电力系统仿真

无穷大功率电源10000MV.A，110KVsource SimpowerSysterm/Eletrical Source i0sin(t|0|)式中，

Im|0|Um , (1-1)

(RR')22(LL')20arctan(LL')

(RR')假设t=0s时刻，f点发生三相短路故障。此时电路被分成俩个独立回路。由无限大电源供电的三相电路，其阻抗由原来的(RR')j(LL')突然减小为RjL。由于短路后的电路仍然是三相对称的，依据对称关系可以得到a、b、c相短路全电流的表达式 式中，为短路电流的稳态分量的幅值。 UmImR2(L)2短路电流最大可能瞬时值称为短路电流的冲击值，以im表示。冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体在短路电流下的受力是否超过容许值，即所谓的动稳定度。由此可得冲击电流的计算式为 式中，Kim称为冲击系数，即冲击电流值对于短路电流周期性分量幅值的倍数；T为时间常数。

短路电流的最大有效值Im是以最大瞬时值发生的时刻（即发生短路经历约半个周期）为中心的短路电流有效值。在发生最大冲击电流的情况下，有

短路电流的最大有效值主要用于检验开关电器等设备切断短路电流的能力。 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建

假设无穷大功率电源供电系统如图所示，在0.02s时刻变压器低压母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。线路参数为L50km,x10.4km,r10.17km;变压器额定容量SN20MWA，电压Us%=10.5，短路损耗Ps135KW,空载损耗P022KW，空载电流I0%=0.8，变比KT11011，高低压绕组均为Y形联结；并设供点电压为110KV。其对应的Simulink仿真模型如图所示

无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真图

在Simulink仿真图中各模块名称及提取路径见表。

表 仿真电路中各模块名称及提取路径

三相并联RLC负荷模块5MW 串联RLC支路Three-PhaseSeries RLC Branch SimpowerSysterm/Elements SimpowerSysterm/Elements 双绕组变压器模块Three-PhaseTransformer(Two SimpowerSysterm/Elements Windings) 三相故障模块Three-Phase Fault SimpowerSysterm/Elements 三相电压电流测量模块Three-Phase V-I Measurement SimpowerSysterm/Measurement 示波器模块 电力系统图形用户截面Powergui SimpowerSysterm/Sinks SimpowerSysterm 在图中，电源采用Three-phase source模型，其参数设置如图所示

图 电源模块的参数设置

变压器T采用Three-phase transformer模型。根据给定的数据，并折算到110KV测的参数如下： 变压器电阻为 变压器电抗为 则变压器漏感： 变压器的励磁电阻为 变压器的励磁电抗为 变压器的励磁电感为

LmXm(2f)75625H240.8H变压器模块中的参数设置如图所示

23.1450输电线路L采用“Three-Phase Series RLC Branch”模型。根据给定的参数计算可得 输电线路模块的参数设置如图所示。

三相电压电流测量模块“Three-Phase V-I Measurement”将在变压器低压侧测量到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，其参数设置如图所示。

仿真”时，故障点的故障类型等参数采用三相线路故障模块Three-Phase Fault来设置，如图所示

仿真结果及分析

得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量的幅值和冲击电流的大小。 短路电流周期分量的幅值为

时间常数Ta为 则短路冲击电流为

3无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 2无穷大功率电源供电系统三相短路暂态过程

根据实例及给定数据推算所得，上述的冲击电流大 小和电流周期分量幅值分别为17.3KA和10，63KA，这是 理论上计算的准确量!而我们根据数据搭建模型仿真 后，可以通过示波器中所得到的冲击电流，即图7中的 最高瞬时电流处的电流值，经过放大后很清楚地看到冲

击电流值为17.33KA，而短路电流周期分量值为10.58KA。所以，通过模型得到的冲击电流值以及短路电流周期分量值分别和其对应的理论值间的误差为

0.17%和0.47%，这充分说明了所搭模型的准 确性。

刘晋MATLAB在电力系统短路故障仿真分析中的应

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