利用powerworld软件进行电力系统故障潮流分析

2025-11-14 23:21:30

PowerWorld Simulator是一款功能强大的电力系统仿真软件，广泛应用于电力系统的规划、运行和分析。它提供了直观的图形用户界面，支持动态仿真、潮流计算、短路计算和稳定性分析等多种功能，帮助工程师和研究人员更好地理解和优化电力系统的性能和可靠性。该软件适用于从小型微电网到大规模互联电力系统的各种应用场景。

引言

电力系统故障仿真课程设计旨在通过模拟各种电力系统故障，使学生深入理解故障机理，掌握分析方法，提升实践能力，并熟悉仿真工具的使用。该课程不仅有助于提高电力系统的安全性和稳定性，还能促进技术创新，培养专业人才，支持科研工作，是电力工程教育中不可或缺的重要环节。

课程设计主要内容

第一部分：网络简介

1.1 对于附录B所示元件的参数：正序阻抗，负载参数和电压参数，将其换算为标幺值。系统的基准功率为100MVA。

1.1.1 对于输电线路计算阻抗基准值。

1.1.2 对每条输电线路，计算线路阻抗zl的标幺值。

1.1.3 对每台变压器，计算阻抗X的标幺值。

1.2 使用PowerWorld 仿真软件创建三个输入数据表格：母线输入数据，线路输入数据和变压器数据。母线1为平衡节点。

各母线、支路、变压器以及发电机计算结果如下数据表所示

第二部分：潮流分析

2.1 运行PowerWorld 对网络进行稳态潮流仿真。

2.2 创建输出数据表。输出数据表应包含以下信息：

2.2.1 母线数据应对每条母线列出如下信息：

电压标幺值，包括相角。

2.2.2 线路和变压器参数应列出每条传输线的如下信息：

用有名值表示的每个断路器流过的电流：CBG1,CBG2,CBG3,CB26,CB27,CB24,CB47和CB67。

第三部分：短路故障分析

3.1 在Flat Clasical选项中选择Faunlt Analysis:这一选项将会将故障前母线电压标幺值设定为1.0，所有故障前线路和负荷电流均被忽略。

三相对称短路

3.2 对母线2进行单一的三相对地短路故障仿真；对母线4，6和母线7重复上述仿真。对于每次仿真：

3.2.1 对以下电流断路器位置CBG1等，测量流过每个断路器的次暂态电流有名值。

3.2.1.1 传输线中的电流可以通过使用Lines选项按钮输入，如图2所示。

母线2：

母线4：

母线6：

母线7：

图2

3.2.1.2 从发电机流出的电流可以使用图2所示的“Generator”按钮得到。

3.2.2 在故障时测量母线电压。

3.2.3 使用手算计算母线7发生短路时，线路L67的短路电流。注意：手算时，忽略线路模型的并联支路。忽略故障前线路和负荷电流。

L67 的短路电流为9812A。

3.2.4 将3.2.3中手算得到的数值与3.2.1中测量得到的数值相比较。两种方式得到的数值是否高度一致？讨论出现差异的原因。

手算的短路电流和PowerWorld计算的短路电流不一致可能是由于几方面的原因：手算时通常会采用简化的假设和模型，例如忽略系统中某些元件的阻抗或采用近似的方法；而PowerWorld等仿真软件则能够更精确地考虑复杂的系统模型、详细的参数和实际的网络拓扑结构。因此，仿真软件的计算结果通常比手算结果更为精确。

单相接地短路故障

3.3 在母线2，母线4，…，母线6和母线7进行单一的单相接地故障仿真，对于每次仿真：

A相短路

母线2：

母线4：

母线6：

母线7：

3.3.1 测量断路器CBG1等每个断路器位置在每个故障时的的次暂态电流的有名值。记录每个故障时每个母线上所有三相的电流数值。

第四部分：分析

4.1 根据从3.2和3.3中得出的测量结果，确定流过每个断路器的最大电流。

4.1.1. 对于每个断路器，最大故障电流是在各种故障状态下（三相对称短路和单相接地短路）出现在三相中某一相上的最大电流。（单位：A）

断路器

CBG1

CBG2

CB1

CB2

CB3

CB4

CB5

三相

22876

1030

1036

500

560

535

17404

单相

12309

670

611

275

292

245

7978

第五部分：结论

5.1 使用表格列出，在每个断路器位置：

i. 在稳态潮流状态时的运行电流，以及

ii.故障电流最大值。

断路器