第五章 电力系统故障分析与计算

电力系统的故障诊断与分析研究第一章电力系统故障的概述电力系统是由发电机、输电线路、变电站、配电网等各种设备组成的复杂系统。

在电力系统中，由于各种原因，如设备老化、操作不当、天气恶劣等，难免会发生各种故障，严重影响电力系统的正常运行。

因此，对于电力系统故障的诊断和分析就显得至关重要。

第二章电力系统故障的分类电力系统故障可分为三类，即电气故障、机械故障和人为故障。

电气故障主要是指各种电气设备发生短路、接触不良、漏电等现象。

机械故障主要是指各种机械设备因各种原因，如磨损、腐蚀、疲劳等，产生光滑等现象。

人为故障主要是指管理、监督和操作等方面的差错导致的故障。

第三章电力系统故障诊断的方法电力系统故障的诊断方法有多种，包括经典的故障模拟、经验模式分解、小波变换等技术。

平衡点不变法，这是利用平衡点和电容电感比的计算电路特性的方法。

转子轴位法，这是通过计算伸空的转子轴位抖动来诊断故障的方法。

波形比较法，通过对故障前后波形进行比较来诊断故障的方法。

小波包变换法，是一种具有时间域和频域连续性的信号分析方法。

这些方法都是基于数字信号处理技术的。

第四章电力系统故障分析的方法在电力系统故障分析过程中，还需要使用复杂的算法和软件，比如，离散小波变换、支持向量机、卡尔曼滤波等。

离散小波变换能够有效地处理信号。

支持向量机可以在有限样本情况下学习，且具有很强的泛化能力。

卡尔曼滤波是一种用于状态估计的递归滤波算法。

第五章电力系统故障预测的技术与方法除了故障后的快速诊断和分析，电力系统故障预测也非常重要。

电力系统的故障预测技术包括基于时间序列分析、基于神经网络、基于深度学习等。

其中，基于时间序列分析的方法是最简单而有效的方法。

基于神经网络的方法可以处理多维的输入数据，而基于深度学习的方法则是在大量数据的学习和训练过程中实现自动化学习。

第六章电力系统故障诊断与分析的应用前景随着电力系统的不断发展，电力系统故障诊断和分析的应用前景越来越广阔。

电力系统短路故障分析计算的基本知识1.1电力系统故障分析概述一、概念简介短路：电力系统故障的基本形式。

短路故障：电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。

短路类型：4种。

最多的短路类型：单相短路对称短路（三相短路）、非对称短路（其余三种短路类型）。

断线故障（非全相运行、纵向故障）：一相断线、二相断线。

不对称故障：非对称短路、断线故障简单、复杂故障：简单故障指系统中仅有一处短路或断线故障；复杂故障指系统中不同地点同时发生不对称故障。

二、短路原因、危害原因：客观（绝缘破坏：架空线绝缘子表面放电，大风、冰雹、台风）、主观（误操作）。

危害：短路电流大（热效应、电动效应）、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。

解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器等三、短路计算重要性电网三大计算之一。

电气设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施。

四、短路计算的基本步骤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。

1.2标幺制一、标幺制概念故障计算中用标幺值（相对值）表示，数值简明、运算简单、易于分析。

有名值（有单位的物理量）标幺值（相对值）＝基准值（与有名值同单位的物理量）二、基准选取三相电路系统基准值可任意，一般：4个基准值参数：SB(MVA)、UB(KV)、IB(KA)、ZB()满足关系：SB3UBIUB3ZBIB,则任意选定其中2个基准参数即可。

电网中一般选定：SB、UB则：SIB2UBSB、Z频率、角速度、时间的基准值频率：fBfN(额定频率）三、基准值改变时标幺值的换算角速度：B2fN(同步电角速度）1时间：tB(电角速度倒数）电抗某折算（下标N为基准下标B为基准）22SBSBUNUN某某(B)＝某某(N)2)某某(N)(2)(S)(UUS()UNIB)某某(N 发电机电抗标幺值：上式直接转换即可U(%)US变压器电抗标幺值(短路电压百分数转换)：某T某(B)＝()(2)100SNBU(%)UI()()电抗器电抗标幺值(电抗百分数转换)：某R某(B)＝100UBIN归算方法：功率不变、阻抗乘变比平方、电压乘变比、电流除变比1)有名值归算：可按上面原则直接归算到某个电压等级：方法一：先用有名值归算到某个电压等级，再统一转换为标幺值；方法二：把基准值归算到各个电压等级，再直接把各个电压等级的参数转换为标幺值即可。

电力系统的基本概念与故障分析计算电力系统是指由电力设备、电力线路、变电站等构成的一个完整的能够供电的系统。

在电力系统的正常运行中，可能会遇到一些故障，例如线路短路、设备损坏等。

故障对电力系统造成不利影响，甚至会对周围的环境和设备造成危害。

本篇文档将从基本概念和故障分析计算两个方面对电力系统进行详细介绍。

一、基本概念1. 电压、电流和电功率电压是指电场的强度，即电势差。

电流是指在电路中由于电势差而产生的电子流动。

电功率是指电能转化为其他形式能量时的速率。

2. 相、线和相序电力系统中涉及到的电压和电流可以表示为相或者线。

相是指交流电中相位相同的电压或电流，而线是指相位差120度的电压或电流。

相序是指电压或电流在有序周期性变化中的顺序。

3. 三相电源和三相负载电力系统中常用的是三相电源和三相负载。

三相电源是指三个相位交替生成的电源。

三相负载是指三个相位各自接受电源供电，并提供相应的电动力。

4. 电路拓扑电力系统中的电路可通过图形表示，这就是电路拓扑。

通过拓扑图能够清晰地理解电力系统的电路结构，更好地进行故障分析和计算。

二、故障分析计算1. 线路短路线路短路是电力系统中最常见的故障之一。

短路通常是由于电线分离或电器故障造成的，在故障发生时，电流会变得很大，这可能会导致设备损坏或起火。

短路的计算方法通常涉及到电流计算和电路阻抗的计算。

2. 过电压过电压是指电压突然升高或降低，可能是因为设备损坏或电源开关过程中反冲电压引起的。

过电压可能会导致设备损坏或短路。

3. 电力系统稳定性电力系统稳定性是指电网正常运行的能力。

当电力系统发生故障时，系统可能会失去稳定性，导致断电或更严重的事故。

电力系统的稳定性计算需要考虑各种电路和负载情况，并根据计算结果调整电压和频率。

总之，电力系统是一个重要的能源供给系统，在正常运行中需要注意安全和可靠性。

在故障分析和计算中，需要遵循严格的规范和标准，确保对电力系统的分析结果准确有效。

电力系统故障计算教案一、引言电力系统中的故障是指电力设备或电力系统发生故障或故障现象的情况，它可能导致电力系统的运行中断或异常。

在电力系统的设计、运行和维护中，对故障进行准确的计算和分析是十分重要的。

本教案将介绍电力系统故障计算的基本原理、方法和步骤。

二、教学目标1. 理解电力系统故障计算的重要性；2. 掌握电力系统故障计算的基本原理；3. 学会使用电力系统故障计算的方法和步骤；4. 能够利用计算结果分析和解决电力系统故障问题。

三、教学内容和方法1. 基本原理1.1 故障分类：电力系统故障可以分为短路故障和开路故障两类，分别对应着电流过大和电流过小的情况；1.2 故障计算的目的：通过对故障进行计算和分析，获取故障发生位置、类型、原因等信息，为故障处理提供依据；1.3 故障计算的基本原理：根据电力系统的网络拓扑和元件参数，利用电路分析或数学模型求解故障电流、故障电压等参数；1.4 故障计算的假设和条件：在进行故障计算时，需要明确假设和条件，如对称系统、恒定运行状态等。

2. 方法和步骤2.1 故障计算的方法：常用的故障计算方法有两步法、简化法和复杂法等，选择合适的方法根据具体情况判断；2.2 故障计算的步骤：- 步骤一：确定故障点和故障类型；- 步骤二：建立电力系统的数学模型；- 步骤三：求解电力系统的潮流分布；- 步骤四：计算故障电流和故障电压；- 步骤五：分析故障影响和处理方案。

3. 实例分析3.1 实例一：短路故障计算- 某电力系统中，发生A相与B相之间的短路故障，请利用两步法计算故障电流和故障电压；- 所给系统参数如下：发电机额定电压220kV，发电机内阻0.1Ω，变压器变比10:1，变压器阻抗0.01pu。

3.2 实例二：开路故障计算- 某电力系统中，发生一条输电线路的开路故障，请利用复杂法计算故障电流和故障电压；- 所给系统参数如下：输电线路长度100km，电阻0.1Ω/km，电抗1Ω/km，故障点距离发电机50km。

电力系统故障分析基本公式一．标么值1．BB B US I 3=BB BB B I U S U X 32==3BB U U =φ 3B B S S =φ 3B B I I =∆B B X X 3=∆ B B B S Q P == B B B X R Z == BB XY 1=2．平均标称电压（KV ，线电压）：3.15 6.3 10.5 37 115 230 345 525 3． 发电机G: gr B gr g S S X X =变压器T: Tr B Tr T S S X X = 输电线L: BAVS UL L X X 2有名= 电抗器R: rB P P I I X X ⋅=100%三绕组变压器：Tr B III SII I SIII II SI I S S U U U X %)%%(21----+= Tr B III SI III SII II SI IIS S U U U X %)%%(21----+= TrB II SI I SIII III SII IIIS S U U U X%)%%(21----+=二．同步发电机三相突然短路分析1．转子磁链方程（考虑阻尼绕组时）⎪⎩⎪⎨⎧-∆=-∆+=-∆+=qtaq Qt Q Qtdt ad Dt D ftad Dt dt ad Dt ad ft f ft I X I X I X I X IX I X I X IX ψψψ注：转子同步旋转磁场的磁链不能突变，上式中 ft f ft I I I ∆+=∞（不考虑励磁调节器），Qt Dt ft I I I ∆∆∆,,为无源自由电流，稳态为0 2．定子电路方程及d-q 向量图tg t Qt I jX U E +=，定q 轴，计算q d q d I I U U ，，， )(Dt ftaddt d qt qt I IXI X U E ∆+=+=Qtaqqt q dt dt I XI X U E ∆-=-=（＝0，稳态和暂态时阻尼绕组不起作用）注：以上三个表达式左端的变量可以突变。