短路电流计算课程设计.docx

1、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

2、。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：课题名称。设计任务和要求。手

3、工计算，进行两次迭代计算（用A4纸手写）。编程：一是校验；二是最终网络潮流计算。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 201

4、1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

5、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

6、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）G1 1 23 4 f510 G2 9 6xn xn8 7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

7、x2零序电抗 x0接地电抗 xn 备注G1 25 G2 T1 25/110/110T2 220/220 节点 1、2 节点 1、9 节点 2、9 节点 5、10 节点 5、6 节点 6、10T34110/220 T78110/220 L23110 L89110 L45L67220 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

8、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clear all;T

9、=input(please input 题号数 ：);VF0=input(please input 故障点电压 ：);Y1=input(please input 正序负序导纳矩阵 ：);Y0=input(please input 零序导纳矩阵 ：);N1=input(please input 网络节点数 ：);N2=input(please input 零序网络节点数 ：);N3=input(please input 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(please input fault

10、的值 ：);%求正序和负序因子表YY1=zeros(N1,N1);for m=1:N1 for n=m:N1 if n=m YY1(m,m)=Y1(m,m); for k=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); for k=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 endendfor m=1:N1 YY1(m,m)=1/YY1(m,m);endY

11、Y2=YY1;disp(正序因子表);YY1 disp(负序因子表);YY2%求零序因子表if fault=2 YY0=zeros(N2,N2);for m=1:N2 for n=m:N2 if n=m YY0(m,m)=Y0(m,m); for k=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); for k=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 e

12、ndendfor m=1:N2 YY0(m,m)=1/YY0(m,m);enddisp(零序因子表);YY0end%正负序阻抗矩阵第N3列元素f1=zeros(1,N1);h1=zeros(1,N1);z1=zeros(N1,N1);for k=1:N1 if k=N3 f1(1,k)=1; h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k); end if kN3 for m=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); endenddisp(f1的值);f1disp(h1的值);h1for m=N

13、1:-1:1 z1(m,N3)=h1(1,m); for k=m+1:N1 z1(m,N3)=z1(m,N3)-YY1(m,k)*z1(k,N3); endendz2=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); if fault=2f0=zeros(1,N2);h0=zeros(1,N2);for k=1:N2 if k=N3-T f0(1,k)=1; h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);

14、end if kN3-T for m=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); endenddisp(f0的值);f0disp(h0的值);h0for m=N2:-1:1 z0(m,N3-T)=h0(1,m); for k=m+1:N2 z0(m,N3-T)=z0(m,N3-T)-YY0(m,k)*z0(k,N3-T); endenddisp(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(

15、N3-T,N3-T);IF1=0;IF2=0;IF0=0;if fault=1 IF1=VF0/(ZFF0+ZFF1+ZFF2); IF2=IF1; IF0=IF1;else fault=2; IF1=VF0/(ZFF1+ZFF2); IF2=-IF1; if fault=3 IF1=VF0/(ZFF1+ZFF2*ZFF0/(ZFF0+ZFF2); IF2=-IF1*ZFF0/(ZFF2+ZFF0); IF0=-IF1*ZFF2/(ZFF2+ZFF0); endenddisp(ZFF1 ZFF2 ZFF0的值别离为：);ZFF1ZFF2ZFF0disp(正序短路电流);IF1 %正序短路电流d

16、isp(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for k=1:N1 V1(k,1)=VF0-IF1*z1(k,N3); V2(k,1)=-IF2*z2(k,N3); V0(k,1)=-IF0*z0(k,N2);enddisp(节点正序电压);V1disp(节点负序电压);V2disp(节点零序电压);V0%计算短路点的线路电压a=-1/2+sqrt(

17、3)/2*i;if fault=1 Vfa=0; Vfb=(a*a-a)*ZFF2+(a*a-1)*ZFF0*IF1; Vfc=(a-a*a)*ZFF2+(a-1)*ZFF0*IF1;else if fault=2 Vfa=2*ZFF2*IF1; Vfb=-1/2*Vfa; Vfc=-1/2*Vfa; else if fault=3 Vfa=3*ZFF2*ZFF0/(ZFF2+ZFF0)*IF1; Vfb=0; Vfc=0; end endenddisp(短路点的线路电压);VfaVfbVfc 程序运行运行程序并平安要求输入：please input 题号数 ：1please input 故障

18、点电压 ：*iplease input 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;please input 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,

19、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,;please input 网络节点数 ：10please input 零序网络节点数 ：8please input 短路节点号 ：4fault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please input fault的值 ：2正序因子表YY1 = Columns 1 through 7 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0

20、0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Columns 8 through 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 + 0 0 0 + 负序因子表YY2 = Columns 1 through 7 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Colu

21、mns 8 through 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 + 0 0 0 + 零序因子表YY0 = Columns 1 through 7 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 Column 8 0 + f1的值f1 = 0 0 0 h1的值h1 = Columns 1 through 7 0 0 0 0 + 0 + 0 + 0 + Columns 8 through 10

22、0 + 0 + 0 + 正序阻抗矩阵第N3列元素z1= Columns 1 through 7 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 Columns 8 through 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 负序阻抗矩阵第N3列元

23、素z2= Columns 1 through 7 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 Columns 8 through 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 f0的值f0 = 0 0 h0的值h0 = Columns 1 th

24、rough 7 0 0 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + Column 8 0 + 零序阻抗矩阵第N3列元素z0= Columns 1 through 7 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Columns 8 through 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

25、0 0 0 0 0 0 0 0 0 ZFF1 ZFF2 ZFF0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

26、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

27、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