1、 电力系统分析课程报告姓 名 * 学 院 自动化与电气工程学院 专 业 控制科学与工程 班 级 * 指导老师 * 二一六年五月十三一、同步发电机三相短路仿真1、仿真模型的建立选取三相同步发电机模型，以三相视图表示。励磁电压和原动机输入转矩Ef 与 Tm 均为定常值 1.0，且发电机空载。当运行至 0.5056s 时，发电机发生三相短路故障。同步发电机三相短路实验仿真模型如图 1 所示。图 1 同步发电机三相短路实验仿真模型2、发电机参数对仿真结果的影响及分析2.1 衰减时间常数 Ta 对于直流分量的影响三相短路电流的直流分量大小不等，但衰减规律相同，均按指数规律衰减，衰减时间常数为 Ta，由定
2、子回路的电阻和等值电感决定（大约 0.2s） 。pscad 同步发电机模型衰减时间常数 Ta 对应位置如图 3 所示（当前 Ta=0.278s） 。图 3 同步发电机模型参数 Ta 对应位置1）Ta=0.278s 时，直流分量的衰减过程（以励磁电流作为分析）如图 4 所示。图 4 Ta=0.278s 发生短路 If 波形2）Ta=0.0278s 时，直流分量的衰减过程（以励磁电流作为分析）如图 5 所示。图 5 Ta=0.278s 发生短路 If 波形2.2 短路时刻的不同对短路电流的影响由于短路电流的直流分量起始值越大，短路电流瞬时值就越大，而直流分量的起始值于短路时刻的电流相位有关，即直流
3、分量是由于短路后电流不能突变而产生的。Pscad 模型中对短路时刻的设置如图 6 所示图 6 Pscad 对于短路时刻的设置1）当在 t=0.5056 时发生三相短路，三相短路电流波形如图 7 所示。图 7 t=0.5056 时三相短路电流波形2） 当在 t=0.6 时发生三相短路，三相短路电流波形如图 8 所示。图 8 t=6 时三相短路电流波形2.3 Xd、Xd、Xd对短路电流的影响1) Xd 的影响Pscad 中对于 Xd 的设置如图 9 所示：图 9 Pscad 对于 D 轴同步电抗 Xd 的设置下面验证不同 Xd 时 A 相短路电流的稳定值。i. Xd=1.014（标幺制，下同）时，
4、仿真波形如图 10 所示图 10 Xd=1.014 时 A 相短路电流波形ii. Xd=10 时，仿真波形如图 11 所示图 11 Xd=1.014 时 A 相短路电流波形2）Xd的影响在 Pscad 中暂态电抗 Xd的设置如图 13 所示：图 13 Pscad 对于暂态电抗 Xd 的设置下面验证不同 Xd时 A 相短路电流的暂态过程。i. Xd=0.314 时 A 相短路电流的波形如图 14 所示：图 14 Xd=0.314 时 A 相短路电流波形ii. Xd=1 时 A 相短路电流的波形如图 15 所示：图 15 Xd=1 时 A 相短路电流波形3）Xd的影响这里次暂态电抗 Xd与暂态电抗
5、 Xd相似，Xd影响的是短路后的次暂态过程。在 Pscad 中次暂态电抗 Xd的设置如图 16 所示：图 16 Pscad 对于次暂态电抗 Xd的设置下面验证不同 Xd时 A 相短路电流的暂态过程。i. Xd=0.28 时 A 相短路电流的波形如图 17 所示：图 17 Xd=0.28 时 A 相短路电流波形ii. Xd=0.9 时 A 相短路电流的波形如图 18 所示 ：图 18 Xd=0.9 时 A 相短路电流波形2.4 Td、 Td对短路电流的影响在 Pscad 中衰减时间常数的设置如图 19 所示：图 19 Pscad 对于衰减时间常数的设置1） 下面验证不同 Td时 A 相短路电流暂
6、态交流分量衰减速度。i. Td=6.55 时短路励磁电流的波形如图 20 所示图 20 Td=6.55 时短路励磁电流的波形ii. Td=1.55 时短路励磁电流的波形如图 21 所示图 21 Td=1.55 时短路励磁电流的波形2） 下面验证不同 Td时 A 相短路电流暂态交流分量衰减速度。i. Td=0.039 时短路励磁电流的波形如图 22 所示图 22 Td=0.039 时短路励磁电流的波形ii. Td=3.039 时短路励磁电流的波形如图 23 所示图 23 Td=3.039 时短路励磁电流的波形二、简单电力网络的线路故障仿真1、仿真模型的建立仿真模型预览图根据题目要求，建立如图 2
7、4 所示的仿真模型。图 24 简单电力网络仿真模型i. 三相电源参数、输电线路（ 型等值电路）参数对应在仿真模型中的设置位置如图 25（a） （b）所示。图 25（a） 电源参数设置位置注：题目要求中两侧电源电势夹角为 ，即两侧 Phase 值相差 。15 15图 25（b） 型等值电路参数设置位置ii. 变压器参数设置如图 26 所示，变压器采用星三角连接且不接地，零序电流不流通。图 26 变压器模型参数设置位置2、输出通道的设计由于题目要求三相电压电流的瞬时波形和向量图，所以需要设计不同的输出通道。瞬时波形用覆盖图形和分离图形显示(如图 27 所示） ；相量图需要将各相电气量经过 FFT
8、模块处理（如图 28 所示） ，采用其幅值相位模式，用处理完成后的基波表示（如图 29 所示） ，用向量仪显示效果（如图 30 所示） 。图 27 瞬时波形显示方式图 28 FFT 处理模块图 29 FFT 模式选择图 20 相量仪输出幅相特征3、不同故障类型下的仿真结果3.1 线路发生三相故障由于是对称故障且系统两侧基本相同，这里只看 M 侧 A 相。故障前幅相特性故障后幅相特性3.2 线路发生 A 相接地故障主要看特殊相 A 相的电气量变化情况M 侧 A 相母线电压波形M 侧母线 ABC 相电流波形短路点 A 相电压波形短路点 ABC 三相电流波形（故障前重合） 。故障前幅相特性故障后幅相
9、特性3.3 线路发生 BC 两相故障仍然主要看特殊相 A 的电气量变化母线 M 侧 A 相电压波形短路点 ABC 三相电压波形（故障前重合，故障后 BC 两相电压减小）短路点 ABC 三相电流波形短路前的幅相特性短路后的幅相特性4 课程学习心得通过对于电力系统分析这门课一个学期的学习，我更加深入的了解了电力系统分析中主要考虑的问题。本学期主要是对电力系统的暂态的学习，通过刘益青老师的耐心讲解和课下用 PSCAD 仿真软件对课程的巩固，使我自己在故障分析的能力上又上了一个台阶。对于课程的建议：可能由于课时的原因，课程进行的略微紧张，基础稍欠缺的地方有些跟不上。因为了解到老师有做过故障保护相关工作的经验，所以希望老师以后能为学生拓展一些电力系统其他方面的知识。在此再次感谢老师在学习上的支持和帮助。
