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电力系统不对称故障仿真分析

摘要：电力系统所发生的各类故障中，以不对称故障最为常见，不对称故障

的分析主

要采用对称分量法。本文通过Matlab/Simulink中的电力系统元件库

SimPowerSystems

构建电力系统仿真模型,设置模型中各元件参数并对此系统发生不对称短路

故障进行

仿真分析。结果表明，仿真结果与实际理论相符。由此说明，应用Matlab

对电力系统

故障仿真分析是切实可行的。

关键词：电力系统;不对称故障;对称分量法;仿真

1电力系统短路故障

电力系统运行中常见的故障是短路，短路是指电力系统运行中，由于某种原

因导致相与相或相与地之间连接发生的故障。电力系统短路分为对称和不对称两

种，其中单相接地短路、两相短路和两相接地短路属于不对称短路，单相接地短

路最常见。

短路故障的危害，短路时短路点产生的电弧可能会烧坏电气设备，短路电流

热效应会导致设备绝缘的损坏；短路会引起电力系统电压大幅度下降，可能引起

并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定运行，导致大面积停电。

电力系统中电气设备和载流导体的选择、自动装置的整定、继电保护和限制

短路电流措施的确定都要进行短路电流计算分析。

2对称分量法

对称分量法是将不对称的三相电气量分解成三组对称的分量，按对称三相电

路进行求解，然后应用线性电路的叠加原理进行叠加。

在三相交流系统中，任意一组不对称的三相电气量、、，可分解为三

组对称分量：正序分量（、、）:三相量大小相等，相位互差，与系统

正常运行时的相序相同；负序分量（、、）：三相量大小相等，相位互

差，与系统正常运行时的相序相反；零序分量（、、）：三相量大小

相等。

电力系统发生不对称短路故障时，三相电气量电压、电流、阻抗不相同。对

于此三相系统不应只分析其中一相，通常应用对称分量法进行分析。

3电力系统建模与仿真分析

3.1MATLAB简介

Matlab在电力系统领域的应用很广泛，Simulink中的电力系统模块库提供

了各种相关电力系统的元件模块。在Simulink中用电力系统模块库的模块，可

以进行电力系统、电力电子电路和电机控制系统的仿真。

3.2电力系统建模

3.2.1建立仿真模型

图3-1所示为一简单的电力系统，利用Matlab/Simulink对其进行仿真模型

的建立，再对输电线路上k处发生短路故障情况进行仿真分析。

图3-1电力系统图

在matlab环境下，matlab命令窗口输入simulink语句，在弹出的

simulink窗口下新建一个.mdl文件并对其进新的命名后，打开电力系统模型库，

在创建的模型窗口中加入需要的模块，模块连接后得如图3-2所示的仿真模型图。

图3-2仿真模型图

3.2.2仿真参数设置

模型中各元件的参数设置：

(1)三相电源EM和EN:额定电压为10.5KV，A相的初始相位为0，频率为

50HZ，Yg型接法，电源电阻为0.0529Ω，电源电感为0.0014H。

（2)双绕组变压器：T1：31.5MVA,K=10.5/121kV，f=50HZ，YN/d-11，

其余参数保持为默认值；T2：60MVA,K=10.5/121kV，f=50HZ，YN/d-11，其

余参数保持为默认值。

（3)输电线路：L1=60Km，L2=80Km,f=50HZ,其余参数为默认值。

（4)短路故障发生器：分别设置A相接地短路、BC两相短路、BC两相接地

短路；0.02s发生短路，0.04s排除故障。

（5）三相序分量分析元件：基频频率：50HZ，谐波