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1、基于PSCAD超高压系统输电线路故障分析摘 要 故障计算和分析是电力系统规划、设计和运行中的一项重要工作， 随着我国电网的快速发展， 传统方法已经不能满足需要， 运用计算机进行仿真和计算是大势所趋。文章以PSCAD为工具， 对电力系统进行故障模拟， 并以国家电网公司750kV输变电示范工程为基本模型，人为地设置系统部分参数和故障类型， 求其故障电流和故障电压以及相关数据， 避免了采用一般程序设计语言建立电力系统模型的繁琐步骤， 快速而准确地实现了电力系统故障的仿真实验和数据分析。关键词: 超高压系统; PSCAD软件; 仿真分析System based on PSCAD EHV transmi
2、ssion line fault analysisAbstractThe analysis and calculation of fault is an important task for the programming， designing and running of power system. With the rap id growth of power system， the traditional ways and means cant satisfy needs， it is necessary to use computer to simulate and calculate
3、. This paper simulates the faults， sets the system parameters and fault types， And to the State Grid Corporation of 750kV transmission pilot project for the basic model， calculates the fault current and voltage by PSCAD. It avoids the cockamamie app roaches of commonly programming language， it reali
4、zes the fault simulation experiment and analyzes fast and exactly.Key words: EHV system; PSCAD; Simulation目录摘 要IAbstractII第一章引 言11.1 750kV输变电示范工程简介11.2超高压系统输电线路故障基本知识11.2.1超高压系统输电线路故障分类11.2.2短路的故障的危害21.2.3非全相运行的特点31.3本文的章节安排3第二章输电线路故障的分析计算52.1三相短路电流的实用计算52.2不对称故障的分析计算102.2.1对称分量法的基本原理112.2.2单相接地短路故障
5、的分析计算122.2.3两相短路故障的分析计算152.2.4两相短路接地故障的分析计算172.2.5一相断线故障的分析计算202.2.6两相断线故障的分析计算212.3 750kV输变电示范工程未知量计算23第三章超高压输电系统故障的仿真研究253.1仿真软件的简介253.2短路故障的仿真分析283.2.1正常情况的仿真分析283.2.2单相接地短路的仿真分析313.2.3两相短路接地的仿真分析353.2.4两相短路的仿真分析383.2.5三相短路的仿真分析423.3断线故障的仿真分析453.3.1正常情况的仿真分析453.3.2.一相断线故障的仿真分析473.3.3两相断线故障的仿真分析49
6、3.4本章小结52第四章电力线路相关继电保护的介绍534.1继电保护的基本原理534.2电网的电流保护544.2.1单侧电源网络相间短路的电流保护544.2.2方向性电流保护的工作原理574.2.3大电流接地系统的零序电流保护584.3电网的距离保护594.4 750kV及以上特高压输电线上重合闸的应用604.4.1三相重合闸在特高压输电线上的应用问题604.4.2单相重合闸在特高压输电线上的应用问题614.5继电保护的发展简史61第五章结 论64参考文献66致 谢67第一章 引 言1.1 750kV输变电示范工程简介我国第一个750kV级超高压输变电工程国家电网公司750kV输变电示范工程，
7、现已投产运行。该工程的建设，对于西部大开发，实现资源优化配置，推动我国输变电装备和电网建设的自主创新，具有重要意义。该工程西起青海省民和县境内的官亭变电站，东至位于甘肃省榆中县的兰州东变电站，线路全长140.705km是我国第一个自主设计、自主设备制造、自主 调试、自主运行管理的具有世界领先水平的750kV输变电工程。该工程于2003年3月正式立项，2003年9月开工建设，2005年9月26日投入运行，是我国目前电压等级最高、世界上相同电压等级中海拔最高的输变电工程。该工程的开工建设和顺利投产，填补我国500kV以上电压等级超高压输变电工程技术和标准方面的空白，对加强和发展西北的骨干输电网架，
8、提升我国在超高压输电领域的研究、设计、工程建设和运行管理水平，具有极其重大和深远的意义。该工程的成功建设，将为我国交流特高压电网的发展积累并提供丰富和宝贵的经验。西北发展750kV电网，对于把潜在的地区能源优势转变为现实的经济优势，加快黄河上游水电和新疆、宁夏、陕北火电“打捆外送”，推进“西电东送”北通道的建设，带动西北电力和地区经济的大发展，实现资源优化配置，促进民族团结和社会稳定等，起着极为重要的作用。该工程由国家电网公司投资，西北电力设计院设计，西北电网有限公司进行工程建设和运行管理1。1.2超高压系统输电线路故障基本知识1.2.1超高压系统输电线路故障分类电力系统故障表现各异，形式上又
9、可分为短路故障、断线故障（非全相运行），按分析方法分为不对称故障、对称故障（f（3）。对称故障一般指三相短路故障， 不对称故障则包括不对称短路(单相短路接地、两相短路、两相短路接地)和非全相运行(单相断路、两相断路) 2种。实际生产中，人们也把系统中只有一处发生故障的情况称为简单故障， 系统中同时有2处及以上发生不对称故障的情况称为复杂故障2。 (a)单相短路 (b)两相接地短路 (c)两相短路 (d)三相短路 (e)单相断线 (f)两相断线 图1.1 各类故障简化图1.2.2短路的故障的危害电力系统的运行经验表明，各类短路故障发生的概率是不同的。单相比例最高，约为65%，两相接地短路约占20
10、%，两相短路约占10%，三两相短路5%。电力系统短路故障大多数发生在架空线路部分(约占70%以上)，110kV以上的架空线路上发生的短路故障中单相接地短路占绝大多数3。 电力系统发生短路时，伴随短路所发生的基本现象是：电流剧烈增加，线端处发生三相短路时，电流的最大瞬时值可能高达额定电流的10-15倍，从绝对值讲可达上万安培，甚至十几万安培。在电流急剧增加的同时，系统中的电压大幅度下降，例如系统发生三相短路时，短路点的电压将降到零，短路点附近各点的电压也将明显降低。由于电路短路时有上述现象发生，因而短路所引起的后果是破坏性的。具体表现在以下几个方面：(l)短路点的电弧有可能烧坏电气设备，同时很大
11、的短路电流通过设备会使其发热增加，当短路持续时间较长时，可能使设备过热而损坏；(2)很大的短路电流通过导体时，将引起导体间很大的机械应力，如果导体不够坚固，则可能遭到破坏；(3)短路时，系统电压大幅度下降，对用户工作影响很大。系统中最主要的负荷是异步电动机，它的电磁转矩同它的端电压平方成正比，电压下降时，电磁转矩将显著降低，电压低于70%以下时，转速急剧下降直至停转，以致造成产品报废以及设备损坏等严重后果；(4)当电力系统中发生短路时，有可能使并列运行的发电厂(发电机)失去同步，破坏系统的稳定性，使整个系统的正常运行遭到破坏，引起大片地区的停电，这是短路故障最严重的后果；(5)不对称接地短路所
12、造成的不平衡电流会在邻会在邻近的平行线路(如通信线路、铁道信号系统等)内感应出很大的电动势，这将造成对通信及设备和人身的安全4。1.2.3非全相运行的特点非全相运行是指一相或两相断开的运行状态。造成非全相运行的原因很多，例如某一线路单相接地短路后，故障相断路器跳闸；导线一相或两相断线等等。电力系统在非全相运行时，在一般情况下没有危险的大电流或高电压产生（在某些情况下，例如对于带有并联电抗器的超高压线路，在一定条件下会产生工频谐振过电压）。但负序电流的出现对发电机转子有危害，零序电流对输电线路附近的通信线路有干扰。另外，负序和零序电流也可能引起某些继电保护误动作。因此，必须掌握非全相运行的分析方
13、法。电力系统中某处发生一相或两相断线的情况，如图1.1 (e)和(f)所示，图中表示未断线相qk间的阻抗，如果qk表示断路器断口，则=0，这种情况直接引起三相线路电流（从断口一侧到另一侧）和三相断口两端间电压不对称，而系统其他各处的参数仍是对称的，所以把非全相运行称为纵向故障。在不对称短路时，故障引起短路点三相电流（从短路点流出的）和短路点对地的三相电压不对称。因此通常短路故障为横向故障5。1.3本文的章节安排本文的主要工作是，利用PSCAD软件仿真电力线路故障，并对仿真结果进行分析，利用仿真结果数据来分析继电保护的动作行为。可以用它来评估、设计各种继电保护的方案和算法，以排除隐患。 本文分为
14、五章：第一章 引言，主要介绍背景知识。第二章 输电线路故障的分析计算，本章中主要对输电线路进行了短路故障计算。第三章 超高压输电系统故障的仿真研究，首先介绍了仿真软件PSCAD，其次运用该软件对六种故障进行了仿真。第四章 简单介绍了与所选系统相关的继电保护方式。第五章 结论对全文进行了总结。第二章 输电线路故障的分析计算短路计算是电网三大计算之一。1. 短路计算重要性电气设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施。2.计算的基本步骤 1) 制定电力系统故障时的等效网络； 2) 网络化简； 3) 对短路暂态过程进行实用计算6。2.1三相短路电流的实用计算1.计算起始次暂态电流，用于校验断路器的
15、断开容量和继电保护整定计算中2.运算曲线法，用于电气设备稳定校验一、起始次暂态电流的计算 含义：在电力系统三相短路后第一个周期内认为短路电流周期分量是不衰减的，而求得的短路电流周期分量的有效值即为起始次暂态电流 。1.起始次暂态电流的精确计算 （1）系统元件参数计算（标幺值）。 （2）计算。 （3）化简网络。 （4）计算短路点k的起始次暂态电流： 式（2.1）若，则： 式（2.2）若只计电抗，则： 式（2.3）2.起始次暂态电流的近似计算（1）系统元件参数计算（标幺值）。（2）对电动势、电压、负荷进行简化。（3）化简网络。（4）短路点k起始次暂态电流的计算式为： 式（2.4）二、电流分布系数和
16、转移阻抗电流与短路点总电流之比用表示，称为支路电流分布系数。其表示式如下： 式（2.5） 图2.1电流分布系数的概念转移阻抗： 式（2.6）可用单位电流法求开式网络各支路的电流分布系数和转移阻抗。(a) 网络图；（b）等值网络图2.2用单位电流法求电流分布系数三、运用运算曲线法求任意时刻短路电流周期分量的有效值71.运算曲线的制定图2.3制作运算曲线的网络图改变 值的大小可得不同的值，绘制曲线时，对于不同时刻，以计算电抗为横坐标，以该时刻为纵坐标作成曲线，即为运算曲线。2.用运算曲线法计算短路电流周期分量步骤如下：（1）网络简化（2）系统元件参数计算（3）电源分组（4）求转移阻抗（5）求出各等
17、值电源对短路点的计算电抗（6）由计算电抗分别查出不同时刻各等值电源供出的三相短路电流周期分量有效值的标幺值、 、（7）若系统中有无限大容量电源 时，则（8）短路点短路电流周期分量有效值为：四、三相短路电流的计算机算法1.网络计算模型 (a) (b) (c)(a)短路时网络模型；(b)正常运行网络模型；(c)故障分量网络模型图 2.4短路电流网络计算模型用节点阻抗矩阵的计算原理，如果已形成了图(c)网络的节点阻抗矩阵，则中的对角元素就是网络从k点看进去的等值电抗。则： 式（2.7）：三相短路时短路点电弧阻抗，若0，则 式（2.8）一旦网络节点阻抗形成，任一点三相短路时的三相短路电流为该点自阻抗的
18、倒数。对于n个节点网络，各节点电压的故障分量为：因此各节点短路后的电压为：即 式（2.9）当k点发生三相短路时，可得： 式（2.10）任意支路(i-j)的电流为： 式（2.11）若做近似计算，（认为正常时），则： 式（2.12）用节点阻抗矩阵计算，优点：适用于多节点网络的短路电流计算。缺点：要求计算机内存储量大，从而限制了计算网络的规模。图 2.5用节点阻抗矩阵计算短路电流的原理框图用节点导纳矩阵的计算原理网络的节点导纳矩阵是很容易形成的。当网络结构变化时也易修改，而且是稀疏矩阵。但要用它来计算短路电流就不像用节点阻抗那样直接。可采用下列步骤:1）应用节点导纳矩阵计算短路点的自阻抗、互阻抗，。
19、2）利用式（2-7）或（2-8）可求得短路点三相短路电流。3）利用式（2-9）、（2-12）可分别计算网络中的节点电压和支路电流分布。2.2不对称故障的分析计算电力系统中发生不对称短路时，无论是单相接地短路、两相短路还是两相接地短路只是在短路点出现系统结构的不对称，而其它部分三相仍旧是对称的。根据对称分量法列a相各序电压方程式为： 式（2.13）上述方程式包含了六个未知量，必须根据不对称短路的具体边界条件列出另外三个方程才能求解。2.2.1对称分量法的基本原理对称分量法是一种将不对称三相分量分解为三相对称分量的方法，采用这种方法能比较清晰地对电力系统不对称短路故障情况进行分析。若以A相电流为基
20、准相，三相向量与其对称分量之间的关系为： 式（2.14）式中: ，且有，；、分别为A相电流的正序、负序、零序分量，并且有： ， 式（2.15） 由上式可以作出三相量的对称分量，见图2.6。图2.6正序、负序、零序电流的对称分量图将公式（2-15）代入公式（2-14），得 式（2.16）电力系统运行情况虽然复杂，但是用对称分量法，可以把不对称短路故障分解为三相对称分量来处理，把负载端的不对称电压和电流看成是三组（正序、负序、零序）对称电压和电流的叠加，由于发电机只有正序电势，因此只有正序网络存在发电机电势，负序和零序网络只有负序阻抗和零阻抗，由此可以得其电动势平衡方程式： 式（2.17）其中为正
21、序电势，、分别为正序、负序、零序的电抗，、为A相电压的正序、负序、零序分量8。2.2.2单相接地短路故障的分析计算 图2.7 单相接地短路边界条件： 式（2.18）用对称分量法表示为： 式（2.19） 式（2.20）复合序网络图：图2.8 单相接地短路的复合序网各序电流： 式（2.21）各序电压： 式（2.22）短路点故障相电流： 式（2.23）非故障相电流： 式（2.24）短路点的三相电压： 式（2.25）若a相直接接地，则。各序电流为（设各序阻抗为纯电抗） 式（2.26）各序电压为： 式（2.27）短路点三相电压为 式（2.28）选取正序电流作为参考相量，可以作出短路点的电流和电压相量图，
22、如图2.9所示。图中、都与同方向，并大小相等，比超前，而 和都要比落后。(a)电流相量图 (b)电压相量图图2.9 单相接地短路时短路点的电流、电压相量图2.2.3两相短路故障的分析计算图2.10两相短路电路图边界条件为： 式（2.29）用对称分量法可表示为 式（2.30）复合序网络图：图2.11两相短路的复合序网正负序电流为： 式（2.31）正负序电压为： 式（2.32）短路点故障电流为 式（2.33）短路点三相电压为 式（2.34） 若在短路点b、c两相直接接地，则，各序电流为（设各序阻抗为纯电抗）。 式（2.35）正负序电压为 式（2.36）各相电压为 式（2.37）选取正序电流作为参考
23、相量，负序电流与它的方向相反，正序电压与负序电压相等，都比超前，从而作出其电压、电流相量图，如图（2.12）所示。(a) 电流相量图； (b)电压相量图图2.12两相短路时短路点的电流、电压相量图2.2.4两相短路接地故障的分析计算图2.13 两相短路接地时电路图两相短路接地的边界条件为： 式（2.38）用对称分量法可表示为 式（2.39）其复合序网络图，如下图所示： 图2.14 两相短路接地的复合序网，各序电流为： 式（2.40）各序电压为： 式（2.41）用对称分量法求短路点各相电流为： 式（2.42）如果在短路点b、c两相直接接地，则，各序电流为（设各序阻抗为纯电抗） 式（2.43）序电
24、压为： 式（2.44）短路点故障相的电流为： 式（2.45）取作参考相量，可以作出该种情况下短路点的电流和电压相量图，如下图所示(a)电流相量图 (b)电压相量图图2.15两相接地短路时短路点的电流、电压相量图2.2.5一相断线故障的分析计算取a相为断开相，则故障处的边界条件为 式（2.46）用对称分量表示为： 式（2.47）单相断线复合序网：图2.16 单相断线时复合序网a相各序电流表达式： 式（2.48）非故障相电流为 式（2.49）故障相的断口电压为： 式（2.50）2.2.6两相断线故障的分析计算取b、c两相断开，则故障处的边界条件为 式（2.51）对称分量法表示为 式（2.52）两相
25、断开时的复合序网：图2.17两相断线时复合序网a相各序电流为 式（2.53）非故障相电流为 式（2.54）故障相断口电压为 式（2.55）2.3 750kV输变电示范工程未知量计算图2.18官亭-兰州东750kV一次系统接线示意图（单相视图）1.上图中有6台电抗器电感未知，现对其进行计算：设90Mvar、60 Mvar、300 Mvar电抗器电抗和电感分别为：、和、。根据已知条件得：再根据电热器电抗，得所以2.各序电抗计算图2.19正序等值电路图图2.20零序等值电路图经计算：=j0.23， =j0.69， =j0.06， =0， =j0.53，=j6.73+j0.17， =j0.09， =0
26、， =j0.53，=j6.73+j0.03， =j0.11， =j0.03设、分别为零序、正序、负序电抗，则=j0.02，=j0.03 第三章 超高压输电系统故障的仿真研究PSCAD /EMTDC软件是目前在电力系统中广泛使用的电磁暂态仿真程序，具有模拟复杂电力系统的功能，并且提供强大的元件模型库以及有效的用户图形界面。本文采用PSCAD /EMTDC软件对超高压输电系统故障的仿真分析，并对故障前后电压、电流波形进行比较分析。3.1仿真软件的简介PSCAD /EMTDC软件是由加拿大Manitoba大学高压直流输电研究中心推出。多年来随着EMTDC元件模型库和功能的完善，已发展为既可研究交直流
27、电力系统问题，又能完成电力电子仿真及非线性控制的多功能工具。 特别是PSCAD图形界面(GUI)的开发成功，使用户能更方便地使用EMTDC以进行电力系统仿真计算。PSCAD是EMTDC的前处理程序，用户在面板上可以构造电气连接图，输入各个元件的参数值，运行时则通过FORTRAN编译器进行编译、连接，运行的结果可以随着程序的进度实时生成曲线，以检验运算结果是否合理，并能与MATLAB接口。此外，PSCAD /EMTDC还具有强大的自定义功能及支持子网嵌套的功能，用户可以根据自己需要创建具有特定功能的电路模块。1.功能可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压 可对包含复杂非线性元件（如直
28、流输电设备）的大型电力系统进行全三相的精确模拟，其输入、输出界面非常直观、方便 进行电力系统时域或频域计算仿真 电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算 实现高压直流输电、FACTS控制器的设计 2. 技术背景程序EMTDC（Electro Magnetic Transient in DC System）是目前世界上被广泛使用的一种电力系统仿真分析软件，它即可以研究交直流电力系统问题，又能完成电力电子仿真及其非线性控制的多功能（Versatile Tool）工具。PSCAD（Power System Computer Aided Design）是EMTDC的前处理程序，用户在面板上可以构造电气
29、连接图，输入各元件的参数值，运行时则通过FORTRAN编译器进行编译、连接，运行的结果可以随着程序运行的进度在PLOT中实时生成曲线，以检验运算结果是否合理，并能与MATLAB接口。EMTDC/PSCAD主要功能是进行电力系统时域和频域计算仿真，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，电参数随时间变化的规律；另外EMTDC/PSCAD还可以广泛的应用于高压直流输电、FACTS控制器的设计、电力系统谐波分析及其电力电子仿真。软件还可以作为实时数字仿真器（Real Time Digital Simulator，RTDS）的前置端(Front End)。此外，EMTDC/PSCAD还具有强大的自
30、定义功能，用户可以根据自己的需要创建具有特定功能的装置。实时回放系统（RTP）是基于EMTDC/PSCAD软件的测试系统，它可以结合EMTDC/PSCAD计算产生的结果（信号）来测试继电保护系统、控制系统及监控系统。 3.主要的研究范围PSCAD/EMTDC在时间域描述和求解完整的电力系统及其控制的微分方程(包括电磁和机电两个系统)。这一类的模拟工具不同于潮流和暂态视定的模拟工具。后者是用稳态解去描述电路(即电磁过程)。但是在解电机的机械动态(即转动惯量)微分方程。PSCAD/EMTDC的结果是作为时间的即时值被求解。但通过内置的转换器和测量功能(象实有效值表计，或者快速傅里叶变换频谱分析等)
31、。这些结果能被转换为矢量的幅值和相角。 实际系统的测量能够通过很多途径来完成。由于潮流和稳定的程序是通过稳定方程来代表，它们只能基频段幅值和相位。因此PSCAD的模拟结果能够产生电力系统所有频率的相应，限制仅在于用户自己选择的时间步长。这种时间步长可以在毫秒到秒之间变化。典型的研究包括：研究电力系统中由于故障或开关操作引起的过电压。它也能模拟变压器的非线性(即饱和)这一决定性因素。多运行工具(Multiple run facilities)经常用来进行数以百计的模拟从而在下列不同情况下发生故障时最坏的情况。故障发生在波形的不同位置，故障的类型不同，故障点不同。 在电力系统中找出由于雷击发生的过
32、电压。这种模拟必须用非常小的时间步长来进行 (毫微秒级)。研究电力系统由于SVC，高压直流接入，STATCOM，机械驱动(事实上任何电力电子装置)所引起的谐波。这里需要详细的可控硅，GTO，IGBT，二极管等的模型以及相关的控制系统模型(模拟量的和数字量的二种类型)。 对给定的扰动，找出避雷中最大能量。 调整和设计控制系统以达到最好的性能；多重运行工具常被用来同时自动调整增益和时间常数。 当一个大型涡轮发电机系统与串联补偿的线路或电力电子设备互相作用时，研究次同步谐振的影响。 STATCOM或电压源转换器的建模，(以及它们相关控制的详细建模)。 研究SVC HVDC和其它非线性设备之间的相互作
33、用； 研究在谐波谐振，控制，交互作用等引起的不稳定性； 研究柴油机和风力发电机对电力网的冲击影响； 绝缘配合；各种类型可变速装置的研究，包括双向离子变频器，运输和船舶装置； 工业系统的研究，包括补偿控制，驱动，电炉，滤波器等； 对孤立负荷的供电9。4.目前应用情况现在新版的EMTDC/PSCAD不但有工作站版（Workstation），而且有微机版（PC版），其大规模的计算容量、完整而准确的元件模型库、稳定高效率的计算内核、友好的界面和良好的开放性等特点，已经被世界各国的科研机构、大学和电气工程师所广泛采用。我国清华大学、浙江大学、中国电力科学研究院和南京自动化研究所等都相继引进了EMTDC/
34、PSCAD、RTP和RTDS。MATLAB虽然使用很方便，但所得出的仿真结论在行业内的认可程度很低。而EMTDC/PSCAD因拥有完整全面的元件库，稳定的计算流程，友好的图形界面，使它在全世界得到了广泛的应用。在我国国内，电磁暂态程序中用的最多的也是PSCAD10。3.2短路故障的仿真分析 图3.1 短路故障仿真接线图下面分别是不同情况下仿真的电压、电流波形及对其的简要分析。3.2.1正常情况的仿真分析(1)电压波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.2正常电压波形图(2)电流波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、
35、fault4、fault5）图3.3正常电流波形图分析1：随着输电线路的延伸，离电源越远处，所测电压越低；随着输电线路的延伸，离电源越远处，所测电流越大，理论依据是功率守衡。3.2.2单相接地短路的仿真分析(1)电压波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.4单相接地短路电压波形图(2)电流波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.5单相接地短路电流波形图分析2：单相接地短路瞬间出现过电压的原因是，零序阻抗大于正序阻抗，当零序阻抗趋于无穷大时，即相当于中性点不接地系统发生单相接地短路时，
36、中性点电位升至相电压，而非故障相电压升至线电压。线路出现过电流的原因是，故障相的电流，所以会出现过电流。3.2.3 两相短路接地的仿真分析(1)电压波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.6两相短路接地电压波形图(2)电流波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.7两相短路接地电流波形图分析3：两相短路接地故障相电压为零，故障相电流随着故障点离电源的距离的增加，其值也逐渐增大。3.2.4 两相短路的仿真分析(1)电压波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、faul
37、t4、fault5）图3.8两相短路电压波形图(2)电流波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.9两相短路电流波形图分析4：两相短路时故障相电压幅值降低一半，非故障相电压不变。故障相电流互差，其幅值为三相短路电流的倍，并且故障电流的振荡频率随着故障点离电源距离的增加而增大，这将对周围通信设备造成电磁干扰。3.2.5三相短路的仿真分析(1)电压波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.10 三相短路电压波形图(2)电流波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、faul
38、t4、fault5）图3.11三相短路电流波形图分析5：三相短路时，短路电压全部降为零，短路电流较正常电流增加5-8倍，并且故障电流的振荡频率也很大。3.3断线故障的仿真分析图3.12断线故障仿真接线图3.3.1正常情况的仿真分析(1)电压波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.13正常电压波形图(2)电流波形（仿真位置依次为fault1、fault2、fault3、fault4、fault5）图3.14正常电流波形图分析6：同“分析1”。3.3.2一相断线故障的仿真分析(1)电压波形（仿真位置依次为BRK1、BRK2、BRK3）图3.1
39、5一相断线电压波形图(2)电流波形（仿真位置依次为BRK1、BRK2、BRK3）图3.16一相断线电流波形图分析7：一相断线故障中，非故障相电压不变，所测故障相电压为断口处电压；故障相电流为零，非故障相电流增加1.6-2倍。3.3.3两相断线故障的仿真分析(1)电压波形（仿真位置依次为BRK1、BRK2、BRK3）图3.17两相断线电压波形图(2)电流波形（仿真位置依次为BRK1、BRK2、BRK3）图3.18两相断线电流波形图分析8：两相断线故障中，非故障相电压较正常时稍有降低；非故障相电流增加为原来的1.3-1.5倍。3.4本章小结分析1-分析8对线路故障时的电流、电压波形分别进行了分析，
40、现列表对故障恢复时仿真结果进行综合分析，输电线路短路故障恢复时输电线路都会出现过电压、过电流，并且当故障发生在线路中间、故障类型为“B、C相短路”时，故障恢复时的过电压值为最大；同样当故障发生在线路中间、故障类型为“B、C相接地短路”时，故障恢复时的过电流值为所有过电流中的最大值。 表3.1故障恢复时仿真结果故障类型过电压UMAX正常U位置1过电压IMAX正常I位置2A相接地短路578.14482.90fault 11.760.17fault 1B、C相接地短路-582.42480.58fault 3-1.90.21fault 3B、C相短路675.23480.58fault 3-1.670.25fault 4A、B、C三相短路580.23482.90fault 11.70.17fault 1第四章 电力线路相关继电保护的介绍电力线路故障仿真分析结果可以为继电保护参数设置提供参考和依据，本
