電氣專業(yè)畢業(yè)設(shè)計論文.doc
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電氣專業(yè)畢業(yè)設(shè)計論文,2.3萬字82頁摘要:電力系統(tǒng)正常運行的破壞多半是由短路故障引起的，如大的短路電流使元件破損，電壓的驟降造成系統(tǒng)解裂甚至崩潰，對周圍設(shè)備的電磁干擾等。發(fā)生短路時，系統(tǒng)從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)，并伴隨產(chǎn)生復雜的電磁暫態(tài)現(xiàn)象。所以有必要對電力系統(tǒng)發(fā)生故障時的電磁暫態(tài)進行分析。本設(shè)計利用pscad軟件建立相關(guān)的電力系統(tǒng)模型，...
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2.3萬字 82頁
摘 要:
電力系統(tǒng)正常運行的破壞多半是由短路故障引起的，如大的短路電流使元件破損，電壓的驟降造成系統(tǒng)解裂甚至崩潰，對周圍設(shè)備的電磁干擾等。發(fā)生短路時，系統(tǒng)從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)，并伴隨產(chǎn)生復雜的電磁暫態(tài)現(xiàn)象。所以有必要對電力系統(tǒng)發(fā)生故障時的電磁暫態(tài)進行分析。
本設(shè)計利用PSCAD軟件建立相關(guān)的電力系統(tǒng)模型，包括：變壓器模型、同步發(fā)電機模型、輸電線模型、負荷模型等。把各個模型搭建在一起，從而得到與數(shù)學模型相對應的仿真模型。利用EMTDC進行模擬計算，并得到各個參數(shù)的曲線，說明各個參數(shù)的變化情況，并根據(jù)曲線進行比較分析得出結(jié)論。
本設(shè)計建立了簡單電力系統(tǒng)和復雜電力系統(tǒng)，并對其重要參數(shù)進行分析比較，得出了三相短路是最嚴重的短路，其次依次是兩相接地短路、單相短路和兩相短路；系統(tǒng)越復雜則穩(wěn)定性越好；阻抗越小則電網(wǎng)強度越大等結(jié)論。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；暫態(tài)；短路 ；PSCAD/EMTDC
目 錄
引言…………………………………………………………………………………………1
第一章 緒論 ………………………………………………………………………………2
1．1 電力系統(tǒng)分析簡介 ………………………………………………………………2
1．1．1 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 ………………………………………………………2
1．1．2 電力系統(tǒng)故障分析 ………………………………………………………2
1．1．3 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 ………………………………………………………3
第二章 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)基本理論 ……………………………………………………4
2．1 基本概念 …………………………………………………………………………4
2．1．1 短路產(chǎn)生的原因 …………………………………………………………4
2．1．2 短路的后果 ………………………………………………………………4
2．2 短路故障類型 ……………………………………………………………………4
2．2．1 三相短路 …………………………………………………………………5
2．2．2 兩相短路接地 ……………………………………………………………9
2．2．3 兩相短路 ………………………………………………………………11
2．2．4 單相短路 ………………………………………………………………12
2．3 電磁暫態(tài)過程計算的基本解法…………………………………………………14
第三章 PSCAD/EMTDC軟件介紹 ……………………………………………………16
3．1 PSCAD/EMTDC軟件功能簡介…………………………………………………16
3．1．1 PSCAD/EMTDC軟件簡介 ……………………………………………16
3．1．2 PSCAD／EMTDC的功能 …………………………………………………16
3．1．3 PSCAD／EMTDC主要特點 ………………………………………………17
3．2 PSCAD/EMTDC模塊介紹 …………………………………………………………18
3．2．1 文件管理系統(tǒng) …………………………………………………………18
3．2．2 各種模塊簡介 …………………………………………………………19
第四章 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)數(shù)學模型建立………………………………………………21
4．1 輸電線數(shù)學模型的建立…………………………………………………………21
4．1．1 輸電線數(shù)學模型 ………………………………………………………21
4．1．2 輸電線模型建立 ………………………………………………………25
4．2 同步發(fā)電機數(shù)學模型的建立 …………………………………………………26
4．2．1 同步發(fā)電機數(shù)學模型 …………………………………………………26
4．2．2 同步機模型建立 ………………………………………………………32
4．3 變壓器數(shù)學模型的建立 ………………………………………………………34
4．3．1 變壓器數(shù)學模型 ………………………………………………………34
4．3．2 變壓器模型的建立 ……………………………………………………41
4．4 電力系統(tǒng)數(shù)學模型的建立 ……………………………………………………42
4．4．1 電力系統(tǒng)數(shù)學模型 ……………………………………………………42
4．4．2 電力系統(tǒng)模型的建立 …………………………………………………42
第五章 單機無窮大電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真 …………………………………………44
5．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………44
5．2 兩相短路接地故障仿真 ………………………………………………………47
5．3 兩相短路故障仿真 ……………………………………………………………51
5．4 單相短路故障仿真 ……………………………………………………………54
5．5 仿真結(jié)果分析 …………………………………………………………………58
5．5．1 分析各種短路的相同點和區(qū)別 ………………………………………58
5．5．2 阻抗對電網(wǎng)強度的影響 ………………………………………………59
第六章 復雜電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真 …………………………………………………63
6．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………63
6．2 兩相短路接地故障仿真 ………………………………………………………66
6．3 兩相短路故障仿真 ……………………………………………………………69
6．4 單相短路故障仿真 ……………………………………………………………72
6．5 仿真結(jié)果分析 …………………………………………………………………75
結(jié)論………………………………………………………………………………………76
參考文獻…………………………………………………………………………………77
結(jié) 論
本設(shè)計主要研究的是電網(wǎng)的短路類型和參數(shù)發(fā)生改變時，短路故障對電網(wǎng)的影響。本論文主要是以簡單系統(tǒng)和復雜系統(tǒng)在暫態(tài)時的仿真計算為例，分別對電力系統(tǒng)在發(fā)生短路時的重要參量進行了仿真計算，并且對其仿真結(jié)果作了詳細的分析。
本設(shè)計主要是用PSCAD/EMTDC軟件對四種短路進行仿真模擬計算，得出短路點、同步發(fā)電機、電力系統(tǒng)的電壓和電流等重要參數(shù)的仿真圖形并進行比較，相對于書本上建立數(shù)學模型解數(shù)學方程的方法來說直觀、易懂。由于實際的電力系統(tǒng)很大，受軟件功能局限，并不能仿真出整個電力系統(tǒng)模型，所以本設(shè)計中的仿真計算結(jié)果與實際數(shù)據(jù)還有一些出入，但是其參數(shù)變化情況基本一致。
設(shè)計中的仿真計算結(jié)果表明，當電網(wǎng)參數(shù)改變時，電力系統(tǒng)的安全運行直接受到影響，即當電網(wǎng)阻抗增加時，電網(wǎng)的穩(wěn)定性下降，電網(wǎng)的強度減弱，受短路的影響較大；結(jié)果還表明，當發(fā)生三相短路時對系統(tǒng)危害最大，其次是兩相接地短路，再次是單相接地短路，最后是兩相相間短路；還得出復雜系統(tǒng)比簡單系統(tǒng)穩(wěn)定的結(jié)論。
參考文獻
[1] 程中智，張克讓等 .中國電力百科全書-電力系統(tǒng)卷 .北京. 中國電力出版社.2000：99-101,382-385
[2] 劉萬順 .電力系統(tǒng)故障分析.水利中國電力出版社.1986：139-163
[3] 何仰贊 .電力系統(tǒng)分析.武漢.華中科技大學出版社.2002：133-159,202-212
[4] 韋剛.電力系統(tǒng)分析要點與習題.北京.中國電力出版社.2004：191-213
[5] 張廣溢，郭前崗.電機學.重慶.重慶大學出版社.2002：175-178
[6] H.W.Dommel. 李永在等譯.電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計算理論.加拿大.水利電力出版社.1986：1-6
[7] Lou van der Sluis.王一宇等譯.電力系統(tǒng)暫態(tài).北京.中國電力出版社.
2006：24-56
[8] 陳亞民.電力系統(tǒng)計算程序及其實現(xiàn).水利電力出版社.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:
電力系統(tǒng)正常運行的破壞多半是由短路故障引起的，如大的短路電流使元件破損，電壓的驟降造成系統(tǒng)解裂甚至崩潰，對周圍設(shè)備的電磁干擾等。發(fā)生短路時，系統(tǒng)從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)，并伴隨產(chǎn)生復雜的電磁暫態(tài)現(xiàn)象。所以有必要對電力系統(tǒng)發(fā)生故障時的電磁暫態(tài)進行分析。
本設(shè)計利用PSCAD軟件建立相關(guān)的電力系統(tǒng)模型，包括：變壓器模型、同步發(fā)電機模型、輸電線模型、負荷模型等。把各個模型搭建在一起，從而得到與數(shù)學模型相對應的仿真模型。利用EMTDC進行模擬計算，并得到各個參數(shù)的曲線，說明各個參數(shù)的變化情況，并根據(jù)曲線進行比較分析得出結(jié)論。
本設(shè)計建立了簡單電力系統(tǒng)和復雜電力系統(tǒng)，并對其重要參數(shù)進行分析比較，得出了三相短路是最嚴重的短路，其次依次是兩相接地短路、單相短路和兩相短路；系統(tǒng)越復雜則穩(wěn)定性越好；阻抗越小則電網(wǎng)強度越大等結(jié)論。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；暫態(tài)；短路 ；PSCAD/EMTDC
目 錄
引言…………………………………………………………………………………………1
第一章 緒論 ………………………………………………………………………………2
1．1 電力系統(tǒng)分析簡介 ………………………………………………………………2
1．1．1 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 ………………………………………………………2
1．1．2 電力系統(tǒng)故障分析 ………………………………………………………2
1．1．3 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 ………………………………………………………3
第二章 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)基本理論 ……………………………………………………4
2．1 基本概念 …………………………………………………………………………4
2．1．1 短路產(chǎn)生的原因 …………………………………………………………4
2．1．2 短路的后果 ………………………………………………………………4
2．2 短路故障類型 ……………………………………………………………………4
2．2．1 三相短路 …………………………………………………………………5
2．2．2 兩相短路接地 ……………………………………………………………9
2．2．3 兩相短路 ………………………………………………………………11
2．2．4 單相短路 ………………………………………………………………12
2．3 電磁暫態(tài)過程計算的基本解法…………………………………………………14
第三章 PSCAD/EMTDC軟件介紹 ……………………………………………………16
3．1 PSCAD/EMTDC軟件功能簡介…………………………………………………16
3．1．1 PSCAD/EMTDC軟件簡介 ……………………………………………16
3．1．2 PSCAD／EMTDC的功能 …………………………………………………16
3．1．3 PSCAD／EMTDC主要特點 ………………………………………………17
3．2 PSCAD/EMTDC模塊介紹 …………………………………………………………18
3．2．1 文件管理系統(tǒng) …………………………………………………………18
3．2．2 各種模塊簡介 …………………………………………………………19
第四章 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)數(shù)學模型建立………………………………………………21
4．1 輸電線數(shù)學模型的建立…………………………………………………………21
4．1．1 輸電線數(shù)學模型 ………………………………………………………21
4．1．2 輸電線模型建立 ………………………………………………………25
4．2 同步發(fā)電機數(shù)學模型的建立 …………………………………………………26
4．2．1 同步發(fā)電機數(shù)學模型 …………………………………………………26
4．2．2 同步機模型建立 ………………………………………………………32
4．3 變壓器數(shù)學模型的建立 ………………………………………………………34
4．3．1 變壓器數(shù)學模型 ………………………………………………………34
4．3．2 變壓器模型的建立 ……………………………………………………41
4．4 電力系統(tǒng)數(shù)學模型的建立 ……………………………………………………42
4．4．1 電力系統(tǒng)數(shù)學模型 ……………………………………………………42
4．4．2 電力系統(tǒng)模型的建立 …………………………………………………42
第五章 單機無窮大電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真 …………………………………………44
5．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………44
5．2 兩相短路接地故障仿真 ………………………………………………………47
5．3 兩相短路故障仿真 ……………………………………………………………51
5．4 單相短路故障仿真 ……………………………………………………………54
5．5 仿真結(jié)果分析 …………………………………………………………………58
5．5．1 分析各種短路的相同點和區(qū)別 ………………………………………58
5．5．2 阻抗對電網(wǎng)強度的影響 ………………………………………………59
第六章 復雜電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真 …………………………………………………63
6．1 三相短路故障仿真 ……………………………………………………………63
6．2 兩相短路接地故障仿真 ………………………………………………………66
6．3 兩相短路故障仿真 ……………………………………………………………69
6．4 單相短路故障仿真 ……………………………………………………………72
6．5 仿真結(jié)果分析 …………………………………………………………………75
結(jié)論………………………………………………………………………………………76
參考文獻…………………………………………………………………………………77
結(jié) 論
本設(shè)計主要研究的是電網(wǎng)的短路類型和參數(shù)發(fā)生改變時，短路故障對電網(wǎng)的影響。本論文主要是以簡單系統(tǒng)和復雜系統(tǒng)在暫態(tài)時的仿真計算為例，分別對電力系統(tǒng)在發(fā)生短路時的重要參量進行了仿真計算，并且對其仿真結(jié)果作了詳細的分析。
本設(shè)計主要是用PSCAD/EMTDC軟件對四種短路進行仿真模擬計算，得出短路點、同步發(fā)電機、電力系統(tǒng)的電壓和電流等重要參數(shù)的仿真圖形并進行比較，相對于書本上建立數(shù)學模型解數(shù)學方程的方法來說直觀、易懂。由于實際的電力系統(tǒng)很大，受軟件功能局限，并不能仿真出整個電力系統(tǒng)模型，所以本設(shè)計中的仿真計算結(jié)果與實際數(shù)據(jù)還有一些出入，但是其參數(shù)變化情況基本一致。
設(shè)計中的仿真計算結(jié)果表明，當電網(wǎng)參數(shù)改變時，電力系統(tǒng)的安全運行直接受到影響，即當電網(wǎng)阻抗增加時，電網(wǎng)的穩(wěn)定性下降，電網(wǎng)的強度減弱，受短路的影響較大；結(jié)果還表明，當發(fā)生三相短路時對系統(tǒng)危害最大，其次是兩相接地短路，再次是單相接地短路，最后是兩相相間短路；還得出復雜系統(tǒng)比簡單系統(tǒng)穩(wěn)定的結(jié)論。
參考文獻
[1] 程中智，張克讓等 .中國電力百科全書-電力系統(tǒng)卷 .北京. 中國電力出版社.2000：99-101,382-385
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[5] 張廣溢，郭前崗.電機學.重慶.重慶大學出版社.2002：175-178
[6] H.W.Dommel. 李永在等譯.電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計算理論.加拿大.水利電力出版社.1986：1-6
[7] Lou van der Sluis.王一宇等譯.電力系統(tǒng)暫態(tài).北京.中國電力出版社.
2006：24-56
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[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
