短路電流計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)(論文) 題 目 名 稱(chēng) 短路電流計(jì)算課程設(shè)計(jì) 課 程 名 稱(chēng) 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 0841229001 系 、專(zhuān) 業(yè) 電氣工程系 08級(jí)電力一班 指 導(dǎo) 教 師 袁旭龍 黃肇 2011年 7月8 日邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)年級(jí)專(zhuān)業(yè)08電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名曹虎學(xué) 號(hào)0841229001題目名稱(chēng)短路電流計(jì)算課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間課程名稱(chēng) 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課程編號(hào)121202307設(shè)計(jì)地點(diǎn)綜合仿真實(shí)驗(yàn)室一、 課程設(shè)計(jì)（論文）目的 已知技術(shù)參數(shù)和條件題目一：某 10 節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)如圖 1 所示?；鶞?zhǔn)功率為100MVA，線(xiàn)路和變壓器正序和零序電抗如表 1 所示，輸電

2、線(xiàn)路的電壓為220kV 、110kV 。發(fā)電機(jī)正序、零序電抗包括中性點(diǎn)接地電抗如表 1所示（基準(zhǔn)功率為100MVA）。忽略電阻、并聯(lián)電抗和負(fù)載，并假定負(fù)序電抗等于正序電抗。計(jì)算下列不對(duì)稱(chēng)故障情況下的故障電流、節(jié)點(diǎn)電壓和線(xiàn)路電壓。節(jié)點(diǎn) f 發(fā)生金屬性?xún)上喽搪饭收?。三?任務(wù)和要求手工計(jì)算，進(jìn)行兩次迭代計(jì)算（用A4紙手寫(xiě)）。編程：一是校驗(yàn)；二是最終網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。四、參考資料何仰贊 主編.電力系統(tǒng)分析. 高教出版社出版.第一版.2002年劉明波 主編.大電網(wǎng)最優(yōu)短路計(jì)算.科學(xué)出版社出版

3、.第一版.2010年 陳珩 主編.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.中國(guó)電力出版社.第三版.2007年韓禎祥 主編.電力系統(tǒng)分析.浙江大學(xué)出版社.第三版.2005年五、進(jìn)度安排 2011年6月27日：下達(dá)課程設(shè)計(jì)的計(jì)劃書(shū)，任務(wù)書(shū)，設(shè)計(jì)題目及分組情況 2011年6月28日-30日：學(xué)生完成短路計(jì)算的手工計(jì)算 2011年7月1日：講述課程設(shè)計(jì)編程的思路、要求 2011年7月2日-4日：學(xué)生編寫(xiě)程序 2011年7月5日-：上機(jī)調(diào)試程序 2011年7月6日：上機(jī)調(diào)試程序，得出正確結(jié)果 2011年7月7日：完成課程設(shè)計(jì)的手工計(jì)算和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程等設(shè)計(jì)內(nèi)容，整理課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 2011年7月8日：組織學(xué)生答辯六、教研室審

4、批意見(jiàn)教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見(jiàn) 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：1 緒論1.1 短路計(jì)算概述 單相接地短路、兩相接地短路、兩相相間短路等屬于不對(duì)稱(chēng)短路。三相短路屬于對(duì)稱(chēng)短路。就實(shí)際發(fā)生的概率來(lái)看，電力系統(tǒng)的短路90%為不對(duì)稱(chēng)短路，這90%里面90%又是單相接地短路。短路有分很多種情況，有單相接地短路，兩相短路，兩相短路接地，三相短路等。此外，研究短路現(xiàn)象還要和電力系統(tǒng)的接線(xiàn)方式有關(guān)，如變壓器中性點(diǎn)直接接地，中性點(diǎn)非直接接地等等。針對(duì)不同短路，不同的接線(xiàn)方式，短路發(fā)生時(shí)有不同的現(xiàn)象。如果是中性點(diǎn)非直接接地的電力系統(tǒng)，那么單相短

5、路接地故障時(shí)仍然可以運(yùn)行一段時(shí)間，因?yàn)榇藭r(shí)線(xiàn)電壓是不變的，但是故障相的對(duì)低電壓變?yōu)榱?，非故障相的?duì)低電壓變?yōu)樵瓉?lái)的根號(hào)3倍，這時(shí)候如果絕緣做的不好，容易使故障擴(kuò)大。如果是中性點(diǎn)直接接地，那么就不能繼續(xù)運(yùn)行了，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生比較大的零序流線(xiàn)電壓也發(fā)生了變化。1.2 題目要求 某 10 節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)如圖 1 所示?；鶞?zhǔn)功率為100MVA ，線(xiàn)路和變壓器正序和零序電抗如表 1 所示，輸電線(xiàn)路的電壓為 220kV 、110kV 。發(fā)電機(jī)正序、零序電抗包括中性點(diǎn)接地電抗如表 1 所示（基準(zhǔn)功率為100MVA ）。忽略電阻、并聯(lián)電抗和負(fù)載，并假定負(fù)序電抗等于正序電抗。計(jì)算 下列不對(duì)稱(chēng)故障情況下的故障電流、節(jié)點(diǎn)

6、電壓和線(xiàn)路電壓。節(jié)點(diǎn) f 發(fā)生金屬性?xún)上嘟拥毓收?；（分配任?wù)：第二組）G11234f510 G296xnxn8 7圖 1.10 節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)單線(xiàn)圖 表 1發(fā)電機(jī)、變壓器和線(xiàn)路的數(shù)據(jù)（p.u.）元件電壓等級(jí)/kV正序電抗 x1負(fù)序電抗 x2零序電抗 x0接地電抗 xn備注G1250.20.20.050.04G213.80.20.20.050.02T125/110/110T213.8/220/2200.050.050.050.00節(jié)點(diǎn) 1、20.040.040.080.00節(jié)點(diǎn) 1、90.080.080.100.00節(jié)點(diǎn) 2、90.020.020.040.00節(jié)點(diǎn) 5、100.050.050.

7、060.00節(jié)點(diǎn) 5、60.020.020.050.00節(jié)點(diǎn) 6、10T34110/2200.210.210.40.00T78110/2200.240.240.480.00L231100.10.10.030.00L891100.10.10.030.00L45L67220 0.30.30.040.002200.30.30.040.003 程序及說(shuō)明 本程序采用MATLAB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)。MATLAB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)完整，且具有優(yōu)良的移植性，它的基本數(shù)據(jù)元素是不需要定義的數(shù)組。它可以高效率地解決工業(yè)計(jì)算問(wèn)題，特別是關(guān)于矩陣和矢量的計(jì)算。MATLAB與C語(yǔ)言和FORTRAN語(yǔ)言相比更容易

8、被掌握。通過(guò)M語(yǔ)言，可以用類(lèi)似數(shù)學(xué)公式的方式來(lái)編寫(xiě)算法，大大降低了程序所需的難度并節(jié)省了時(shí)間，從而可把主要的精力集中在算法的構(gòu)思而不是編程上。MATLAB設(shè)計(jì)中，原始數(shù)據(jù)的填寫(xiě)格式是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，它與程序使用的方便性和靈活性有著直接的關(guān)系。原始數(shù)據(jù)輸入格式的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)從使用的角度出發(fā)，原則是簡(jiǎn)單明了，便于修改。3.1 源程序流程圖clear all;T=input(please input 題號(hào)數(shù) ：);VF0=input(please input 故障點(diǎn)電壓 ：);Y1=input(please input 正序負(fù)序?qū)Ъ{矩陣 ：);Y0=input(please input 零序?qū)Ъ{矩

9、陣 ：);N1=input(please input 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù) ：);N2=input(please input 零序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù) ：);N3=input(please input 短路節(jié)點(diǎn)號(hào) ：);disp(fault表示輸入短路類(lèi)型 1表示單相a短路 2表示兩相bc短路 3表示兩相bc短路接地)fault=input(please input fault的值 ：);%求正序和負(fù)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)*Y

10、Y1(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);endYY2=YY1;disp(正序因子表);YY1 disp(負(fù)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);

11、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 endendfor m=1:N2 YY0(m,m)=1/YY0(m,m);enddisp(零序因子表);YY0end%正負(fù)序阻抗矩陣第N3列元素f1=zeros(1,N1);h1=zeros(1,N1);z1=zeros(N1,N1);for

12、 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=N1:-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(正序阻抗矩陣第N3列元素);disp(z1=);disp

13、(z1(:,:);disp(負(fù)序阻抗矩陣第N3列元素);disp(z2=);disp(z2(:,:);%求零序阻抗矩陣第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); 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

14、);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(零序阻抗矩陣第N3列元素);disp(z0=);disp(z0);end%求短路電流ZFF1=z1(N3,N3);ZFF2=ZFF1;ZFF0=z0(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); IF

15、2=-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的值分別為：);ZFF1ZFF2ZFF0disp(正序短路電流);IF1 %正序短路電流disp(負(fù)序短路電流);IF2 %負(fù)序短路電流disp(零序短路電流);IF0 %零序短路電流%求節(jié)點(diǎn)電壓V1=zeros(N1,1);V2=zeros(N1,1);V0=zeros(N1,1);%由于z0矩陣中的編號(hào)和實(shí)際中的編號(hào)不一樣所

16、以要進(jìn)行轉(zhuǎn)換%用于求節(jié)點(diǎn)電壓的零序阻抗矩陣第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(節(jié)點(diǎn)正序電壓);V1disp(節(jié)點(diǎn)負(fù)序電壓);V2disp(節(jié)點(diǎn)零序電壓);V0%計(jì)算短路點(diǎn)的線(xiàn)路電壓a=-1/2+sqrt(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*I

17、F1; 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(短路點(diǎn)的線(xiàn)路電壓);VfaVfbVfc3.2 程序運(yùn)行運(yùn)行程序并安全要求輸入：please input 題號(hào)數(shù) ：1please input 故障點(diǎn)電壓 ：1.7940*iplease input 正序負(fù)序?qū)Ъ{矩陣 ：-50i,20i,0,0,0,0,0,0,25i,0;20i,-42.5i,10i,0,0,0,0,0,12.5i,0;0,10i,-14.762i,4.762i

18、,0,0,0,0,0,0;0,0,4.762i,-8.095i,3.333i,0,0,0,0,0;0,0,0,3.333i,-73.333i,20i,0,0,0,50i;0,0,0,0,20i,-73.333i,3.333i,0,0,50i;0,0,0,0,0,3.333i,-7.5i,4.167i,0,0;0,0,0,0,0,0,4.167i,-14.167i,10i,0;25i,12.5i,0,0,0,0,0,10i,-47.5i,0;0,0,0,0,50i,50i,0,0,0,-105i;please input 零序?qū)Ъ{矩陣 ：-63.33i,33.333i,0,0,0,0,0,10i

19、;33.333i,-35.833i,2.5i,0,0,0,0,0;0,2.5i,-27.5i,25i,0,0,0,0;0,0,25i,-66.667i,16.667i,0,0,0;0,0,0,16.667i,-61.667i,25i,0,0;0,0,0,0,25i,-27.083i,2.083i,0;0,0,0,0,0,2.083i,-35.417i,33.333i;10i,0,0,0,0,0,33.333i,-55.833i;please input 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù) ：10please input 零序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù) ：8please input 短路節(jié)點(diǎn)號(hào) ：4fault表示輸入短路類(lèi)型 1表示單

20、相a短路 2表示兩相bc短路 3表示兩相bc短路接地please input fault的值 ：2正序因子表YY1 = Columns 1 through 7 0 + 0.0200i -0.4000 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0290i -0.2899 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0843i -0.4014 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1617i -0.5390 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0140i -0.2796 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0148i -0.0492 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1363i 0 0 0 0 0 0 0 0

21、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Columns 8 through 10 0 -0.5000 0 0 -0.6522 0 0 -0.5497 0 0 -0.4234 0 0 -0.0197 -0.6989 0 -0.0058 -0.9445 -0.5680 -0.0026 -0.4291 0 + 0.0847i -0.8484 -0.1515 0 0 + 0.1407i -0.4057 0 0 0 + 0.1463i負(fù)序因子表YY2 = Columns 1 through 7 0 + 0.0200i -0.4000 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0290i -0.28

22、99 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0843i -0.4014 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1617i -0.5390 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0140i -0.2796 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0148i -0.0492 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1363i 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 -0.5000 0 0 -0.6522 0 0 -0.5497 0 0 -0.4234 0 0 -0.0197 -0.6989 0 -0.0058 -0.944

23、5 -0.5680 -0.0026 -0.4291 0 + 0.0847i -0.8484 -0.1515 0 0 + 0.1407i -0.4057 0 0 0 + 0.1463i零序因子表YY0 = Columns 1 through 7 0 + 0.0158i -0.5263 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0547i -0.1367 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0368i -0.9205 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0229i -0.3818 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0181i -0.4521 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0634i -0.132

24、0 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0285i 0 0 0 0 0 0 0 Column 8 -0.1579 -0.2878 -0.0265 -0.0152 -0.0046 -0.0072 -0.9490 0 + 0.0475if1的值f1 = 0 0 0 1.0000 0.5390 0.1507 0.0074 0.0042 0.4385 0.7008h1的值h1 = Columns 1 through 7 0 0 0 0 + 0.1617i 0 + 0.0075i 0 + 0.0022i 0 + 0.0010i Columns 8 through 10 0 + 0.0004i 0 + 0

25、.0617i 0 + 0.1025i正序阻抗矩陣第N3列元素z1= Columns 1 through 7 0 0 0 0 + 0.0975i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1146i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1631i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.2650i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1105i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1048i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1041i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1035i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1033i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1025i 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 負(fù)序阻抗矩陣第N3列元素z2= Columns 1 through 7 0 0 0 0 + 0.0975i 0 0 0 0 0 0 0 + 0.1146i 0 0 0 0 0 0 0 +