課程設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)短路故障的計(jì)算機(jī)算法程序設(shè)計(jì)

1、 2011-2012學(xué)年度下學(xué)期電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)短路故障的計(jì)算機(jī) 算法程序設(shè)計(jì) 1 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明與方案論證1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生故障，且大多是短路故障，一般指短路和斷線，分為簡(jiǎn)單故障和復(fù)雜故障，一切不正常的相與相之間或相與地之間（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況即為短路。電流劇增：設(shè)備發(fā)熱增加，若短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能使設(shè)備過(guò)熱甚至損壞;由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間還將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，致使導(dǎo)體變形甚至損壞。電壓大幅度下降，對(duì)用戶影響很大。當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)可能失去同步，破壞系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，造成大面積停

2、電，這是短路最嚴(yán)重的后果。發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí),三相不平衡電流會(huì)在相鄰的通訊線路感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì),影響通訊。短路通常分為三相短路、單相接地短路、兩相短路和兩相接地短路。其中三相短路為對(duì)稱短路，后三者為不對(duì)稱短路。電力運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)指出單相接地短路占大多數(shù)，因此分析與計(jì)算不對(duì)稱短路具有非常重要意義，鑒于學(xué)習(xí)過(guò)程的規(guī)律和重視基礎(chǔ)原理，在這里我做出對(duì)三相對(duì)稱短路的計(jì)算機(jī)算法。三相短路在電力系統(tǒng)中雖然發(fā)生的概率很小，但是一旦發(fā)生產(chǎn)生的影響非常嚴(yán)重，電力系統(tǒng)中設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)都要以三相短路電流為依據(jù)，因此我選擇做是電力系統(tǒng)三相短路的計(jì)算程序，覺得更有意義。實(shí)現(xiàn)了三相短路計(jì)算的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。本程序輸入含有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

3、信息和電器元件的參數(shù)，輸出三相短路的短路電流和短路后網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的電壓參數(shù)和各支路的電流參數(shù)。并以文件的形式保存，方便用戶的讀取，打印。實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求。 應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算，首先要建立電力系統(tǒng)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，如建立電力系統(tǒng)等效網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)方程；其次是運(yùn)用合理的計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果，如三角分解法，LDU 分解法等；第三則是選擇合適的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編制計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)程序的準(zhǔn)確性，提高精確度。本設(shè)計(jì)利用節(jié)點(diǎn)方程來(lái)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)三相短路計(jì)算。首先，根據(jù)給定的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式制定系統(tǒng)的一相等值網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算出各元器件的參數(shù)，其次根據(jù)網(wǎng)絡(luò)方程利用變壓器和線路參數(shù)形成不含發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y；然后，利用系統(tǒng)

4、形成的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣求解系統(tǒng)阻抗矩陣Z；第三則是應(yīng)用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣計(jì)算短路電流。電力系統(tǒng)短路電流的實(shí)際工程計(jì)算中，許多實(shí)際問(wèn)題的解決并不需要十分精確的結(jié)果。因此采用近似計(jì)算法，在建立系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)方程時(shí)，采用網(wǎng)絡(luò)模型和參數(shù)做簡(jiǎn)化處理，等值電路的制定通常將發(fā)電機(jī)作為含源支路，表示為節(jié)點(diǎn)注入電流源和節(jié)點(diǎn)電抗的形式；系統(tǒng)中存在同步發(fā)電機(jī)時(shí)，按發(fā)電機(jī)支路處理；同時(shí)，忽略發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路的電阻，不計(jì)線路的電容，略去變壓器的勵(lì)磁電流，負(fù)荷忽略不計(jì)；在標(biāo)幺參數(shù)計(jì)算時(shí)，選取各級(jí)平均額定電壓作為基準(zhǔn)電壓，忽略元件的額定電壓和平均電壓的差別，認(rèn)為變壓器變比的標(biāo)幺值為1；此外，還假定所有的發(fā)電機(jī)的電勢(shì)具有相同的相位，

5、所有的元件僅用電抗表示，避免復(fù)數(shù)運(yùn)算。三相對(duì)稱短路為金屬性短路。本課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分是利用系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣形成節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，本程序采用LDU 分解法，然后利用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和阻抗矩陣的乘積為單位矩陣列寫方程，節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣經(jīng)LDU 分解后，回代求解系統(tǒng)阻抗矩陣。利用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣進(jìn)行短路計(jì)算，首先利用故障前的節(jié)點(diǎn)注入電流和系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣求取故障前系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)電壓；然后，利用金屬短路時(shí)短路點(diǎn)殘壓為0,對(duì)地電阻為0，計(jì)算短路點(diǎn)電流；最后，利用故障前節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)阻抗和短路點(diǎn)電流求得短路后各節(jié)點(diǎn)電壓和各支路電流。1.2 實(shí)現(xiàn)方式 matlab是一種解釋性語(yǔ)言，集成化，專門用于和數(shù)學(xué)相關(guān)的工程計(jì)算，數(shù)值運(yùn)

6、算matlab是很簡(jiǎn)便強(qiáng)大，它提供了基本的數(shù)學(xué)算法，例如矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析算法， MATLAB 集成了 2D 和 3D 圖形功能，以完成相應(yīng)數(shù)值可視化的工作，并且提供了一種交互式的高級(jí)編程語(yǔ)言 M 語(yǔ)言，利用 M 語(yǔ)言可以通過(guò)編寫腳本或者函數(shù)文件實(shí)現(xiàn)用戶自己的算法。典型的應(yīng)用于：數(shù)學(xué)和計(jì)算；算法開發(fā)；建模、模擬和原形化；數(shù)據(jù)分析，探索和可視化；科學(xué)與工程制圖 ；應(yīng)用開發(fā)，包括圖形用戶界面的建立等廣大領(lǐng)域。但是由于客觀原因，對(duì)matlab的操作不是很熟練，還處于基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段，不利于設(shè)計(jì)的順利完成與實(shí)現(xiàn)。C語(yǔ)言是面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)語(yǔ)言。更多的用于底層函數(shù)開發(fā)，軟件開發(fā)，單片機(jī)控制等，C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)

7、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它既具有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語(yǔ)言，適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫。具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。它把高級(jí)語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句與低級(jí)語(yǔ)言的實(shí)用性結(jié)合起來(lái)。C 語(yǔ)言可以像匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦阌谑褂?、維

8、護(hù)以及調(diào)試。C 語(yǔ)言以函數(shù)形式提供給用戶，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。功能齊全。具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型，并引入了指針概念，可使程序效率更高。而且計(jì)算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)決策目的的游戲。適用范圍大。適合于多種操作系統(tǒng)，如Windows、DOS、UNIX等等；也適用于多種機(jī)型。C語(yǔ)言對(duì)編寫需要硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，明顯優(yōu)于其它高級(jí)語(yǔ)言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語(yǔ)言編寫的。主觀上分析，由于有C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，對(duì)C語(yǔ)言的熟練程度更深，和興趣所在，決定選擇C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。 2 總體設(shè)計(jì)2.1 功能實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣并進(jìn)

9、行三角分解選擇故障節(jié)點(diǎn)f計(jì)算阻抗矩陣第f列元素利用公式（1.1）計(jì)算短路電流If利用公式（1.2）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓利用公式（1.3）計(jì)算指定支路電流輸出結(jié)果 圖 1-1 對(duì)稱短路計(jì)算原理圖 2.1 程序流程圖3.1.1 主程序流圖開始 N用戶界面進(jìn)入操作選擇工作模式模式1模式2模式3進(jìn)入創(chuàng)建系統(tǒng)子函數(shù)進(jìn)入調(diào)取系統(tǒng)函數(shù)進(jìn)入計(jì)算子函數(shù)是否改變短路點(diǎn)調(diào)出數(shù)據(jù)修改節(jié)點(diǎn)程序結(jié)束 圖 1-2 主流程圖 3 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1主要程序流程圖創(chuàng)建新數(shù)據(jù)輸入文件名輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)、支路數(shù)、故障節(jié)點(diǎn)輸入電抗支路參數(shù)輸入發(fā)電機(jī)支路參數(shù)輸入電容支路參數(shù)開始結(jié) 束 圖 1-3 創(chuàng)建新數(shù)據(jù)3.1.2 調(diào)取數(shù)據(jù)程序開始輸入文件名輸出相

10、應(yīng)參數(shù)進(jìn)入下一個(gè)函數(shù)結(jié) 束 圖 1-4 調(diào)取數(shù)據(jù)3.1.4 改變節(jié)點(diǎn)子程序開始輸入短路節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)運(yùn)算子程序結(jié) 束 圖1-6 改變節(jié)點(diǎn)子程序3.1.3 計(jì)算子程序 NY讀入?yún)?shù)求節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣求取LDU分解因子表矩陣下三角求解完成？求取DUZj向量求取節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣列向量求取短路點(diǎn)電流求取節(jié)點(diǎn)電壓求取支路電流建立文件存儲(chǔ)結(jié)果結(jié) 束 圖 1-5 計(jì)算子程序3.2 程序算法及變量說(shuō)明 3.2.1網(wǎng)絡(luò)中任意一點(diǎn)電流計(jì)算公式： （ 1.1 ） 在不要求精確計(jì)算的場(chǎng)合，可以不計(jì)負(fù)荷電流的影響。在形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷都略去不計(jì)，短路前網(wǎng)絡(luò)處于空載，各節(jié)點(diǎn)電壓的正常分量的標(biāo)幺等于1。 （ 1.2

11、） 網(wǎng)絡(luò)任意節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算公式： （ 1.3 ）本程序中將電路的支路分為三類：電抗支路、電流支路、發(fā)電機(jī)直流，數(shù)據(jù)輸入時(shí)分開輸入格式如下：電抗支路：支路數(shù)、節(jié)點(diǎn)首端好、節(jié)點(diǎn)末端好，支路電抗值。發(fā)電機(jī)支路：發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)、發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)，發(fā)電機(jī)電勢(shì)、發(fā)電機(jī)之路電抗。電容支路：支路數(shù)、電容節(jié)點(diǎn)號(hào)，電容支路電抗值。程序中的變量定義如下：FILE *fp; /文件指針float If; /短路電流float V010; /節(jié)點(diǎn)電壓初值float In10; /注入電流float V10; /節(jié)點(diǎn)電壓float I10; /支路電流int count210; /數(shù)組用于儲(chǔ)存支路號(hào)float z1010; /儲(chǔ)存

12、支路電抗值float yjs1010; /存放計(jì)算導(dǎo)納矩陣中的中間值float ye10; /儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)支路導(dǎo)納float Y1010; /節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣float Z1010; /阻抗矩陣float dk; /電抗值int e110;float yc10; /節(jié)點(diǎn)對(duì)地電抗float ycjs10;int e10; /發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)float E10;float Ig10;float Emid10;float ze10; /儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)支路導(dǎo)納電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)6int m,n,a,f,i=0,j=0,sd,md,butn,times,timesc;/*n 是節(jié)點(diǎn)數(shù)，a 是支路數(shù)，f 是短路點(diǎn)，i

13、 為行標(biāo)，j 為列標(biāo)*/1、文件讀入程序如下：printf("請(qǐng)輸入系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，支路數(shù)，故障節(jié)點(diǎn)n");scanf("%d%d%d",&n,&a,&f);fp=fopen(name,"w+");fprintf(fp,"系統(tǒng)參數(shù)如下所示:nn");fprintf(fp,"1.系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為%dn2.系統(tǒng)的支路數(shù)為%dn3.系統(tǒng)的短路點(diǎn)為%dnn",n,a,f);fprintf(fp,"支路電抗參數(shù)如下n");2、計(jì)算主程序如下：（1）、If=V0f-1

14、/Zf-1f-1;（短路電流計(jì)算）for(i=0;i<n;i+)Vi=V0i-Zif-1*If;（2）、for(i=0;i<n;i+)（導(dǎo)納矩陣計(jì)算）for(j=0;j<n;j+)Yii=Yii-yjsij;Yii=Yii-yei-ycjsi;for(i=0;i<n;i+)for(j=i+1;j<n;j+)Yij=yjsij;Yji=yjsij;3.3 程序代碼及注釋2.4.1 具體源程序代碼及其注釋見附錄3.4 實(shí)例測(cè)算 【例6-3】在如圖1-7 所示的電力系統(tǒng)中分別在節(jié)點(diǎn)1 和節(jié)點(diǎn)5 接入發(fā)電機(jī)支路，其標(biāo)幺值參數(shù)為：=1.0, = j0.15, =j0.22

15、。在節(jié)點(diǎn)3 發(fā)生三相短路，計(jì)算短路電流及網(wǎng)絡(luò)中的電流分布。線路的電阻和電容略去不計(jì)，變壓器的標(biāo)幺變比等于1。各元件參數(shù)的標(biāo)幺值如下：=j0.105，=1.05，=j0.184，=0.03+j0.08，=0.024+j0.065，=0.018+j0.05，=j0.02，=j0.016，=j0.013。 圖 1-7 電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò) 圖1-8 三相短路等值網(wǎng)絡(luò)由以上網(wǎng)絡(luò)圖可得計(jì)算過(guò)程如下：（1）形成輸入文件：系統(tǒng)參數(shù)如下所示:1.系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為52.系統(tǒng)的支路數(shù)為53.系統(tǒng)的短路點(diǎn)為3支路電抗參數(shù)如下=0.1050 =0.0650 =0.0800 =0.1840 =0.0500發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)及其電抗

16、如下：共二臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)=0.1500 =0.2200=1.0000 =1.0000共0個(gè)節(jié)點(diǎn)有接地電容（2）計(jì)算輸出如下圖 計(jì)算結(jié)果如下：1、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣:-16.1905 9.52389.5238 -37.4084 15.3846 12.500015.3846 - 35.3846 20.000012.5000 20.0000 -37.9348 5.43485. 4348 -9.98022、節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣:0.1181 0.0958 0.0902 0.0858 0.04670.0958 0.1629 0.1533 0.1459 0.07940.0902 0.1533 0.1860 0.161

17、1 0.08770.0858 0.1459 0.1611 0.1729 0.09410.0467 0.0794 0.0877 0.0941 0.15153、短路節(jié)點(diǎn)是:34、短路電流:If=5.37675、各節(jié)點(diǎn)電壓:V=0.5152 V2=0.1758 V3=0 V4=0.1336 V5=0.52826、發(fā)電機(jī)支路電流如下:Ig10=-3.2321Ig50=-2.14457、各支路電流:I12=-3.2321 I23=-2.7046 I24=-0.5275 I43=-2.6720 I54=-2.14451. 短路電流If=5.3767= 2.節(jié)點(diǎn)電壓V1=0.5152V2=0.1758V3=

18、0.0000V4=0.1336V5=0.5282=2. 發(fā)電機(jī)支路電流Ig【10】=-3.2321Ig【50】=-2.1445=3.各支路電流I【21】=-3.2321I【32】=-2.7046I【42】=-0.5275I【34】=-2.6720I【45】=-2.1445是否保存文件？保存請(qǐng)按Y，不保存請(qǐng)按N 圖1-9 對(duì)稱短路計(jì)算結(jié)果= 圖1-10 改變短路節(jié)點(diǎn)后運(yùn)算結(jié)果【習(xí)題6-10】如圖3-9 所示網(wǎng)絡(luò)，略去負(fù)荷，試用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣法求節(jié)點(diǎn)5 發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的短路電流及線路L-2、L-3 的電流。已知各元件參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)G-1: = 120 MVA, x”d = 0.23; G-

19、2: = 60 MVA, x”d = 0.14變壓器T-1: = 120 MVA, Vs = 10.5%; T-2: = 60 MVA, Vs = 10.5%線路參數(shù)x1 = 0.4/km, b1 = 2.8×10-6 S/km線路長(zhǎng)度L-1: 120 km, L-2: 80 km, L-3: 70 km取 = 120 MVA, = 圖1-11 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖 圖1-12 三相短路等效網(wǎng)絡(luò)（1）、形成輸入文件：系統(tǒng)參數(shù)如下所示:1.系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為：52.系統(tǒng)的支路數(shù)為：53.系統(tǒng)的短路點(diǎn)為：5支路電抗參數(shù)如下：z3 5=0.29036 z4 5=0.25406 z3 4=0.4355

20、4 z1 3=0.1050 z2 4=0.2100發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)及其電抗如下：共2 臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)：z1=0.2300 z2=0.2800e1=1.0500 e2=1.0500共3 個(gè)節(jié)點(diǎn)有接地電容：Y3=-32.372299 Y4=-34.077000 Y5=-43.185200 （2）、得到的輸出文件：計(jì)算結(jié)果如下：1、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣:-13.8716 9.5238-8.3333 4.76199.5238 -15.2329 2.2960 3.44404.7619 2.2960 -10.9646 3.93613.4440 3.9361 -7.35692、節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣:0.1819 0.0616

21、 0.1600 0.1079 0.13260.0616 0.2078 0.0898 0.1536 0.12420.1600 0.0898 0.2330 0.1571 0.19320.1079 0.1536 0.1571 0.2689 0.21740.1326 0.1242 0.1932 0.2174 0.34273、短路節(jié)點(diǎn)是:54、短路電流：If=3.12635、各節(jié)點(diǎn)電壓:V1=0.6471 V2=0.6723 V3=0.4632 V4=0.3890 V5=06、發(fā)電機(jī)支路電流如下:Ig10=-1.7516Ig20=-1.34917、各支路電流: =-1.5954 =-1.5310 =-0

22、.1705 =-1.7516 =-1.3491請(qǐng)輸入新的短路節(jié)點(diǎn)5計(jì)算結(jié)果如下1.短路電流If=3.1263=2.各節(jié)點(diǎn)電壓V1=0.6471V2=0.6732V3=0.4632V4=0.3890V5=0.0000=3.發(fā)電機(jī)支路電流Ig【10】=-1.5954Ig【20】=-1.3491=4.各支路電流I【53】=-1.5953I【54】=-1.5310I【43】=-0.1705I【31】=-1.7516I【42】=-1.3491【習(xí)題6-11】電力系統(tǒng)等值電路如圖1-13 所示，支路阻抗的標(biāo)幺值已注明圖中。（1）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣（或節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣），并用以計(jì)算節(jié)點(diǎn)3 的三相短路電流。（2）另

23、選一種方法計(jì)算短路電流，并用以驗(yàn)證（1）的計(jì)算結(jié)果。 網(wǎng)絡(luò)圖 經(jīng)過(guò)諾頓變換的網(wǎng)絡(luò) 圖 1-13 等值電路網(wǎng)絡(luò)由以上網(wǎng)絡(luò)可得輸入文件如下：系統(tǒng)參數(shù)如下所示:1.系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為：32.系統(tǒng)的支路數(shù)為：23.系統(tǒng)的短路點(diǎn)為：3支路電抗參數(shù)如下：z1 2=0.2000 z2 3=0.1000發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)及其電抗如下：共2 臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)：z1=0.2000 z3=0.130435e1=1.0500 e3=0.913043共1 個(gè)節(jié)點(diǎn)有接地電容：Y2=-2.000000（2）、得到的輸出文件：計(jì)算結(jié)果如下：1、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣:-10.0000 5.00005.0000 -14.5000 10.00001

24、0.0000 -17.66672、節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣:0.1394 0.0789 0.04460.0789 0.1577 0.08930.0446 0.0893 0.10713、短路節(jié)點(diǎn)是:34、短路電流：If=9.18755、各節(jié)點(diǎn)電壓:V1=0.6344 V2=0.2188 V3=06、發(fā)電機(jī)支路電流如下:Ig10=-2.0781Ig30=-7.00007、各支路電流: =-2.0781 =-2.18751.短路電流If=9.1875=2.各節(jié)點(diǎn)電壓V1=0.6344V2=0.2188V3=0.0000= 3.發(fā)電機(jī)支路電流Ig【10】=-2.0718Ig【20】=-7.0000=4.各支路電流

25、I【21】=-2.0718I【54】=-2.1875通過(guò)計(jì)算結(jié)果與算例答案的對(duì)比，計(jì)算結(jié)果與算例標(biāo)準(zhǔn)答案一樣，說(shuō)明了程序計(jì)算方法和思路的準(zhǔn)確性。說(shuō)明本次課程設(shè)計(jì)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。4 總 結(jié) 在歷經(jīng)多天的學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后，終于完成了本次課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)到了相當(dāng)多的寶貴經(jīng)驗(yàn)是實(shí)際操作技巧。更加使我熟練了在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中基本知識(shí)的重要性，學(xué)習(xí)應(yīng)該先注重基礎(chǔ)，再加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)際處理能力，才能達(dá)到能夠?qū)⒗碚撧D(zhuǎn)化為實(shí)踐的本領(lǐng)，能夠勝任未來(lái)工作中的任務(wù)和需要。另外編程能力也是一個(gè)強(qiáng)有力的本領(lǐng)應(yīng)該多實(shí)踐，多做事。加強(qiáng)對(duì)專業(yè)軟件的了解與學(xué)習(xí)，能夠在發(fā)展中不斷充實(shí)自己增長(zhǎng)自己的才干，能夠利用多種手段與方法解決問(wèn)題

26、難題，以便能夠以最優(yōu)最好的方式解決挑戰(zhàn)性難題，增加解決困難的幾率。本系統(tǒng)中，只解決了電力系統(tǒng)中對(duì)稱短路的問(wèn)題，對(duì)不對(duì)稱短路還沒有解決，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生故障，且大多是短路故障。短路通常分為三相短路、單相接地短路、兩相短路和兩相接地短路。其中三相短路為對(duì)稱短路，后三者為不對(duì)稱短路。電力運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)指出單相接地短路占大多數(shù)，因此分析與計(jì)算不對(duì)稱短路具有非常重要意義。分析計(jì)算不對(duì)稱短路方法很多，目前實(shí)際最常用的方法是對(duì)稱分量法。而以對(duì)稱分量法為核心的計(jì)算方法又可有解析法和計(jì)算機(jī)程序算法等，本論文的主要工作即介紹這兩種計(jì)算方法。解析法，是將微分方程代數(shù)化、暫態(tài)分析穩(wěn)態(tài)化、不對(duì)稱轉(zhuǎn)化為對(duì)稱并疊

27、加完成不對(duì)稱故障的分析與計(jì)算。計(jì)算機(jī)程序算法是在形成三個(gè)序網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣后，對(duì)其應(yīng)用高斯消去法求得故障端點(diǎn)等值阻抗，根據(jù)故障類型選用相應(yīng)公式計(jì)算各序電流、電壓，進(jìn)而合成三相電流、電壓。所以今后可以講不對(duì)稱短路引入設(shè)計(jì)范疇。參考文獻(xiàn)（1）電力系統(tǒng)分析（上冊(cè)） 華中科技大學(xué)出版社 何仰贊（2）電力系統(tǒng)故障的計(jì)算機(jī)輔助分析 重慶大學(xué)出版社 米麟書等（3）電力系統(tǒng)故障分析 清華大學(xué)出版社 周榮光（4）短路電流實(shí)用計(jì)算方法 電力工業(yè)出版社 西安交通大學(xué)等附 錄主程序及注釋（這里只給出主要計(jì)算程序）：#include <stdio.h>#include <conio.h>#inc

28、lude <windows.h>聲明外部函數(shù)extern void create();extern void load();extern void quit();extern void change(char name20);extern void calculate(char name20)float If; /短路電流float V010; /節(jié)點(diǎn)電壓初值float In10; /注入電流float V10; /節(jié)點(diǎn)電壓float I10; /支路電流int count210; /數(shù)組用于儲(chǔ)存支路號(hào)float z1010; /儲(chǔ)存支路電抗值float yjs1010; /存放計(jì)

29、算導(dǎo)納矩陣中的中間值float ye10; /儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)支路導(dǎo)納float Y1010; /節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣float Z1010; /阻抗矩陣float dk; /電抗值int e110;float yc10; /節(jié)點(diǎn)對(duì)地電抗float ycjs10;int e10; /發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)float E10;float Ig10;float Emid10;float ze10; /儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)支路導(dǎo)納int m,n,a,f,g,i=0,j=0,sd,md,butn,times,timesc;/*n是節(jié)點(diǎn)數(shù)，a是支路數(shù)，f是短路點(diǎn)，i為行標(biāo)，j為列標(biāo)for(i=0;i<10;i+)yci=0;ycj

30、si=0;Ei=0;Emidi=0;for(i=0;i<10;i+) /初始賦V0i=0;for(j=0;j<10;j+)zij=0;Yij=0;/*讀取系統(tǒng)參數(shù)*/fp=fopen(name,"r");fscanf(fp,"系統(tǒng)參數(shù)如下所示:nn");fscanf(fp,"1.系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為%dn2.系統(tǒng)的支路數(shù)為%dn3.系統(tǒng)的短路點(diǎn)為%dnn",&n,&a,&f);/*讀電抗*/fscanf(fp,"支路電抗參數(shù)如下n");for(m=0;m<a;m+) fscanf

31、(fp,"z%d %d=%ft",&sd,&md,&dk);i=sd-1;j=md-1;count0m=sd;count1m=md;zij=dk;zji=dk;printf("系統(tǒng)支路電抗如下：n");for(m=0;m<a;m+)i=count0m-1;j=count1m-1;printf("z%d%d = %.4fn",count0m,count1m,zij);fscanf(fp,"nn發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)及其電抗如下：");fscanf(fp,"共%d臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)n&quo

32、t;,&times);for(m=0;m<times;m+)fscanf(fp,"z%d=%ft",&em,&zem);fscanf(fp,"n");for(m=0;m<times;m+)fscanf(fp,"e%d=%ft",&em,&Em);printf("輸入的發(fā)電機(jī)支路電抗為n");for(m=0;m<times;m+)printf("z%d=%ft",em,zem);for(m=0;m<times;m+)for(m=0;m

33、<times;m+)printf("e%d=%ft",em,Em);for(m=0;m<times;m+)printf("%d",em);/*讀取節(jié)點(diǎn)對(duì)地電容*/fscanf(fp,"n共%d個(gè)節(jié)點(diǎn)有接地電容n",&timesc);if(timesc>0)for(m=0;m<timesc;m+)fscanf(fp,"Y%d=%ft",&e1m,&ycm);printf("n系統(tǒng)有%d個(gè)節(jié)點(diǎn)電容n",timesc);for(m=0;m<time

34、sc;m+)printf("z%d0=%f ",e1m,ycm);fclose(fp);/*計(jì)算節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣*/for(m=0;m<10;m+)yem=0;for(m=0;m<times;m+)for(j=0;j<n;j+)if(j=(em-1)yej=1/zem;Emidj=Em;for(m=0;m<timesc;m+)for(j=0;j<n;j+)if(j=(e1m-1)ycjsj=1/ycm;/*系統(tǒng)支路導(dǎo)納*/for(i=0;i<n;i+)for(j=0;j<n;j+)if(zij=0)yjsij=0;elseyjsij=1

35、/zij;/*導(dǎo)納矩陣*/for(i=0;i<n;i+)for(j=0;j<n;j+)Yii=Yii-yjsij;Yii=Yii-yei-ycjsi;for(i=0;i<n;i+)for(j=i+1;j<n;j+)Yij=yjsij;Yji=yjsij;printf("nn節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為");for(i=0;i<n;i+)printf("n");for(j=0;j<n;j+)if(Yij=0)printf(" ");elseprintf("%8.4f ",Yij);float l

36、1010;float d1010;float u1010;int kk;float sum;for(i=0;i<10;i+)for(j=0;j<10;j+)lij=0;dij=0;uij=0;for(i=0;i<10;i+)lii=1;uii=1;/*迭代法求解*/for(i=0;i<n;i+) sum=0;if(i<1)dii=Yii;elsefor(kk=0;kk<i;kk+)sum=sum+ukki*ukki*dkkkk;dii=Yii-sum;for(j=i+1;j<n;j+)sum=0;if(i<1)uij=Yij/dii;elsefo

37、r(kk=0;kk<i;kk+)sum=sum+ukki*ukkj*dkkkk;uij=(Yij-sum)/dii;/*LDU屏幕顯示*/printf("nD矩陣如下所示");for(i=0;i<n;i+)printf("n");for(j=0;j<n;j+)if(dij=0)printf(" ");elseprintf("%8.4f ",dij)printf("nU矩陣如下所示");for(i=0;i<n;i+)printf("n");for(j=0

38、;j<n;j+)if(uij=0)printf(" ");elseprintf("%8.4f",uij);printf("n節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣如下所示");float fi10;float h10;for(j=0;j<10;j+)fij=0;hj=0;for(j=0;j<n;j+)for(i=0;i<n;i+)if(i-j)<0)fii=0;else if(i-j)=0)fii=1;else sum=0;for(kk=0;kk<i;kk+)sum=sum-ukki*fikk;fii=sum;for(i=0

39、;i<n;i+)if(i<j)hi=0;elsehi=fii/dii;for(i=n-1;i>=0;i-)if(i=(n-1)Zij=hi;else sum=0;for(kk=i+1;kk<n;kk+)sum=sum-uikk*Zkkj;Zij=hi+sum ;for(i=0;i<n;i+)for(j=0;j<n;j+)Zij=-Zij;for(i=0;i<n;i+)printf("n");for(j=0;j<n;j+)printf("%.4f ",Zij);getch();system("cls

40、");/*計(jì)算短路電壓電流網(wǎng)絡(luò)中電流分布*/*注入電流計(jì)算*/printf("tttt短路計(jì)算結(jié)果如下nn");for(i=0;i<n;i+)Ini=(Emidi)*(yei);/*注入節(jié)點(diǎn)電壓初值*/for(i=0;i<n;i+)for(j=0;j<n;j+)V0i=V0i+Inj*Zji;/*節(jié)點(diǎn)電壓初值*/If=V0f-1/Zf-1f-1;for(i=0;i<n;i+)Vi=V0i-Zif-1*If;printf("1、短路電流：nIf=%.4fn*n2、各節(jié)點(diǎn)電壓為n",If);for(i=0;i<n;i+

41、)if(i<f-1)|(i>f-1)printf("V%d=%.4fn",i+1,Vi);elseprintf("V%d=0.0000n",i+1,Vi);printf("*n");printf("3、發(fā)電機(jī)支路電流如下:n");for(m=0;m<times;m+)for(i=0;i<n;i+)if(i+1=em)Igem=-(Em-Vi)/zem;printf("Ig%d0=%.4fn",em,Igem);for(m=0;m<a;m+) i=count0m-1;

42、j=count1m-1;Ii=(Vj-Vi)/zij;printf("I%d%d=%.4fn",count1m,count0m,Ii);/*儲(chǔ)存文件*/printf("是否保存文件，保存請(qǐng)按，不保存按");scanf("%d",&g);switch(g)case 1:char outputname20;printf("5、你輸入一個(gè)文件名用以保存數(shù)據(jù)n");scanf("%s",outputname);fp=fopen(outputname,"w+");fprintf

43、(fp,"計(jì)算結(jié)果如下：n1、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣:");for(i=0;i<n;i+)fprintf(fp,"n");for(j=0;j<n;j+)if(Yij=0)fprintf(fp," ");elsefprintf(fp,"%8.4f ",Yij);fprintf(fp,"n2、節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣:");for(i=0;i<n;i+)fprintf(fp,"n");for(j=0;j<n;j+)fprintf(fp,"%7.4f ",Zi

44、j);fprintf(fp,"n3、短路節(jié)點(diǎn)是:%d",f);fprintf(fp,"n4、短路電流:If=%.4f",If);fprintf(fp,"n5、各節(jié)點(diǎn)電壓:n");for(i=0;i<n;i+)if(i<f-1)|(i>f-1)fprintf(fp,"V%d=%.4ft",i+1,Vi);elsefprintf(fp,"V%d=0t",i+1,Vi);fprintf(fp,"n6、發(fā)電機(jī)支路電流如下:n");for(m=0;m<times

45、;m+)for(i=0;i<n;i+)printf("*n4、各支路電流為n");if(i+1=em)Igem=-(Em-Vi)/zem;fprintf(fp,"Ig%d0=%.4fn",em,Igem);fprintf(fp,"n6、各支路電流:n");for(m=0;m<a;m+)i=count0m-1;j=count1m-1;if(Vi>Vj)Ii=(Vj-Vi)/zij;fprintf(fp,"I%d%d=%.4ft",count0m,count1m,Ii);elseIi=(Vi-Vj)/

46、zij;fprintf(fp,"I%d%d=%.4ft",count1m,count0m,Ii);fclose(fp);break;/*短路計(jì)算完成，選擇操作*/ printf("*n");printf("短路計(jì)算已經(jīng)完成，請(qǐng)選擇下列操作n 新建一個(gè)系統(tǒng)請(qǐng)按");printf("n 加載已保存的系統(tǒng)請(qǐng)按n 更改原系統(tǒng)短路點(diǎn)請(qǐng)按");printf("n 退出請(qǐng)按");scanf("%d",&butn);system("cls");switch(but

47、n)case 1:create();break;case 2:load();break;case 3:change(name);break;case 4:quit();break;void create()char name20;char answer;FILE *fp;int n,a,f,i=0,j=0,sd,md,butn,times,nodeexist;/n,a,f分別為節(jié)點(diǎn)數(shù)、支路數(shù)、短路點(diǎn)float dk;int e10; /儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)接入節(jié)點(diǎn)float ae10; /對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)電勢(shì)float b10; /發(fā)電機(jī)支路電抗/*輸入文件*/printf("請(qǐng)輸入您想要?jiǎng)?chuàng)建系統(tǒng)

48、名稱(如xx.txt)用以保存系統(tǒng)參數(shù)n");scanf("%s",name); /輸入文件名/*輸入系統(tǒng)參數(shù)*/printf("請(qǐng)輸入系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，支路數(shù)，故障節(jié)點(diǎn)n");scanf("%d%d%d",&n,&a,&f);fp=fopen(name,"w+");fprintf(fp,"系統(tǒng)參數(shù)如下所示:nn");fprintf(fp,"1.系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為%dn2.系統(tǒng)的支路數(shù)為%dn3.系統(tǒng)的短路點(diǎn)為%dnn",n,a,f);fprintf

49、(fp,"支路電抗參數(shù)如下n");printf("請(qǐng)輸入支路首端號(hào)、支路末端號(hào)、支路電抗值n");for(i=0;i<a;i+)scanf("%d%d%f",&sd,&md,&dk);fprintf(fp,"z%d %d=%.4ft",sd,md,dk);/*發(fā)電機(jī)電抗*/fprintf(fp,"nn發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)及其電抗如下：");printf("請(qǐng)輸入發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)：n");scanf("%d",&times);printf("請(qǐng)輸入發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)、電勢(shì)以及支路電抗n");for(i=0;i<times;i+)scanf("%d%f%f",&ei,&aei,&bi);/*寫入文件*/fprintf(fp,"共%d臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)n",times);for(i=0;i<times;i+)printf("%fn",aei);getch();for(i=0;i<times;i+)fprintf(fp,"z%d=%.4ft",ei