输电线路短路故障在Matlab中的仿真分析
在整个电网中，输电线是电力传输的重
要部分，也是电力系统故障最易发生的一个
环节。
大多数的故障是由于输电线的短路引
起的。
在发生短路故障的情况下，电力系统
从一种状态剧烈变化到另一种状态，产生复
杂的暂态现象。
本章在三相的系统中，对常
发生的三相短路接地、两相短路接地以及单
相短路接地进么了仿真分析，更进一步地了
解电力系统的暂态过程。
输电线传输过程的单相短路接地分析
该仿真系统是由一个发电机模块，一个三相
电压、电流测量模块，以及两条50km的三
相PI
型输电，一个三相故障发生器，以及
示波器，万用表和一些连接元件。
其仿真的
模型如下图（5-1）：
图（5-1）
完成模型的设计后，对仿真的参数进行设定，三相电路短路故障发生器的短路时间设为[ ]。
完成模型设定后，万用表显示有供选择的故障点参量，如下图（5-2）：
图（5-2）
单相短路时，在故障发生器中选择A相短路，并选择故障相接地选项（Ground Fault），故障时间为[ ]。
在万用表元件中选择故障点A相电流，作为测量电气量，则A相短路接地时，故障点A相电流波形图如下图
（5-3）：
图（5-3）
由图易知：在时，三相电路短路故障发生器闭合，电路发生A相单相短路接地，故
障点的电流瞬间下移，且变化很突然，在时，故障排除，A相电流恢复到0A。
同样，用万用表测B，C相的电流，易知属于正常情况，波形图如下图（5-4）：
图（5-4）
在万用表元件中选择故障点A相电压为测量电气量，其波形图如下图（5-5）：
图（5-5）
同样， B，C相的电压波形也可以从万用表上得出，如下图（5-6）：
图（5-6）
由波形的简单比较，故障时间[ ]内，A 相电压突然消失为0，而B ，C相电压则瞬间
变大。
而此时发电机端的输出的三相电压、电
流信号，如下图（5-7），（5-8）：
图（5-7）
图（5-8）输电线传输过程的两相短路接地分析
将三相电路短路故障发生器中的故障相选择B相和C相故障，并选择故障相接地选项。
即发生B相、C相两相短路接地故障。
万用表元件中选择故障点B，C相电流做为测量电气量。
激活仿真按钮后，B，C 相电流波形图如下图（5-9）：
图（5-9）
在B，C相短路接地故障发生的瞬间，B 相电流突然上升，成正弦波开。
故障时间过后三相短路故障发生器打开，B相电流迅速下降为0A。
相反，C相电流故障瞬间电流突然下降，幅度和B相一样非常大，故障时间过后，C相电流也迅速恢复为0A。
在万用表元件上选择A相电流为测量电气量，比较故障点与非故障点之间波形的不同，A相电流的波形如下图（5-10）：
图（5-10）
由图易知，当B相，C相发生两相短路接地故障时，A相电流没有变化，始终为0。
同样，可以观察B相，C相两相短路接地时，A，B，C三相的电压波形变化，在万用表中选择A，B，C三相的电压，如下图（5-11）：
图（5-11）
由上图易知，B，C两相的故障点电压，在故障发生时突变为0，在时，三相电路短路故障发生器打开，即故障排除，故障点B，C 两相电压波恢复正弦波形。
而A相为非故障相，其电压波形仅在两相短路期间发生振
荡，但波形基本不变。
输电线路在发生B，C两相间短路接地时，发电机端的三相电压、电流的变化情如下图
（5-12），（5-13）：
图（5-12）
图（5-13）
由图可知，在稳态时，发电机端输出的电流信号呈正弦变化，当B 、C 两相间短路接地时，B 、C 两相电流发生了变化，B 相电流整体下移，C 相电流整体上移待故障发生器打开后，即故障解除时，都恢复正弦变化。
而
A 相电流没有波形没有变化。
而B 、C 两相短路接地时，发电机端的电压
只有稍微的波动，没有显着变化。
输电线传输过程的三相短路接地分析 将三相电路短路故障发生器中的故障相选择三相故障选择，并选择故障相接地选
（Ground Fault ）。
万用表选择故障点A ，B ，C 三相电流，作为测量电气量，波形图（5-14
）如下：
图（5-14）
由图知道，在三相短路接地故障时间内，A 、C 相电流突然下降，在故障时间显正弦波形，故障排除后上升为0A ；B 相电流突然上升，在故障时间显正弦波形，故障排除后下降为
0A 。
同样，选择三相短路接地故障时的三相电压，由万用表中可以观察其三相电压波形变
化，如下图（5-15）：
图（5-15）
由图易知，在三相短路接地故障其间，三相电压都为0A ，故障排除后才恢复原来的正弦波形。
这与两相间短路接地故障有点相似。
三相短路接地故障时，发电机端的三相电压、电流的变化，如下图（5-16），（5-17）：
图（5-16）
图（5-17）
由图可见，三相短路接地时与两相短路接地时的发电机端电压、电流变化很相似。
机端电流整体上移或下移，机端电压只有一些波
动，没有显着变化。
综上分析，可见电力系统暂态故障的瞬间，不管是电流还是电压，它们的变化幅度都非常巨大。
这也是发生电力系统故障时，系统瞬间崩溃的主要原因。
如何延缓或及时地故障作出反应。
这也是电力系统仿真的目的所
在。
参考文献
[1]。