电力系统正序、负序、零序网络画法
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电力系统里什么是正序,负序,零序分量?系统分别用到何种保护?交流电力系统一般都是ABC三相的,而电力系统的正序,负序,零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的。
正序:A相领先B相120度,B相领先C相120度,C相领先A相120度。
负序:A相落后B相120度,B相落后C相120度,C相落后A相120度。
零序:ABC三相相位相同,哪一相也不领先,也不落后。
系统里面什么时候分别用到什么保护?三相短路故障和正常运行时,系统里面是正序。
单相接地故障时候,系统有正序负序和零序分量。
两相短路故障时候,系统有正序和负序分量。
两相短路接地故障时,系统有正序负序和零序分量。
正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时,把三相的不对称分量分解成对称分量(正、负序)及同向的零序分量。
只要是三相系统,就能分解出上述三个分量(有点象力的合成与分解,但很多情况下某个分量的数值为零)。
对于理想的电力系统,由于三相对称,因此负序和零序分量的数值都为零(这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因)。
当系统出现故障时,三相变得不对称了,这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了(有时只有其中的一种),因此通过检测这两个不应正常出现的分量,就可以知到系统出了毛病(特别是单相接地时的零序分量)。
下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法,先决条件是已知三相的电压或电流(矢量值),当然实际工程上是直接测各分量的。
由于上不了图,请大家按文字说明在纸上画图。
1)求零序分量:把三个向量相加求和。
即A相不动,B相的原点平移到A 相的顶端(箭头处),注意B相只是平移,不能转动。
同方法把C相的平移到B相的顶端。
此时作A相原点到C相顶端的向量(些时是箭头对箭头),这个向量就是三相向量之和。
最后取此向量幅值的三分一,这就是零序分量的幅值,方向与此向量是一样的。
2)求正序分量:对原来三相向量图先作下面的处理:A相的不动,B相逆时针转120度,C相顺时针转120度,因此得到新的向量图。
1. 用最简单的语言概括如下:当今全球的交流电力系统一般都是ABC三相的,而电力系统的正序,负序,零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的。
正序:A相领先B相120度,B相领先C相1 20度,C相领先A相120度。
负序:A相落后B相120度,B相落后C 相120度,C相落后A相120度。
零序:ABC三相相位相同,哪一相也不领先,也不落后。
系统里面什么时候分别用到什么保护?三相短路故障和正常运行时,系统里面是正序。
单相接地故障时候,系统有正序负序和零序分量。
两相短路故障时候,系统有正序和负序分量。
两相短路接地故障时,系统有正序负序和零序分量。
2. 三相电网中正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时,把三相的不对称分量分解成对称分量(正、负序)及同向的零序分量。
只要是三相系统,就能分解出上述三个分量(有点象力的合成与分解,但很多情况下某个分量的数值为零)。
对于理想的电力系统,由于三相对称,因此负序和零序分量的数值都为零(这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因)。
当系统出现故障时,三相变得不对称了,这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了(有时只有其中的一种),因此通过检测这两个不应正常出现的分量,就可以知到系统出了毛病(特别是单相接地时的零序分量)。
下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法,先决条件是已知三相的电压或电流(矢量值),当然实际工程上是直接测各分量的。
由于上不了图,请大家按文字说明在纸上画图。
从已知条件画出系统三相电流(用电流为例,电压亦是一样)的向量图(为看很清楚,不要画成太极端)。
1)求零序分量:把三个向量相加求和。
即A相不动,B相的原点平移到A相的顶端(箭头处),注意B相只是平移,不能转动。
同方法把C相的平移到B相的顶端。
此时作A相原点到C相顶端的向量(些时是箭头对箭头),这个向量就是三相向量之和。
最后取此向量幅值的三分一,这就是零序分量的幅值,方向与此向量是一样的。
正序负序与零序电力三相不平衡作图法对称分量法1:三相不平衡的的电压(或电流),可以分解为平衡的正序、负序和零序2:零序为3相电压向量相加,除以33:正序将BC相旋转120度到A相位置,这样3个向量相加会较长,3个向量相加,除以34:负序将BC相旋转120度到A相相反位置,这样3个向量相加会较短,3个向量相加,除以3个人为理解三相不平衡做的总结。
总没有理解三相不平衡,因为我没有上过电力系统的课程,实际上课本上有,所以百度上很少。
有很多东西,网上没有的原因是因为实际很简单,专家们都不好意思写。
对称分量法参考借用了东南大学电器工程学院的PPT的图片。
作图法用CAD的平移很方便,求3分点位置还网上查了下。
449836432@.,欢迎补充、更正、交流。
1:不过我仍没有了解三相不平衡的各种保护方法。
零序保护倒是理解,用开口三角即可。
负序保护难道采样后用算,那一个周波都过了,保护时间是否足够。
2:similink是否可以仿真故障并做相序分析3:可以方便的实现matlab编程,将不平衡的三相精确地分解为正序、负序与零序(曾经有简单估算方法)。
计算程序需要输入每相的幅值与相角。
不平衡保护设备现场计算需要采集幅值与相角作为输入参数吗?这个问题肯定很简单,但我没查到文章介绍实现方法。
4:暂态过程的不平衡一致吗5:希望理解或仿真电力系统故障导致的不平衡,并以此判定系统故障,本次仍没能实现,希望下次再突击阅读理解。
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一:理解1 相序在三相电力系统中,各相电压或电流依其先后顺序分别达到最大值(以正半波幅值为准)的次序,称为相序。
正相序:分别达到最大值的次序为A、B、C;负相序:分别达到最大值的次序为A、C、B。
对于理想的电力系统,只有正序分量。
以电压为例。
对称的三相系统:三相中的电压Ua 、Ub 、Uc 对称,只有一个独立变量。
如三相相序为a 、b 、c ,由Ua 得出其余两相a c ab U U U U αα== 2式中α为复数算子j120e =α2不对称运行状态的主要原因(1)外施电压不对称,三相电流也不对称。
电力系统正序、负序、零序、分量1.什么是电力系统正序,负序,零序分量2.系统里面什么时候分别用到什么分量3.如何计算正序、负序、零序分量什么是电力系统正序,负序,零序分量•当前世界上的交流电力系统一般都是ABC 三相的,而电力系统的正序,负序,零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的。
1、正序:A相领先B相120度,B相领先C相120 度,C相领先A相120度。
2、负序:A相落后B相120度,B相落后C相120度,C相落后A相120度。
3、零序:ABC三相相位相同,哪一相也不领先,也不落后。
系统里面什么时候分别用到什么分量•三相短路故障和正常运行时,系统里面是正序。
•单相接地故障时候,系统有正序负序和零序分量。
•两相短路故障时候,系统有正序和负序分量。
•两相短路接地故障时,系统有正序负序和零序分量。
如何计算正序、负序、零序分量•正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时,把三相的不对称分量分解成对称分量(正、负序)及同向的零序分量。
只要是三相系统,就能分解出上述三个分量(有点象力的合成与分解,但很多情况下某个分量的数值为零)。
对于理想的电力系统,由于三相对称,因此负序和零序分量的数值都为零(这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因)。
当系统出现故障时,三相变得不对称了,这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了(有时只有其中的一种),因此通过检测这两个不应正常出现的分量,就可以知到系统出了毛病(特别是单相接地时的零序分量)。
称分量法基本概念和简单计算正常运行的电力系统,三相电压、三相电流均应基本为正相序,根据负荷情况(感性或容性),电压超前或滞后电流1个角度(Φ),如图1。
正常运行的电力系统电压电流矢量图•对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法,其基本思想是把三相不平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量,这样就可把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。
正序、负序、零序什么是正序、负序、零序?对于非电气专业的人来说,这个问题或许困扰了许久。
就我个人感觉来讲,当初在学校学的时候也困惑了很久,确实不是非常好理解。
用最简单的语言概括如下:当前世界上的交流电力系统一般都是ABC三相的,而电力系统的正序,负序,零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的。
正序:A相领先B相120度,B相领先C相120度,C相领先A相120度。
(ABC)负序:A相落后B相120度,B相落后C相120度,C相落后A相120度。
(BAC)零序:ABC三相相位相同,哪一相也不领先,也不落后。
系统里面什么时候分别用到什么保护?三相短路故障和正常运行时,系统里面是正序。
单相接地故障时候,系统有正序、负序和零序分量。
两相短路故障时候,系统有正序和负序分量。
两相短路接地故障时,系统有正序、负序和零序分量。
对称分量法基本概念和简单计算正常运行的电力系统,三相电压、三相电流均应基本为正相序,根据负荷情况(感性或容性),电压超前或滞后电流1个角度(Φ),如图1。
对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法,其基本思想是把三相不平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量,这样就可把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。
在三相电路中,对于任意一组不对称的三相相量(电压或电流),可以分解为三组三相对称的分量。
对于理想的电力系统,由于三相对称,因此负序和零序分量的数值都为零(这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因)。
当系统出现故障时,三相变得不对称了,这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了(有时只有其中的一种),因此通过检测这两个不应正常出现的分量,就可以知到系统出了毛病(特别是单相接地时的零序分量)。
当选择A相作为基准相时,三相相量与其对称分量之间的关系(如电流)为:I A=Ia1+Ia2+Ia0--------------------------------------------○1I B=Ib1+Ib2+Ib0=α2 Ia1+αIa2 + Ia0------------○2I C=Ic1+Ic2+Ic0=α Ia1+α2 Ia2+Ia0-------------○3对于正序分量:Ib1=α2 Ia1,Ic1=αIa1对于负序分量:Ib2=αIa2,Ic2=α2Ia2对于零序分量:Ia0= Ib0 = Ic0式中,α为运算子,α=1∠120°,有α2=1∠240°,α3=1,α+α2+1=0由各相电流求电流序分量:I1=Ia1= 1/3(I A +αI B +α2 I C)I2=Ia2= 1/3(I A +α2 I B +αI C)I0=Ia0= 1/3(I A +I B +I C)以上3个等式可以通过代数方法或物理意义(方法)求解。
7.3 电力系统的序网络正确制订电力系统的各序等值网络,是不对称短路计算的重要环节。
应用对称分量法分析计算不对称故障时,首先必须作出电力系统的各序网络。
为此,应根据电力系统的接线图、中性点接地情况等原始资料,在故障点分别施加各序电势,从故障点出发,逐步画出各序电流流通的序网络。
需要注意的是,凡是某一序电流能够流通的元件,都必须包括在该序网络中,并用相应的序参数和等值电路表示。
根据以上原则,结合图7-25来说明各序网络的制订。
图7-25 正、负序网络的制订(a) 电力系统接线图;(b) 正序网络及简化网络;(c) 负序网络及简化网络1.正序网络正序网络与三相短路时的等值网络基本相同,但须在短路点引入代替故障条件的正序电势,即短路点的电压不为零而等于。
所有的同步发电机和调相机,以及用等值电源表示的综合负荷,都是正序网络的电源(一般用次暂态或暂态参数表示)。
除中性点接地阻抗、空载线路(不计导纳时)以及空载变压器(不计励磁电流时)外,电力系统各元件均应包括在正序网络中,并用正序参数和等值电路表示。
图7-25(b)是图7-25(a)所示系统在点发生不对称短路时的正序网络,图中不包括空载线路、空载变压器以及变压器的侧电抗及其中性点接地电抗。
从故障端口看正序网络,它是一个有源网络,可以简化为戴维南等值电路。
2.负序网络负序电流流通情况和正序电流的相同,因此,同一电力系统的负序网络与正序网络基本相同,但是所有电源的负序电势为零,在短路点须引入代替故障条件的负序电势,各元件的电抗应为负序电抗,如图7-25(c)所示。
即只须把正序网络中的电源电势短接并在短路点施加负序电压,各元件用负序电抗表示,就得到了负序网络。
从故障端口看负序网络,它是一个无源网络,也可以简化为戴维南等值电路。
3.零序网络发生接地短路后,有无零序网络和零序网络的结构决定于网络中零序电流的流通情况,而零序电流的流通情况与短路点的位置和变压器绕组的接线方式以及中性点是否接地有关。
电力系统正序、负序、零序网络画法
1 电力系统各元件数学模型及其正、负、零序等值电路
1.1 发电机
发电机采用次暂态模型,用图2.9(a )所示电路表示,图中X d ''
为次暂态电抗,忽略定子回路电阻,并设发电机的负序电抗等于次暂态电抗,即
X X d 2=''。
''E
为次暂态电动势。
发电机的中性点一般不接地,从而没有零序回路;
同步发电机在对称运行时,只有正序电势和正序电流,此时的电机参数,就是正序参数。
1.2负荷
负荷采用恒阻抗模型,其正序阻抗由潮流计算求得的负荷功率和负荷节点电压计算,即:
Z U P Q L L L L 12
=-() (51)
负序电抗由经验公式计算或由用户给定,默认为与正序相等。
负荷的中性点一般不接地,从而也没有零序回路。
最新版的故障程序中未考虑负荷。
1.3线路
线路采用集中阻抗模型,如图2.10所示,其正、负序参数相等,根据该图计算正负序节点导纳矩阵的有关元素。
零序参数一般与正负序参数不同,当该线路不存在与其它线路的互感时,也采用图2.10所示的等值电路来形成零序节点导纳矩阵。
当该线路与其平行线路之间还存在零序互感时,则在形成零序节点导纳矩阵时需计及互感的影响。
不妨以两条互感支路为例来说明形成零序节点导纳矩阵时对互感的处理,多条线路组成的互感组的处理可以依此类推。
I
J 图2.10 线路模型
p q r
s
(a)
p
q
r
s
(b)
y 'rs
y '-m
y
'
图2.11 互感支路及其等值电路
E
'' d X j ''G (a)正序电动势源
d
''G (b) 正序电流源d
X j ''G
(c) 负序等值电路
图2.9 发电机等值电路
由图2.11(a )得两支路的电压-电流方程为:
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡--⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⇒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--s r q
p rs m m pq rs pq rs pq rs m m pq s r q p V V V V y y y y I I I I Z Z Z Z V V V V
'''' (52) 由此得消互感后的等值电路如图2.11(b )所示,根据该图即可按照无互感的情况计算零序节点导纳矩阵的有关元素。
1.4变压器
(1)双绕组变压器
不计变压器励磁回路,双绕组变压器的正负序等值电路用它的漏抗串联一个无损耗的理
想变压器模拟,如图2.12所示,其中Z 为变压器的标幺值等值阻抗,K
为理想变压器的变比。
经变压器以后,不仅电压和电流的幅值要根据变比变化,它们的相位也会发生变化,即变比为一复数,
α∠K K
= ,其中 取决于变压器的接线方式,当所有计算均针对标幺值时,理
想变压器变比的幅值为1,即
.1=K 。
以往在进行网络计算时一般是先不考虑经变压器后相
位的变化,即认为变比为实数K ,解出未经移相处理的各节点电压的相应正、负序分量,再根据变压器对网络相位的分区进行各电气量的相位调整。
这种方法可以保持节点导纳矩阵的对称性,但需要先对正负序网络进行移相分区,求得节点电压后再根据各点的移相系数进行相位调整,计算量大。
本程序中考虑在形成导纳矩阵时直接将变比作为复数处理,所以解网络方程求得的电压即为节点的实际电压,无须再作相位调整,物理概念更为明确。
当然这使得导纳矩阵不再对称,必须全行存储,但在计算机内存得以迅速扩充的今天,这已不再成为十分重要的制约因素。
下面根据图2.12对变压器的导纳矩阵元
素进行推导。
*===-α||22'211k V K
V V I Z V
()α||1
12k I Z V V -= ⎪⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=**Z k V Z V Z k V V I ||11||21211αα Z k V Z k V Z k k V V k I k I I 2
2121112||1|||||||||| +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=-=**ααααα
从而有:⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡21
2221121121V V Y Y Y Y I I
其中:Y Z 111=
,Z k Y ||12*
-=α,Z k Y ||21α
-=,Y k Z
2221=||
做法:在形成Y 阵时,还按普通的做法,对于对角元没有任何影响。
对于∆Y 和Y ∆接法变压器,只考虑11点接线,则有:
正序:∆Y 接法,5.02330
j e
j +==α;
∆接法,5.023j -=α。
1
2
2
图2.12 双绕组变压器正负序等值电路
负序:∆Y 接法,5.023j -=α; Y ∆接法,5.023j +=
α。
对于Y Y 和∆∆接法变压器,0.10
==j e α。
双绕组变压器的零序等值电路取决于变压器的接线方式和Y0接法绕组的接地方式,具体如表2.1所示,其中Z μ为激磁阻抗,Z 1=Z 2=Z t0 /2.0,Z t0为变压器的零序标幺阻抗值。
表2.1 双绕组变压器零序等值电路
(2)三绕组变压器
三绕组变压器的正负序等值电路图如图2.13
所示,其中Z t1、Z t2、Z t3为三个绕组的标幺值正负序等值阻抗,其正负序值相等;O 点为虚拟节点,O 点与变压器的II 、III 侧端点之间相当于两台双绕组变压器,其处理与(1)中相同,O 点与I 侧端点之间无相位变换关系,其处理与普通线路相同。
各种接法三绕组变压器的零序等值电路如表
V :1k 图2.13 三绕组变压器正负序等值电路
3
13
3I
II
I
I I
2.2所示,其中Z I、Z II、Z III为三个绕组的标幺值零序等值阻抗。
对三柱式内铁形三相变压器,本也应考虑激磁阻抗Zμ的影响,但程序中没有再作专门的处理,而是认为参数Z III中已计及了Zμ影响。
表2.2 三绕组变压器零序等值电路。