基于Matlab配电网建模仿真的研究
第3期总第183期
2009年6月
农业科技与装备
Agricultural Science&Technologyand Equipment
No.3Total No.183
Jun .2009
基于Matlab 配电网建模仿真的研究
高
勋1,刘树泽2,郑新宇2
(1. 朝阳县农电局,辽宁朝阳122000;2. 辽阳市灯塔农电局,辽宁辽阳111300)
摘要:配电网的运行及故障情况难以直观表述,需要借助仿真工具来描述。运用基于MATLAB 仿真软件建立配电网模型的方法,以某10kV 中性点不接地电网为例,进行单相金属性接地建模仿真。仿真结果与理论完全相同,证明该方法的有效性。利用此法可对配电网进行建模仿真。
关键字:农业工程;配电网;中性点不接地;建模;Matlab 中图分类号:TM769
文献标识码:A
文章编号:1674-1161(2009)03-0090-03
Study on the Modeling Simulation of Distribution Network Based on Matlab
GAO Xun 1, LIU Shuze 2, ZHENG Xinyu 2
(1.Chaoyang County Agricultural Electricity Bureau, Chaoyang Liaoning 122000, China; 2. Liaoyang City Dengta Agricultural Electricity Bureau, Liaoyang Liaoning 111300, China)
Abstract:It is difficult to express visually the operation and its failure conditions in the distribution network, and it needs the simulation tool to describe. This paper studied the method based on MATLAB simulation software model for the establishment of the distribution network. Taking the ungrounded neutral point power system of some 10kV as an example, a single-phase metal grounding simulation was conducted. The simulation results were identical with the theory, which confirmed the validity of the method. This method can be used to establish the modeling simulation of the distribution network.
Keywords:agricultural engineering; distribution network; neutral point indirectly grounded power system; modeling; Matlab
配电网是电力系统中联系电源与用户的一个重要环节,其实际运行情况十分复杂,发生故障频率很高,其中单相接地故障高达80%,这对人身安全、用电设备等会造成重大损坏。目前,单相接地故障的线路可靠性选择问题一直未彻底解决,因此对实际配电网运行情况(特别是故障情况)的建模仿真显得十分必要。
根据某一变电所的实际数据,对Matlab 的
Sources 中Three-Phase Source 模块复制到模型窗口,
双击Three-Phase Source 模块,打开参数对话框,利用其模拟系统电压源(理想电源),设置输出电压为
10kV 。2)将Elements 库中模拟实际主副变压器的Three-Phase Transformer 模块、模拟实际导线的Dis -tributed Parameters Line 模块和模拟实际负荷的Three-Phase Parallel RLC Load 模块复制到模型窗口
中。这样,中性点不接地系统单相金属性接地故障的建模就完成了,其模型如图1所示。
Simulink 模块库中变压器、导线、示波器等模块进行
参数设置,并且通过对中性点不接地电网的单相接地故障进行建模仿真,验证这种建模方法的可靠性。
1.2参数的设置
在此模型中,采用某一变电所的三回馈线作为导
1
1.1
建立模型的方法
模型的建立
首先,打开Matlab 软件,在file 中新建一个mod -
线,分别命名为:千金线、塔裕线和肖家线,长度均为
10km ,间距分别为:1.0m 、1.0m 和1.4m ,其截面为70mm 2的钢芯铝绞线。其中,66/10kV 变压器接线方
式为Y/Δ-11,容量为20000kVA ;10/0.38kV 变压器接地方式为Y/Yg[2]。变电所3个馈出回路实际负荷中所有配电变压器的等效变压器数据如表1所示,将这些数据代入到负荷功率和变压器标么值的计算公式中,得到变压器负荷功率和等效变压器标么值参数,如表2和表3所示。利用导线电气参数的计算公式计算得到导线的参数,如表4所示。
le 窗口,用其创建电路模型,并保存为good1.mdl [1]。其
次,将所需模块从Simulink 库SimPowerSystems 中添加到good1.mdl 窗口。具体过程为:1)将Electrical
收稿日期:2009-03-06作者简介:高运行管理工作。
勋(1975—),男,高级工程师,主要从事变电站
2009年第3期
高勋等:基于Matlab 配电网建模仿真的研究91
图1中性点不接地电网单相接地故障仿真模型
Figure 1The simulated modeling of ungrounded neutral point singlephase earth
fault
表1
根据实际数据整理的配电变压器参数统计表
表2
变压器负荷功率表
有功功率/
无功功率/
Table 1
线路名称千金线塔裕线肖家线
Parameter statistics of substation transformator
based on actual data
额定容量/阻抗电压/
Table 2
线路名称千金线肖家线塔裕线
Chart for the load power of transformer
变压器容量/
变压器型号
kVA [1**********]6
%444
高压侧电压/kV低压侧电压/kV
kVA [1**********]6
kW [1**********]3
kW [1**********]6
S9S9S9
101010
表3
0.380.380.38
其中,功率因数取0.71,负载同时性系数取0.7。
等效变压器标么值参数表
副边电阻
副边电抗
励磁电阻
励磁电抗
Table 3Chart for per-unit value parameter of equivalent transformer
变压器名称
原边电阻
原边电抗
66/10.5kV 主变
千金线塔裕线肖家线
0.0066750.02403220.02193560.0201152
0.1348350.02403220.02193560.0201152
0.0066750.054976830.055846460.05652766
表4
导线参数表
0.1348350.054976830.055846460.05652766
153.84625712.08586595.703273.87367
153.8462712.08586595.7037273.873
Table 4
单位长度正序电阻/
(Ω/km)
单位长度零序电阻/
(Ω/km)
Chart for wire parameters
单位长度零序电感/
单位长度正序电感/
(H/km)0.00111595
(H/km)0.005190334
单位长度正序电容/
(F/km)单位长度零序电容/
(F/km)
0.44210530.54971.04218×10-82.13678×10-9
2仿真分析
依据对图1的建模仿真电路的设计,以A 相金
设仿真时长为0.3s ,采用Matlab 的ode23t 解码器,每次仿真的数据采集点有29655个,故障开始时间为第7周波,即从0.14s 开始出现A 相单相接地故障。双击示波器得到地仿真结果如图2所示。从图2中可以清楚地看出中性点不接地系统单相金属性接地故障馈线和非故障馈线零序电流关系:故障馈线的零序电流大于非故障馈线零序电流;故障馈线的零序
属性接地为例,将故障发生器中A 相接地的故障点设置在距离第1条馈出线的66/10kV 变压器上方6
km 处[3]。将电流表、加法器和示波器按图1中零序电
流波形监测部分连接,其作用是得到3条馈线的零序电流的波形。
92农业科技与装备2009年6月
故障馈线
非故障馈线
非故障馈线
图2中性点不接地单相金属性接地故障仿真结果
Figure 2Simulation result of ungrounded neutral point singlephase earth fault
电流与非故障馈线零序电流方向相反[4]。这与配电网中性点不接地系统单相接地故障的原理是完全一致的。
kV 配电网络的模型,并对单相接地故障进行仿真验
证,验证结果与理论分析相同,证明运用该方法建立配电网模型的正确性,可以保证模拟仿真配电网正常运行。
3结论
在配电系统中,利用Matlab 仿真软件搭建10
参考文献
[1][2][3][4]
张威.MATLAB 基础与编程入门[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004. 李海燕. 电力系统[M].北京:电力工业出版社,2006.
柴玉华, 王艳君. 架空线路设计[M].北京:中国水利水电出版社,2001.
杨汉生. 小电流接地系统单相接地故障选线方法[J].内蒙古电力技术,2003,21(2):37-38.