短路電流計算課程設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上課程設計(論文) 題 目 名 稱 短路電流計算課程設計 課 程 名 稱 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 學 生 姓 名 學 號 系 、專 業(yè) 電氣工程系 08級電力一班 指 導 教 師 袁旭龍 黃肇 2011年 7月8 日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè)08電氣工程及其自動化學生姓名曹虎學 號題目名稱短路電流計算課程設計設計時間2011.6.27-2011.7.8課程名稱 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課程編號設計地點綜合仿真實驗室一、 課程設計（論文）目的 通過課程設計, 使學生鞏固電力系統(tǒng)三相短路計算的基本原理與方法，掌握短路電流的數值求解方法(矩陣直接求逆，節(jié)點優(yōu)化編號，LR 分解)

2、，開發(fā)系統(tǒng)短路故障電流的計算程序。讓學生掌握用計算機仿真分析電力系統(tǒng)的方法。同時，通過軟件開發(fā)，也有助于計算機操作能力和軟件開發(fā)能力的提高。已知技術參數和條件題目一：某 10 節(jié)點電力系統(tǒng)如圖 1 所示。基準功率為100MVA，線路和變壓器正序和零序電抗如表 1 所示，輸電線路的電壓為220kV 、110kV 。發(fā)電機正序、零序電抗包括中性點接地電抗如表 1所示（基準功率為100MVA）。忽略電阻、并聯電抗和負載，并假定負序電抗等于正序電抗。計算下列不對稱故障情況下的故障電流、節(jié)點電壓和線路電壓。節(jié)點 f 發(fā)生金屬性兩相短路故障。三、 任務和要求1. 按學校規(guī)定的格式編寫設計論文。2. 論文主

3、要內容有：課題名稱。設計任務和要求。手工計算，進行兩次迭代計算（用A4紙手寫）。編程：一是校驗；二是最終網絡潮流計算。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。注：1此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；2此表1式3份，學生、指導教師、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.大電網最優(yōu)短路計算.科學出版社出版.第一版.2010年 陳珩 主編.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.中國電力出版社.第三版.2007年韓禎祥 主編.電力系統(tǒng)分析.浙江大學出版社.第三版.2005年五、進度安排 2011年6月27日：下達課程設計的計劃

4、書，任務書，設計題目及分組情況 2011年6月28日-30日：學生完成短路計算的手工計算 2011年7月1日：講述課程設計編程的思路、要求 2011年7月2日-4日：學生編寫程序 2011年7月5日-：上機調試程序 2011年7月6日：上機調試程序，得出正確結果 2011年7月7日：完成課程設計的手工計算和計算機語言編程等設計內容，整理課程設計報告。 2011年7月8日：組織學生答辯六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）：1 緒論1.1 短路計算概述 單相接地短路、兩相接地短路、兩相相間短

5、路等屬于不對稱短路。三相短路屬于對稱短路。就實際發(fā)生的概率來看，電力系統(tǒng)的短路90%為不對稱短路，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，研究短路現象還要和電力系統(tǒng)的接線方式有關，如變壓器中性點直接接地，中性點非直接接地等等。針對不同短路，不同的接線方式，短路發(fā)生時有不同的現象。如果是中性點非直接接地的電力系統(tǒng)，那么單相短路接地故障時仍然可以運行一段時間，因為此時線電壓是不變的，但是故障相的對低電壓變?yōu)榱?，非故障相的對低電壓變?yōu)樵瓉淼母?倍，這時候如果絕緣做的不好，容易使故障擴大。如果是中性點直接接地，那么就不能繼續(xù)運

6、行了，系統(tǒng)會產生比較大的零序流線電壓也發(fā)生了變化。1.2 題目要求 某 10 節(jié)點電力系統(tǒng)如圖 1 所示。基準功率為100MVA ，線路和變壓器正序和零序電抗如表 1 所示，輸電線路的電壓為 220kV 、110kV 。發(fā)電機正序、零序電抗包括中性點接地電抗如表 1 所示（基準功率為100MVA ）。忽略電阻、并聯電抗和負載，并假定負序電抗等于正序電抗。計算 下列不對稱故障情況下的故障電流、節(jié)點電壓和線路電壓。節(jié)點 f 發(fā)生金屬性兩相接地故障；（分配任務：第二組）專心-專注-專業(yè)G11234f510 G296xnxn8 7圖 1.10 節(jié)點簡單電力系統(tǒng)單線圖 表 1發(fā)電機、變壓器和線路的數據（

7、p.u.）元件電壓等級/kV正序電抗 x1負序電抗 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 1、20.040.040.080.00節(jié)點 1、90.080.080.100.00節(jié)點 2、90.020.020.040.00節(jié)點 5、100.050.050.060.00節(jié)點 5、60.020.020.050.00節(jié)點 6、10T34110/2200.210.210.40.00T78110/2200.240.240.480.00L231100

8、.10.10.030.00L891100.10.10.030.00L45L67220 0.30.30.040.002200.30.30.040.001.3 設計內容1. 根據電力系統(tǒng)網絡圖推導電力網絡數學模型，寫出各節(jié)點阻抗； 2. 畫出并正序、負序、零序網絡圖； 3. 求得電短路點K等值電勢和輸入電抗； 4. 求解短路點的短路故障流、節(jié)點電壓、線路電壓；5. 上機編程調試；連調；6. 計算并分析給定系統(tǒng)短路電流分析并與手工計算結果作比較分析3 程序及說明 本程序采用MATLAB程序設計語言進行程序的設計。MATLAB程序設計語言結構完整，且具有優(yōu)良的移植性，它的基本數據元素是不需要定義的數組

9、。它可以高效率地解決工業(yè)計算問題，特別是關于矩陣和矢量的計算。MATLAB與C語言和FORTRAN語言相比更容易被掌握。通過M語言，可以用類似數學公式的方式來編寫算法，大大降低了程序所需的難度并節(jié)省了時間，從而可把主要的精力集中在算法的構思而不是編程上。MATLAB設計中，原始數據的填寫格式是很關鍵的一個環(huán)節(jié)，它與程序使用的方便性和靈活性有著直接的關系。原始數據輸入格式的設計，主要應從使用的角度出發(fā)，原則是簡單明了，便于修改。3.1 源程序流程圖clear all;T=input('please input 題號數 ：');VF0=input('please input

10、 故障點電壓 ：');Y1=input('please input 正序負序導納矩陣 ：');Y0=input('please input 零序導納矩陣 ：');N1=input('please input 網絡節(jié)點數 ：');N2=input('please input 零序網絡節(jié)點數 ：');N3=input('please input 短路節(jié)點號 ：');disp('fault表示輸入短路類型 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(&#

11、39;please input fault的值 ：');%求正序和負序因子表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:N

12、1 YY1(m,m)=1/YY1(m,m);endYY2=YY1;disp('正序因子表');YY1 disp('負序因子表');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)*Y

13、Y0(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%正負序阻抗矩陣第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 k>N3 for m=N3:k-1 f1(1,k)=f1(1,k)-YY1(m,k)*f1(1,m); end h1(1,

14、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(z1(:,:);disp('負序阻抗矩陣第N3列元素');disp('z2=');disp(z2(:,:);%求零序阻抗矩陣第

15、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 k>N3-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)

16、; 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); IF2=-IF1; if fault

17、=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('負序短路電流');IF2 %負序短路電流disp('零序短路電流');IF0 %零序短路電流%求節(jié)點電壓V1=zeros(N1,1);V2=zeros(N1,1);V0=zeros(N1,1

18、);%由于z0矩陣中的編號和實際中的編號不一樣所以要進行轉換%用于求節(jié)點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)點正序電壓');V1disp('節(jié)點負序電壓');V2disp('節(jié)點零序電壓');V0%計算短路點的線路電壓a=-1/2+sqrt(3)/2*i;if fault=1 Vfa=0; Vfb=(a*a-a)*ZFF2+(a*a-1)*ZFF0*IF1; Vfc=(a

19、-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('短路點的線路電壓');VfaVfbVfc3.2 程序運行運行程序并安全要求輸入：please input 題號數 ：1please input 故障點電壓 ：1.7940*iplease input 正序負序導納矩陣 ：-50i,20i,0,0,0,0,

20、0,0,25i,0;20i,-42.5i,10i,0,0,0,0,0,12.5i,0;0,10i,-14.762i,4.762i,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,50

21、i,0,0,0,-105i;please input 零序導納矩陣 ：-63.33i,33.333i,0,0,0,0,0,10i;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 網絡節(jié)點數 ：

22、10please input 零序網絡節(jié)點數 ：8please input 短路節(jié)點號 ：4fault表示輸入短路類型 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

23、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 -0.9445 -0.5680 -0.0026 -0.4291 0 + 0.0847i -0.8484 -0.1515 0 0 + 0.1407i -0.4057 0 0 0 + 0.1463i負序因子表YY2 = Colum

24、ns 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 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Columns 8 through 10 0 -0.5000 0 0 -0.6

25、522 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 -0.381

26、8 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0181i -0.4521 0 0 0 0 0 0 0 + 0.0634i -0.1320 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 + 0.0075

27、i 0 + 0.0022i 0 + 0.0010i Columns 8 through 10 0 + 0.0004i 0 + 0.0617i 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