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1、电力系统短路故障的MATLAB时域分析电力系统短路故障的MATLAB时域分析Abstract：UsingMATLABonthepowersysteminsingle-phaseshort-circuitcircuitsimulationandanalysisofthesituation,thispaperfocusesonthevoltageandthecurrentsituationwhenneutralislinkedtotheground,comparingtheoperatingparameterswithneutralgr
2、oundingchangedKeywords:matlab,Simpowersystems,single-phaseshort-circuit,neutralgrounding摘要：在MATLAB的Simulink仿真环境中，利用Simpowersystems中电气元件对电力系统发生单相短路时电路情况进行仿真与分析，着重分析了中性点不接地时电压电流的变化情况，并对其余几种接地方式时的运行参数进行了比较关键词：MATLABSimpowersystems单相短路中性点接地方式1.引言随着技术的发展，电力系统的规模越来越复杂。从实际条件与
3、安全角度考虑，不太可能进行电力系统科研实验，因而电力系统数字仿真成为了电力系统研究、规划和设计的重要手段。电力系统仿真软件如BPA，EMTP，PSCAD/EMTDC，NETOMAC，PSASP，MATLAB等，正向着多功能，具有更高的可移植性方向发展。其中在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，Simulink电力系统元件库中有多种多样的电气模块，电力系统大多数元件都包含其中，可以直接调用。电力系统的短路故障有三相短路，两相短路，两相接地短路，单相短路。为了避免因短路而威胁到整个电力系统的安全运行，有必要
4、进行短路计算。电力系统中发生的大多是单相短路。本文以MATLAB为工具，对简单系统的单相短路故障进行分析与研究。2.电力系统模型的建立与分析建立电力系统模型如图1所示图1单相接地短路电力系统模型应用对称分析法分析各种简单不对称短路，可以写出各序网络故障点的电压方程式:Eeq-jZff(1)Ifa(1)=Vfa(1)式2-1-jZff(2)Ifa(2)=Vfa(2)式2-2电力系统短路故障的MATLAB时域分析-jZff(0)Ifa(0)=Vfa(0)式2-3单相接地短路时，故障处的边界条件为Vfa=0,Ifb=0,Ifc=0利用对称
5、分量的合成算式可得(1)If=3Ifa(1)或If(1)=3Vf(0)/j(Zff(1)+Zff(2)+Zff(3))式2-422Vfb=j[(a-a)Zff(2)+(a-1)Zff(0)]Ifa(1)式2-52Vfc=j[(a-a)Zff(2)+(a-1)Zff(0)]Ifa(1)式2-63.仿真模型的建立与分析本文拟定仿真的电力系统如图2所示,使用理想三相电压源作为电路的电源,电压源为Y型连接,中性点不接地;使用分布参数输电线作为输电线路,两条输电线路的参数设置相同,Line1末端为中性点接地;使用三相短路故障发生器使电路发生A
6、相接地短路。图2单相接地短路电力系统仿真模型参数的设置将影响仿真结果的可靠性。系统中元件的主要参数设置如下：三相电源：电压2.5MVAA相初始相位为0，频率为默认60Hz不变，Y型接法输电线路：线路长度100Km，其余参数保持为默认值不变。三相短路故障发生器：A相接地短路，0.01s发生短路，0.04s排除故障仿真参数的设置：起始时间为0s，终止时间为0.1s，变步长，MATLAB针对刚性系统（如发电机等）提供了ode15s，ode23s，ode23t与ode23tb等算法。本[1]文采用ode23tb算法。3.1仿真结果分析当A相
7、发生接地短路时故障点A相电压降为零，由于系统为不接地系统，即Xff(0)→∞,由公式可知，单相短路电流减为零，非故障相即BC两相电压上升为线电压，其夹角为60°。故障切除后各相电压水平较原来升高，这是中性点电位升高导致的。[1]ode23tb算法：适用于变步长模式，是一种单步解法器。电力系统短路故障的MATLAB时域分析图3故障点A相电压图4故障点B相电压图5故障点C相电压图6故障点三相电压当输电线路发生A相接地短路时,B相、C相电流没有变化,始终为0。在正常状态时，三相短路故障发生器处于断开状态,A相电流为0.在0.01s时,三相
8、短路故障发生器闭合,此时A相接地短路,其短路电流波形发生了剧烈的变化,但大体上仍呈正弦规律变化.在0.04s时,三相短路故障发生器打开,故障排除,此时故障点A相电流迅速变为0。具体的仿真波形如图8和图9所示图7故障点A相电流图8故障点
