基于 和联合编成的电力系统课程设计

1、 可修改 欢送下载 精品 Word 可修改 欢送下载 精品 Word 可修改 欢送下载 精品 Word 信息(xnx)工程学院 电力(dinl)系统分析课程设计报告书 题目(tm): 电力系统短路(dunl)故障的计算机算法程序设计 专 业：电气工程及其自动化 班 级： 0309407 学 号： 030940733 学生(xu sheng)姓名： 刘堃 指导教师： 钟建伟 2022 年 3 月 5 日 信息(xnx)工程学院课程设计任务书学生姓名刘堃学 号030940733成 绩设计题目 电力系统短路故障的计算机算法程序设计设计内容 电力系统故障的计算程序设计及编制和调试。根据所给的电力系统，

2、编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统计算程序对电力系统分析有进一步理解，同时加强计算机实际应用能力的训练。设计要求1、运用合理的计算方法，就是要求所选用的计算方法能快速准确地得出正确结果，同时还应要求在解算过程中占用内存少，以利提高计算机的解题规模。2、选择适宜的语言编写程序，就是首先确定用什么计算机语言来编制程序；其次是作出计算的流程图；第三根据流程图用选择的语言编写计算程序。3、考虑影响问题的主要因素，而忽略一些次要因素，使数学模型既能正确地反映实际问题，又使计算不过于复杂。时间安排 1、先熟悉编程语言一周时间 2、复习

3、电力系统分析相关内容一周时间 3、建立模型，确定算法，编程，完成任务参考资料1?电力系统分析?上册 华中科技大学出版社 何仰赞2?电力系统故障的计算机辅助分析? 重庆大学出版社 米麟书等3?电力系统故障分析? 清华大学出版社 周荣光4?短路电流实用计算方法? 电力工业出版社 西安交通大学等 目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc21166 1 任务提出与方案(fng n)论证 PAGEREF _Toc21166 1 HYPERLINK l _Toc635 1.1 任务(rn wu)提出 PAGEREF _Toc635 1 HYPERLINK l _Toc2875 1

4、.2 方案(fng n)论证 PAGEREF _Toc2875 1 HYPERLINK l _Toc17904 2设计(shj)思路 PAGEREF _Toc17904 2 HYPERLINK l _Toc32416 2.1 工程(gngchng)分析 PAGEREF _Toc32416 2 HYPERLINK l _Toc8983 3 详细设计 PAGEREF _Toc8983 4 HYPERLINK l _Toc28490 3.1 VB界面制作详细程序 PAGEREF _Toc28490 4 HYPERLINK l _Toc11862 3.2 测试算例 PAGEREF _Toc11862

5、9 HYPERLINK l _Toc21752 4 总 结 PAGEREF _Toc21752 19 HYPERLINK l _Toc2484 参 考 文 献 PAGEREF _Toc2484 201 任务提出(t ch)与方案论证1.1 任务(rn wu)提出随着(su zhe)社会的开展(kizhn)，电能已成为现代社会最重要的能源之一，电网的覆盖面积已逐渐遍布世界各个角落，电力系统也随之变得庞大和复杂，而电力系统的计算也变得重要和繁琐，如果仅靠人工计算不仅困难而且容易出错，于是基于(jy)计算机的电力系统算法程序便应运而生。电力系统的故障有很多种，而短路那么是最为严重的一种，包括一相短路

6、接地，两相短路，两相短路接地，三相短路，其中三相短路在电力系统中虽然发生的概率很小，但一旦发生产生的影响非常严重，电力系统中设备的动稳定和热稳定校验都要以三相短路电流为依据，因此我选择做电力系统三相短路的计算程序更有意义。1.2 方案论证本课程设计根据电力系统分析课程中所讲的基于节点方程的三相短路计算的原理和方法，编程实现了三相短路计算。本程序输入含有网络拓扑信息和电器元件的参数，输出三相短路的短路电流和短路后网络各节点的电压参数和各支路的电流参数，并以文件的形式保存，方便用户的读取、打印，实现了设计的要求。对于编程语言的选择有很多种，目前比拟流行的是C语言和MATLAB两种，因为这两种语言相

7、对较简单，而MATLAB作为专门的数学软件又更具简介性和直观性，是一种基于解释的语言，目标在于用户方便，开发简单，但编译器那么承当了更大重任，因此程序执行效率方面也有损失。VB语言是目前世界上最为流行使用最为广泛的面向对象设计语言用他来设计界面，很多软件的界面都使用VB编写的，能起到美化界面的作用，就我个人而言，我学过VB课程，相对于其他语言来说，VB的运用更为熟悉和了解，因此，在本课程设计中我选择VB语言进行界面的美化，MATLAB在后台调用函数对电力系统对称短路计算，从而实现VB和MATLAB联合编程。2设计(shj)思路2.1 工程(gngchng)分析(fnx)电力系统短路电流的实际工

8、程计算中，许多实际问题的解决并不需要十分精确地结果，因此采用近似计算法，在建立系统节点方程时，采用网络模型和参数做简化处理，等值电路的制定通常将发电机作为含源支路，表示为节点注入电流源和节点电抗的形式，系统中存在同步发电机时，按发电机支路处理，同时忽略发电机、变压器和输电线路的电阻，不计线路的电容(dinrng)，略去变压器的励磁电流，负荷忽略不计，在标幺参数计算时，选取各级平均额定电压作为基准电压，忽略元件的额定电压和平局电压的差异(chy)，认为变压器变比的标幺值为1，假定所有的发电机的电势具有相同的相位，所有的元件仅用电抗表示，防止复数运算。本课程设计的关键局部是利用系统节点导纳矩阵形成

9、节点阻抗矩阵，本程序采用LDU分解法，然后利用节点导纳矩阵和阻抗矩阵的乘积为单位矩阵列些方程，节点导纳矩阵经LDU分解后，回代求解系统阻抗矩阵。利用节点阻抗矩阵进行短路计算，首先利用故障前的节点注入电流和系统节点阻抗矩阵求取故障前系统的各节点电压，然后利用金属短路时短路点残压为0、对地点电阻为0，计算短路点电流，最后利用故障前节点电压、节点阻抗和短路点电流求得短路后各节点电压和各支路电流。应用计算机进行电力系统计算，首先要建立电力系统相应的数学模型，如建立电力系统等效网络和节点方程，其次是运用合理(hl)的计算方法计算结果，如三角分解发，LDU分解法等，第三那么(n me)是选择(xunz)适

10、宜(shy)的计算机语言(yyn)编制计算程序，实现程序的准确性，提高精确度。本设计利用节点方程来实现电力系统三相短路计算。首先，根据给定的电力系统运行方式制定系统的一相等值网络，计算出各元器件的参数，其次根据网络方程利用变压器和线路参数形成不含发电机和负荷的节点导纳矩阵Y，然后利用系统形成的节点导纳矩阵求解系统阻抗矩阵Z，最后应用节点阻抗矩阵计算短路电流。 2.2 总流程图程序的总流程图如图2-1所示。 3 详细(xingx)设计3.1 VB界面(jimin)制作详细程序Dim n%Dim f%Dim z_data() As DoubleDim cnt%Private Sub cmmd1_C

11、lick()n = Val(Text1.Text)f = Val(Text2.Text)If n 0 And f 0 Thencmmd1.Enabled = FalseCmmd3.Enabled = TrueLab1.Caption = 总共 & Str(n) & 个节点(ji din) & Space(5) & 当前输入 & Str(cnt) & 个End IfReDim z_data(n, n) 重定义(dngy)大小End SubPrivate Sub cmmd2_Click()n = 0f = 0Text1.Text = Text2.Text = Text3.Text = cmmd1.

12、Enabled = TrueCmmd3.Enabled = FalseCmmd4.Visible = FalseLab1.Caption = Pic.ClsPic.ClsEnd SubPrivate Sub Cmmd3_Click()Dim I%If (cnt n) Then For I = 0 To n - 1 z_data(cnt, I) = Val(Split(Text3.Text, ,)(I) NextEnd Ifcnt = cnt + 1Lab1.Caption = 总共 & Str(n) & 个节点(ji din) & Space(5) & 当前输入 & Str(cnt) & 个I

13、f (cnt = n) Thencmmd1.Enabled = Falsecmmd2.Enabled = FalseCmmd4.Visible = Truecnt = 0Text3.Text = End IfEnd SubPrivate Sub Cmmd4_Click()Dim Y As VariantDim I1 As VariantDim I As VariantDim X As IntegerDim j As IntegerDim qiu As New current_c.currentDim temp As DoubleCall qiu.curren_cat(3, Y, I1, I,

14、n, f, z_data)Pic.PrintPic.Print 导纳矩阵(j zhn)：Dim strout As StringDim s As String For X = 1 To n For j = 1 To n temp = Round(Y(X, j), 4) s = Str(temp) If Abs(temp) 1 And temp 0 Then s = Str(Abs(temp) If temp 0 Then s = 0 & Trim(s) Else s = -0 & Trim(s) End If End If Pic.Print s, Next j Pic.Print s = N

15、ext XPic.PrintPic.Print 各支路(zh l)电流：Pic.Print For X = 1 To n For j = 1 To n temp = Round(I(X, j), 4) s = Str(temp) If Abs(temp) 1 And temp 0 Then s = Str(Abs(temp) If temp 0 Then s = 0 & Trim(s) Else s = -0 & Trim(s) End If End If Pic.Print s, Next j Pic.Print s = Next X Pic.Print strout = Chr(10) &

16、 Str(Round(I1, 4) Pic.Print 短路(dunl)点电流：, strout Cmmd4.Enabled = False cmmd2.Enabled = TrueEnd SubPrivate Sub Command1_Click()Dim stra As StringDim Y%Dim d%Dim temp() As StringDim tdata() As DoubleWith CommonDialog1 .CancelError = True .InitDir = App.Path 予设存档(cn dng)路径 .Filter = 文档文件(*.txt)|*.txt .

17、ShowSave 或commonDialog1.Action = 2 保存(bocn)文件 End WithOpen CommonDialog1.FileName For Input As #1stra = StrConv(InputB$(LOF(1), #1), vbUnicode)Close #1temp = Split(stra, ,)ReDim tdata(UBound(temp)For Y = 0 To UBound(temp)tdata(Y) = Val(temp(Y)Nextn = tdata(0)f = tdata(1)Text1.Text = nText2.Text = fF

18、or Y = 2 To UBound(tdata)tdata(Y - 2) = tdata(Y)NextReDim z_data(n, n)For Y = 0 To n - 1 For d = 0 To n - 1 z_data(Y, d) = tdata(Y * n + d) NextNextCmmd4.Enabled = TrueCmmd4.Visible = Truecmmd1.Enabled = FalseEnd SubPrivate Sub Form_Load()Cmmd3.Enabled = FalseCmmd4.Visible = Falsecnt = 0End SubPriva

19、te Sub Text1_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii Asc(9) Then KeyAscii = 0 End If End SubPrivate Sub Text2_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii 57 Then KeyAscii = 0 End If End Sub3.2 测试(csh)算例【例6-3】在如图3-5所示的电力系统中分别(fnbi)在节点1和节点5接入发电机支路，其标幺值参数为：。在节点3发生三相短路，计算短路电流及网络(wnglu)中的电流分布。线路的电阻和电容略去不

20、计，变压器的标幺变比等于1。各元件参数的标幺值如下：图3-5 电力系统(din l x tn)等值网络图其三相(sn xin)短路时的等值网络图如图3-6所示。 图3-6 三相(sn xin)短路时的等值网络图由以上网络图可得计算过程(guchng)如下：1、形成输入文件：系统(xtng)参数如下所示:1.系统(xtng)的节点数为52.系统(xtng)的支路数为53.系统(xtng)的短路点为3支路(zh l)电抗参数如下z12=0.1050z23=0.0650z24=0.0800z43=0.0500z54=0.1840发电机接入点及其电抗如下：共2台发电机进入系统z1=0.1500z5=0

21、.2200e1=1.0000e5=1.0000共0个节点有接地电容2、计算后得到的输出文件：计算结果如下：1、节点导纳矩阵:-16.1905 9.5238 9.5238 -37.4084 15.3846 12.5000 15.3846 -35.3846 20.0000 12.5000 20.0000 -37.9348 5.4348 5.4348 -9.9802 2、节点阻抗矩阵: 0.1181 0.0958 0.0902 0.0858 0.0467 0.0958 0.1629 0.1533 0.1459 0.0794 0.0902 0.1533 0.1860 0.1611 0.0877 0.0

22、858 0.1459 0.1611 0.1729 0.0941 0.0467 0.0794 0.0877 0.0941 0.1515 3、短路节点是:34、短路电流:If=5.37675、各节点电压:V1=0.5152V2=0.1758V3=0V4=0.1336V5=0.52826、发电机支路电流如下:Ig10=-3.2321Ig50=-2.14457、各支路电流:I12=-3.2321I23=-2.7046I24=-0.5275I43=-2.6720I54=-2.1445程序运行结果如图3-7所示。图3-7 程序运行结果(ji gu) 【习题(xt)6-10】如图3-8所示网络，略去负荷，试

23、用节点阻抗矩阵法求节点5发生三相短路时，短路点的短路电流及线路L-2、L-3的电流。各元件(yunjin)参数如下：发电机G-1: SN = 120 MVA, xd = 0.23; G-2: SN = 60 MVA, xd = 0.14变压器T-1: SN = 120 MVA, Vs = 10.5%; T-2: SN = 60 MVA, Vs = 10.5%线路(xinl)参数 x1 = 0.4/km, b1 = 2.810-6 S/km线路(xinl)长度 L-1: 120 km, L-2: 80 km, L-3: 70 km取SB = 120 MVA, VB = VavGGG-1G-2T-

24、1T-2L-1L-2L-312345图3-8 电力系统(din l x tn)网络图其三相短路时的等值网络图如图3-9所示。图3-9 三相短路时的等值网络图由以上网络图可得计算过程如下：1、形成输入文件：系统参数如下所示:1.系统的节点数为：52.系统的支路数为：53.系统(xtng)的短路点为：5支路电抗(dinkng)参数如下：z3 5=0.29036 z4 5=0.25406 z3 4=0.43554z1 3=0.1050z2 4=0.2100发电机接入点及其电抗如下(rxi)：共2台发电机进入系统：z1=0.2300z2=0.2800e1=1.0500e2=1.0500共3个节点有接地

25、(jid)电容：Y3=-32.372299Y4=-34.077000Y5=-43.1852002、得到的输出(shch)文件：计算结果如下：1、节点导纳矩阵:-13.8716 9.5238 -8.3333 4.7619 9.5238 -15.2329 2.2960 3.4440 4.7619 2.2960 -10.9646 3.9361 3.4440 3.9361 -7.3569 2、节点阻抗矩阵: 0.1819 0.0616 0.1600 0.1079 0.1326 0.0616 0.2078 0.0898 0.1536 0.1242 0.1600 0.0898 0.2330 0.1571

26、0.1932 0.1079 0.1536 0.1571 0.2689 0.2174 0.1326 0.1242 0.1932 0.2174 0.3427 3、短路节点是:54、短路电流：If=3.12635、各节点电压:V1=0.6471V2=0.6723V3=0.4632V4=0.3890V5=06、发电机支路电流如下:Ig10=-1.7516Ig20=-1.34917、各支路电流:I35=-1.5954I45=-1.5310I34=-0.1705I13=-1.7516I24=-1.3491程序运行结果如图3-10所示。图3-10 程序运行结果(ji gu)【习题6-11】电力系统等值电路如

27、图3-11所示，支路阻抗(zkng)的标幺值已注明图中。1形成节点(ji din)导纳矩阵或节点阻抗(zkng)矩阵，并用以计算(j sun)节点3的三相短路电流。2另选一种方法计算(j sun)短路电流，并用以验证1的计算结果。图3-11 电力系统等值电路图由以上网络图可得计算过程如下：1、形成输入文件：系统参数如下所示:1.系统的节点数为：32.系统的支路数为：23.系统的短路点为：3支路电抗参数如下：z1 2=0.2000z2 3=0.1000发电机接入点及其电抗如下：共2台发电机进入系统：z1=0.2000z3=0.130435e1=1.0500e3=0.913043共1个节点有接地(

28、jid)电容：Y2=-2.0000002、得到的输出(shch)文件：计算结果如下(rxi)：1、节点(ji din)导纳矩阵:-10.0000 5.0000 5.0000 -14.5000 10.0000 10.0000 -17.6667 2、节点阻抗(zkng)矩阵: 0.1394 0.0789 0.0446 0.0789 0.1577 0.0893 0.0446 0.0893 0.1071 3、短路节点是:34、短路电流：If=9.18755、各节点电压:V1=0.6344V2=0.2188V3=06、发电机支路电流如下:Ig10=-2.0781Ig30=-7.00007、各支路电流:I

29、12=-2.0781I23=-2.1875运行(ynxng)结果如图3-12所示。图3-12 程序运行结果(ji gu) 程序运行结果(ji gu)与算例标准答案一样，说明本程序的计算方法和思路的准确性，程序根本(gnbn)符合(fh)设计的要求。4 总 结本次课程设计让我受益匪浅，因为要做好这一门(y mn)课程设计需要比拟(bn)扎实的电力系统分析和MATLAB以及VB程序设计，以前学这几门课的时候都学得比拟浅薄，为了做设计，我必须深入的再次学习这几门课程，这在无形之中稳固了我的电力系统分析和VB的编程能力和实际运用能力，同时用我所学的知识解决了实际问题，增强了我的自信心。我觉得作为一个电

30、气人应该有自学和运用知识解决实际问题的能力，在实践中学习，在学习中进步。同时这次课程设计也让我充分认识到自己知识能力水平的缺乏，有种书到用时方恨少的迷茫，需要在以后的学习中不断提高自己。这次设计能够最终完成，老师耐心的指导起了很大作用，让我在学习和实践的过程中没有感到非常吃力，从而能够稳中求进，最终完成任务。参 考 文 献1何仰赞. 电力(dinl)系统分析上册. 武汉：华中科技大学出版社，20022米麟书等. 电力系统故障的计算机辅助分析(fnx). 重庆：重庆大学出版社，19923周作仁等. 电网(dinwng)计算与程序设计. 长沙：湖南科学技术出版社，19834Visual Basic

31、 程序设计教程(jiochng). 北京：人民邮电出版社，2007.25康华光(hu un)，陈大钦. 电子技术根底模拟局部第五版M.北京：高等教育出版社,20056皮文兵. 一种宽输入范围的Gillbert模拟乘法器设计J. 电子设计应用.2007.137 焦春生.新型绿色能效D类音频放大器设计应用EB/OL8 张筑生. 微分半动力系统的不变集 D. 北京: 北京大学数学系数学研究所, 19839 MATLAB 7.0从入门到精通修订版. 北京：人民邮电出版社 ，2022.5附 录主要数据变量说明(shumng)如下：n ：总节点(ji din)数f ：短路(dunl)点z ：系统(xtng)阻抗矩阵 ：节点i和节点j之间的阻抗(zkng)，如无连接，那么0Z ：系