2012故障上机计算计划及要求.ppt

故障分析上机计算,指导老师：李翀 贾文超 余洋,2012电自专业,该环节的任务、要求与教学安排 电力系统故障计算机分析计算的基本原理,1、该环节的任务、要求与教学安排,课程名称：故障分析上机计算 课程类型: 教学实践环节 学 分：2 适用对象: 电气工程及其自动化专业（继电保护及自动远动技术专业方向） 先修课程：电力系统分析基础、电力系统故障分析（及计算机C语言课程）,1.1 课程设计的目的 巩固“电力系统故障分析”课程的理论知识，进一步掌握故障计算的基本知识和计算方法； 熟悉使用计算机计算电力系统故障过程，掌握数学模型，提高编程能力； 提高独立分析问题和解决问题的工作能力。,1.2 该环节的主要内容 （1）手算简单故障 对给定的电力系统接线图，选择母线C或母线D为短路点，计算三相短路、两相短路、单相接地和两相接地短路等短路故障，过程与要求参见指导书（任务一）。,（2）上机计算 软件平台：Turbo C或VC、VC+ 采用节点阻抗方程计算简单故障； 画出程序流程，编写程序代码，要求程序代码易懂、通用； 上机计算故障，得出正确结果； 原始数据与结果采用数据文件格式； 进行结果分析。,1.3 进度计划,1.4 时间和地点安排,上机时间： 6月13日至15日上午8:0011:50 6月18日下午15:0018:00 6月19日上午8:0011:50 6月20日全天；其余时间自习 上机地点：教九楼A座五楼机房B区，按班级安排座次 注意：（1）上机时自带上机卡，费用不足请充值。（2）每天自行备份。,1.5 设计成果要求 A. 手算各种简单故障（手写） 制定各序等值网络，参数计算过程及结果（整理成表格），短路电流计算过程及结果（整理为表格），短路电压计算过程及结果。 B. 上机计算简单故障（除输出结果外，其余部分均手写） 输入、输出数据采用数据文件方式（有条件的同学打印出来，粘在报告上），格式规范、易读；计算结果正确并与手算结果进行分析、比较；简要说明程序的主要功能及实用方法。,设计报告内容完整，条理清晰，书写规范。 说明：报告封面用学校统一的报告模板；完成内容要包括完整的手算过程、程序流程（编程思路）、程序计算结果及与手算结果的比较。 D. 在教师的指导下，独立完成。,1.6 考核方式 成绩分为：优、良、及格和不及格4档 其中设计报告40，口试和考勤60%， 申报优、良程序必须自己编写。,1.7 推荐参考书 A.电力系统故障分析上机计算指导书，徐玉琴，校印讲义。 B. 电力系统故障分析，刘万顺，中国电力出版社，1998年。 C. C程序设计，谭浩强，清华大学出版社，1991年。,1.8 注意事项 1. 申优和良的同学程序，程序必须是自己编写且独立完成的 2. 课程设计报告，封面统一用学校教务处提供的课程设计报告格式中的封面，封面可以打印；报告内容需手写，不可打印，上机计算结果可打印 3. 上机期间不得无故缺席，有事情需向指导教师请假 4. 暂定18周周三开始进行程序验收和口试 5. 18周周四上午各班班长或学习委员将报告收齐，交到教一楼324或347，也可答辩时统一交,2.电力系统故障上机计算的基本知识与原理,2.1 故障计算的程序流程 采用节点阻抗方程计算简单故障； 程序代码要易懂、通用； 原始数据与结果采用数据文件格式； 得出的结果正确.,2.2 故障计算的具体过程 A. 故障计算的几点假设： 系统3相参数对称； 不计各元件的电阻，即R=0； 各元件的正序和负序电抗相等，即X1=X2； 不计线路电容电流的影响； 计算简单短路故障时，各发电机电势的标么值均为 ； 各种短路均为金属性短路，纵向不对称故障指一相断相和两相断相； 故障形式取A相为特殊相(手算)，故障计算以A相为基准相。,B.选取基准值，对系统各元件进行标么值计算 选取基准值：取SB=1000MVA，UB=Uav。 选UB=Uav可以简化标么值计算，尤其是可以不用考虑变压器变比，可以简便的计算出近似的结果。（见故障分析课本P12，以及P17例1-3） b）主要元件标么值计算： （见故障分析课本P15） 发电机 变压器 输电线路 电抗器,C.定义系统节点号，定制支路阻抗矩阵z、支路导 纳矩阵y、节点导纳矩阵Y、节点阻抗矩阵Z 支路阻抗矩阵z的形成； 支路导纳矩阵y的形成；（见故障分析课本P219） 节点导纳矩阵Y的形成： （i=1,2, ,n） (i,j=1,2, ,n；ij) 其中，n为网络独立节点数，j为与节点i相连支路的另一端节点号， 为支路i-j的导纳值， 为节点i的接地支路导纳值 d) 节点阻抗矩阵的形成： 通过全主元高斯约当消去法（P241）求逆求得阻抗矩阵,D.修正节点阻抗矩阵 故障计算所用节点阻抗矩阵是各序网络口开路时，即短路故障发生前，断相出现后的节点阻抗矩阵。所以，纵向不对称故障计算必须修改不对称断相口出现前的原网络节点阻抗矩阵，利用支路追加法可直接修正节点阻抗矩阵。 横向故障： Z Z 纵向故障： Z Z 设原网络已有m个节点（旧节点），其相应的节点阻抗矩阵为,当在原网络的节点i上追加不接地树支时，网络中增加一个节点j，新增节点阻抗矩阵元素为： 对角元： 非对角元： （k=1,2,m） 而与原网络节点所对应的矩阵元素不变。 b)在原网络节点i、j间追加链支时，网络的节点阻抗矩阵任一元素为 (l,k=1,2,m) （具体参见故障分析课本P247-249）,E. 计算口电压的正常分量 短路故障时： 其中， 为节点注入电流的正常分量。 F.计算各序网的故障口阻抗 （s = 0,1,2） 短路故障时： （s = 0,1,2）,G.计算故障口各序电流 三相对称短路： 串联型故障： 并联型故障：,上接c） 特别的： 两相短路是并联型故障的特殊情况，无零序电流，即,H.计算任意节点m的序电压及相电压 任意节点m的各序电压 短路故障时,b)任意节点m的三相电压 令,b)任意节点m的三相电压,其中，Rm表示对复数取实部，Im表示对复数取虚部。,c）相电压模值 （r=a,b,c）,I.计算任意支路的序电流及相电流 任意支路ij的各序电流 （S=0,1,2） 为支路ij的各序阻抗值,b) ij支路的三相电流,b) ij支路的三相电流,c）相电流模值 注意： 1、 对于短路故障，故障口关联节点为F、O，其中O为参考点； 2、对于断相故障，故障口关联节点为F、T，均为独立节点； 3、各序网的节点阻抗矩阵或其中所需用的元素，均是在故障口开路条件下形成的。这样才能按各公式进行计算； 4、具体算法基于前面的假设，具有局限性。,3.电力系统故障手算步骤,选取基准值，对系统各元件进行标么值计算（整理成表格） 制定各序等值网络 计算各序网络中各输电线路支路的电流分布系数 计算短路点电流和电压 计算各输电线上的序电流和相电流 计算母线A的序电压和相电压 将结果整理为表格,部分手算中间结果,母线C，X1=0.2554， X0=0.3746 母线D，X1=0.2305， X0=0.4683 电流分布系数 母线C CDA CAC CDC CED