基于MATLAB的电力输电线路短路分析

科 学 技 术 与 工 程

Sc i ence T echno logy and Eng i neer i ng

V o l

8 N o 15 A ug 2008 2008 Sci T ech Engng

机电技术

基于MATLAB 的电力输电线路短路分析

袁 军

1,2

陈继刚1

张闻俊

1

(大庆石油学院1,大庆163318;大庆油田物业集团2,大庆163453)

摘 要 利用M ATLA B /SI MU L I NK /S i m Pow erSyste m s 建立了电力系统三相短路、两相接地短路和单相接地短路模型,通过短路故障进行设计、仿真、分析,得到了理想的仿真效果。关键词 电力系统 短路故障 MAT LAB 仿真分析中图法分类号 T M 744.2; 文献标志码

A

2008年4月23日收到

第一作者简介:袁 军(1965 ),女,黑龙江省大庆人,高级工程师,博士后,研究方向:油田工程与应用。

随着电力工业的发展,电力系统的规模越来越大。在这种情况下,许多大型的电力科研实验很难进行。一是实际的条件难以满足;二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。考虑这两种情况,寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具必不可少。文献[1]介绍了不少专业的电力系统仿真分析软件。本文介绍MATL AB 软件在电力系统仿真中的应用。

1 仿真模型的设计与实现

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路

[2]

。在三相电力系统中,可能发生的短路有:

三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。连接后的电路模拟框图如图1

所示。

图1 恒定电压源电路短路模型

2 仿真分析

在本文中,主要对三相系统短路类型中的三相

短路、两相接地短路和单相接地短路的电流波形进行分析。

2.1 三相短路电流分析

在MATLAB /S i m uL ink /S i m Pow erSyste m s (电力系统元件库)中,将三相短路故障发生器中 故障相选择!的三相故障都选中;在万用表元件中选择A 相、B 相和C 相电流作为测量电气量。激活仿真按

钮,各故障相电流波形如图2所示(图中,A 相、B 相和C 相电流分别对应黄色、粉色、蓝色;横坐标表示时间,单位为s ;纵坐标表示电流,单位为A 。下同)。由图形可以得出以下结论:在稳态时,故障相各相电流由于三相短路故障发生器处于断开状态,因而电流为0。在0.01s 时,三相短路故障发生器闭合,此时电路发生三相短路,故障点各相电流发生变化,由于闭合时有初始输入量和初始状态量,因而故障点各相电流波形上升或者下降。在0.04s 后,三相短路故障发生器打开,相当于排除故障,此时故障点各相电流迅速下降为0

。

图2 故障点发生三相短路的各相电流波形图

2.2 两相接地短路电流分析

在MATLAB /S i m uL i n k /Si m Po w er Syste m s 中,将三相短路故障发生器中 故障相选择!的A 相和B 相选中,并选择故障相接地选项;在万用表元件中选择A 相、B 相和C 相电流作为测量电气量。激活仿真按钮,各相电流波形如图3所示。由图形可以得出以下结论:在A 相、B 相发生接地短路时,C 相电流没有变化,始终为0。对于故障相A 相和故障相B 相电流:在稳态时,故障点A 相、B 相电流由于三相短路故障发生器处于断开状态,因而电流为0。在0.01s 时,三相短路故障发生器闭合,此时电路发生A 相、B 相接地短路,故障点A 相电流波形下移,故障点B 相电流波形上升,呈正弦规律变化.在0.04s 后,三相短路故障发生器打开,排除故障,此

时故障点A 相、B 相电流变化为0。

图3 故障点发生两相接地短路的各相电流波形图

2.3 单相接地短路电流分析

在MATLAB /S i m uL i n k /S i m Po w erSyste m s 中,将三相电路短路故障发生器中的 故障相选择!选择A 相故障,并选择故障相接地选项;在万用表元件中选择A 相、B 相和C 相电流作为测量电气量。激活仿真按钮,各相电流波形如图4所示。由图形可以得出以下结论:当输电线路发生A 相接地短路时,B 相、C 相电流没有变化,始终为0。对于故障相A 相的电流:在稳态时,故障点A 相电流由于三相短路故障发生器处于断开状态,因而电流为0。在0.01

s 时,三相短路故障发生器闭合,此时电路发生A 相接地短路,A 相短路电流波形发生了尖锐的抖动,大体上仍然呈现正弦规律变化。在0.04s 后,三相短路故障发生器打开,相当于排除故障,此时故障点A 相电流变化为0。

图4 故障点发生单相接地短路的相电流波形图

4320

科 学 技 术 与 工 程8卷

3 结论

(1)本文在MATLAB 仿真平台上进行电力系统输电线路建模、仿真和分析,得到了合理理想的仿真效果。

(2)MATLAB 是进行电力系统建模仿真和系统分析的一个实用工具。可以代替一些电力系统专用的仿真软件,用于一些实验系统

[3]

。

参 考 文 献

1 李广凯,李庚银.电力系统仿真软件综述.电气电子教学学报,

2005;21(3):61 65

2 温增银,何仰赞.电力系统分析.武汉:华中科技大学出版社,

2002;25 26

3 徐建军,闫丽梅,付光杰,等.电力系统脆性源辨识初探.西北农林科技大学学报,2007;35(2):231 234

Short C ircuit Anal ysis of Po w er Trans m issi on L i ne Based on MATLAB

YUAN Jun 1,2

,C H E N Ji gang 1

,Z HANG W en j u n

1

(Daq i ng Petro l eum Instit u t e 1,Daq i ng 163318,P.R .Ch i na ;Daqi ng O ilfiel d E state G roup 2,Daq i ng 163453,P .R .C h i na)

[Abstract] By usi n g MATLAB /SI M UL I N K /S i m Po w erSyste m s ,so m e mode ls are bu ild on three phase short c ir cu i,t t w o phase short c ircu it of groundi n g ,one phase short circuit o f g r ound i n g of electric po w er syste m s .I dea l si m ulation results can be got by desi g ning 、si m u lati n g and ana l y zing short circuit fau lt o f a po w er syste m trans m ission li n e .

[Key words] po w er syste m short circuit MATLAB si m u lation analysis

(上接第4318页)

Em ul ati on Studyi ng for Control Syste m of the S ma ll Turbi ne

H E Yu chang ,Z HANG Q i n g 1*

,SH I Y an

1

(Ch i n a Nati onalO ffs hore O il Co L t d ,T i anji n 300452,P R C h i na ;T i an ji n Un ivers it y 1,T i an ji n 300072,P R C h i na)

[A bstract] The research is focus on t h e e mu lation technique for the s m all tur b i n e con tro l syste m By usi n g S7 300PLC ,a operation p latfor m is deve loped Based on VB progra m,the si m u lating soft w are of a s m a ll t u rb i n e con tro l syste m is d iscussed w ith the OPC technology referred to basic contro lm odel o f the s m all tur b i n e ,and so m e e m u lation study i n g is produced This si m u lati n g syste m is benefit to acqu ire the character of the s m all turbine [Key words] turb i n e e m ulati o n OPC PLC

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15期闫丽梅,等:基于M ATLA B 的电力输电线路短路分析