電力分析課程設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、摘要1</b></p><p>　　二、課程設(shè)計目的2</p><p>　　三、課程設(shè)計任務(wù)及工作量的要求2</p><p>　　四、課程設(shè)計題目及要求3</p><p>　　4.1課程設(shè)計

2、題目3</p><p>　　4.2設(shè)計任務(wù)及設(shè)計大綱3</p><p>　　4.2.1各序等值電路及其參數(shù)3</p><p>　　4.2.2各序等值電路的化簡及其總等值阻抗8</p><p>　　4.2.3單相直接接地短路11</p><p>　　4.2.4兩相直接接地短路12</p><

3、;p>　　4.2.5正序定則14</p><p><b>　　五、總結(jié)16</b></p><p><b>　　六、參考文獻16</b></p><p><b>　　附錄17</b></p><p>　　附錄A：完整的各序等值電路圖17</p>&

4、lt;p>　　附錄B：參數(shù)計算的程序18</p><p><b>　　一、摘要</b></p><p>　　在電力系統(tǒng)運行過程中，時常會發(fā)生故障，且大多是短路故障。短路通常分為三相短路、單相接地短路、兩相短路和兩相接地短路。其中三相短路為對稱短路，后三者為不對稱短路。電力運行經(jīng)驗指出單相接地短路占大多數(shù)，因此分析與計算不對稱短路具有非常重要意義。</p&

5、gt;<p>　　分析計算不對稱短路方法很多，目前實際最常用的方法是對稱分量法。而以對稱分量法為核心的計算方法又可有解析法和計算機程序算法等，本論文的主要工作即介紹這兩種計算方法。解析法，是將微分方程代數(shù)化、暫態(tài)分析穩(wěn)態(tài)化、不對稱轉(zhuǎn)化為對稱并疊加完成不對稱故障的分析與計算。計算機程序算法是在形成三個序網(wǎng)的節(jié)點導(dǎo)納矩陣后，對其應(yīng)用高斯消去法求得故障端點等值阻抗，根據(jù)故障類型選用相應(yīng)公式計算各序電流、電壓，進而合成三相電流、電

6、壓。</p><p>　　關(guān)鍵字：單相接地短路，兩相短路，兩相接地短路，對稱分量法，節(jié)點導(dǎo)納矩陣</p><p><b>　　二、課程設(shè)計目的</b></p><p>　　通過課程設(shè)計進一步提高學(xué)生的收集資料、專業(yè)制圖、綜述撰寫的能力，培養(yǎng)理論與實際應(yīng)用結(jié)合的能力，開發(fā)獨立思考的能力，尋找并解決工程實際問題的能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計與實際工作打下

7、堅實的基礎(chǔ)。</p><p>　　三、課程設(shè)計任務(wù)及工作量的要求</p><p>　　必須嚴(yán)格遵守國家的有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　滿足電力系統(tǒng)的基本要求（電能質(zhì)量、可靠性、經(jīng)濟性、負荷等級）</p><p>　　必須從整個地區(qū)的電能分配、規(guī)劃出發(fā)，確定整體設(shè)計方案。</p><p>　　要求學(xué)生初步掌

8、握工程設(shè)計的程序和方法，特別是工程中用到的電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)，常用符號，計算公式和編程技巧。</p><p>　　通過獨立設(shè)計一個工程技術(shù)課題，設(shè)計應(yīng)用軟件，充分提高運用新技術(shù)、新信息、新技術(shù)成果和裝置的能力。具體要求見各課題。</p><p>　　在設(shè)計過程中，要多思考，多分析，對設(shè)計計算內(nèi)容和結(jié)果進行整理和總結(jié)。</p><p>　　完成《課程設(shè)計說明書》及相關(guān)的圖，

9、可以手寫，可以計算機打印。</p><p><b>　　準(zhǔn)備答辨。</b></p><p>　　四、課程設(shè)計題目及要求</p><p><b>　　4.1課程設(shè)計題目</b></p><p>　　題目：不對稱故障分析與計算的程序設(shè)計</p><p>　　電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路

10、故障的可能性是最大的，本課題要求通過對電力系統(tǒng)分析不對稱短路故障進行分析與計算，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計、安全運行、設(shè)備選擇和繼電保護等提供重要的依據(jù)。</p><p><b>　?。?）基礎(chǔ)資料</b></p><p>　　電力系統(tǒng)簡單結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在K點

11、發(fā)生不對稱短路，系統(tǒng)各元件標(biāo)幺值參數(shù)如下：（為簡潔，不加下標(biāo)*）</p><p>　　發(fā)電機G1和G2：Sn=120MVA，Un=10.5kV，次暫態(tài)電動勢標(biāo)幺值1.67，次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值0.9，負序電抗標(biāo)幺值0.45；</p><p>　　變壓器T1：Sn=60MVA，UK%=10.5</p><p>　　變壓器T2：Sn=60MVA，UK%=10.5</p

12、><p>　　線路L=105km，單位長度電抗x1= 0.4Ω/km，x0=3 x1,</p><p>　　負荷L1：Sn=60MVA，X1=1.2，X2=0.35</p><p>　　負荷L2：Sn=40MVA，X1=1.2，X2=0.35</p><p>　　取SB=120MVA和UB為所在級平均額定電壓。</p><p&

13、gt;　　4.2設(shè)計任務(wù)及設(shè)計大綱</p><p>　　4.2.1各序等值電路及其參數(shù)</p><p>　　選擇110kV為電壓基本級，畫出用標(biāo)幺值表示的各序等值電路。并求出各序元件的參數(shù)（要求列出基本公式，并加說明）</p><p>　?。?）各序等值電路：</p><p><b>　　正序：</b></p>

14、;<p><b>　　負序：零序：</b></p><p>　　（2）各序元件參數(shù)：</p><p>　　[1] 發(fā)電機G1的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　發(fā)電機G1的正序電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　發(fā)電機G1的負序電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　因為變壓器的連接方式為

15、連接，所以零序網(wǎng)絡(luò)與發(fā)電機是斷開的，無零序電流流過，其零序電抗為0。</p><p>　　MATLAB程序如下：</p><p>　　即發(fā)電機的正序電抗標(biāo)幺值，負序電抗標(biāo)幺值。</p><p>　　[2] 變壓器T1、T2的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　變壓器T1的正序電抗標(biāo)幺值</p><p><b>

16、　　。</b></p><p>　　變壓器T1的負序電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　　。</b></p><p>　　變壓器T1的零序電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　　。</b></p><p>　　因為變壓器T1和變壓器T2的參數(shù)一樣，所以變壓器T2

17、的正序、負序、零序的電抗標(biāo)幺值與變壓器T1的正序、負序、零序電抗標(biāo)幺值相等。</p><p>　　MATLAB程序如下：</p><p>　　即變壓器T1的正序電抗標(biāo)幺值，負序電抗標(biāo)幺值，零序電抗標(biāo)幺值，變壓器T2的正序、負序、零序的電抗標(biāo)幺值與變壓器T1的正序、負序、零序電抗標(biāo)幺值相等。</p><p>　　[3] 電力線路l的電抗標(biāo)幺值：</p>

18、<p>　　電力線路l的正序電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　電力線路l的負序電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　電力線路l的零序電抗標(biāo)幺值：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　MATLAB程序如下：</p><p>　　即電力線路l的正序電抗標(biāo)幺值，負序電抗標(biāo)幺

19、值，零序電抗標(biāo)幺值。</p><p>　　[4]負荷L1的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　負荷L1的正序電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　　。</b></p><p>　　負荷L1的負序電抗標(biāo)幺值</p><p>　　MATLAB程序如下：</p><p>　　即負荷

20、L1的正序電抗標(biāo)幺值，負序電抗標(biāo)幺值。</p><p>　　[5]負荷L2的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　負荷L2的正序電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　負荷L2的負序電抗標(biāo)幺值：。</p><p>　　MATLAB程序如下：</p><p>　　即負荷L2的正序電抗標(biāo)幺值，負序電抗標(biāo)幺值。</p>

21、<p>　　由于變壓器的連接方式為連接，所以零序網(wǎng)絡(luò)與負荷是斷開的，無零序電流流過，其零序電抗為0。</p><p>　　(3)用標(biāo)幺值表示的各序等值電路</p><p>　　4.2.2各序等值電路的化簡及其總等值阻抗</p><p>　　化簡各序等值電路并求出各序總等值電抗。</p><p><b>　　[1]正序：&l

22、t;/b></p><p>　　在上圖中，將支路1和支路5并聯(lián)得支路7，它的電抗和電動勢分別為：</p><p>　　將支路7、2、4串聯(lián)，得支路9，它的電抗為：</p><p>　　將支路3、6串聯(lián)得支路8，其電抗為：</p><p>　　將支路8、9并聯(lián)得：</p><p>　　正序等值網(wǎng)絡(luò)化簡后的電路圖：&

23、lt;/p><p>　　正序等值網(wǎng)絡(luò)化簡后的電路圖</p><p><b>　　[2]負序：</b></p><p>　　在上圖中，將支路1和支路5并聯(lián)得支路7，它的電抗分別為：</p><p>　　將支路7、2、4串聯(lián)，得支路9，它的電抗為：</p><p>　　將支路3、6串聯(lián)得支路8，其電抗為：

24、</p><p>　　將支路8、9并聯(lián)得：</p><p>　　負序等值網(wǎng)絡(luò)化簡后的電路圖</p><p><b>　　[3]零序：</b></p><p>　　將支路2和支路4串聯(lián)得：</p><p>　　負序等值網(wǎng)絡(luò)化簡后的電路圖；</p><p>　　4.2.3單相直

25、接接地短路</p><p>　　K處發(fā)生單相直接接地短路，列出邊界條件并畫出復(fù)合相序圖。求出短路電流。</p><p><b>　　單相接地短路：</b></p><p><b>　?、胚吔鐥l件</b></p><p>　　當(dāng)電力系統(tǒng)中的K點發(fā)生單相（A相）直接短路接地故障時，其短路點的邊界條件為A

26、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：</p><p><b>　　⑵復(fù)合相序圖</b></p><p>　　將邊界條件用對稱分量法表示為：</p><p>　　由上式可以作出單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖如圖6.2所示。</p><p>　　單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)(Zf=0)</p>

27、;<p><b>　　所以有：</b></p><p>　　MATLAB程序如下：</p><p>　　故發(fā)生單相直接接地短路時，其短路電流，其短路電流有效值。</p><p>　　4.2.4兩相直接接地短路</p><p>　　設(shè)在K處發(fā)生兩相直接接地短路，列出邊界條件并畫出復(fù)合相序圖。求出短路電流。&l

28、t;/p><p><b>　?、胚吔鐥l件</b></p><p>　　當(dāng)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：</p><p><b>　　兩相直接接地短路；</b></p><p><b>　?、茝?fù)合相序圖</b></p>

29、<p>　　將邊界條件用對稱分量法表示為：</p><p>　　由上式可以作出兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖如圖6.4所示。</p><p>　　圖6.4 單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)(Zf=Zg=0)</p><p>　　由此圖直接可以求其序電流為(設(shè)各序阻抗為純阻抗)：</p><p><b>　　進而推出：</b>

30、;</p><p>　　MATLAB程序如下：</p><p>　　故發(fā)生兩相直接接地短路時，其短路電流，。</p><p><b>　　其短路電流有效值。</b></p><p><b>　　4.2.5正序定則</b></p><p>　　討論正序定則及其應(yīng)用。并用正序定則

31、直接求在K處發(fā)生兩相直接短路時的短路電流。</p><p><b>　　[1] 正序定則</b></p><p>　　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而發(fā)生三相短路的電流相等。</p><p>　　[2] 正序定則應(yīng)用</p><p>　　利用正序定則直接求在K處發(fā)生兩相(B

32、相和C相)直接短路時的短路電流。</p><p>　　由于在K處B相和C相發(fā)生兩相直接短路，，</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　MATLAB程序為：</p><p>　　故發(fā)生兩相短路時，短路電流的有效值。</p><p><b>　　五、總結(jié)</b&

33、gt;</p><p>　　本設(shè)計通過對不對稱故障分析，提出了用三序等值電路對不對稱故障系統(tǒng)參數(shù)進行計算的設(shè)計方法，首先要計算出變壓器、發(fā)電機、負載、電力線路的各參數(shù)的標(biāo)幺值。然后對電路進行化簡分析，算出總的等值電抗，然后對K處分別進行單相直接接地短路和兩相直接接地短路的分析計算，得出短路電流。最后對正序等效定則及其應(yīng)用進行分析總結(jié)。</p><p>　　通過本次課程設(shè)計使我更加的了解了不

34、對稱故障系統(tǒng)，知道選取合適的方法對參數(shù)的設(shè)計計算會起到很大的便利作用。在本次設(shè)計中，公式的選擇，各參數(shù)的含義通過查書得以解決。其中在進行標(biāo)幺值計算方面以及故障電流的計算方面遇到了一些問題。最后在同學(xué)的幫助下以及自己查找資料，終于完成。由于對系統(tǒng)中各參數(shù)的不熟悉，從而使開始的時候比較困難，感覺平時學(xué)習(xí)的不夠好，對之后的設(shè)計有了一定的影響。通過這次設(shè)計，不但使我對電力分析這門課有了更深的了解，也讓我對以前的知識進行了復(fù)習(xí)，真正的學(xué)以致用。&

35、lt;/p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1]于永源 楊綺雯：電力系統(tǒng)分析（第三版） 北京：中國電力出版社，2007</p><p>　　[2]李光綺：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版） 北京：中國電力出版社，1995</p><p>　　[3]劉萬順：電力系統(tǒng)故障分析 北京：中國電力出版社，1

36、999</p><p>　　[4]何仰贊 溫增銀：電力系統(tǒng)分析（第三版） 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄A：完整的各序等值電路圖</p><p>　　附錄B：參數(shù)計算的程序</p><p>　　[1] 發(fā)電機G1的電抗標(biāo)幺值

37、：</p><p>　　[2] 變壓器T1、T2的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　[3] 電力線路l的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　[4]負荷L1的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　[5]負荷L2的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　[6]K處發(fā)生單相直接接地短路</p><p>　　[7]