电力系统简单不对称故障的计算机算法(共27页).doc
《电力系统简单不对称故障的计算机算法(共27页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力系统简单不对称故障的计算机算法(共27页).doc(27页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上长 沙 学 院课程设计说明书题目电力系统简单不对称故障的计算机算法系(部)电子与通信工程系专业(班级)电气工程及其自动化02姓名扶泗洲学号指导教师张丹,冯婉起止日期2012.12.22-2012.12.26电力系统分析课程设计任务书系(部):电子与通信工程系 专业:电气工程及其自动化 指导教师:冯婉课题名称电力系统简单不对称故障的计算机算法设计内容及要求 当电力系统发生简单不对称故障时,用计算机编写程序的方式完成电力网络中短路参数的计算。要求:1、根据所给的电力系统,手算方式完成计算;2、编制计算程序,通过计算机调试,机算方式完成计算;3、提交一份完整的课程设计资料,
2、包括原理、手算过程、程序框图、源程序、符号说明表、算例及计算结果、参考文献、设计总结等。 电力网络具体见电力系统分析P340 16.4图设计工作量1、 形成所给网络的节点导纳矩阵,准备原始数据,并手工计算短路电流;2、 复习系统三相短路的基本原理,建立数学模型;3、 确定合适的数值计算方法;4、 上机编程调试,分析;5、 仿真系统的短路参数,并与手工计算比较。进度安排起止日期(或时间量)设计内容(或预期目标)备注第1天课题介绍,答疑,收集材料第2天学习MATLAB第3天手算短路参数,编写计算机程序第4天编写计算机程序并调试,比较手算与机算结果第5天编写设计说明书教研室意见年 月 日系(部)主管
3、领导意见年 月 日长沙学院课程设计鉴定表姓名扶泗洲学号专业电气工程及其自动化班级2设计题目指导教师指导教师意见:评定成绩: 教师签名: 日期: 答辩小组意见:评定成绩:答辩小组长签名:日期:教研室意见:最终评定等级:教研室主任签名:日期:说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。目录 摘 要在电力系统运行过程中,时常会发生故障,且大多是短路故障。短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。其中三相短路为对称短路,后三者为不对称短路。电力运行经验指出单相接地短路占大多数,因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。分析计算不对称短路方法很多,目前实际
4、最常用的方法是对称分量法。而以对称分量法为核心的计算方法又可有解析法和计算机程序算法等,本论文的主要工作即介绍这两种计算方法。解析法,是将微分方程代数化、暂态分析稳态化、不对称转化为对称并叠加完成不对称故障的分析与计算。计算机程序算法是在形成三个序网的节点导纳矩阵后,对其应用高斯消去法求得故障端点等值阻抗,根据故障类型选用相应公式计算各序电流、电压,进而合成三相电流、电压。MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多.在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,c+,JAVA的支持.
5、可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。Matlab是一个高度集成的系统,集科学计算、图象处理、声音处理于一体,具有极高的编程效率。近年来,Matlab已经从最初的“矩阵实验室”,渗透到科学与工程计算的多个领域,在自动控制、信号处理、神经网络、模糊逻辑、小波分析等多个方向,都有着广泛的应用。本文根据电力系统路的特点,建立了合理的短路的数学模型,在此基础上,形成电力系统短路电流实用汁算方法编制了对任意一个电力系统在任意点发生短路时短路电流及其分布的通用计算程序从一个侧面展示了计算机应用于电力系统的广阔前景根据所给的电力系统,编制短路电流计算程序,通
6、过计算机进行调试,最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。电力系统短路电流计算是电力系统运行分析,设计计算的重要环节,许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂,随着生产发展,技术进步系统日趋扩大和复杂化,短路电流计算工作量也随之增大,采用计算机辅助计算势在并行。关键词: 单相接地短路,两相短路,两相接地短路,对称分量法,节点导纳矩阵一前言电力系统分析是一门介绍电力系统稳态运行分析、故障分析和暂态过程分析的课程。电力系统分析的基础为电力系统潮流计算、短路故障计算和稳定计算。在电力系统运行过程中,时常会发生故障,其中大多数是短路故障(简称短路)。所谓短路,是指
7、电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘损坏。此外运行人员在短路检修后未拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障。短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在发电厂、变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中,都必须事先进行短路计算,以此作为合理选择电气接线、确定限制短路电流措施等的重要依据。为此计算短路时各种运行参量(电流、电压等)是非常必要的。 短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。其中三相短路为对称短路,后三者为不对称短路。电力运行经验指出,单相接地短路占大多数。因此分析与计算不对称短路
8、具有非常重要意义。二.电力系统短路故障的基本知识2.1短路故障的概述在电力系统运行过程中,时常发生故障,其中大多数是短路故障。所谓短路:是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。除中性点外,相与相或相与地之间都是绝缘的。电力系统短路可分为三相短路,单相接地短路。两相短路和两相接地短路等。三相短路的三相回路依旧是对称的,故称为不对称短路。其他的几种短路的三相回路均不对称,故称为不对称短路。电力系统运行经念表明,单相短路占大多数,上述短路均是指在同一地点短路,实际上也可能在不同地点同时发生短路,例如两相在不同地点接地短路。依照短路发生的地点和持续时间不同,它的后果可能
9、使用户的供电情况部分地或全部地发生故障。当在有由多发电厂组成的电力系统发生端来了时,其后果更为严重,由于短路造成电网电压的大幅度下降,可能导致并行运行的发电机失去同步,或者导致电网枢纽点电压崩溃,所有这些可能引起电力系统瓦解而造成大面积的停电事故,这是最危险的后果。产生短路的原因很多主要有如下几个方面(1)原件损坏,例如绝缘材料的自然老化,设计,安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路,(2)气象条件恶化,例如雷电造成的闪络放电或避雷针动作,架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。(3)违规操作,例如运行人员带负荷拉刀闸(4)其他,例如挖沟损伤电缆。在电力系统和电气设备的设计和运行中,短路计
10、算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算,比如在选择发电厂和电力系统的主接线时为啦比较不同方案接图,进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用户的影响。合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数都必须进行短路的计算和分析.三.对称分量法及其在计算中的应用3.1不对称三相量的分解人们在长期的实践中发现,在三相电路中,任意一组不对称的三相相量(电压或电流),可以分解为三组三相对称的相量分量,式(2-1)。在线性电路中,可以用叠加原理对这三组对称分量按照三相电路去解,然后将其结果叠加起来。就是不对称三相电路的解答,这个方法就叫做对称分量法。设,为三相系统中任意一组不对称的三相量,可以分解为三组对称
11、的三序分量如下: (2.1)三相序分量如图2-1所示: 正序分量 负序分量 零序分量 图2-1 三序分量正序分量:三相的正序分量大小相等,彼此相位相差,与系统正常对称运行对称运行方式下的相序相同,达到最大值,在电机内部产生正转磁场,这就是正序分量。此正序分量为一平衡的三相系统,因此有: 负序分量:三相的负序分量大小相等,彼此相位相差,与系统正常对称运行对称运行方式下的相序相反,达到最大值,在电机内部产生反转磁场,这就是正序分量。此正序分量为一平衡的三相系统,因此有: 零序分量:三相的零序分量大小相等,相位相同,三相的零序分量同时达到最大值,在电机内部产生漏磁,其合成磁场为零,这就是零序分量。
12、如果以A相为基准相,各序分量有如下关系:正序分量: 负序分量: 零序分量: 其中: ; ;于是有: (2-2) (2-3)则有: 其逆关系式为: (2-4) 这样根据式(2-3)可以把三组三相对称向量合成三个不对称向量,而根据式(2-4)可以把三个不对称向量分解成三组对称量。四简单不对称短路的分析与计算电力系统发生不对称故障时,无论是单相接地短路,还是两相短路,两相短路接地,只是短路点的电压,电流出现不对称,利用对称分量法将不对称的电流电压分解为三组对称的序分量,由于每一序系统中三相对称,则在选好一相为基准后,每一序只需要计算一相即可,用对称分量法计算电力系统的不对称故障。其大概步骤如下:(1
13、)计算电力系统各个 原件的序阻抗;(2)制定电力系统的各序网络;(3)由各序网络和故障列出对应方程;(4)从联立方程组解出故障点电流和电压的各序分量,将相对应的各序分量相加,以求得故障点的各相电流和电压;(5)计算各序电流和各序电压在网络中的分布,进而求得各指定支路的各相电流和指定节点的各相电压。4.1单相(a相)接地短路单相接地短路时的系统接线图如图3-1所示,故障处的三相的边界条件: 图3-1 单相接地短路时的等值接线图 用对称分量表示为: (3-1)即有: (3-2)根据单相接地短路时的边界条件(式3-1,式3-2)连接复合网,如图3-2所示。由复合网图可以写出各序分量:图3-2单相接地
14、短路时的复合序网 (3-3)于是可以用对称分量法得到短路点的各相电流电压: (3-4)短路点电流,电压的相量图如图3-3所示。这里按纯电感性电路画的,电流滞后电压,若不是纯电感电路,则电流与电压角度由的阻抗角决定,一般小于。在相量图中,将每相的序分量相加,得各相电流电压的大小和相位。 图3-3 单相接地时短路处的电流,电压的相量图4.2 两相(b,c相)短路 两相短路的系统接线如图3-4所示,在k点发生b,c两相短路。短路点的边界条件:图3-4两相短路等值接线图 用对称分量表示为: (3-5)于是有: (3-6)由式(3-6)可知,故障点不与大地相连,零序电流无通路,因此无零序网络。复合网络是
15、正负序网并联后的网络。如图3-5所示:图3-5两相短路的复合序网图从复合序网中可以直接求出电流,电压的各序分量: (3-7)由对称分量法可求得短路点各相电流和电压为: (3-8)短路点电压和电流的相量图。如图3-6所示,这里任然是纯电感电路。电流滞后电压 图3-6两相接地短路点电流和电压相量图4.3两相(b相和c相)短路 接地 两相短路接地时系统接线图如图3-7所示,短路点的边界条件为:图3-7两相短路接地的等值接线图 用对称分量表示为: (3-9) 由(3-9)可以画出两相短路接地的复合序网图是三个序网并联,如图3-8所示,根据复合序网可求出电流,电压各序分量: 图3-8两相短路接地的复合序
16、网图 (3-10)用对称分量法合成各相电流电压为: ( 3-11)短路点流入地中的电流为: (3-12)短路点电压,电流的相量图,如图3-9所示。这里任然是纯电感电路。电流滞后电压 图3-9两相接地短路处的电压电流相量图五简单不对称短路的计算机算法5.1简单故障的计算程序原理 1如果要求准确计算故障前的运行情况,则需要进行潮流计算,在近似使用计算中,对短路故障可假设节点UI0I.均为1IGI2这里采用形成节点导纳矩阵的方法。发电机的正序电抗用Xdn,可计算故障后瞬时量。发电机的负序的电抗近似等于Xdn.当计算中不计负何影响时,在正,负序网络中不接负何阻值。如果记及负何影响时,负何的正序阻抗可通
17、过其额定功率和电压计算。负何阻抗很难却确定,一般取X2=0.35以负何额定功率为基准。负何的中性点一般不接地,零序无通路3形成三个序网的节点导纳矩阵后,利用公式3-19和高斯消去法可求得 ,即为Z1f Znf .对于短路故障,只需令 =1 (其余节电电流均为零),分别应用高斯消去法求解一次所得电压,即为三序网和f点有关节点阻抗(4)根据不同短路故障,可分别应用 表3.1中 相应公式计算故障处各序电流,电压,进而合成得三相电流,电压。(5)计算网络中任一点电压时,负序和零电压只须计算由故障点电流引起的电压。对于正序则还需要加上正常运行时的电压表4-1不对出故障处的各序电流电压计算公式。故障类型故
18、障端口各序电流公式故障端口各序电压公式单相接地短路两相短路两相接地短路六设计数据及记录6.1设计要求 当电力系统发生简单不对称故障时,用计算机编写程序的方式完成电力网络中短路参数的计算。要求:1、根据所给的电力系统,手算方式完成计算;2、编制计算程序,通过计算机调试,机算方式完成计算;6.2.手算数据一、解:取=100MVA,(1)各元件序电抗标幺值的计算正序电抗:发电机 变压器T1和T2 线路L1 线路L2 正序总电抗 正序网络化简过程如图a所示。图a 正序网络及简化过程负序电抗:因发电机和变压器的正负序电抗相等,所以正序网络化简过程如图b所示。图b 负序网络及简化过程零序电抗:变压器零序电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力系统 简单 不对称 故障 计算机 算法 27
限制150内