南昌大学实验报告
学生姓名： 学 号： 专业班级：
实验类型：□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：
一、实验项目名称
电力系统故障分析计算
二、实验目的与要求：
目的：通过实验教学加深学生的基本概念，掌握电力系统的特点，使学生通过系统进行物理模拟和数学模拟，对系统进行电力系统计算和仿真实验，以达到理论联系实际的效果。通过电子计算机对电力系统故障计算的数学模拟，分析电力系统的故障计算方法、实现工程计算的功能。提高处理电力系统工程计算问题的实际能力，以及实现对电力系统仿真的过程分析。
要求：
l、 使学生掌握对电力系统进行计算、仿真试验的方法，了解实验对电力系统分析研究的必要性和意义。
2、使学生掌握使用实验设备计算机和相关计算软件、编程语言。
3、应用电子计算机完成电力系统的故障分析。
4、应用电子计算机及相关软件对电力系统进行仿真。
三、主要仪器设备及耗材
1.每组计算机1台、相关计算软件1套
四、实验步骤
1. 将事先编制好的形成电力网数学模型的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。
2. 在相应的编程环境下对程序进行组织调试。
3. 应用计算例题验证程序的计算效果。
4. 对调试正确的计算程序进行存储、打印。
5. 完成本次实验的实验报告。
实验报告内容包括：拟定的实验方案、选择所用实验装置、确定实验方法、整理数据、分析实验结果等。
五、实验数据及处理结果
运行自行设计的程序，把结果与例题的计算结果相比较，验证所采用的故障计算方法及程序运行的正确性。如果采用的是近似计算方法，还需分析由于近似所产生的误差是否在运行范围内。
源程序如下：
%短路
clear clc;
z=[0.17i,0.51i,inf;
0.51i,inf,0.59i;
inf,0.59i,1.31i];
y=[0,0,0;
0,0,0;
0,0,0];
Y0=[-2.558i];
Y1=zeros(3,3);
Y2=zeros(4,4);
for(i=1:3),
for(j=1:3),
if i==j
Y1(i,j)=Y1(i,j)
else
Y1(i,j)=-1.0/z(i,j)
end
end
end
for (i=1:3),
for(j=1:3),
Y1(i,i)=Y1(i,i)+y(i,j)+1.0/z(i,j)
end
end
Y2=Y1;
Z0=inv(Y0);
Z1=inv(Y1);
I1=1.04/0.17;
I3=0.93/1.31;
Vf=Z1(2,1)*I1+Z1(2,3)*I3;
ZZ=Z1(2,2)*Z0(1,1)/(Z1(2,2)+Z0(1,1));
K2=-Z0(1,1)/(Z1(2,2)+Z0(1,1));
K0=-Z1(2,2)/(Z1(2,2)+Z0(1,1));
If1=Vf/(Z1(2,2)+ZZ);
If2=K2*If1;
If0=K0*If1;
%断线
clear clc;
z=[0.17i,0.51i,inf,inf;
0.51i,inf,inf,inf;
inf,inf,1.31i,0.59i;
inf,inf,0.59i,inf];
y=[0,0,0,0;
0,0,0,0;
0,0,0,0;
0,0,0,0];
Y0=[-1.149i,0;
0,-1.408i];
Y1=zeros(4,4);
Y2=zeros(4,4);
for(i=1:4),
for(j=1:4),
if i==j
Y1(i,j)=Y1(i,j)
else
Y1(i,j)=-1.0/z(i,j)
end
end
end
for (i=1:4),
for(j=1:4),
Y1(i,i)=Y1(i,i)+y(i,j)+1.0/z(i,j)
end
end
Y2=Y1;
Z0=inv(Y0);
Z=inv(Y1);
ZFF1=Z(2,2)+Z(4,4)-2*Z(2,4);
ZFF2= ZFF1;
ZFF0=Z0(1,1)+Z0(2,2)-2*Z0(1,2);
I1=1.04/0.17;
I3=0.93/1.31;
VF=Z(2,1)*I1-Z(4,3)*I3
ZD=ZFF2*ZFF0/(ZFF2+ZFF0);
K2=-ZFF0/(ZFF2+ZFF0);
K0=-ZFF2/(ZFF2+ZFF0);
IF1=VF/(ZFF1+ZD);
IF2=K2*IF1;
IF0=K0*IF1;
2、实验结果
（1）短路接地故障
（2）单相断线故障结果
实验结果与理论结果符合的很好
六、思考讨论题或体会或对改进实验的建议
答：通过上两次的实验经验，对于怎么运用MATLAB求解节点导纳矩阵有了一定的熟悉和了解，在进行本次实验时也比较轻松，所用的源程序也和上两次实验所用的源程序类似。
七、参考资料
1. 《电力系统分析》 何仰赞 华中科技大学出版社
2. 《电力系统稳态分析》陈珩 中国电力出版社
3. 《电力系统暂态分析》李光琦 中国电力出版社
4. 《电力系统计算》 水利电力出版社
第二篇：电力系统分析实验报告
单机—无穷大系统稳态运行实验
班级：08303011 学号：0843031114 姓名：覃波
一、实验目的
1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；
2．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。
二、原理与说明
电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手 段之一。实验用一次系统接线图如图2所示。 
图2 一次系统接线图
本实验系统是一种物理模型。原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。
为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
三、实验项目和方法
1．单回路稳态对称运行实验
在本章实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式，然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率，使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等），观察记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。
2．双回路对称运行与单回路对称运行比较实验
按实验1的方法进行实验2的操作，只是将原来的单回线路改成双回路运行。将实验1的结果与实验2进行比较和分析。
表3-1
注：UZ —中间开关站电压；
DU —输电线路的电压损耗；
△
— 输电线路的电压降落
四、实验数据处理与结果分析
1. 根据实验数据分析，在一定设备的保证下，单回路送电和双回路送电对电力系统稳定运行的影响很小。
2.在单回路运行时，随着有功输出的增加，电机输出电压降低且电压降落减少，电压降落的范围为33V~20V；在双回路运行时，随着有功输出的增加，电机输出电压降低且电压降落减少，电压降落的范围为29V~11V。
五、思考题
1.影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？
电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。影响简单系统静态稳定性的因素有：发电机的电势、系统电压、系统元件电抗。
2.提高电力系统静态稳定有哪些措施？
主要措施有:
（1）调节空载电动势，主要可以通过采用自动励磁装置，根据运行状态变量
的偏移改变励磁，调节发电机励磁电流，以调节空载电动势。
（2）减小元件的电抗，如果减小发电机和变压器的电抗，成本会增大，不合
理，所以常减小输电线路的电抗，可采用分裂导线、串联电容器补偿、增多输电线路的回路数等方法来减小电抗。
（3）提高系统的电压等级，可以提高系统的稳定性，电压越高，电压损耗越
小，且增加了输送功率。
（4）提高系统的运行电压，通过备有足够的无功功率来完成，如装设调相机、
静止补偿器等。
（5）改善系统的结构，加强系统联系，缩小电气距离，例如增加回路数等。
3.何为电压损耗、电压降落？
电压降落是指元件首末端两点电压的向量差；电压损损耗是两点间电压绝对值之差。
4.“两表法”测量三相功率的原理是什么？它有什么前提条件？
两表法是表1的电流接A相，电压接Uab；表2的电流接C相，电压接Ucb 。两表法测量：
，U为相电压。
三相三系统可以用两表法测量,但是三相四线系统只有在三相平衡时才可以采用两表法，所以一般电能计量过程中,三相三线系统采用两表法,三相四线系统采用三表法。
六、实验注意事项
1．发电机不要工作在欠励状态，避免吸收系统无功，否则影响系统电压稳定；2.实验前要对系统进行各项检查；3当将发电机接入系统时，一定要严格按照安全步骤进行操作；4.当发电机与系统断开时会产生发电机飞车，要立即调原动机转速。