p><p>　　K5點發(fā)生兩相短路時的轉移阻抗值：</p><p>　　對

110、于b、c兩相接地短路，有</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　(在此)</b></p><p>　　4.2兩種計算方法的對比</p><p>　　下面將解析法與計算機程序法進行簡單比較。</p><p>　　將例一和例二結果如表4.1下：<

111、;/p><p>　　表4.1解析法與計算機程序法數(shù)據(jù)</p><p>　　1--代表解析法結果；</p><p>　　2--代表計算機程序法結果。</p><p>　　由例一和例二計算過程以及上面的表格數(shù)據(jù)及比較可得：</p><p>　　解析法誤差大，計算過程數(shù)據(jù)大多需要進行四舍五入。</p><p&

112、gt;　　計算機程序法中，利用Y矩陣計算時考慮對地電容，變壓器實際變比誤差小，通過變換式（3-19）中的電流的取值可以將網(wǎng)絡各個節(jié)點轉移阻抗求出，使分析其他點的短路故障提供了更容易更直觀的參數(shù)值，因此計算機程序法有通用性強的特點。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路后，由于短路點對地故障支路的不對稱，使得整個網(wǎng)絡電流

113、電壓三相不對稱：。</p><p>　　本論文解決不對稱短路的問題核心是對稱分量法。根據(jù)對稱分量法采取的具體方法之一是解析法，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。然后將其結果疊加起來。</p><p>　　求解不對稱短路。首先應該計算各原件的序參數(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，確定出以相分量表示的邊界條件，進而列出以

114、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。</p><p>　　方法二是計算機程序法。通過計算機形成三個序網(wǎng)的節(jié)點導納矩陣，然后利用高斯消去法通過相應公式對他們進行數(shù)據(jù)運算，即可求得故障端點的等值阻抗。最后根據(jù)故障類型選取相關公式計算故障處各序電流電壓，進而合成三相電流電壓。</p><p>　　通過上面兩種方法放入計算

115、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及結果更精確，通用性更強的優(yōu)點。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。我的心情無法平靜，

116、從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意</p><p>　　在這里首先要感謝我的導師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是老師仍然細心地糾正設計的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永

117、遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 </p><p>　　然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下電氣工程專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 </p><p>　　最后感謝學院四年來對我的大力栽培</p><p><b>　　參考資料</b></p>

118、<p>　　孫麗華．電力工程基礎．北京：機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　李光琦．電力系統(tǒng)暫態(tài)分析(第二版)．北京:中國電力出版社,1995</p><p>　　于永源，楊綺雯．電力系統(tǒng)分析(第二版)．北京:中國電力出版社,2004</p><p>　　劉萬順. 電力系統(tǒng)故障分析．北京：中國電力出版社，1999</p><p

119、>　　劉從愛．電力工程基礎．濟南：山東科學技術出版社，1997</p><p>　　《電氣工程師手冊》第二版編輯委員會．電氣工程師手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[7] 西安交通大學，電力工業(yè)部西北電力設計院，電力工業(yè)部西北勘測設計院．短路電流實用計算方法.北京：電力工業(yè)出版社，1982</p><p>　　何仰贊 溫增銀，電力系

120、統(tǒng)分析(第三版).武漢 華中科技大學出版社， 2001</p><p>　　[9] 劉萬順．電力系統(tǒng)故障分析．北京：中國電力出版社，1998</p><p>　　[10] 張俊才．電力系統(tǒng)故障的分析計算一對稱分量法與相分量法．江西工業(yè)大學．</p><p>　　[11] 邱關源． 電路． 北京 ：高等教育出版社， 1999</p><p&g

121、t;　　[12] 羅建軍 楊琦. MATLAB 教程 北京： 電子工業(yè)出版社 2005</p><p>　　[13] 潘小輝 陳強． MATLAB 5.1 全攻略寶典. 北京： 中國水利水電出版社， 2000</p><p>　　[14] Billinton Roy.ALLAN RONALD (RONALD NORMAN ).RELIABILITY EVALUATION O

122、FPOWER SYSTEMS;NEW YORE ;PLENUM PRESS ;1996</p><p>　　[15] IJ.NAGRATH.D.P.K.OTHARI.MODERN.POWER SYSTEM ANALYSIS.NEW DELHI:TATA MCGRAW-HILLCO.TD.1980</p><p>　　附錄：不對稱短路電流計算程序</p><p&

123、gt;　　#include “stdio.h”</p><p>　　#define SB 100</p><p>　　#define Uav 115</p><p><b>　　Main()</b></p><p>　　{int K,j,n,d,S </p><p>　　Float

124、x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,Y[7][7],U[7],I[7],UK,</p><p>　　SN,P,Q,X,b,L,Y1,Y2,Y3,K1,K2,K3,IK,IM,SD,PN;</p><p>　　K1=K2=1.05;K3=0.96;</p><p>　　Clear();電抗.對地導納</p>&l

125、t;p>　　prinft(“please input the patament of genrater :Xd,PN,cosa\n”); </p><p>　　Scanf(“%f,%f,%f”,&Xd,&PN,&X);</p><p>　　X1=Xd*Sn/(PN/X);</p><p>　　scanf(“%f,%f,%f”,&