辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统单相断线计算与仿真（3）院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：14-06-30至14-07-11课程设计（论文）任务及评语注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要电力系统是生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体。

在电力系统的运行过程中，不可避免地会出现故障，尽管故障出现的几率很小，持续的时间也不长，但产生的后果却往往十分的严重。

电力系统故障总的来说可以分为两大类：横向故障和纵向故障。

横向故障是指各种类型的短路，它包括三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。

纵向故障是指各种类型的断线，它包括单相断线、两相断线和三相断线。

本课设主要研究单相断线，首先利用对称分量法将电力系统分解为正序网络、负序网络和零序网络，并且求出各自网络的戴维南等效电路图，然后计算各元件的参数，再代入正序网络、负序网络和零序网络。

当支路L1发生单相断线故障时，计算断点处的A、B和C三相电压和电流，再计算其他各个节点的A、B和C三相电压和支路电流。

最后利用Matlab进行仿真，将仿真结果与计算结果相比较，分析出现误差的原因。

关键词：正序网络；负序网络；零序网络；单相断线目录第1章绪论 (1)1.1 电力系统断线概述 (1)1.2 本文设计内容 (1)第2章电力系统不对称故障计算原理 (2)2.1 对称分量法基本原理 (2)2.2 三相序等值网络 (2)2.2.1 正序网络 (2)2.2.2 负序网络 (3)2.2.3 零序网络 (4)第3章电力系统单相断线计算 (5)3.1 系统电路图 (5)3.2 各元件参数计算 (5)3.2.1 发电机标幺值参数计算 (5)3.2.2 变压器标幺值参数计算 (5)3.2.3 线路标幺值参数计算 (6)3.3 潮流计算 (7)3.4 单相断线计算 (8)3.4.1 故障处计算 (9)3.4.2 非故障处计算 (10)第4章单相断线的仿真 (11)4.1 仿真模型的建立 (11)4.2 仿真结果及分析 (13)第5章总结 (14)参考文献 (15)第1章绪论1.1电力系统断线概述电力系统断线也就是所谓的纵向故障，它指的是网络中的两个相邻节点之间出现了不正常断开或三相阻抗不相等的情况。

发生纵向故障时，由这两个节点组成故障端口。

纵向故障为不对称故障，只是在故障口出现了某种不对称状态，系统其余部分的参数还是三相对称的。

可以应用对称分量法进行分析。

首先在故障口插入一组不对称电势源来代替实际存在的不对称状态，然后将这组不对称电势源分解成正序，负序和零序分量。

根据重叠原理，分别作出各序的等值网络。

从而可以列出各序网络故障端口的电压方程式进行计算。

运行经验表明，电力系统各种故障中，单相短路占大多数，约为总故障数的65%，三相短路占5～10%。

虽然电力系统发生断线的几率很小，但故障产生的后果极为严重，必须引起足够的重视。

1.2本文设计内容本文设计内容：在一个独立闭式电力网络中，支路L1发生A相断线。

任务要求：1计算各元件的参数；2画出完整的系统等值电路图；3忽略对地支路，计算断点的A、B和C三相电压和电流；4忽略对地支路，计算其它各个节点的A、B和C三相电压和支路电流；5在系统正常运行方式下，对系统进行单相断线的Matlab仿真；6将断线运行计算结果与仿真结果进行分析比较，得出结论。

第2章电力系统不对称故障计算原理2.1对称分量法基本原理对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，任意一组不对称的三相相量都可以分解为三组三相对称的分量，这就是所谓的“三相相量对称分量法”。

对称分量法是将不对称的三相电流和电压各自分解为三组对称分量，它们是：（1）正序分量：三相正序分量的大小相等，相位彼此相差2pi/3，相序与系统正常运行方式下的相同；（2）负序分量：三相负序分量的大小相等，相位彼此相差2pi/3，相序与正序相反；（3）零序分量：三相零序分量的大小相等，相位相同。

2.2三相序等值网络在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电流或电压），可以分解为正序，负序和零序三相对称的三相量。

ff(2)jX.F(2)22f f ..我们可以从故障端口看正序网络，它是一个有源网络，可以用戴维南定理简化成图2.2的形式。

图2.2 戴维南正序等效图图2.4 戴维南负序等效图ff(1)jX E +-.eq I ..F(1)F(1)11f '....ff(0)jX F(0)f f 0V F(0)..图2.6 戴维南零序等效图第3章 电力系统单相断线计算3.2 各元件参数计算本课设的参数表示方法完全采用标幺值的形式，标幺制是相对单位制的一种，在标幺制中各物理量都用标幺值表。

标幺值=实际有名值（任意单位）／基准值（与有名值同单位） 本课设选取基准功率S B =100MVA,我们选择第一段的额定电压为基准电压，V B1=10.5kV ，V B2=121kV ，V B3=10.5kV 。

3.2.1 发电机标幺值参数计算3.2.2 变压器标幺值参数计算0.9410.5100325.100.32222G **1=⨯⨯=⨯⨯=BIB GN N GN GV S S V X X 0.9410.51003210.50.322212G **2=⨯⨯=⨯⨯=B B GN NGN G V S S V X X 3.05.101005.355.101005.10100%22221*1=⨯⨯=⨯⨯=BI B TIN N T S T V S S V V X3.2.3 线路标幺值参数计算系统图给出变压器一侧为Y 接线，另一侧为Δ接线，所以我们要将电阻进行星角变换。

星角变换如图3.2和3.3所示。

图3.2 角形接线图 图3.3 星形接线图已知各线路的阻抗为：L1：Z 13= 0.12+j0.218L2：Z 12= 0.112+j0.215 L3：Z 23= 0.105+j0.196 Y 接线转换Δ接线公式：Z1=Z12×Z13÷(Z12+Z23+Z13) (3-1)Z2=Z23×Z12÷(Z12+Z23+Z13) (3-2) Z3=Z13×Z23÷(Z12+Z23+Z13) (3-3)将各阻抗代入上述公式中，可得：218.01211004.0802221*1=⨯⨯=⨯=B B L L V S X X 215.012110042.0752222*2=⨯⨯=⨯=B B L L V S X X 196.012110041.0702223*3=⨯⨯=⨯=B B L L V S X X 3.05.101005.355.1010010.5100%2222222*2=⨯⨯=⨯⨯=B B N T N T S T V S S V V X 12.012110022.0802221*1=⨯⨯=⨯=B B L L V S R R 112.012110022.0752222*2=⨯⨯=⨯=B B L L V S R R 105.012110022.070223*3=⨯⨯=⨯=B L L V S R R Z12Z13Z23S3Z1Z2S3Z3Z1=0.09+j0.194 Z2=0.105+j0.21Z3=0.098+j0.199由戴维南定理可得，对系统的正序网络进行化简，可得正序网络的等效电抗为0.517，等效电压源为1.048V 。

由戴维南定理可得，对系统的负序网络进行化简，可得负序网络的等效电抗为0.517。

由戴维南定理可得，对系统的零序网络进行化简，可得零序网络的等效电抗为0.34。

3.3 潮流计算我们可以将G2和T2等效为输出负荷，然后进行潮流计算，可以得到各个节点的电流、电压。

如图3.4所示。

图3.4 潮流计算等值电路图95.j438.2511.045j 85.0453+=⨯⨯+⨯=S6.3-81.346.3-19.0-35111j j S S S T G ==∆-=3.3-78.323.3-22.0-35222j j S S S T G ==∆-=7.4-44.662.217.1-3.378.326.3-81.34321'3j j j j S S S S L =+-+=∆-+=44.06.10344.842.43.3-78.327.4-44.6622'3'2j j j j S S S S L -=+++=∆++= Rl1+jxl1Rl2+jxl2Rl3+jxl3123s1s1s2s3s3's2's1's2''6.319.0)33.0017.0(5.1035)(2211221211j j jX R V S P S T T N G G T +=+⨯=+⨯+=∆3.322.0j0.3)(0.025.1035)(2222222222j jX R V S P S T T N G G T +=+⨯=+⨯+=∆()2.217.1196.0j 105.010.535)(2233221213j jX R V S P S L L N L +=+⨯=+⨯+=∆（j8.4442.4j0.21)(0.115.107.444.66)(2222222'32'32+=+⨯+=+⨯+=∆L L N S S L jX R V S P S16.1711.1502.217.1144.06.1036.3-81.341'21'1j j j j S S S S L +=++-+=∆++= 74.314.7144.842.47.444.662'3''2j j S S S L +=++-=∆+=KV V V V V 81.12025.0)18.0121()(22212112=+-=+∆-=δ KV V V V V 93.12012.0)07.0121()(22222223=+-=+∆-=δ便可以得到其他各个节点的电流，它们分别为：3.4 单相断线计算电力系统故障总的来说可以分为两大类：横向故障和纵向故障。

横向故障是指各种类型的短路。

纵向故障是指各种类型的断线，它指的是网络中的两个相邻节点f 和f'（都不是零电位节点）之间出现了不正常断开或三相阻抗不相等的情况。

发生纵向故障时，由f 和f'这两个节点组成故障端口。

本课设研究单相断线，如图3.5所示。

图3.5 单相断线示意图2.217.11j0.218)(0.125.1044.06.103)(2221122'22'21j jX R V S P S L L N S S L +=+⨯+=+⨯+=∆18KV.01210.21816.710.1211.15011'11'11=⨯+⨯=⨯+⨯=∆V X Q R P V L L 25KV.012112.07.161-218.0150.1111'11'11=⨯⨯=⨯-⨯=V R Q X P V L L δ07KV.0121215.074.3112.0.141722''22''22=⨯+⨯=⨯+⨯=∆V X Q R P V L L 12KV.0121112.074.3215.014.7122''22''22=⨯-⨯=⨯-⨯=V R Q X P V L L δ08.0167.0121316.1711.15031'11j j V S I +=⨯+=⨯=021.0954.081.120344.0103.632'22j j V S I +=⨯-=⨯=j0.022-23.093.12037.444.6633'33=⨯-=⨯=j V S I abcff'3.4.1 故障处计算故障处的边界条件为：0.=FA I Fb V ∆=Fc V ∆=0 （3-4）若用对称分量则表示则得：⎪⎭⎪⎬⎫∆=∆=∆=++.0.21..3.2.10F F F F F F V V V I I I （3-5） 满足这些边界条件的复合序网如图3.6所示。