电力系统建模与分析软件：MATLAB二次开发_（6）.电力系统故障分析与保护.docx

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电力系统故障分析与保护

1.电力系统故障类型

在电力系统中，故障是不可避免的，常见的故障类型包括短路故障、断线故障、接地故障等。这些故障会对电力系统的稳定性和可靠性产生严重影响，因此进行故障分析和保护设计是电力系统运行和维护的重要环节。

1.1短路故障

短路故障是最常见的电力系统故障类型之一，通常发生在输电线路、变压器、发电机等设备上。根据短路点的数量和性质，短路故障可以分为三相短路、两相短路、单相接地短路等。

1.2断线故障

断线故障是指电力系统中某一条线路或某个元件突然断开，导致系统中电流和电压的不平衡。断线故障会影响系统的正常运行，可能导致设备过热、系统频率下降等问题。

1.3接地故障

接地故障是指电力系统中某相或某几相与地之间发生了非正常的电气连接。接地故障会导致系统中产生不平衡电流和电压，常见的接地故障类型有单相接地故障、两相接地故障等。

2.故障分析方法

电力系统故障分析的方法多种多样，常用的有对称分量法、故障电流计算法、故障定位法等。这些方法可以帮助我们准确地分析故障类型、位置和影响，从而采取有效的保护措施。

2.1对称分量法

对称分量法是电力系统故障分析中常用的一种方法，通过将不平衡的三相系统分解为正序、负序和零序分量，可以更方便地分析故障现象。对称分量法的数学基础是克拉克变换（ClarkeTransformation）和达布变换（DasTransformation）。

2.2故障电流计算法

故障电流计算法主要用于计算故障点的短路电流，包括短路点的故障类型、故障位置等信息。常用的方法有戴维宁定理（Thevenin’sTheorem）和诺顿定理（Norton’sTheorem）。

2.3故障定位法

故障定位法用于确定故障点在系统中的具体位置，常见的方法有行波法、阻抗法等。这些方法可以帮助我们快速找到故障点，及时进行修复。

3.MATLAB中电力系统故障分析的实现

在MATLAB中，可以利用Simulink和PowerSystemToolbox进行电力系统故障分析。这些工具提供了丰富的模块和函数，可以方便地构建电力系统模型并进行故障分析。

3.1建立电力系统模型

首先，我们需要在Simulink中建立电力系统的模型。电力系统模型通常包括电源、输电线路、变压器、负载等组件。

%创建一个新的Simulink模型

model=PowerSystemFaultAnalysis;

open_system(model);

%添加电源模块

source=add_block(SimPowerSystems/Sources/Three-PhaseSource,[model/Three-PhaseSource]);

set_param(source,Amplitude,120,Phase,0,Frequency,60);

%添加输电线路模块

line=add_block(SimPowerSystems/Elements/TransmissionLine,[model/TransmissionLine]);

set_param(line,R,0.1,L,1e-3,C,10e-6);

%添加负载模块

load=add_block(SimPowerSystems/Elements/Three-PhaseSeriesRLCLoad,[model/Three-PhaseLoad]);

set_param(load,R,10,L,100e-6,C,10e-6);

%连接模块

add_line([model/Three-PhaseSource/1],[model/TransmissionLine/1]);

add_line([model/TransmissionLine/2],[model/Three-PhaseLoad/1]);

3.2引入故障模块

在Simulink中，可以使用“Three-PhaseFault”模块来模拟不同类型的故障。通过设置故障类型、故障时间、故障电阻等参数，可以模拟各种故障场景。

%添加故障模块

fault=add_block(SimPowerSystems/SpecializedBlocks/Three-PhaseFault,[model/Three-PhaseFault]);

set_param(fault,PhaseAfaultresistance,0.1,PhaseBfaultresistance,0.1,PhaseCfaultresi