电力系统短路计算课程设计.docx

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电力系统短路计算课程设计

课程设计（论文）

题目名称电力系统短路计算课程设计

课程名称电力系统暂态分析

学生姓名XXX

学号XXX

系、专业07级电力系统运行及其控制

指导教师XXXX

2010年7月2日

目录

1手工计算...............................................1

2程序设计......................................7

2.1程序流程图..........................................7

2.2MATLAB程序设计.......................8

2.3运行结果..........................................19结束语.............................................20

邵阳学院课程设计（论文）任务书

年级专业

07电力系统运行与控制

学生姓名

蔡尧星

学号

0741227316

题目名称

电力系统某节点金属性两相短路接地计算

设计时间

2010年6.21—7.2

课程名称

电力系统暂态分析

课程编号

121202203

设计地点

综合仿真室

教研室

一、课程设计（论文）目的

1.掌握电力系统短路计算的基本原理；

2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB语言或FORTRAN或C语言或C++语言）；

3.采用计算机语言对短路计算进行计算机编程计算。

二、已知技术参数和条件

某6节点电力系统如图1所示。

线路和变压器正序和零序电抗如表1.1所示（基准功率为

）。

变压器连接方式如图1所示。

节点3和节点5间的YNyn接线变压器中性点通过电抗器接地，电抗大小为0.1p.u.（标幺值）。

发电机正序、零序电抗包括中性点接地电抗如表1.2所示（基准功率为

）。

忽略电阻、并联电抗和负载，并假定负序电抗等于正序电抗。

计算节点6发生金属性两相短路接地故障情况下的故障电流，各相电压。

图16节点的单线图

表1.1线路和变压器数据（标幺值）

节点编号

节点编号

节点编号

节点编号

1

4

0.225

0.400

3

5

0.042

0.042

1

5

0.105

0.200

4

6

0.125

0.250

1

6

0.215

0.390

5

6

0.175

0.350

2

4

0.035

0.035

表1.2发电机暂态阻抗；p.u.

编号（发电机）

正序电抗

零序电抗

接地电抗

1

0.20

0.06

0.00

2

0.15

0.04

0.05

3

0.25

0.08

0.00

三、任务和要求

要求：

1.手工计算，手写，采用A4纸，得出计算结果。

2.编写程序：

它包括程序源代码；程序说明；部分程序的流程图；程序运行结果，电子版。

四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）

【1】何仰赞等.《电力系统分析》（上.下）.华中理工大学出版社。

【2】西安交通大学等.《电力系统计算》.水利电力出版社。

【3】陈衍.《电力系统稳态分析》.水利电力出版社。

【4】李光琦.《电力系统暂态分析》.水利电力出版社。

五、进度安排

2010.6.18：

下达课程设计的计划书，任务书，设计题目及分组情况。

2010.6.21～6.24：

学生完成短路计算的手工计算

2010.6.25：

讲述课程设计编程的思路、要求;举例：

用MATLAB软件编写的部分程序

2010.6.26～6.27：

学生编写程序

2010.6.28：

上机调试程序

2010.6.29～6.30：

上机调试程序，得出正确结果

2010.7.1：

完成课程设计的手工计算和计算机语言编程等设计内容，整理课程设计报告。

2010.7.2：

组织学生答辩

六、教研室审批意见

教研室主任（签字）：

年月日

七、主管教学主任意见

主管主任（签字）：

年月日

八、备注

指导教师（签字）：

学生（签字）：

注：

1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

2程序设计

2.1程序设计框图

利用MATLAB程序编程计算故障点的短路故障电流及故障点相电压。

两相短路接地故障计算的原理框图如图2.1所示。

图2.1两相短路接地故障计算的原理框图

2.2MATLAB程序设计

clearall;

formatlonge

Y1=[-j*23.61941700j*4.444444j*9.523810j*4.651163

0-j*35.2380950j*28.57142900

00-j*27.8095240j*23.805240

j*4.444444j*28.5714290-j*41.0158730j*8.000000

j*9.5238100j*23.8095240-j*39.047619j*5.714286

j*4.65116300j*8.000000j*5.714286-j*18.365449]%输入正序负序导纳矩阵

Y0=[-j*31.373600j*2.5j*5.000000j*2.564103

0-j*33.83460j*28.571400

00-j*9.20830j*5.20830

j*2.5j*28.57140-j*35.07140j*4

j*50j*5.20830-j*5.2083j2.857182

000j*4j*2.8571-j*3.2784]%输入零序导纳矩阵、

disp（'正序导纳矩阵'）;

Y1

disp（'负序导纳矩阵'）;

Y0

N1=input（'pleaseinput正负序网络节点数：

'）;

N2=input（'pleaseinput零序网络节点数：

'）;

N3=input（'pleaseinput正负序短路编号（正负序导纳矩阵中短路点对应的编号）：

'）;

N4=input（'pleaseinput零序短路编号（零序导纳矩阵中短路点对应的编号）：

'）;

disp（'fault表示输入短路类型1表示单相a短路2表示两相bc短路3表示两相bc短路接地'）

fault=input（'pleaseinputfault的值：

'）;

%求正序和负序因子表

YY1=zeros（N1,N1）;

form=1:

N1

forn=m:

N1

ifn==m

YY1（m,m）=Y1（m,m）;

fork=1:

m-1

YY1（m,m）=YY1（m,m）-YY1（k,m）*YY1（k,m）*YY1（k,k）;

end

else

YY1（m,n）=Y1（m,n）;

fork=1:

m-1

YY1（m,n）=YY1（m,n）-YY1（k,m）*YY1（k,n）*YY1（k,k）;

end

YY1（m,n）=YY1（m,n）/YY1（m,m）;

end

end

end

form=1:

N1

YY1（m,m）=1/YY1（m,m）;

end

YY2=YY1;

disp（'正序因子表'）;

YY1

disp（'负序因子表'）;

YY2

%求零序因子表

YY0=zeros（N2,N2）;

form=1:

N2

forn=m:

N2

ifn==m

YY0（m,m）=Y0（m,m）;

fork=1:

m-1

YY0（m,m）=YY0（m,m）-YY0（k,m）*YY0（k,m）*YY0（k,k）;

end

else

YY0（m,n）=Y0（m,n）;

fork=1:

m-1

YY0（m,n）=YY0（m,n）-YY0（k,m）*YY0（k,n）*YY0（k,k）;

end

YY0（m,n）=YY0（m,n）/YY0（m,m）;

end

end

end

form=1:

N2

YY0（m,m）=1/YY0（m,m）;

end

disp（'零序因子表'）;

YY0

%正负序阻抗矩阵第N3列元素

f1=zeros（1,N1）;

h1=zeros（1,N1）;

z1=zeros（N1,N1）;

fork=1:

N1

ifk==N3

f1（1,k）=1;

h1（1,k）=f1（1,k）*YY1（k,k）;

end

ifk>N3

form=N3:

k-1%将k写成N1了

f1（1,k）=f1（1,k）-YY1（m,k）*f1（1,m）;

end

h1（1,k）=f1（1,k）*YY1（k,k）;

end

end

disp（'f1的值'）;

f1

disp（'h1的值'）;

h1

form=N1:

-1:

1

z1（m,N3）=h1（1,m）;

fork=m+1:

N1

z1（m,N3）=z1（m,N3）-YY1（m,k）*z1（k,N3）;

end

end

z2=z1;

disp（'正序阻抗矩阵第N3列元素'）;

disp（'z1='）;

disp（z1（:

N3））;

disp（'负序阻抗矩阵第N3列元素'）;

disp（'z2='）;

disp（z2（:

N3））;

%求零序阻抗矩阵第N4列元素

f0=zeros（1,N2）;

h0=zeros（1,N2）;

z0=zeros（N1,N1）;

fork=1:

N2

ifk==N4%这里的4表示零序导纳矩阵中的短路节点号（实际上是6但是矩阵中为4）

f0（1,k）=1;

h0（1,k）=f0（1,k）*YY0（k,k）;

end

ifk>N4

form=N4:

k-1

f0（1,k）=f0（1,k）-YY0（m,k）*f0（1,m）;%将k写成N1了

end

h0（1,k）=f0（1,k）*YY0（k,k）;

end

end

disp（'f0的值'）;

f0

disp（'h0的值'）;

h0

form=N2:

-1:

1

z0（m,N4）=h0（1,m）;

fork=m+1:

N2

z0（m,N4）=z0（m,N4）-YY0（m,k）*z0（k,N4）;

end

end

disp（'零序阻抗矩阵第N4列元素'）;

disp（'z0='）;

disp（z0（:

N4））;

%求短路电流

ZFF1=z1（N3,N3）;

ZFF2=ZFF1

ZFF0=z0（N4,N4）;

IF1=0;

IF2=0;

IF0=0;

iffault==1;

IF1=1/（ZFF0+ZFF1+ZFF2）;

IF2=IF1;

IF0=IF1;

else

fault==2;

IF1=1/（ZFF1+ZFF2）;

IF2=-IF1;

iffault==3

IF1=1/（ZFF1+ZFF2*ZFF0/（ZFF0+ZFF2））;

IF2=-IF1*ZFF0/（ZFF2+ZFF0）;

IF0=-IF1*ZFF2/（ZFF2+ZFF0）;

end

end

disp（'ZFF1ZFF2ZFF0的值分别为：

'）;

ZFF1

ZFF2

ZFF0

disp（'正序短路电流'）;

IF1%正序短路电流

disp（'负序短路电流'）;

IF2%负序短路电流

disp（'零序短路电流'）;

IF0%零序短路电流

%求节点电压

V1=zeros（N1,1）;

V2=zeros（N1,1）;

V0=zeros（N1,1）;

%由于z0矩阵中的编号和实际中的编号不一样所以要进行转换

%用于求节点电压的零序阻抗矩阵第N3列元素

fork=1:

N1

V1（k,1）=1-IF1*z1（k,N3）;

V2（k,1）=-IF2*z2（k,N3）;

V0（k,1）=-IF0*z0（k,N4）;

end

disp（'节点正序电压'）;

V1

disp（'节点负序电压'）;

V2

disp（'节点零序电压'）;

V0

%计算短路点的线路电压

a=-1/2+sqrt（3）/2*j;

iffault==1

Vfb=j*[（a*a-a）*ZFF2+（a*a-1）*ZFF0]*IF1;

Vfc=j*[（a-a*a）*ZFF2+（a-1）*ZFF0]*IF1;

Vfa=0;

else

iffault==2

Vfa=2*j*ZFF2*IF1;

Vfb=-1/2*Vfa;

Vfc=-1/2*Vfa;

else

iffault==3

Vfa=j*3*ZFF2*ZFF0/（ZFF2+ZFF0）*IF1;

Vfb=0;

Vfc=0;

end

end

end

disp（'短路点的线路电压'）;

Vfa

Vfb

Vfc

Y1=

Columns1through3

0-2.361941700000000e+001i00

00-3.523809500000000e+001i0

000-2.780952400000000e+001i

0+4.444444000000000e+000i0+2.857142900000000e+001i0

0+9.523809999999999e+000i00+2.380952400000000e+001i

0+4.651163000000000e+000i00

Columns4through6

0+4.444444000000000e+000i0+9.523809999999999e+000i0+4.651163000000000e+000i

0+2.857142900000000e+001i00

00+2.380524000000000e+001i0

0-4.101587300000000e+001i00+8.000000000000000e+000i

00-3.904761900000000e+001i0+5.714286000000000e+000i

0+8.000000000000000e+000i0+5.714286000000000e+000i0-1.836544900000000e+001i

Y0=

Columns1through3

0-3.137360000000000e+001i00

00-3.383460000000000e+001i0

000-9.208300000000000e+000i

0+2.500000000000000e+000i0+2.857140000000000e+001i0

0+5.000000000000000e+000i00+5.208300000000000e+000i

000

Columns4through6

0+2.500000000000000e+000i0+5.000000000000000e+000i0+2.564103000000000e+000i

0+2.857140000000000e+001i00

00+5.208300000000000e+000i0

0-3.507140000000000e+001i00+4.000000000000000e+000i

00-5.208300000000000e+000i0+2.857100000000000e+000i

0+4.000000000000000e+000i0+2.857100000000000e+000i0-3.278400000000000e+000i

正序导纳矩阵

Y1=

Columns1through3

0-2.361941700000000e+001i00

00-3.523809500000000e+001i0

000-2.780952400000000e+001i

0+4.444444000000000e+000i0+2.857142900000000e+001i0

0+9.523809999999999e+000i00+2.380952400000000e+001i

0+4.651163000000000e+000i00

Columns4through6

0+4.444444000000000e+000i0+9.523809999999999e+000i0+4.651163000000000e+000i

0+2.857142900000000e+001i00

00+2.380524000000000e+001i0

0-4.101587300000000e+001i00+8.000000000000000e+000i

00-3.904761900000000e+001i0+5.714286000000000e+000i

0+8.000000000000000e+000i0+5.714286000000000e+000i0-1.836544900000000e+001i

负序导纳矩阵

Y0=

Columns1through3

0-3.137360000000000e+001i00

00-3.383460000000000e+001i0

000-9.208300000000000e+000i

0+2.500000000000000e+000i0+2.857140000000000e+001i0

0+5.000000000000000e+000i00+5.208300000000000e+000i

000

Columns4through6

0+2.500000000000000e+000i0+5.000000000000000e+000i0+2.564103000000000e+000i

0+2.857140000000000e+001i00

00+5.208300000000000e+000i0

0-3.507140000000000e+001i00+4.000000000000000e+000i

00-5.208300000000000e+000i0+2.857100000000000e+000i

0+4.000000000000000e+000i0+2.857100000000000e+000i0-3.278400000000000e+000i

pleaseinput网络节点数：

6

pleaseinput零序网络节点数：

6

pleaseinput正负序短路编号（正负序导纳矩阵中短路点对应的编号）：

6

pleaseinput零序短路编号（零序导纳矩阵中短路点对应的编号）：

6

fault表示输入短路类型1表示单相a短路2表示两相bc短路3表示两相bc短路接地

pleaseinputfault的值：

3

正序因子表

YY1=

Columns1through3

0+4.233804754791366e-002i00

00+2.837837857012418e-002i0

000+3.595890386329518e-002i

000

000

000

Columns4through6

-1.881690813960396e-001-4.032195206172955e-001-1.969211602470967e-001

-8.108108284514245e-00100

0-8.560103366026690e-0010

0+5.877670844705451e-002i-1.053329503710766e-001-5.216553407562652e-001

00+6.830071284011730e-002i-5.822347028529298e-001

000+1.272842145325835e-001i

负序因子表

YY2=

Columns1through3

0+4.233804754791366e-002i00

00+2.837837857012418e-002i0

000+3.595890386329518e-002i

000

000

000

Columns4through6

-1.881690813960396e-001-4.032195206172955e-001-1.969211602470967e-001

-8.108108284514245e-00100

0-8.560103366026690e-0010

0+5.877670844705451e-002i-1.053329503710766e-001-5.216553407562652e-001

00+6.830071284011730e-002i-5.822347028529298e-001

000+1.272842145325835e-001i

零序因子表

YY0=

Columns1through3

0+3.187393222327052e-002i00

00+2.955554373333806e-002i0

000+1.085976781816405e-001i

000

000

000

Columns4through6

-7.968483055817630e-002-1.593696611163526e-001-8.172804523548460e-002

-8.444432622226951e-00100

0-5.656092872734382e-0010

0+9.306427593808672e-002i-3.707905529572902e-002-3.912720071365359e-001

00+6.892674464886308e-001i-2.358419857589230e+000

000-1.50470