对称成分与不平衡故障.ppt

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1、1,第十章對稱成分與不平衡故障,10.1序言 10.2對稱成分的基礎 10.3相序阻抗 10.4有載發電機之相序網路 10.5單線對地故障 10.6線對線故障 10.7雙線對地故障 10.8利用母線阻抗矩陣做不平衡故障分析 10.9不平衡故障程式,2,不平衡故障的不同型式有 單線對地故障(single line-to-ground fault)、線對線故障(line-to-line fault)與 雙線對地故障(double line-to-ground fault)。對稱成分法(the method of symmetrical components)一種將求解不平衡電路分解成求解數個平衡電

2、路的方法。對稱成分法將在本章中討論。它被應用到不平衡故障上，如此，將再度允許以簡單的單相為基礎的分析法來處理問題。,10.1序言,3,對稱成分允許不平衡相參數例如電流與電壓被換置成三個分開的平衡對稱成分。,10.2對稱成分的基礎,考慮圖 10.1(a)中之三相平衡電流的相量代表，三個相量被寫成,圖 10.1 對稱成分的代表,(10.1),4,8.2暫態現象,其中運算子 a,(10.2),(10.3),相量的次序是 abc。這種相量的順序被指定為正相序(positive phase sequence)。當順序是如圖 10.1(b)所示的 acb 時，則被指定為負相序(negative phase

3、 sequence)。,5,負相序參數被表示為,(10.4),當分析不平衡故障的某些型態時可發現，零相序(zero phase sequence)必需被引入。這些相量彼此間具有相同的相位。零相序電流如圖10.1(c)所示被指定為,(10.5),上註標 1、2 與 0 分別被用來代表正、負與零相序參數。三相電力系統的三相不平衡相量可以分解成相量的三個平衡系統，如下,6,1.正序成分係由一組相序為 abc 的平衡三相成分所組成。2.負序成分係由一組相序為 acb 的平衡三相成分所組成。3.零序成分由大小相等、相角相同的三個單相成分所組成。,考慮三相不平衡電流Ia、Ib、Ic，要找出電流的三個對稱成

4、分，使得,(10.6),7,依式(10.1)、(10.4)與(10.5)所示的對稱成分的定義，我們可以全部用 a 相成分表示來重寫式(10.6)。,(10.7),(10.8),(10.9),8,其中 A 是對稱成分轉換矩陣(symmetrical components transfor-mation matrix,SCTM)，它將相量電流 轉換成對稱成分電流，其定義為,(10.10),解出式(10.9)的對稱成分電流，我們得到,(10.11),9,(10.12),(10.13),將A-1代入式(10.11)，我們得到,(10.14),10,或者以成分型式來表示，對稱成分為,(10.15),從式

5、(10.15)，電流的零序成分等於三相相電流之和的三分之一。因此，當三相相電流之和為零，例如，在中性點不接地之三相系統中，零序電流便無法存在。假如電力系統的中性點被接地，則零序電流會在中性點與地間流動。,11,對電壓而言，其表示法相似。因此，以對稱成分電壓表示的不平衡相電壓為,(10.16),或寫成矩陣型式,(10.17),12,以不平衡相電壓表示的對稱成分為,(10.18),或寫成矩陣型式,(10.19),三相複功率為,(10.20),將式(10.9)與(10.17)代入式(10.20),13,(10.21),(10.22),式(10.22)顯示總不平衡功率可以由各對稱成分功率的和獲得。通常

6、對稱成分的下註標 a 會被略去，例如I 0，I 1、與I 2不言而喻是指 a 相。,14,例題10.1(chp10ex1),求一組不平衡電流、與 的對稱成分。各相量的圖示於圖 10.2 中。,圖 10.2 分解不平衡相量成對稱成分,15,例題10.2(chp10ex2),一組不平衡三相電壓的對稱成分為、與=0.8。試求原本的不平衡相量。,各相量的圖示於圖 10.3 中。,圖 10.3 轉換對稱成分成相量成分,16,10.3相序阻抗,提供正序電流流動的阻抗即為正序阻抗(positive-sequence impedance)，以 Z 1 代表。提供負序電流流動的阻抗即為負序阻抗(negative

7、-sequence impedance)，以 Z 2 代表。當零序電流流動時，其阻抗被稱為零序阻抗(zero-sequence impedance)，以 Z 0 代表。輸電線、發電機與變壓器的相序阻抗將在此做簡要的考量。,10.3.1丫接負載的相序阻抗,一含自感與互感元件的三相平衡負載示於圖 10.4。負載中性點透過一阻抗 接地。,17,10.3.1丫接負載的相序阻抗,一含自感與互感元件的三相平衡負載示於圖 10.4。負載中性點透過一阻抗 接地。,圖 10.4 平衡 Y 接負載。,18,線對地電壓為,(10.23),依克希荷夫電流定律,(10.24),將 In 從式(10.24)代入式(10.

8、23)，並以矩陣型式重寫方程式可得,(10.25),19,(10.26),(10.27),將 與 以其對稱成分來寫出，我們得到,(10.28),(10.29),(10.30),20,將 Zabc、A 與A-1從式(10.27)、(10.10)與(10.12)代入上式得,(10.31),(10.32),若沒有互耦存在，我們令Zm=0，此時阻抗矩陣變為,(10.33),21,阻抗矩陣只在主對角線上有非零元素(nonzero elements)出現。因此，對平衡負載而言，三個相序是獨立的。也就是說，各相序的電流僅會在與其相同的相序上產生電壓降。這是非常重要的特性，因為它允許各相序網路以單相為基礎來分

9、析。,22,10.3.2 輸電線的相序阻抗,對靜態裝置而言，例如輸電線，相序對其阻抗並無影響，因為無論相序如何，電壓與電流所遭逢的輸電線的幾何結構相同。因此，正相序與負相序的阻抗相等，即Z1=Z2。零序電流係同相位，流經 a、b 與 c 相導線，經接地的中性點返回。大地與任一遮蔽導線都是零序電流的有效路徑。因此Z 0-包含透過大地返回路徑之效應者-一般與 Z1及 Z2不同。在有接地中性線存在的情況下，零序阻抗的決定十分複雜。為了獲得 Z 0 的大小(order)的概念，我們將考慮下列簡化結構。考慮一等距配置之三相線路的一公尺長線段，如圖 10.5 所示。相導線承載有零序(單相)電流，並以接地的

10、中性線為返回路徑。地表可以用一置於平均距離 Dn 的一等效虛構導線來近似。Dn 係指從三相的每一相到地表面的平均距離。因為導線 n 載有反方向的返回電流，故我們有,23,圖10.5 零序電流與大地回流,24,(10.34),因為，是故，我們有,(10.35),利用式(4.29)所示的導線群中某一導線的磁交連關係式，a 相導線的總磁交連數為,(10.36),以Ia0 來表示 Ib0、Ic0與 In，我們得到,25,(10.37),因為，以 mH/km 表示的每相零序電抗為,(10.38),26,上式的第一項與式(4.33)所得的正序電抗相同。因此零序電抗可表示為,(10.39),(10.40),

11、輸電線的零序阻抗比正序及負序阻抗大三倍以上。,27,10.3.3 同步電機的相序阻抗,同步電機的電感依相對於轉子的旋轉方向的相序電流的相序而定。正相序發電機阻抗是由外加一組正相序電壓，然後觀察其對正相序電流流動之影響而求得者。當負相序電流施加在定子上時，在空氣隙的淨磁通的旋轉方向與轉子的旋轉方向相反。也就是說，相對於轉子而言，淨磁通係旋轉在兩倍的同步速率。因為場電壓係與正相序變數相關聯，因此場繞阻並不受影響。結果只有阻尼繞組會在交軸上產生效應。因此，在交軸上的暫態電抗及次暫態電抗與在直軸上者並沒有甚麼差別。負相序電抗將與正相序次暫態電抗非常接近，亦即,(10.41),28,零相序阻抗是電機提供

12、零相序電流流動的阻抗。我們仍記得一組零相序電流內的各個電流均相同。因此，假如磁動勢的空間分布為正弦的，則總合空氣隙磁通應為零，將沒有因電樞反應而產生的電抗。由於漏磁通的緣故，電機將有一非常小的電抗。因此零相序電抗將非常接近於漏磁電抗，亦即,(10.42),29,10.3.4 變壓器的相序阻抗,在電力變壓器內部，鐵心損失與磁化電流僅達其額定值的 1%左右；因此，磁化支路可予以忽略。變壓器被塑型成一等效串聯漏阻抗。因為變壓器是一靜態裝置，漏阻抗並不會因相序的改變而改變。因此，正相序與負相序阻抗相同。此外，假如變壓器允許零相序電流流動，對零相序而言，相阻抗等於漏阻抗，我們得到,(10.43),記得

13、Y-或-Y 變壓器，在高壓側的正相序線電壓領先相對應的低壓側線電壓30o。對負相序而言，其相對應的相位移為-30o。零相序阻抗的等效電路依繞組的接法而定；此外，尚依中性點是否接地而定。圖 10.6 顯示較常見的變壓器結構及其零序等效電路。在變壓器內當鐵心磁阻被忽略時，一次與二次側間的磁動勢是完全平衡的。其意指只有在二次側有電流時一次側才能,30,有電流流動。可以施加一組零序電壓在一次側後，計算其所得電流的方式核對其零序電路的妥適性。,圖 10.6 變壓器零序等效電路,31,圖 10.6 變壓器零序等效電路,32,兩中性點均接地的Y-Y連接：我們知道零相序電流等於相電流之和。因為兩中性點均接地，

14、所以一次側與二次側都提供有零相序電流的流動路徑，變壓器將呈現一單相等效漏電抗，如圖 10.6(a)所示。僅一次側中性點接地的Y-Y連接：一次側中性點被接地，但二次側中性點被隔離，二次側相電流之和必定等於零。意指二次側的零相序電流為零。因此一次側零相序電流亦為零，反映出一無窮大的阻抗或為一開路，如圖 10.6(b)所示。中性點接地的Y-連接：在此結構中，一次側電流可以流動，因為在 接二次側有零相序環流，且在 Y 接一次側有一大地回流路徑。注意：零相序電流無法離開端，因此，一次側與二次側間是隔離的，如圖 10.6(c)所示。,33,(d)中性點不接地的Y-連接：在此結構中，因為中性點被隔離，零相序

15、電流無法流動，等效電路反映出一無窮大的阻抗或為一開路，如圖 10.6(d)所示。(e)-連接：在此結構中，零相序電流在接繞組內環流，但無法離開 端，其等效電路如圖 10.6(e)所示。,注意：中性點阻抗在等效電路中扮演著重要的角色。當中性點透過一阻抗Zn 接地時，因為 In=3 I0，是故，在等效電路中，中性點阻抗在I0 的路徑上將以 3Zn 出現。,34,例題10.3(chp10ex3),有一線對中性點為 100 V 之平衡三相電壓被加在中性點不接地之平衡 Y 接負載上，如圖 10.7 所示。三相負載係由三個相互耦合的電抗所組成。每相電抗為=j12，而其相間互感為=j4。,例題 10.3 用

16、電路,(a)試不用對稱成分而直接以網目分析法決定線電流。(b)試用對稱成分法決定線電流。,35,(a)應用 KVL，KCL 在兩個獨立的網目方程式上，得,將上式寫成矩陣型式為,或寫成更簡潔的型式,36,解上式得線電流為,Iabcp=12.5-90.0 12.5 150.0 12.5 30.0,(b)利用對稱成分法可得,37,對電流的相序成分而言，我們得到,Iabcp=12.5-90.0 12.5 150.0 12.5 30.0,此一結果與(a)小題所得者相同。,38,例題10.4(chp10ex4),一具有如下相對中性點電壓之三相不平衡電源,被加到圖10.4中的電路上。負載之每相串聯阻抗 及相

17、間互阻抗為。負載與電源的中性點均直接接地。試決定(a)負載相序阻抗矩陣。(b)電壓的對稱成分。(c)電流的對稱成分。(d)負載相電流。(e)以對稱成分求解輸送到負載的複功率，,39,(f)利用各相功率加總的方法求解輸送到負載的率，。,Z012=8.00+32.00i 0.00+0.00i 0.00-0.00i 0.00+0.00i 8.00+20.00i 0.00+0.00i 0.00-0.00i 0.00-0.00i 8.00+20.00iV012p=47.7739 57.6268 112.7841-0.0331 61.6231 45.8825I012p=1.4484-18.3369 5.2

18、359-68.2317 2.8608-22.3161,40,Iabcp=8.7507-47.0439 5.2292 143.2451 3.0280 39.0675S3ph=9.0471e+002+2.3373e+003iS3ph=9.0471e+002+2.3373e+003I,41,10.4 有載發電機之相序網路,圖 10.8 代表一中性點透過阻抗Zn 接地的三相同步發電機。此發電機正供應一個三相平衡負載。,圖 10.8 三相平衡電源與阻抗,42,同步電機產生平衡三相內電壓，此電壓被表示為一組正相序的相量,此電機正供電給一個三相平衡負載。應用克希荷夫電壓定律至每一相，可得,(10.44),(

19、10.45),43,以 代入，且將式(10.45)寫成矩陣型式，可得,(10.46),(10.47),式中 Vabc 是相端電壓向量(phase terminal voltages vector)，而 Iabc 為相電流向量(phase currents vector)。轉換端電壓與電流相量至對稱成分得,(10.48),(10.49),44,(10.50),(10.51),因為所產生的 emf 是平衡的，所以只會有正相序電壓，亦即,(10.52),45,將 與 代入式(10.49)，得,(10.53),寫成成分型式(component form),(10.54),46,式(10.54)所示的三

20、個方程式可以表示為三個等效相序網路，如圖 10.9 所示。,圖 10.9 相序網路：(a)正相序；(b)負相序；(c)零相序。,47,重要觀察所得,三個相序相互獨立。正相序網路與用於研究平衡三相電流與電壓的單線圖相同。只有正相序網路有電壓源，因此正相序電流僅會導致正相序電 壓降。負相序與零相序網路中沒有電壓源。負相序與零相序電流僅會導致負相序與零相序電壓降。系統中性點是正與負相序網路的參考點，而地則為零相序網路的參考點。因此，零相序電流只能在系統中性點到地的電路為導通時才能流動。接地阻抗以 反映在零相序網路中。三個相序系統可以單相為基礎分別求解。是故，相電流與電壓可以分別由電流與電壓的對稱成分

21、重疊而得。,48,10.5 單線對地故障,圖 10.10 顯示一中性點透過阻抗 Zn 接地的三相發電機。,圖 10.10 線對地故障在 a 相。,49,假如一透過阻抗 Zf 的線對地故障發生在 a 相。且假設發電機故障發生之初沒有負載，則故障點的邊界條件為,(10.55),(10.56),以 代入，電流的對稱成分可從式(10.14)獲得為,(10.57),(10.59),50,從式(10.54),(10.60),式中，從式(10.55)將 代入,(10.61),(10.62),故障電流為,(10.63),51,將電流的對稱成分代入式(10.54)，故障點電壓的對稱成分與相電壓便可獲得。式(10

22、.58)與(10.62)可以利用將相序網路串聯連接的方式來表示，如圖 10.11 所示的等效電路。因此，對線對地故障而言，先就各相序網路求其到故障點的戴維寧阻抗，並將三個相序網路串聯。在很多實際的應用上，所求得的正相序與負相序阻抗是相等的。假如發電機中性點被直接接地，則，且對直接故障而言，。,52,圖 10.11 線對地故障用的相序網路連接,53,10.6 線對線故障,圖 10.12 為一部三相發電機有一個透過阻抗 Zf 在 b 與 c 兩相間的故障。假設在故障之初沒有負載，則故障點的邊界條件為,圖 10.12 b 與 c 相間的線對線故障,54,(10.64),(10.65),(10.66)

23、,從式(10.14)可得電流的對稱成分為,(10.67),(10.68),(10.69),55,(10.70),(10.71),從式(10.16)，可得,(10.72),從式(10.54),(10.73),從式(10.69)將Ib代入，可得,(10.74),56,(10.75),相電流為,(10.76),(10.77),(10.78),將電流的對稱成分代入式(10.54)，故障點電壓的對稱成分及相電壓便可獲得。,57,式(10.71)與(10.75)可以利用將正相序網路與負相序網路對立連接的方式來表示，如圖 10.13 所示。在很多實際的應用上，所求得的正相序與負相序阻抗是相等的。對直接故障而

24、言，。,圖 10.13 線對線故障用的相序網路連接,58,10.7 雙線對地故障,圖 10.14 為一部三相發電機有一個透過阻抗 Zf 的 b 與 c 兩相對地故障。假設發電機在故障之初沒有負載，則故障點的邊界條件為,圖 10.14 雙線對地故障,59,(10.79),(10.80),從式(10.16)可得,(10.81),(10.82),因為,(10.83),(10.84),60,(10.85),將電壓的對稱成分從式(10.54)代入式(10.85),(10.86),又將電壓的對稱成分代入式(10.83)，可求得,(10.87),將 Ia0 與 Ia2 代入式(10.80),61,(10.8

25、8),式(10.86)至(10.88)可以利用將負相序網路與零相序網路並聯後再與正相序網路串聯連接的方式來代表，如圖 10.15 所示的等效電路。從式(10.88)求得的 Ia1 的值代入式(10.86)與(10.87)中，可求出 Ia0 與 Ia2。於是相電流便可由式(10.8)求得。最後故障電流可由下式求得,(10.89),62,圖 10.15 雙線對地故障用的相序網路連接,63,例題10.5(chp10ex5),一簡單電力系統的單線圖示於圖 10.16 中。各發電機的中性線係透過 0.25/3 pu(以100 MVA 為基準)的限流電抗器接地。以 100 MVA 為共通基準的標么值表示的

26、系統資料表列如下。發電機均在無負載的情況下，運轉在額定電壓與額定頻率，且電動勢均同相位。試決定下列故障的故障電流。(a)一平衡三相故障透過一故障阻抗Zf=j0.1 pu 發生在母線 3。(b)一單線對地故障透過一故障阻抗 Zf=j0.1 pu 發生在母線 3。(c)一線對線故障透過一故障阻抗 Zf=j0.1 pu 發生在母線 3。(d)一雙線對地故障透過一故障阻抗 Zf=j0.1 pu 發生在母線 3。,64,圖 10.16例題 10.5 用單線圖。,65,欲求由故障母線(母線 3)看入的戴維寧等效阻抗，我們首先將由母線 123 構成的型電路轉換為等效 Y 型，如圖 10.17(b)所示。,6

27、6,正相序阻抗網路如圖 10.17 所示。,圖 10.17 例題 10.5 用正相序阻抗圖。,67,此一阻抗示於圖 10.18(a)中。因為各元件的負相序阻抗與正相序阻抗相同，是故,68,圖 10.18 正相序戴維寧等效網路的化簡結果,負相序網路如圖 10.18(b)所示。零相序網路的等效電路係依圖 10.6 中變壓器繞組的接法來構建，示於圖 10.19 中。欲求由故障母線(母線 3)看入的戴維寧等效阻抗，我們將由母線 123 構成的型電路轉換為等效 Y 型，如圖 10.19(b)所示。,69,圖 10.19 例題 10.5 用零相序阻抗圖,70,零相序阻抗圖示於圖 10.20 中。,71,圖

28、 10.20 例題 10.5 用零相序網路。,(a)發生在母線 3 的平衡三相故障假設無負載下產生的電動勢為 1.0 pu，故障電流為,72,(b)發生在母線 3 的單線對地故障從式(10.62)，故障電流的相序成分為,73,(b)發生在母線 3 的線對線故障電流的零相序成分為零，亦即,從式(10.75)，故障電流的正與負相序成分為,74,(d)發生在母線 3 的雙線對地故障從式(10.88)，故障電流的正相序成分為,從式(10.87)，故障電流的負相序成分為,從式(10.86)，故障電流的零相序成分為,75,故障電流為,76,10.8 利用母線阻抗矩陣做不平衡故障分析,當網路為平衡時，對稱成

29、分阻抗是對角化的，是故分別計算零、正與負相序網路的 是可能的。又對發生在母線 k 的故障而言，在母線阻抗矩陣 之 k 軸上的對角線元素即是到故障點的戴維寧阻抗。為了求得不平衡故障的解，各相序網路的母線阻抗矩陣是分別求得的。然後，相序阻抗Z0kk，Z1kk 和 Z2kk 被依圖 10.11、10.13 與 10.15 所描述的方式連接在一起。各種不平衡故障的故障公式摘要於下。在寫電壓與電流的對稱成分時，下註標 a 將被捨去，對稱成分以 a 相為代表是我們的共識。,10.8.1 利用Zbus 解單線對地故障,考慮一 a 相與地間透過阻抗Zf 發生在母線 k 的故障，如圖 10.21 所示。單線對地

30、故障需要 a 相的正、負與零相序網路，並接成串聯，以便計算式(10.62)所示的零相序電流。,77,因此，對發生在母線 k 的故障，故障電流的對稱成分為,圖 10.21 單線對地故障發生在母線k,78,(10.90),式中 Z0kk、Z1kk 與Z2kk為相對應的母線阻抗矩陣中 k 軸上的對角線元素，而Vk(0)為母線 k 的故障前電壓。故障相電流為,(10.91),10.8.2 利用Zbus 解線對線故障,考慮一介於 b 相與 c 相間，透過阻抗 Zf 發生在母線 k 的故障，如圖 10.22 所示。圖 10.13 所示的 a 相相序網路被應用於此，其中正與負相序網路被置於對立的位置。從式(

31、10.68)、(10.71)與(10.75)所示故障電流的對稱成分為,79,(10.92),圖 10.22 線對線故障發生在母線 k,(10.93),80,10.8.3 利用Zbus 解雙線對地故障,考慮一介於 b 相與 c 相間透過阻抗Zf 接地，發生在母線 k 的故障，如圖 10.23 所示。,圖 10.23 雙線對地故障發生在母線 k。,81,圖 10.15 所示的 a 相相序網路被應用於此，其中正相序網路被放置於與負和零相序網路並聯後的網路串聯的位置。從式(10.86)(10.88)所示的故障電流的對稱成分為,(10.94),(10.95),(10.96),82,故障相電流可以由式(1

32、0.91)求得,(10.97),10.8.4 故障期間的母線電壓與線路電流,利用式(10.54)所示的故障電流的對稱成分公式，故障期間第 i 個母線電壓的對稱成分可求得為,(10.98),式中Vi1(0)=Vi(0)是母線 i 在故障前的相電壓。故障期間的相電壓為,83,(10.99),在線路 i 至 j 中的故障電流的對稱成分為,(10.100),其中z0ii、z1ii與z2ii是母線 i 至 j 間實際線路阻抗的零、正與負相序成分。,84,在求得線路電流的對稱成分後，在線路 i 至 j 中的相故障電流為,(10.101),85,例題10.6(chp10ex6),利用母線阻抗矩陣解例題 10

33、.5。除此之外，試針對各類型故障決定其故障期間的母線電壓與線路電流。利用函式 Zbus=zbuild(zdata)、與 求圖 10.17 的正相序網路與圖 10.19 的零相序網路。正相序母線阻抗矩陣為,而零相序母線阻抗矩陣為,86,因為例題 10.5 中的系統的正相序電抗與負相序電抗相同，是故 Z1bus=Z2bus。,(a)平衡三相故障透過阻抗=j0.1 發生在母線 3。故障電流的對稱成分為,87,對平衡故障而言，只會有電壓的正相序成分。因此，依式(10.98)，故障期間 a 相的母線電壓為,線路中的 a 相故障電流為,88,(b)單線對地故障透過阻抗 Zf=j0.1 發生在母線 3。從式

34、(10.90)，故障電流的對稱成分為,89,90,91,92,93,(c)線對線故障透過阻抗 Zf=j0.1 發生在母線 3。從式(10.92)與(10.93)，故障電流的對稱成分為,94,95,96,97,98,(d)雙線對地故障透過阻抗Zf=j0.1 發生在母線 3。從式(10.94)-(10.96)，故障電流的對稱成分為,99,100,101,102,103,10.9 不平衡故障程式,三個函式被開發出來供不平衡故障分析用。這三個函式是 lgfault(zdata0,Zbus0,zdata1,Zbus1,zdata2,Zbus2,V)、llfault(zdata1,Zbus1,zdata2

35、,Zbus2,V)與dlgfault(zdata0,Zbus0,zdata1,Zbus1,zdata2,Zbus2,V)。lgfault 是設計來供電力系統網路的單線對地故障分析用、llfault 是供線對線故障分析用，而 dlgfault 是供雙線對地故障分析用。lgfault 與 dlgfault需要正、負與零相序母線阻抗矩陣 Zbus0、Zbus1 與 Zbus2，而 llfault 需要正與負相序母線阻抗矩陣 Zbus1與 Zbus2。最後一個引數 V 是選擇性的。如果 V 不在引數內，則程式會設定所有故障前母線電壓為 1.0 pu。假如變數 V 在引數內，則故障前母線電壓必需在內含母

36、線號碼與複數母線電壓的陣列 V 內指定。電壓向量 V 會隨著本文介紹的任一電力潮流程式的執行而自動產生。,104,母線阻抗矩陣可以由 Zbus0=zbuild(zdata0)與 Zbus1=zbuild(zdata1)獲得。引數 zdata1 內含正相序網路阻抗。zdata0 內含零相序網路阻抗。引數 zdata0、zdata1 與 zdata2 是一內含 e-元件網路阻抗資料的 矩陣。第 1 與 2 行是元件母線號碼，而第 3 與 4 行分別內含以 pu 值表示的元件電阻與電抗。母線號碼 0 至發電機母線則內含發電機阻抗。這些阻抗可以是次暫態、暫態或是同步電抗。又任何接到地(母線 0)的並聯

37、阻抗，例如電容器與負載阻抗，也可以包含在矩陣內。,105,負相序網路與正相序網路有相同的拓璞(topology)。線路與變壓器的負相序阻抗與正相序電抗相同；然而，發電機的負相序電抗卻與其正相序值不同。在大型電力系統的故障分析中負相序網路阻抗通常假設與正相序網路阻抗相等。零相序網路的拓樸與正相序網路的不同。零相序網路必需依照圖 10.6 所示變壓器繞組的接法來構建。除了兩個中性點都接地的 Y-Y 接法外，所有的變壓器在零相序網路中都會造成一次側與二次側間的隔離。對這些連接法，在其零相序資料中相對應的電阻與電抗兩行內必需填入 inf。對接地 Y-接法而言，額外的輸入項必需包含在內，以表示母線 0

38、到接地 Y 側的變壓器阻抗。在中性點透過一阻抗 接地的情況下，3Zn的阻抗必需被加在變壓器的電抗內。讀者應該還記得在 Y-與-Y 變壓器中的30o相位移。依照ASA 協定，當由,106,低電壓側至高電壓側升壓時正相序電壓領先30o。相似的，當由低電壓側至高電壓側升壓時負相序電壓延後30o。由於-Y 變壓器的相位移並不影響系統中該故障發生部分的母線電壓與線路電流。然而，在-Y 變壓器的另一側，在轉換成相參數時，相序電壓與電流必需移至相同相位。目前不平衡故障程式忽略-Y 變壓器的 相位移。另一構建母線阻抗矩陣用的函式是Zbus=zbuildpi(linedata,gendata,yload)，此程

39、式與電力潮流程式相容。第一個引數 linedata 與電力潮流程式所要求的資料一致。第 1 與 2 行是線路的母線編號。第 3 行至第 5 行內含線路電阻、電感與總線路充電電納的一半，以上各值均以指定的 MVA 為基準的標么值表示。最後一行是供變壓器抽頭設定用；對線路而言，此行必需輸入 1,107,。因發電機電抗並不包含在電力潮流程式的 linedata 中，故必需分開指定，此即第二個引數 gendata 的要求。gendata 是一個 矩陣，其中每一列包含母線 0、發電機母線號碼、電阻與電抗。最後一個引數 yload 是選擇性的，這是一個兩行矩陣，內含母線號碼與複數負載導納，這些資料是由電力潮流程式 lfgauss、lfnewton 或 decouple 中的任何一個提供的。隨著上述任何一個電力潮流程式的執行，yload 便會自動產生。程式會提示使用者輸入故障母線編號與故障阻抗 Zf。程式會求出總故障電流與故障期間的母線電壓與線路電流。上述函式的利用將在以下的數個例題中展示。,