短路電流計算課程設計

課程設計論文)題目名稱課程名稱學生姓名

短路電流計算課程設計電力系統(tǒng)暫態(tài)分析學

號

0841229001系、專業(yè)

電氣工程系電力一班指導教師

袁旭龍

黃肇2011年7月日1

邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè)

電工程及其自動化

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

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,使生鞏固電力統(tǒng)三相短路計算的基本原理與方法，掌握短路電流的數(shù)值求解方法矩陣直接求逆，節(jié)點化編號LR分，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開發(fā)能力的提高。已知技術參數(shù)和條件題目一：某10節(jié)點電力系統(tǒng)如所。基準功率為100MVA線路和變壓器正序和零序電抗如表1所，輸電線路的電壓為220kV110kV。電機正序、零序電抗包括中性點接地電抗如表1所（基準功率為100MVA忽略電阻并聯(lián)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電壓和線路電壓點f發(fā)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。2.論文主要內(nèi)容有：①課題名稱②設計任務和要求。③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(wǎng)絡潮流計算。⑤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(jīng)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、研室各1。2

四、參考資料何仰贊主編電系統(tǒng)分析.高出版社出.第一.2002劉明波主編大網(wǎng)最優(yōu)短路計科學出版社出.第一版2010年陳珩主編.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分.國電力出版.第三.2007年韓禎祥主編電系統(tǒng)分析.浙大學出版第三.2005年五、進度安排月日下達課程設計的計劃書，任務書，設計題目及分組情況月日-30日學生完成短路計的手工計算月1日講述課程設編程的思路、要求月2日-4日學生編寫程序月5日-：上機調(diào)試程序月6日上機調(diào)試程，得出正確結(jié)果月7日課設的手工計算和計算機語言編程等設計內(nèi)容程計報告。月8日組織學生答六、教研室審批意見教研室主任（簽字

年

月

日七、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3

221緒論1.1單相接地短路、兩相接地短路、兩相相間短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0%不對稱短路，90%面90%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(xiàn)象。如果是中性點非直接接地的電力系統(tǒng)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)榱悖枪收舷嗟膶Φ碗妷鹤優(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)運行了系統(tǒng)會產(chǎn)生比較大的零序流線電壓也發(fā)生了變化。1.2某10節(jié)點電力系統(tǒng)如圖1所示。基準功率100，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kV、110發(fā)電機正序序電抗包括中性點接地電抗如表1所（基準功率100忽略電阻并聯(lián)電抗和負載，并假定負序電抗等于正序電抗。計算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）3

4f1

2

5

10

x

n

9

6

x

n84

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(shù)據(jù)（元件

電壓等級

正序電抗

x1

負序電抗

x

2

零序電抗

x

0

接地電抗

x

n

備注12

0.20.2

0.20.2

T1

節(jié)點、2節(jié)點、9節(jié)點、9T2

13.8/220/220

節(jié)點、10節(jié)點、6節(jié)點、10T34

0.4

T78

L

23

0.1

0.1

L89

0.1

0.1

LL

4567

0.3

0.30.3

5

式--可編輯--專業(yè)資料-----1.3設計內(nèi)容1.根據(jù)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡圖推導電力網(wǎng)絡數(shù)學模型，寫出各節(jié)點阻抗；2.畫出并正序、負序、零序網(wǎng)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(diào)試；連調(diào)；6.計算并分析給定系統(tǒng)短路電流分析并與手工計算結(jié)果作比較分析3程序及說明完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----本程序采用MATLAB序設計語言進行程序的設計程序設計語言結(jié)構完整，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)計算問題，特別是關于矩陣和矢量的計算。MATLAB與語言和FORTRAN

語言相比更容易被掌握。通過M語言，可以用類似數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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。完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----3.1

all;input題號數(shù)：');VF0=input('pleaseinput故障點電壓：');input正序負序?qū)Ъ{矩陣：');input零序?qū)Ъ{矩陣：');N1=input('pleaseinput網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)：');N2=input('pleaseinput零序網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)：');N3=input('pleaseinput短路節(jié)點號：');disp('fault表示輸入短路類型1示單相a短路表示兩相bc路3示兩相短路接地'inputfault的值：');%求正序和負序因子表form=1:N1forn=m:N1iffork=1:m-1YY1(m,m)=YY1(m,m)-YY1(k,m)*YY1(k,m)*YY1(k,k);YY1(m,n)=Y1(m,n);fork=1:m-1YY1(m,n)=YY1(m,n)-YY1(k,m)*YY1(k,n)*YY1(k,k);YY1(m,n)=YY1(m,n)/YY1(m,m);form=1:N1YY1(m,m)=1/YY1(m,m);YY2=YY1;正序因子表');YY1負序因子表');YY2%求零序因子表iffault==2form=1:N2完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----forn=m:N2iffork=1:m-1YY0(m,m)=YY0(m,m)-YY0(k,m)*YY0(k,m)*YY0(k,k);YY0(m,n)=Y0(m,n);fork=1:m-1YY0(m,n)=YY0(m,n)-YY0(k,m)*YY0(k,n)*YY0(k,k);YY0(m,n)=YY0(m,n)/YY0(m,m);form=1:N2YY0(m,m)=1/YY0(m,m);零序因子表');YY0%正負序阻抗矩陣第列元素f1=zeros(1,N1);h1=zeros(1,N1);z1=zeros(N1,N1);forifk==N3f1(1,k)=1;h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);ifk>N3form=N3:k-1f1(1,k)=f1(1,k)-YY1(m,k)*f1(1,m);h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);disp('f1的值'f1disp('h1的值');h1forz1(m,N3)=h1(1,m);fork=m+1:N1完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----z2=z1;正序阻抗矩陣第N3元素);負序阻抗矩陣第N3元素);%求零序阻抗矩陣第列元素z0=zeros(N1,N1);iffault==2f0=zeros(1,N2);h0=zeros(1,N2);foriff0(1,k)=1;h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);ifk>N3-Tforf0(1,k)=f0(1,k)-YY0(m,k)*f0(1,m);h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);disp('f0的值'f0disp('h0的值');h0forfork=m+1:N2z0(m,N3-T)=z0(m,N3-T)-YY0(m,k)*z0(k,N3-T);零序阻抗矩陣第N3元素);%求短路電流ZFF2=ZFF1;IF1=0;IF2=0;完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----IF0=0;iffault==1IF1=VF0/(ZFF0+ZFF1+ZFF2);IF2=IF1;IF0=IF1;IF1=VF0/(ZFF1+ZFF2);iffault==3disp('ZFF1ZFF0的值別為：ZFF1ZFF2ZFF0正序短路電流');%正序短路電流負序短路電流');%負序短路電流零序短路電流');%零序短路電流%求節(jié)點電壓V1=zeros(N1,1);V2=zeros(N1,1);V0=zeros(N1,1);%由于陣中的編號和實際中的編號不一樣所以要進行轉(zhuǎn)換%用于求節(jié)點電壓的零序阻抗矩陣第N3列素forV1(k,1)=VF0-IF1*z1(k,N3);節(jié)點正序電壓');V1節(jié)點負序電壓');V2節(jié)點零序電壓');V0%計算短路點的線路電壓完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----iffault==1Vfb=[(a*a-a)*ZFF2+(a*a-1)*ZFF0]*IF1;Vfc=[(a-a*a)*ZFF2+(a-1)*ZFF0]*IF1;iffault==2Vfa=2*ZFF2*IF1;iffault==3Vfa=3*ZFF2*ZFF0/(ZFF2+ZFF0)*IF1;Vfb=0;Vfc=0;短路點的線路電壓');VfaVfbVfc完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----3.2運行程序并安全要求輸入：pleaseinput題號數(shù)：pleaseinput故障點電壓：1.7940*ipleaseinput正序負序?qū)Ъ{矩陣：,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;]pleaseinput零序?qū)Ъ{矩陣：-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;0,0,0,0,0,2pleaseinput網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)：10pleaseinput零序網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)：8pleaseinput短路節(jié)點號：4fault示輸入短路類型表示單相a短路2表示兩相路3表示兩相bc短路接地pleaseinputfault的值：正序因子表YY11700.0200i-0.40000000+0.0290i-0.289900000+0.0843i-0.40140000+0.1617i-0.5390000+-0.2796000+000+0.1363i000000000完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----8100-0.50000-0.65220-0.54970-0.42340-0.0197-0.69890-0.0058-0.9445-0.5680-0.00260+-0.15150+0.1407i00+0.1463i負序因子表YY21700.0200i-0.40000000+0.0290i-0.289900000+0.0843i0000+0.1617i-0.5390000+-0.2796000+000+0.1363i0000000008100-0.50000-0.65220-0.5497完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----0-0.42340-0.0197-0.69890-0.0058-0.9445-0.5680-0.00260+-0.15150+0.1407i00+0.1463i零序因子表YY01700.0158i-0.52630000+0.0547i-0.136700000000-0.3818000+-0.4521000+000+0.0285i000-0.1579-0.2878-0.0265-0.0152-0.0046-0.0072-0.94900+f1的值f1=完整版學習資料分享----

0000.0368i-0.92050+0.0229i0000

式--可編輯--專業(yè)資料-----0000.43850.7008h1值h1=1700+0.1617i0+0+0.0022i0+0.0010i8100++0.0617i0.1025i正序阻抗矩陣第N3列素170000000000000000000000000000000000000000008100000000完整版學習資料分享----

0+0.0975i00+0.1631i0+0.2650i00+0.1048i0+0.1041i0+0.1035i0+0.1033i0+0.1025i

式--可編輯--專業(yè)資料-----00000000000000負序阻抗矩陣第N3列素17000000000000000000008100000000000

0000000000000000000000000000000完整版學習資料分享----

0+0.0975i00+0.1631i0+0.2650i00+0.1048i0+0.1041i0+0.1035i0+0.1033i0+0.1025i

式--可編輯--專業(yè)資料-----f0的值f0=00.35150.1589h0值h0=1700+0.0368i00.0211i0+0.0101i0+0.0006i0+零序阻抗矩陣第N3列素1700+0.0053i000000+00000+0.0603i000000+0000+0000+00000+0.0034i00000+0.0030i000000000810完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----00000000000000000000ZFF1ZFF0的值分別為：ZFF10+ZFF20+ZFF00+完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----正序短路電流負序短路電流-3.3848零序短路電流0節(jié)點正序電壓V1=0+0+0+0+0+0+0+0+0+0+節(jié)點負序電壓V2=0+0+0+0+0+0+0+0+0+完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----0+節(jié)點零序電壓V0=0000000000短路點的線路電壓Vfa0+Vfb=00.8970iVfc00.8970i完整版學習資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----4總結(jié)與體會這次課程設計歷時兩個星期多，通過這兩個星期的學習，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。此次課程設計首先讓我明白了要使電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定，必須經(jīng)過精密的設計和計算。課程設計的過程中，我加深了對潮流計算的認識，尤其是P-Q分解法進行潮流計算的求解思路有了比較透徹的理解。比如說對求節(jié)點導納矩陣中應當注意的一些對地支路和含有變壓器的支路的處理，還有求解因子表的方法。在手工計算過程中問我