三相短路故障分析与计算的算法设计(2)

PN——电动机额定的有功功率，MW；

cos N——电动机额定有功功率因数。

2.3短路次暂态电流（功率）标幺值计算

（1）短路次暂态电流标幺值（I''*）

''

E''

I*

XK*

（取E''

1）

I'' I''* （kA） 基准容量SB 100MV A；基准电压UB Uav(kV)。 （2）冲击电流（iM）的计算

iM KM I'' 1+e 0.01/T） I'' 1.8 I''

iM 2.55 I''（kA） （3）短路容量SK的计算

SK SB I''*UB I''（MA V）

公式⑦公式⑧公式⑨

“三相短路故障分析与计算的算法设计”

2.4各元件电抗标幺值

1.电力系统等值电路如图2

G2

G2

2 电力系统等值电路

2. 各元件电抗标幺值的计算。

设基准容量SB 100MV A； 基准电压UB Uav(kV)。 （1）发电机电抗标幺值由公式①得

X1=

0.264 1000.13 100

=0.204X2==0.416

110/0.8525/0.8;

（2）变压器电抗值标幺值由公式③得

X3

10.510010.510010.5100

0.656X4 0.33X5 1.051001610031.510010；；

“三相短路故障分析与计算的算法设计”

（3）线路电抗标幺值由公式④得

X6

0.408 100 1000.401 100 100

0.309X7 0.303

115 115115 115；；

X8

0.394 100 100

0.298

115 115

G1

图3 简化等值电路

（4）负载电抗标幺值由公式②得

“三相短路故障分析与计算的算法设计”

X9

16

61/100100

（5）电动机电抗标幺值由公式⑥得

X10

1 100

6.62

6.5 2/0.86

3.等值简化电路图。

（1）等值电路简化过程如图2和图3所示。

X11 X1 X3 X6 0.204 0.656 0.309 1.169

1

X12 X2+X4）=0.5 （0.416+0.33）=0.373

2

X13 X5 X8 1.05 0.298 1.348 X14 X7 X9＝0.303 6.0＝6.303

X15 X11//X12

1.169 0.3730.283 6.303

0.283X16 X15//X14 0.271

1.169 0.3730.283 6.303

X17 X16+X13 0.271 1.348 1.619

（2）考虑电动机的影响后，短路点的等值电抗为X K

X K

X17 X101.619 6.62 0.994

X17+X101.619 6.62

2.5三相短路电流及短路功率

I''K

U1

1.006X K0.994

短路次暂态电流标幺值： 短路次暂态电流有名值：

I''=I''K 1.006 9.22(kA)

''

i 2.55 I 2.55 9.22 23.51（kA）M冲击电流：

''S U I 6.3 9.22 105.4(MV A) Kav短路功率

：

“三相短路故障分析与计算的算法设计”

3. 导纳矩阵形成与计算（Y矩阵法）

3.1导纳矩阵等值电路

导纳矩阵等值电路如图4所示，节点数为⑥，电抗标幺值参考图2。

图4 等值电路图

3.2导纳计算公式

对角线元素 Yii

Ii

I yii(j i,Ui 1,Uj 0,i j) Ui

Ii

非对对角线元 Yji yji(Uj 1,Ui 0,i j)

Uj 公式⑩ 式中 i、j—第i、j节点；

Ii、Ui—i节点电流、电压。

“三相短路故障分析与计算的算法设计”

3.3变压器变比的定义

K11

(1 10%)U1/UB1(1 5%)U2/UB2

式中 U1—高压侧额定电压；

U2—低压侧额定电压。

变压器变比标幺值

K3

(1 10%) 110/115

1.05；

(1 5%) 10/10.5

K2 1.05；

K1

110/115

0.96

(1 5%) 6/6.3

3.4导纳矩阵的形成

2

UB

Y* b0 l

S B

111152

2.92 10 6 100 0.0188 Y20.0 Y20'.0 Y*

22100对地电纳

2

Y Y 1Y 1 115 2.97 10 6 100 0.0178

21'.0* 21.022100

111152 Y22.0 Y22'.0 Y* 2.97 10 6 50 0.0095

22100

Y11

111 j1.1；Y12 j0.992；Y13 0；Y14 0；Y15 0；Y16 0jX10jX5jX5 K1

111

j3.43;Y Y j3.3557；23322jX8jX5 K1jX8

Y21 j0.922；Y22 Y22.0

Y24 0；Y25 0；Y26 0；Y31 0；Y32 j3.3557；

“三相短路故障分析与计算的算法设计”

Y33 y3 y1 y2 Y34 Y43 Y36 Y63

1111 j14.324；2jX8jX6jX7jX4/2 K2

11

j5.43；Y Y j3.2362；35532

jX6jX4/2 K21

j3.3003；jX7

1jX2/2

1jX4/2

j10.8683；

Y41 0；Y42 0；Y43 j0.5270；Y44

Y45 0；Y46 0；Y51 0；Y52 j0；Y53 j3.2362；Y54 0；Y55 y2

11

j4.601；Y56 1.452；Y61 0；Y62 0；2jX6j(X3) K3

11 j6.354jX1jX3 K3

Y63 j3.3003；Y64 0；Y65 1.452；Y66

0000 j1.1j0.992 j0.992 j3.43j3.3557 000 0j3.356 j14.324j5.43j3.236j3.3 Y=

00j5.43 j10.86800 00j3.2360 j4.601j1.452

00j3.30j1.452 j6.354

3.5三相短路电流及短路功率

短路点的电抗标幺值为X* 1/Y11 j0.9091

"

IK短路点次暂态短路电流为 Y11 U1 1.1

短路点次暂态短路电流有名值为

"

I" IK

100 6.3

10.08

(kA)

"

i 2.55 I 2.55 10.08 25.705(kA) MK短路点冲击电流为

"S 3 U I 3 6.3 10.08 109.99(MV A) Kav短路点短路功率为

两种算法的次暂态短路电流比较误差为ΔI=10.08-9.22=0.86(kA)

“三相短路故障分析与计算的算法设计”

4. 计算机算法设计

4.1计算机编程语言

C是一门通用语言，应用的面比较广，而MatLab是一门用于特殊用途的语言，提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。

Matlab的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多.在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++ ,JAVA的支持.可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。

Matlab是一个高度集成的系统，集科学计算、图象处理、声音处理于一体，具有极高的编程效率。近年来，Matlab已经从最初的“矩阵实验室”，渗透到科学与工程计算的多个领域，在自动控制、信号处理、神经网络、模糊逻辑、小波分析等多个方向，都有着广泛的应用。

4.2程序流程

见附录。

4.3程序清单及说明

见附录。

4.4程序结果及分析 ......................................

见附录。

“三相短路故障分析与计算的算法设计”

5. 基于Matlab电力系统模型搭建与仿真

5.1 Matlab简介

MATLAB 是由美国Mathworks 公司开发的大型软件。在M …… 此处隐藏：2806字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……