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利用pscad软件对电力系统发生故障时的电磁暂态进行分析,利用pscad软件对电力系统发生故障时的电磁暂态进行分析摘 要82页近5万余字，包含外文翻译、外文原文、符号说明等。电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的，如大的短路电流使元件破损，电压的骤降造成系统解裂甚至崩溃，对周围设备的电磁干扰等。发生短路时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态现象。所以...
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内容介绍
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利用PSCAD软件对电力系统发生故障时的电磁暂态进行分析
摘 要
82页近5万余字，包含外文翻译、外文原文、符号说明等。
电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的，如大的短路电流使元件破损，电压的骤降造成系统解裂甚至崩溃，对周围设备的电磁干扰等。发生短路时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态现象。所以有必要对电力系统发生故障时的电磁暂态进行分析。
本设计利用PSCAD软件建立相关的电力系统模型，包括：变压器模型、同步发电机模型、输电线模型、负荷模型等。把各个模型搭建在一起，从而得到与数学模型相对应的仿真模型。利用EMTDC进行模拟计算，并得到各个参数的曲线，说明各个参数的变化情况，并根据曲线进行比较分析得出结论。
本设计建立了简单电力系统和复杂电力系统，并对其重要参数进行分析比较，得出了三相短路是最严重的短路，其次依次是两相接地短路、单相短路和两相短路；系统越复杂则稳定性越好；阻抗越小则电网强度越大等结论。
关键词：电力系统；暂态；短路 ；PSCAD/EMTDC
Abstract
The electrical power system normal operation destruction is mostly caused by the short circuit failure. For example, the great short-circuit current enable the element mangle, the voltage to plummet creates the system solution crack even collapse, interfere to periphery equipment and so on. When the short circuit occurs, condition of the system from one change to another, and concomitance has the complex electromagnetism transition condition phenomenon. Therefore it is necessity to carry on the analysis to the electrical power system of electromagnetism transition condition.
This design uses the PSCAD software establishing electrical power system model, including: Transformer model, synchronous generator model, transmission line model, load model and so on. Each model builds in together, thus obtains the simulation model which corresponds with the mathematical model. Carry on the analog computation using EMTDC, and obtain each parameter curve, explain the change situation of each parameter, and carry on the comparative analysis according to the curve to draw the conclusion.
This design has established the simple electrical power system and the complex electrical power system, and carries on the analysis comparison to its important parameter, educe the conclusions that the three-phase short circuit is the most serious short circuit, in turn next is two docking short circuits, the single-phase short circuit and two short-circuits; The electrical power system is intricater then the stability is better; The impedance is smaller then the electrical network intensity is bigger and so on
Keywords：Electrical power system ；transient； Short circuit；PSCAD/EMTDC
目 录
引言…………………………………………………………………………………………1
第一章 绪论 ………………………………………………………………………………2
1．1 电力系统分析简介 ………………………………………………………………2
1．1．1 电力系统稳态分析 ………………………………………………………2
1．1．2 电力系统故障分析 ………………………………………………………2
1．1．3 电力系统暂态分析 ………………………………………………………3
第二章 电力系统电磁暂态基本理论 ……………………………………………………4
2．1 基本概念 …………………………………………………………………………4
2．1．1 短路产生的原因 …………………………………………………………4
2．1．2 短路的后果 ………………………………………………………………4
2．2 短路故障类型 ……………………………………………………………………4
2．2．1 三相短路 …………………………………………………………………5
2．2．2 两相短路接地 ……………………………………………………………9
2．2．3 两相短路 ………………………………………………………………11
2．2．4 单相短路 ………………………………………………………………12
2．3 电磁暂态过程计算的基本解法…………………………………………………14
第三章 PSCAD/EMTDC软件介绍 ……………………………………………………16
3．1 PSCAD/EMTDC软件功能简介…………………………………………………16
3．1．1 PSCAD/EMTDC软件简介 ……………………………………………16
3．1．2 PSCAD／EMTDC的功能 …………………………………………………16
3．1．3 PSCAD／EMTDC主要特点 ………………………………………………17
3．2 PSCAD/EMTDC模块介绍 …………………………………………………………18
3．2．1 文件管理系统 …………………………………………………………18
3．2．2 各种模块简介 …………………………………………………………19
第四章 电力系统电磁暂态数学模型建立………………………………………………21
4．1 输电线数学模型的建立…………………………………………………………21
4．1．1 输电线数学模型 ………………………………………………………21
4．1．2 输电线模型建立 ………………………………………………………25
4．2 同步发电机数学模型的建立 …………………………………………………26
4．2．1 同步发电机数学模型 …………………………………………………26
4．2．2 同步机模型建立 ………………………………………………………32
4．3 变压器数学模型的建立 ………………………………………………………34
4．3．1 变压器数学模型 ………………………………………………………34
4．3．2 变压器模型的建立 ……………………………………………………41
4．4 电力系统数学模型的建立 ……………………………………………………42
4．4．1 电力系统数学模型 ……………………………………………………42
4．4．2 电力系统模型的建立 …………………………………………………42
第五章 单机无穷大电力系统电磁暂态仿真 …………………………………………44
5．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………44
5．2 两相短路接地故障仿真 ………………………………………………………47
5．3 两相短路故障仿真 ……………………………………………………………51
5．4 单相短路故障仿真 ……………………………………………………………54
5．5 仿真结果分析 …………………………………………………………………58
5．5．1 分析各种短路的相同点和区别 ………………………………………58
5．5．2 阻抗对电网强度的影响 ………………………………………………59
第六章 复杂电力系统电磁暂态仿真 …………………………………………………63
6．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………63
6．2 两相短路接地故障仿真 ………………………………………………………66
6．3 两相短路故障仿真 ……………………………………………………………69
6．4 单相短路故障仿真 ……………………………………………………………72
6．5 仿真结果分析 …………………………………………………………………75
结论………………………………………………………………………………………76
参考文献…………………………………………………………………………………77
谢辞………………………………………………………………………………………78
参考文献
[1] 程中智，张克让等 .中国电力百科全书-电力系统卷 .北京. 中国电力出版社.2000：99-101,382-385
[2] 刘万顺 .电力系统故障分析.水利中国电力出版社.1986：139-163
[3] 何仰赞 .电力系统分析.武汉.华中科技大学出版社.2002：133-159,202-212
[4] 韦刚.电力系统分析要点与习题.北京.中国电力出版社.2004：191-213
[5] 张广溢，郭前岗.电机学.重庆.重庆大学出版社.2002：175-178
[6] H.W.Dommel. 李永在等译.电力系统电磁暂态计算理论.加拿大.水利电力出版社.1986：1-6
[7] Lou van der Sluis.王一宇等译.电力系统暂态.北京.中国电力出版社.
2006：24-56
[8] 陈亚民.电力系统计算程序及其实现.水利电力出版社.1991：67-98
[9] Roger C.Dugan,MarkF.McGranaghan,H.Wayne beaty. Electrical Power Systems Quality . McGraw-hill.1996：97-111
[10] Hadi Saadat . Power System Analysis . McGraw-hill.1999：48-101
[11] Jan Machowski,janusz W.Bialek,james R.Bumby . POWER SYSTEM DYNAMICS AND STABILITY. MILEY. 1997：22-87
[12] Electric Power Research Institute . Power System Technology . IEEE. 1999 ：692-695
摘 要
82页近5万余字，包含外文翻译、外文原文、符号说明等。
电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的，如大的短路电流使元件破损，电压的骤降造成系统解裂甚至崩溃，对周围设备的电磁干扰等。发生短路时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态现象。所以有必要对电力系统发生故障时的电磁暂态进行分析。
本设计利用PSCAD软件建立相关的电力系统模型，包括：变压器模型、同步发电机模型、输电线模型、负荷模型等。把各个模型搭建在一起，从而得到与数学模型相对应的仿真模型。利用EMTDC进行模拟计算，并得到各个参数的曲线，说明各个参数的变化情况，并根据曲线进行比较分析得出结论。
本设计建立了简单电力系统和复杂电力系统，并对其重要参数进行分析比较，得出了三相短路是最严重的短路，其次依次是两相接地短路、单相短路和两相短路；系统越复杂则稳定性越好；阻抗越小则电网强度越大等结论。
关键词：电力系统；暂态；短路 ；PSCAD/EMTDC
Abstract
The electrical power system normal operation destruction is mostly caused by the short circuit failure. For example, the great short-circuit current enable the element mangle, the voltage to plummet creates the system solution crack even collapse, interfere to periphery equipment and so on. When the short circuit occurs, condition of the system from one change to another, and concomitance has the complex electromagnetism transition condition phenomenon. Therefore it is necessity to carry on the analysis to the electrical power system of electromagnetism transition condition.
This design uses the PSCAD software establishing electrical power system model, including: Transformer model, synchronous generator model, transmission line model, load model and so on. Each model builds in together, thus obtains the simulation model which corresponds with the mathematical model. Carry on the analog computation using EMTDC, and obtain each parameter curve, explain the change situation of each parameter, and carry on the comparative analysis according to the curve to draw the conclusion.
This design has established the simple electrical power system and the complex electrical power system, and carries on the analysis comparison to its important parameter, educe the conclusions that the three-phase short circuit is the most serious short circuit, in turn next is two docking short circuits, the single-phase short circuit and two short-circuits; The electrical power system is intricater then the stability is better; The impedance is smaller then the electrical network intensity is bigger and so on
Keywords：Electrical power system ；transient； Short circuit；PSCAD/EMTDC
目 录
引言…………………………………………………………………………………………1
第一章 绪论 ………………………………………………………………………………2
1．1 电力系统分析简介 ………………………………………………………………2
1．1．1 电力系统稳态分析 ………………………………………………………2
1．1．2 电力系统故障分析 ………………………………………………………2
1．1．3 电力系统暂态分析 ………………………………………………………3
第二章 电力系统电磁暂态基本理论 ……………………………………………………4
2．1 基本概念 …………………………………………………………………………4
2．1．1 短路产生的原因 …………………………………………………………4
2．1．2 短路的后果 ………………………………………………………………4
2．2 短路故障类型 ……………………………………………………………………4
2．2．1 三相短路 …………………………………………………………………5
2．2．2 两相短路接地 ……………………………………………………………9
2．2．3 两相短路 ………………………………………………………………11
2．2．4 单相短路 ………………………………………………………………12
2．3 电磁暂态过程计算的基本解法…………………………………………………14
第三章 PSCAD/EMTDC软件介绍 ……………………………………………………16
3．1 PSCAD/EMTDC软件功能简介…………………………………………………16
3．1．1 PSCAD/EMTDC软件简介 ……………………………………………16
3．1．2 PSCAD／EMTDC的功能 …………………………………………………16
3．1．3 PSCAD／EMTDC主要特点 ………………………………………………17
3．2 PSCAD/EMTDC模块介绍 …………………………………………………………18
3．2．1 文件管理系统 …………………………………………………………18
3．2．2 各种模块简介 …………………………………………………………19
第四章 电力系统电磁暂态数学模型建立………………………………………………21
4．1 输电线数学模型的建立…………………………………………………………21
4．1．1 输电线数学模型 ………………………………………………………21
4．1．2 输电线模型建立 ………………………………………………………25
4．2 同步发电机数学模型的建立 …………………………………………………26
4．2．1 同步发电机数学模型 …………………………………………………26
4．2．2 同步机模型建立 ………………………………………………………32
4．3 变压器数学模型的建立 ………………………………………………………34
4．3．1 变压器数学模型 ………………………………………………………34
4．3．2 变压器模型的建立 ……………………………………………………41
4．4 电力系统数学模型的建立 ……………………………………………………42
4．4．1 电力系统数学模型 ……………………………………………………42
4．4．2 电力系统模型的建立 …………………………………………………42
第五章 单机无穷大电力系统电磁暂态仿真 …………………………………………44
5．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………44
5．2 两相短路接地故障仿真 ………………………………………………………47
5．3 两相短路故障仿真 ……………………………………………………………51
5．4 单相短路故障仿真 ……………………………………………………………54
5．5 仿真结果分析 …………………………………………………………………58
5．5．1 分析各种短路的相同点和区别 ………………………………………58
5．5．2 阻抗对电网强度的影响 ………………………………………………59
第六章 复杂电力系统电磁暂态仿真 …………………………………………………63
6．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………63
6．2 两相短路接地故障仿真 ………………………………………………………66
6．3 两相短路故障仿真 ……………………………………………………………69
6．4 单相短路故障仿真 ……………………………………………………………72
6．5 仿真结果分析 …………………………………………………………………75
结论………………………………………………………………………………………76
参考文献…………………………………………………………………………………77
谢辞………………………………………………………………………………………78
参考文献
[1] 程中智，张克让等 .中国电力百科全书-电力系统卷 .北京. 中国电力出版社.2000：99-101,382-385
[2] 刘万顺 .电力系统故障分析.水利中国电力出版社.1986：139-163
[3] 何仰赞 .电力系统分析.武汉.华中科技大学出版社.2002：133-159,202-212
[4] 韦刚.电力系统分析要点与习题.北京.中国电力出版社.2004：191-213
[5] 张广溢，郭前岗.电机学.重庆.重庆大学出版社.2002：175-178
[6] H.W.Dommel. 李永在等译.电力系统电磁暂态计算理论.加拿大.水利电力出版社.1986：1-6
[7] Lou van der Sluis.王一宇等译.电力系统暂态.北京.中国电力出版社.
2006：24-56
[8] 陈亚民.电力系统计算程序及其实现.水利电力出版社.1991：67-98
[9] Roger C.Dugan,MarkF.McGranaghan,H.Wayne beaty. Electrical Power Systems Quality . McGraw-hill.1996：97-111
[10] Hadi Saadat . Power System Analysis . McGraw-hill.1999：48-101
[11] Jan Machowski,janusz W.Bialek,james R.Bumby . POWER SYSTEM DYNAMICS AND STABILITY. MILEY. 1997：22-87
[12] Electric Power Research Institute . Power System Technology . IEEE. 1999 ：692-695
