短路电流计算课程设计.docx
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短路电流计算课程设计
课程设计（论文）
题目名称短路电流计算课程设计
课程名称电力系统暂态分析
学生姓名
学号01
系、专业电气工程系08级电力一班
指导教师袁旭龙黄肇
2020年7月8日
邵阳学院课程设计（论文）任务书
年级专业
08电气工程及其自动化
学生姓名
曹虎
学号
01
题目名称
短路电流计算课程设计
设计时间
课程名称
电力系统暂态分析
课程编号
7
设计地点
综合仿真实验室
一、课程设计（论文）目的
通过课程设计,使学生巩固电力系统三相短路计算的基本原理与方法，掌握短路电流的数值求解方法（矩阵直接求逆，节点优化编号，LR分解），开发系统短路故障电流的计算程序。
让学生掌握用计算机仿真分析电力系统的方法。
同时，通过软件开发，也有助于计算机操作能力和软件开发能力的提高。
已知技术参数和条件
题目一：
某10节点电力系统如图1所示。
基准功率为100MVA，线路和变压器正序和零序电抗如表1所示，输电线路的电压为220kV、110kV。
发电机正序、零序电抗包括中性点接地电抗如表1所示（基准功率为100MVA）。
忽略电阻、并联电抗和负载，并假定负序电抗等于正序电抗。
计算下列不对称故障情况下的故障电流、节点电压和线路电压。
节点f发生金属性两相短路故障。
三、任务和要求
1.按学校规定的格式编写设计论文。
2.论文主要内容有：
①课题名称。
②设计任务和要求。
③手工计算，进行两次迭代计算（用A4纸手写）。
④编程：
一是校验；二是最终网络潮流计算。
⑤收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。
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。
四、参考资料
何仰赞主编.电力系统分析.高教出版社出版.第一版.2002年
刘明波主编.大电网最优短路计算.科学出版社出版.第一版.2010年
陈珩主编.电力系统稳态分析.中国电力出版社.第三版.2007年
韩祯祥主编.电力系统分析.浙江大学出版社.第三版.2005年
五、进度安排
2011年6月27日：
下达课程设计的计划书，任务书，设计题目及分组情况
2011年6月28日-30日：
学生完成短路计算的手工计算
2011年7月1日：
讲述课程设计编程的思路、要求
2011年7月2日-4日：
学生编写程序
2011年7月5日-：
上机调试程序
2011年7月6日：
上机调试程序，得出正确结果
2011年7月7日：
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。
2011年7月8日：
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）：
1绪论
短路计算概述
单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路等属于不对称短路。
三相短路属于对称短路。
就实际发生的概率来看，电力系统的短路90%为不对称短路，这90%里面90%又是单相接地短路。
短路有分很多种情形，有单相接地短路，两相短路，两相短路接地，三相短路等。
另外，研究短路现象还要和电力系统的接线方式有关，如变压器中性点直接接地，中性点非直接接地等等。
针对不同短路，不同的接线方式，短路发生时有不同的现象。
若是是中性点非直接接地的电力系统，那么单相短路接地故障时仍然能够运行一段时刻，因为现在线电压是不变的，可是故障相的对低电压变成零，非故障相的对低电压变成原先的根号3倍，这时若是绝缘做的不行，容易使故障扩大。
若是是中性点直接接地，那么就不能继续运行了，系统会产生比较大的零序流线电压也发生了转变。
题目要求
某10节点电力系统如图1所示。
基准功率为100MVA，线路和变压器正序和零序电抗如表1所示，输电线路的电压为220kV、110kV。
发电机正序、零序电抗包括中性点接地电抗如表1所示（基准功率为100MVA）。
忽略电阻、并联电抗和负载，并假定负序电抗等于正序电抗。
计算以下不对称故障情形下的故障电流、节点电压和线路电压。
节点f发生金属性两相接地故障；（分派任务：
第二组）
G112
34f
5
10G2
~~
96
xnxn
87
图1.10节点简单电力系统单线图
表1发电机、变压器和线路的数据（.）
元件电压品级/kV正序电抗x1
负序电抗x2
零序电抗x0
接地电抗xn备注
G125
G2
T125/110/110
T2220/220
节点1、2
节点1、9
节点2、9
节点5、10
节点5、6
节点6、10
T34
110/220
T78
110/220
L23
110
L89
110
L45
L67
220
220
设计内容
1.依照电力系统网络图推导电力网络数学模型，写出各节点阻抗；
2.画出并正序、负序、零序网络图；
3.求得电短路点K等值电势和输入电抗；
4.求解短路点的短路故障流、节点电压、线路电压；
5.上机编程调试；连调；
6.计算并分析给定系统短路电流分析并与手工计算结果作比较分析
3程序及说明
本程序采纳MATLAB程序设计语言进行程序的设计。
MATLAB程序设计语言结构完整，且具有优良的移植性，它的大体数据元素是不需要概念的数组。
它能够高效率地解决工业计算问题，专门是关于矩阵和矢量的计算。
MATLAB与C语言和FORTRAN语言相较更易被把握。
通过M语言，能够用类似数学公式的方式来编写算法，大大降低了程序所需的难度并节省了时刻，从而可把要紧的精力集中在算法的构思而不是编程上。
MATLAB设计中，原始数据的填写格式是很关键的一个环节，它与程序利用的方便性和灵活性有着直接的关系。
原始数据输入格式的设计，要紧应从利用的角度动身，原那么是简单明了，便于修改。
源程序流程图
clearall;
T=input（'pleaseinput题号数：
'）;
VF0=input（'pleaseinput故障点电压：
'）;
Y1=input（'pleaseinput正序负序导纳矩阵：
'）;
Y0=input（'pleaseinput零序导纳矩阵：
'）;
N1=input（'pleaseinput网络节点数：
'）;
N2=input（'pleaseinput零序网络节点数：
'）;
N3=input（'pleaseinput短路节点号：
'）;
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
iffault==2
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
end
%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
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（:
:
））;
disp（'负序阻抗矩阵第N3列元素'）;
disp（'z2='）;
disp（z2（:
:
））;
%求零序阻抗矩阵第N3列元素
z0=zeros（N1,N1）;
iffault==2
f0=zeros（1,N2）;
h0=zeros（1,N2）;
fork=1:
N2
ifk==N3-T
f0（1,k）=1;
h0（1,k）=f0（1,k）*YY0（k,k）;
end
ifk>N3-T
form=N3-T:
k-1
f0（1,k）=f0（1,k）-YY0（m,k）*f0（1,m）;
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,N3-T）=h0（1,m）;
fork=m+1:
N2
z0（m,N3-T）=z0（m,N3-T）-YY0（m,k）*z0（k,N3-T）;
end
end
disp（'零序阻抗矩阵第N3列元素'）;
disp（'z0='）;
disp（z0）;
end
%求短路电流
ZFF1=z1（N3,N3）;
ZFF2=ZFF1;
ZFF0=z0（N3-T,N3-T）;
IF1=0;
IF2=0;
IF0=0;
iffault==1
IF1=VF0/（ZFF0+ZFF1+ZFF2）;
IF2=IF1;
IF0=IF1;
else
fault==2;
IF1=VF0/（ZFF1+ZFF2）;
IF2=-IF1;
iffault==3
IF1=VF0/（ZFF1+ZFF2*ZFF0/（ZFF0+ZFF2））;
IF2=-IF1*ZFF0/（ZFF2+ZFF0）;
IF0=-IF1*ZFF2/（ZFF2+ZFF0）;
end
end
disp（'ZFF1ZFF2ZFF0的值别离为：
'）;
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因此要进行转换
%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）=VF0-IF1*z1（k,N3）;
V2（k,1）=-IF2*z2（k,N3）;
V0（k,1）=-IF0*z0（k,N2）;
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*i;
iffault==1
Vfa=0;
Vfb=[（a*a-a）*ZFF2+（a*a-1）*ZFF0]*IF1;
Vfc=[（a-a*a）*ZFF2+（a-1）*ZFF0]*IF1;
else
iffault==2
Vfa=2*ZFF2*IF1;
Vfb=-1/2*Vfa;
Vfc=-1/2*Vfa;
else
iffault==3
Vfa=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
程序运行
运行程序并平安要求输入：
pleaseinput题号数：
1
pleaseinput故障点电压：
*i
pleaseinput正序负序导纳矩阵：
[-50i,20i,0,0,0,0,0,0,25i,0;20i,,10i,0,0,0,0,0,,0;0,10i,,,0,0,0,0,0,0;0,0,,,,0,0,0,0,0;0,0,0,,,20i,0,0,0,50i;0,0,0,0,20i,,,0,0,50i;0,0,0,0,0,,,,0,0;0,0,0,0,0,0,,,10i,0;25i,,0,0,0,0,0,10i,,0;0,0,0,0,50i,50i,0,0,0,-105i;]
pleaseinput零序导纳矩阵：
[,,0,0,0,0,0,10i;,,,0,0,0,0,0;0,,,25i,0,0,0,0;0,0,25i,,,0,0,0;0,0,0,,,25i,0,0;0,0,0,0,25i,,,0;0,0,0,0,0,,,;10i,0,0,0,0,0,,;]
pleaseinput网络节点数：
10
pleaseinput零序网络节点数：
8
pleaseinput短路节点号：
4
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：
2
正序因子表
YY1=
Columns1through7
0+00000
00+0000
000+000
0000+00
00000+0
000000+
0000000+
0000000
0000000
0000000
Columns8through10
00
00
00
00
0
0
0+
00+
000+
负序因子表
YY2=
Columns1through7
0+00000
00+0000
000+000
0000+00
00000+0
000000+
0000000+
0000000
0000000
0000000
Columns8through10
00
00
00
00
0
0
0+
00+
000+
零序因子表
YY0=
Columns1through7
0+00000
00+0000
000+000
0000+00
00000+0
000000+
0000000+
0000000
Column8
0+
f1的值
f1=
000
h1的值
h1=
Columns1through7
0000+0+0+0+
Columns8through10
0+0+0+
正序阻抗矩阵第N3列元素
z1=
Columns1through7
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
Columns8through10
000
000
000
000
000
000
000
000
000
000
负序阻抗矩阵第N3列元素
z2=
Columns1through7
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
0000+000
Columns8through10
000
000
000
000
000
000
000
000
000
000
f0的值
f0=
00
h0的值
h0=
Columns1through7
000+0+0+0+0+
Column8
0+
零序阻抗矩阵第N3列元素
z0=
Columns1through7
000+0000
000+0000
000+0000
000+0000
000+0000
000+0000
000+0000
000+0000
0000000
0000000
Columns8through10
000
000
000
000
000
000
000
000
000
000
ZFF1ZFF2ZFF0的值别离为：
ZFF1=
0+
ZFF2=
0+
ZFF0=
0+
正序短路电流
IF1=
负序短路电流
IF2=
零序短路电流
IF0=
0
节点正序电压
V1=
0+
0+
0+
0+
0+
0+
0+
0+
0+
0+
节点负序电压
V2=
0+
0+
0+
0+
0+
0+
0+
0+
0+
0+
节点零序电压
V0=
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
短路点的线路电压
Vfa=
0+
Vfb=
0-
Vfc=
0-
4总结与体会
这次课程设计历时两个礼拜多，通过这两个礼拜的学习，发觉了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践体会仍是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
这次课程设计第一让我明白了要使电力系统运行稳固，必需通过周密的设计和计算。
课程设计的进程中，我加深了对潮流计算的熟悉，尤其是P-Q分解法进行潮流计算的求解思路有了比较透彻的明白得。
比如说对求节点导纳矩阵中应当注意的一些对地支路和含有变压器的支路的处置，还有求解因子表的方式。
在手工计算进程中问我将以前的知识有温习了一遍，同时也发觉研究性学习的作用是庞大的，从研究中去学习，理论结合实际，将理论运用到实际，同时在实际中发觉问题，然后解决问题。
通过这次课程设计，我想说：
为完成这次课程设计咱们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和团队人员这十几天的一路工作的日子，让咱们有说有笑，彼此帮忙，配合默契，多少人世欢乐在那个地址洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的实习，我感觉我和同窗们之间的距离加倍近了。
那个工程确实很累，但所有工作完成后咱们的心中也就不免兴奋，不免兴奋。
以前各类艰辛这时就变成了最甜美的回忆！
这次课程设计的完成要感激教师辅导和成员之间的彼此配合。
在此表示感激。
参考文献
[1]何仰赞主编.电力系统分析.高教出版社出版.第一版.2002年.
[2]刘明波主编.大电网最优短路计算.科学出版社出版.第一版.2020年.
[3]陈珩主编.电力系统稳态分析.中国电力出版社.第三版.2007年.
[4]韩祯祥主编.电力系统分析.浙江大学出版社.第三版.2005年.
.
邵阳学院课程设计（论文）评阅表
学生姓名曹虎学号01
系电气工程系专业班级08电力本1班
题目名称短路电流计算课程设计课程名称电力系统暂态分析
一、学生自我总结
此次课程使我巩固了电力系统三相短路计算的基本原理与方法，掌握了短路电流的数值求解方法（矩阵直接求逆，节点优化编号，LR分解），开发系统短路故障电流的计算程序。
让我掌握了用计算机仿真分析电力系统的方法。
同时，通过软件开发，也有助于我计算机操
升级会员 