摘 要
短路故障也称为横向故障，是破坏电力系统正常安全稳定运行的主要原因。一般分为四种常见的短路情况，分别是三相短路，两相短路、单相接地短路及两相接地短路。利用传统的数学计算分析电力系统故障情况不但工作量大而且危险性高。课题中利用了MATLAB软件对电力系统短路故障进行仿真模拟，这样既可以不偏离实际情况又可以减少实验的危险性。首先建立一个空白的模型，选择Simulink元件库中本身具有的电力系统模块库的模块，分别建立无穷大功率电源供电系统系统和有限大功率电源供电系统，得出四种短路情况分别发生时的图形，然后对两种不同供电系统发生三相短路的进行数学计算得出周期电流的幅值大小和冲击电流的大小。通过相关的系统仿真与计算，结果表明利用MATLAB软件对电力系统进行仿真，方便快捷，同时也具有很高的可靠性。
关键词：短路故障；MATLAB；电力系统
ABSTRACT
Short circuit, also known as lateral fault, is the main reason for the destruction of normal power system safe and stable operation. Generally divided into four common short-circuit conditions, which are three-phase short, two-phase short circuit, single-phase ground short circuit and two ground fault. Calculation of power system failure not only a heavy workload and high-risk use of traditional mathematics. The use of MATLAB software subject to short circuit power system simulation, so that both can not deviate from the actual situation and can reduce the risk of the experiment. First create a blank model, select Simulink component library itself has a power system module library modules, namely the establishment of the infinite power supply system power supply systems and limited system, draw graphics were four short-circuit occurs, Then two different phase short-circuit of the power supply system mathematically calculated the amplitude of the current cycle and the impact of the current size. Related systems through simulation and calculation results show that the use of MATLAB software for power system simulation, convenient, but also has high reliability.
Key words short-circuit fault; MATLAB; power system
目 录
1 绪论............................................................. 1
1.1 研究的背景与意义 ........................................... 1 1.2 设计的主要工作 ............................................. 1 2 电力系统短路故障简介............................................. 3
2.1 短路的基本概念 ............................................. 3 2.2 短路的危害 ................................................. 4 2.3 短路计算的目的 ............................................. 5 3 仿真软件......................................................... 6
3.1 MATLAB的简介............................................... 6 3.2 Simulink在仿真中的应用..................................... 7 4 无穷大功率电源短路故障计算与仿真................................ 10
4.1 三相短路 .................................................. 10 4.2 两相接地短路 .............................................. 19 4.3 单相短路接地 .............................................. 21 4.4 两相短路 .................................................. 23 5 有限大功率电源短路故障计算与仿真................................ 26
5.1 三相短路故障 .............................................. 26 5.2 两相接地短路 .............................................. 31 5.3 单相短路接地 .............................................. 32 5.4 两相短路 .................................................. 33 6 结论............................................................ 35 参考文献........................................................... 36 致 谢............................................................. 39
1 绪论
1.1 研究的背景与意义
随着社会的不断发展，电力已经渗入到了人们的学习、生活等各个方面，只有保证不间断地供电才能使工厂正常生产、人们正常生活。这样就要求供电系统必须要尽量避免出现故障，以免影响系统对用电负荷进行正常供电。在所有故障当中，发生频率最高的就是短路故障。发生短路的时候系统中的电流要远远大于正常的电流，在一些大型的电力系统中所产生的后果对整个供电系统和用电负荷的危害也是非常大的，所以进行短路计算对整个电力系统来说都是非常重要的。但是随着电气行业的不断发展扩大，电力系统越来越复杂，许多大型的科研在显示设备中得不到实现，一方面是现实生活的条件不能满足实验的要求；另一方面是即使采用了手工计算的方法，由于系统的复杂性会带来很大的工作量，不能很方便的调整，也有可能产生的结果与实际有较大的差别。这就需要我们寻找一种能够很大程度上模拟出电力系统运行状况的数字仿真工具，MATLAB就能够充分满足这一要求，由于它自身所具有的特点使它获得了对应的学科的应用，特别是能够很好的应用在边缘学科和交叉学科，加强辅助分析应用学科计算机和复杂的电力系统。MATLAB的各种适用性，使其能够很好的来分析与计算电力系统短路故障，解决我们在实际上生活中所遇到的问题。
1.2 设计的主要工作
课题是有关于电力系统的分析的工程仿真项目，主要利用MATLAB对不同的电力系统几种常见的短路情况进行分析。 （1）无限大功率电源短路故障
首先建立一个由无穷大功率电源供电的简单电力系统，设置短路故障点，利用MATLAB分别对发生四种不同的短路情况进行仿真，得出仿真图形，对图形进行分段解析，分别设置发生故障时间与正常工作时间，每种短路情况都得出故障时短路电流与短路电压、正常工作时短路电流与短路电压的四个不同的图形。由于三相故障在电力系统故障中的危害最大，我们除了利用MATLAB对三相短路故障进行仿真，也采用了数学分析方法对三相短路情况进行理论分析得出结果，再将两次不同方法所得出的结果比较，得出相差的大小，以检验实验是否正确。
（2）有限大功率电源短路故障
首先建立一个由有限大功率电源供电的简单电力系统，设置短路故障点，利
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用MATLAB分别对发生四种不同的短路情况进行仿真，得出仿真图形，对图形进行分段解析，分别设置发生故障时间与正常工作时间，每种短路情况都得出故障时短路电流与短路电压、正常工作时短路电流与短路电压的四个不同的图形。三相故障在电力系统故障中的危害最大，我们除了采用MATLAB对三相短路故障进行仿真，也利用了数学分析方法对三相短路情况进行理论分析得出结果，再将两次不同方法所得出的结果比较，得出相差的大小，以检验实验是否正确。
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