2.3萬字 82頁

摘 要:
電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的破壞多半是由短路故障引起的，如大的短路電流使元件破損，電壓的驟降造成系統(tǒng)解裂甚至崩潰，對(duì)周圍設(shè)備的電磁干擾等。發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)，并伴隨產(chǎn)生復(fù)雜的電磁暫態(tài)現(xiàn)象。所以有必要對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的電磁暫態(tài)進(jìn)行分析。
本設(shè)計(jì)利用PSCAD軟件建立相關(guān)的電力系統(tǒng)模型，包括：變壓器模型、同步發(fā)電機(jī)模型、輸電線模型、負(fù)荷模型等。把各個(gè)模型搭建在一起，從而得到與數(shù)學(xué)模型相對(duì)應(yīng)的仿真模型。利用EMTDC進(jìn)行模擬計(jì)算，并得到各個(gè)參數(shù)的曲線，說明各個(gè)參數(shù)的變化情況，并根據(jù)曲線進(jìn)行比較分析得出結(jié)論。
本設(shè)計(jì)建立了簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)和復(fù)雜電力系統(tǒng)，并對(duì)其重要參數(shù)進(jìn)行分析比較，得出了三相短路是最嚴(yán)重的短路，其次依次是兩相接地短路、單相短路和兩相短路；系統(tǒng)越復(fù)雜則穩(wěn)定性越好；阻抗越小則電網(wǎng)強(qiáng)度越大等結(jié)論。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；暫態(tài)；短路 ；PSCAD/EMTDC

目 錄

引言…………………………………………………………………………………………1
第一章 緒論 ………………………………………………………………………………2
1．1 電力系統(tǒng)分析簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………2
1．1．1 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 ………………………………………………………2
1．1．2 電力系統(tǒng)故障分析 ………………………………………………………2
1．1．3 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 ………………………………………………………3
第二章 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)基本理論 ……………………………………………………4
2．1 基本概念 …………………………………………………………………………4
2．1．1 短路產(chǎn)生的原因 …………………………………………………………4
2．1．2 短路的后果 ………………………………………………………………4
2．2 短路故障類型 ……………………………………………………………………4
2．2．1 三相短路 …………………………………………………………………5
2．2．2 兩相短路接地 ……………………………………………………………9
2．2．3 兩相短路 ………………………………………………………………11
2．2．4 單相短路 ………………………………………………………………12
2．3 電磁暫態(tài)過程計(jì)算的基本解法…………………………………………………14
第三章 PSCAD/EMTDC軟件介紹 ……………………………………………………16
3．1 PSCAD/EMTDC軟件功能簡(jiǎn)介…………………………………………………16
3．1．1 PSCAD/EMTDC軟件簡(jiǎn)介 ……………………………………………16
3．1．2 PSCAD／EMTDC的功能 …………………………………………………16
3．1．3 PSCAD／EMTDC主要特點(diǎn) ………………………………………………17
3．2 PSCAD/EMTDC模塊介紹 …………………………………………………………18
3．2．1 文件管理系統(tǒng) …………………………………………………………18
3．2．2 各種模塊簡(jiǎn)介 …………………………………………………………19
第四章 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)數(shù)學(xué)模型建立………………………………………………21
4．1 輸電線數(shù)學(xué)模型的建立…………………………………………………………21
4．1．1 輸電線數(shù)學(xué)模型 ………………………………………………………21
4．1．2 輸電線模型建立 ………………………………………………………25
4．2 同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立 …………………………………………………26
4．2．1 同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型 …………………………………………………26
4．2．2 同步機(jī)模型建立 ………………………………………………………32
4．3 變壓器數(shù)學(xué)模型的建立 ………………………………………………………34
4．3．1 變壓器數(shù)學(xué)模型 ………………………………………………………34
4．3．2 變壓器模型的建立 ……………………………………………………41
4．4 電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 ……………………………………………………42
4．4．1 電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ……………………………………………………42
4．4．2 電力系統(tǒng)模型的建立 …………………………………………………42
第五章 單機(jī)無窮大電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真 …………………………………………44
5．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………44
5．2 兩相短路接地故障仿真 ………………………………………………………47
5．3 兩相短路故障仿真 ……………………………………………………………51
5．4 單相短路故障仿真 ……………………………………………………………54
5．5 仿真結(jié)果分析 …………………………………………………………………58
5．5．1 分析各種短路的相同點(diǎn)和區(qū)別 ………………………………………58
5．5．2 阻抗對(duì)電網(wǎng)強(qiáng)度的影響 ………………………………………………59
第六章 復(fù)雜電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真 …………………………………………………63
6．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………63
6．2 兩相短路接地故障仿真 ………………………………………………………66
6．3 兩相短路故障仿真 ……………………………………………………………69
6．4 單相短路故障仿真 ……………………………………………………………72
6．5 仿真結(jié)果分析 …………………………………………………………………75
結(jié)論………………………………………………………………………………………76
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………77

結(jié) 論

本設(shè)計(jì)主要研究的是電網(wǎng)的短路類型和參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，短路故障對(duì)電網(wǎng)的影響。本論文主要是以簡(jiǎn)單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)在暫態(tài)時(shí)的仿真計(jì)算為例，分別對(duì)電力系統(tǒng)在發(fā)生短路時(shí)的重要參量進(jìn)行了仿真計(jì)算，并且對(duì)其仿真結(jié)果作了詳細(xì)的分析。
本設(shè)計(jì)主要是用PSCAD/EMTDC軟件對(duì)四種短路進(jìn)行仿真模擬計(jì)算，得出短路點(diǎn)、同步發(fā)電機(jī)、電力系統(tǒng)的電壓和電流等重要參數(shù)的仿真圖形并進(jìn)行比較，相對(duì)于書本上建立數(shù)學(xué)模型解數(shù)學(xué)方程的方法來說直觀、易懂。由于實(shí)際的電力系統(tǒng)很大，受軟件功能局限，并不能仿真出整個(gè)電力系統(tǒng)模型，所以本設(shè)計(jì)中的仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)還有一些出入，但是其參數(shù)變化情況基本一致。
設(shè)計(jì)中的仿真計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)改變時(shí)，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行直接受到影響，即當(dāng)電網(wǎng)阻抗增加時(shí)，電網(wǎng)的穩(wěn)定性下降，電網(wǎng)的強(qiáng)度減弱，受短路的影響較大；結(jié)果還表明，當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí)對(duì)系統(tǒng)危害最大，其次是兩相接地短路，再次是單相接地短路，最后是兩相相間短路；還得出復(fù)雜系統(tǒng)比簡(jiǎn)單系統(tǒng)穩(wěn)定的結(jié)論。


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