1、第二章第二章 电路系统故障的电路系统故障的 计算机算法计算机算法 n第一节第一节 概述概述 n第二节第二节 电力系统故障计算的等效网络电力系统故障计算的等效网络n第三节第三节 对称短路计算对称短路计算n第四节第四节 简单不对称故障计算简单不对称故障计算 n第五节第五节 复杂故障的计算方法复杂故障的计算方法 第一节第一节 概述概述用计算机进行故障分析时，主要有以下两条基本假设：用计算机进行故障分析时，主要有以下两条基本假设：1)1)系统各元件的参数是恒定的，因而可以应用叠加原理系统各元件的参数是恒定的，因而可以应用叠加原理2)2)除了发生不对称故障的局部以外，系统其余部分各元件的除了发生不对称故
2、障的局部以外，系统其余部分各元件的 三相参数是对称的三相参数是对称的商业化的计算软件：商业化的计算软件：PSASPPSASP、BPABPA第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络一、系统等效网络一、系统等效网络(一一)等效网络等效网络1.1.电源电源第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络2.2.负荷负荷一般采用恒定阻抗一般采用恒定阻抗 在简化的短路故障电流计算中，在简化的短路故障电流计算中，可以不计负荷电流的影响，即可以不计负荷电流的影响，即将负荷阻抗视为无限大将负荷阻抗视为无限大 L2LLSUZ3.3.变压器非标准电压比情况下的等效电
3、路变压器非标准电压比情况下的等效电路3.3.变压器非标准电压比情况下的等效电路变压器非标准电压比情况下的等效电路第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络(二二)原始矩阵原始矩阵任何一条支路可以表示成任何一条支路可以表示成电压源的形式电压源的形式+-mmmmEIZU这一方程只反映了各支路特性，这一方程只反映了各支路特性，并不反映这些支路的连接情况，并不反映这些支路的连接情况，一般称为网络的原始支路阻抗一般称为网络的原始支路阻抗矩阵矩阵 第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络mmmmmmmzzzzzzzzz212222111211Z自阻抗自
4、阻抗互阻抗互阻抗稀疏矩阵稀疏矩阵第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络任何一条支路可以表示成任何一条支路可以表示成电流源的形式电流源的形式+-这一方程只反映了各支路特性，这一方程只反映了各支路特性，并不反映这些支路的连接情况，并不反映这些支路的连接情况，一般称为网络的原始支路导纳一般称为网络的原始支路导纳矩阵矩阵 mmmmJUYI第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络(三三)节点关联矩阵节点关联矩阵An nm m维矩阵维矩阵维矩元素：维矩元素：0 0、1 1、-1-1第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络
5、二、导纳型节点方程二、导纳型节点方程0mAIUAUTmmmmmJUYIIYU第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络节点导纳矩阵的特点：节点导纳矩阵的特点：1)1)节点导纳矩阵为对称阵节点导纳矩阵为对称阵2)2)节点导纳矩阵为稀疏矩阵节点导纳矩阵为稀疏矩阵 3)3)网络结构变更时，节点导纳矩阵修改速度快、方便网络结构变更时，节点导纳矩阵修改速度快、方便 4)4)在网络节点数不变的情况下，节点导纳矩阵的结构在网络节点数不变的情况下，节点导纳矩阵的结构取决于节点编号顺取决于节点编号顺 第二节第二节 电力系统故障计算电力系统故障计算 的等效网络的等效网络ZIIYU1IYU
6、 节点阻抗矩阵的特点：节点阻抗矩阵的特点：1 1）一般为满阵）一般为满阵2 2）形成）形成 Z Z 阵较困难阵较困难3 3）网络结构变化时修改）网络结构变化时修改 Z Z 阵困难阵困难4 4）利用）利用 Z Z 阵解算简单阵解算简单三、阻抗型节点方程三、阻抗型节点方程第三节第三节 对称短路计算对称短路计算 Uf Uf 一、叠加原理的应用一、叠加原理的应用 等效等效 第三节第三节 对称短路计算对称短路计算 Uf Uf 正常分量正常分量 故障分量故障分量 故障网络故障网络 第三节第三节 对称短路计算对称短路计算故障网络故障网络 非金属性短路，过渡阻抗非金属性短路，过渡阻抗 fzninnninnii
7、ininiIIIZZZZZZZZZUUU11i111111ZIIYU1fifGjjijiIZIZUfifiiIZUU0fifGjjijiIZIZUfffffIZUU0fffffIZUU00fffIzUfffffzZUI0第三节第三节 对称短路计算对称短路计算二、非故障处电压、电流的计算二、非故障处电压、电流的计算 fifiiIZUU0fffffzZUI000ffffifiiUzZZUU节点电压节点电压 ijjiijZUUkI变压器支路电流变压器支路电流 非变压器支路电流非变压器支路电流 ijjiijZUUI第三节第三节 对称短路计算对称短路计算对于简化计算：对于简化计算：（1 1）可不计负荷电
8、流的影响，）可不计负荷电流的影响，（2 2）各节点电压正常分量的标幺值可近似为）各节点电压正常分量的标幺值可近似为1 1 fffififfffzZZUzZI11对称短路简化对称短路简化计算原理框图计算原理框图 fffifizZZU1ffffzZI1ijjiijZUUkI第四节第四节 简单不对称故障计算简单不对称故障计算一、各序网络的电压方程式一、各序网络的电压方程式 1101111111FiFiFihFifGjjijiIZUIZIZIZU不论横向故障、纵向故障，都从故障口把不论横向故障、纵向故障，都从故障口把各序网络看成是等效的两端各序网络看成是等效的两端(一端口一端口)网络网络 h1h2h0
9、第四节第四节 简单不对称故障计算简单不对称故障计算对于故障口的两个节点对于故障口的两个节点 1101FfFffIZUU 1101FhFhhIZUU 11011100111FFFFFhFfFhfhfFIZUIZZUUUUU正序网络故障口的电压方程式正序网络故障口的电压方程式 i第四节第四节 简单不对称故障计算简单不对称故障计算故障口的负序、零序电压故障口的负序、零序电压 网络中任一节点的负序和零序电压网络中任一节点的负序和零序电压 000222FiFiFiFiIZUIZU 000222FFFFFFFFIZUIZU二、横向不对称故障二、横向不对称故障(一一)单相接地短路单相接地短路 fFFFFFF
10、fFzZZZUI302101 0,2,1kzUUIkijkjkikij(二二)两相接地短路两相接地短路 gfFFFFgfFFfFFfFFfFzzZZzzZzZzZUI3230202101 102201020232323FgfFFFFfFFFFgfFFFFgfFFFIzzZZzZIIzzZZzzZI(二二)两相接地短路两相接地短路 fFFFFfFFzZZUII221021第四节第四节 简单不对称故障计算简单不对称故障计算三、纵向不对称故障三、纵向不对称故障(一一)单相断开单相断开00,0cfbbfbaIzUIzUI与两相接地短路的边界条件完全相似。因此，两相接地短路与两相接地短路的边界条件完全相
11、似。因此，两相接地短路的复合序网及故障口各序电流的算式都可用于单相断开的计的复合序网及故障口各序电流的算式都可用于单相断开的计算，只是故障口自阻抗和开路电压的计算不同而已算，只是故障口自阻抗和开路电压的计算不同而已 (二二)两相断开两相断开0,0afacbIzUII单相接地短路的特征条件完全相似。因此，复合序网的接法以单相接地短路的特征条件完全相似。因此，复合序网的接法以及故障口各序电流的算式也同单相接地短路的一样。但需注意，及故障口各序电流的算式也同单相接地短路的一样。但需注意，横向故障和纵向故障时故障口自阻抗和开路电压是不同的横向故障和纵向故障时故障口自阻抗和开路电压是不同的 (三三)串联
12、补偿电容的非全相击穿串联补偿电容的非全相击穿第四节第四节 简单不对称故障计算简单不对称故障计算输电线路的串联补偿电容有可能输电线路的串联补偿电容有可能发生单相或两相击穿，这也属于发生单相或两相击穿，这也属于纵向不对称故障。这类故障按非纵向不对称故障。这类故障按非全相断开处理比较方便全相断开处理比较方便 单相击穿单相击穿 两相击穿两相击穿 四、简单不对称故障的计算通式四、简单不对称故障的计算通式 fFFFFFFfFzZZZUI302101 gfFFFFgfFFfFFfFFfFzzZZzzZzZzZUI3230202101 fFFFFfFFzZZUII221021 101ZZUIFFFF正序电流计算通式正序电流计算通式 负序、零序负序、零序电流计算通式电流计算通式 102201020232323FgfFFFFfFFFFgfFFFFgfFFFIzzZZzZIIzzZZzzZI 21FFII 102201020232323FgfFFFFfFFFFgfFFFFgfFFFIzzZZzZIIzzZZzzZI 100122FFFFIKIIKI
