电力系统短路故障的计算机算法程序设计

信息工程学院课程设（论文）题目：电力系统短路故障的计算机算法程序设计专班学

业：电气工程及其自化级号学生姓名：指导教师：年3月日

信息工程学院课程设（论文）学生姓名

学号

成

绩设计题目力系统对称短路故障的计算计算法程序设计设计内容设计要求时间安排

电力系统故障的计算程序设计及编制和调试。1．在对称短路计算、简单不对称短路计算中任选一种计算作为计算作业。2．计算机语言自选。3．设计、编制、调试出相关的通用计算程序。4．输入／输出数据一律以文件格式形成．要求计算的题目（1）采用所编制的程序进行《力系统分析》例—3题,习题—106-11对称路计算；（2）采用所编制的程序进行《力系统分析》8-5题习题8-1简单不对称短路计算；第10周以前1、社《电力系统分析的计算机法》邱晓燕等

中国电力出版社参考资

2力系统基础》陈会王中国水利电力出版社3力系统分析(上册）何赞等华理工大学出版社料

4力系统稳态分析》陈

中国电力出版社5在气工程中应用》维波

中国电力出版社6电系统设计与分析吴天明等防工业出版

信息工程学院课程设（论文）目录1目的与原理1关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的1.2原理.2总体设计2。1程序设计说明2.2

选择计算机语言.3程序设计93。1流程图：.....................................................93.2

习题实例.4总结参考文献.

信息工程学院课程设（论文）1目的与理1.1于电力统短路故障计算机法程序设计的电力系统正常运行的破坏多半是由于短路故障引起的生短路时统从一种状态剧变成另一种状态，并伴随复杂的暂态现象。所谓短路故,是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。根据所给的电力系统编制短路流计算程序通计算机进行调试最完成一个切实可行的电力系统计算应用程.通过自己设计电力系统计算程序使同学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。1理①计算机计算原理应用计算机进行电力系统计算先掌握电力系统相应计算的数学模型次是运用合理的计算方法;第三则是选择适的计算机语言编制计算程序。建立电力系统计算的相关数学模型建立用于描述电力系统相应计算的有关参数间的相互关系的数学方程式.该数模型的建立往往要突出问题的主要方面，即考虑影响问题的主要因素而忽略一些次要因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。运用合理的计算方法是求选用的计算方法能快速准确地得出正确结果时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。选择合适的语言编写程序,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;第根据流程图用选择的语言编写计算程序。然后上机调试,直到语法上无错误所编制的程序难免存在逻辑错误此先用一个已知结果的系统作为例题进行计算程序计算的结果和已知结果相比较，如果结果相差甚远就要逐步分析程序的计算步,查出问题的出处；如果结果比较接近，则逐步分析误差来源；直到结果正确为止。最后将所编制出的正确计算程序，用于电力系统的实际计算。②电力系统短路计算计算机算法一般在电力系统短路计算中，多数情况下只要计算短路电流、电压的周期分量起始值。因此,电力系统短路电流计算的学模型，可归结为求解短路故障初始状态下的等值电路稳

信息工程学院课程设（论文）态解的问题。对于三相对称短路，可建立一相等值电路的计算模型，对于不对称短路应用对称分量法建立系统的正、负、零序网络，从而建立故障计算的序网模型。（1)对称短路计算有关数学模型和原理框图以及已知结果的例题，参见《电力系统分析》第六.常用的计算方法为节点导纳矩阵法或节点阻抗矩阵法形成方法分别参《电力系统分析第四章。（2）简单不对称短路计算有关数学模型、原理框图以及已知结果的例题参见《电力系统分析》第八章—4节

信息工程学院课程设（论文）2体设计2.1序设计明根据所给的电力系统，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过自己设计电力系统计算程序使同学们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。2择计算语言MATLAB软的基本功能在进行电力系统潮流计算，应用计算机算法进行求解节点导纳矩阵时候,我们要用到MATLAB的识所应当对MATLAB的基本指令有所了解，下面是的些基本功能进入MATLAB之后，会看到一个MATLABCommandWindow称为命令窗，它是最主要的窗口既键入命令也是显示计结果的地方外还有一个编程窗专用来编辑应用程序。还有一个主窗口，用来记录已使用过的历史命令和已打开的目录，方便使用者查.如果绘图还会自动弹出一个绘图窗，专门用来显示绘制的图形MATLAB一有3种进行计算的方法，第1种就如同使用计直接输入数值和运算符，立即从屏幕上获得结果。第2种先对变量赋值后输入由量构成的表达也可立即获得结果3种就采用编程的方法来解决较复杂的,诸如有判断循迭代归等算法的较复杂的问.上述方法中，第2和包了数组和矩阵运只要定义了数组和矩阵变量，就可以如同普通代数运算一样直接用变量进行数学运,分方便。我们使用的是第四代计算机语言的MATLAB，利用其丰富的函数资源，它的优点如下：1。语言简洁紧,使用方便灵活库函数极其丰富程书形式自,利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务缩了一切不必要的编程工作于函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。可以说，用MATLAB进行科技开发是站在专家的肩膀.具有FORTRAN和C等高级语言知的读者可能已经注意,果用FORTRAN或C语

信息工程学院课程设（论文）去编写程序，尤其当涉及矩阵运算和画图时程会很麻烦例如，如果用户想求解一个线性代数方程，就得编写一个程序块读入数,然后再使用一种求解线性方程的算法（例如追赶法编一个程序块来求解方最再输出计算结果。在求解过程中麻的要算第二部分线方程的麻烦在于对矩阵的元素作循环择定的算法以及代码的调试动不容易。即使有部分源代码，用户也会感到麻烦能保证运算的稳定性。解线性方程的程序用和C这样的高级语言编至少需要四百多,调试这种几百行的计算程序可以说很困难。以下用MATLAB编以上两个小程序的具体过.MATLAB求下列方程,并求解矩阵A的征值。Ax=b，其中：A=32134567237985124323546598347135b=1234解为：x=A\b;设A的征值组成的向量e（A)可见,MATLAB的序极其简短难能可贵的是至具有一定的智能水平，比如上面的解方程会据矩阵的特性选择方程的求解方,所用户根本不用怀疑MATLAB的确性。2.运算符丰富.由于MATLAB是语编写的MATLAB提了和C语几乎一样多的运算符,灵活使用MATLAB的算符将使程序变得极为简短。3MATLAB既具结构化的控制语如for环while循环语和if语又有面向对象编程的特性。

信息工程学院课程设（论文）4.程序限制不严格，程序设计自度大。例如，在MATLAB，用户无需对矩阵预定义就可使用。5。序的可移植性很好,基上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。6.MATLAB的形功能强大。在FORTRAN和言里绘都很不容易，但在里数据的可视化非常简单。MATLAB还有较强的编辑图形界面的能力。7。MATLAB的点是，它和其他级程序相比，程序的执行速度较由MATLAB的序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行，所以速度较慢。8.功能强大的工具箱是MATLAB的另一特色MATLAB含两个部分：核心部分和各种可选的工具箱核部分中有数百个核心内部函数具又分为两类:功能性工具箱和学科性工具箱功性工具箱主要用扩充其符号计算功能示建模仿真功能文字处理功能以及与硬件实时交互功能性工具箱用于多种学.而学科性工具箱是专业性比较强的，如control，toolbox，signlproceessingtoolbox,commumnicationtoolbox等。这些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家编写的户无需编写自己学科范围内的基础程序，而直接进行高，精,尖的究。9.源程序的开放性。开放性也许MATLAB最受们欢迎的特点。除内部函数以外，所有MATLAB的心文件和工具箱件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具.3序设计3程图：输入数据形成节点导纳矩阵

信息工程学院课程设（论文）选择故障点输入数据计算节点阻抗矩阵If列用公式6-10）算短路电If=1/

If用公式6-11）算各点电Vi=1-Zif/(Zff+zf)用公式（计算指定支路的电路Ipq=(Kvp-Vq)/zpq输出结果流程开

机输入节点数支路数n1数组BK=1

信息工程学院课程设（论文）K1=B(k,1)K2=B(k,2)Y(k1,k1)=Y(k1,k1)+1/B(k,3)+B(k,4)/2；Y(k1,k2)=Y(k1,k2)-1/(B(k,3)*B(k,5))Y(k2,k1)=Y(k1,k2);Y(k2,k2)=Y(k2,k2)+1/(B(k,3)*B(k,5)^2)+B(k,4)/2;

K=N1？Y输出结果

N3题实例【例6-3在如图3-1所的电力系统中分别在节点1和节点接入发电机支路，其标幺值参数为zj0.15,j1

。在节点3发三相短路，计算短路电流及网络中的电流分布线路的电阻和电容略不,变压器的标幺变比等于各件参数的标幺值如下：j1.05,zj1245

0.03jj0.018j0.05,y

y

j

y

jy

y

j

信息工程学院课程设（论文）图3—1电系统等值网络图

z

45

5

z

23

3

z

34

z

图2三相短路时的等值网络图Y=-j13。87160。523800—j8。33330。76190j9.52380-j15.2329。2960j3。44400。7619j2.2960—j10。9360程序如下jd=input(’pleaseinputY=[0-169。5238j，0,0，0；0+9.5238j,。4084j，15.3846j,，；0，15。3846j，—35.3846j。000j,0;0,。5000j,。000j—37。9348j,5.4348j；0，0,，5.4348j，-9。9802j］Z=inv（Y)I=1/0.1860iV1=1-0.0902i*IV2=1-0.1533i*IV3=0V4=1—0.1611i＊IV5=1—0。0877i＊II54=(V5—V4）/0。184iI43=(V4—V3）/0。05iI23=（V2-V3)/0。065i

信息工程学院课程设（论文）I12=（V1-V2）/0。105iI24=(V2—V4)/0.08i运行结果如下：pleaseinputjd=3Y=Columns1through40-16.1905i0+900+9.5238i0。4084i+15。3846i0+12.5000i00+15.3846i-35.3846i0+20.0000i00。5000i+20.0000i0-37.9348i000+。4348iColumn50000+。4348i09。9802ians=Columns1through40+0.0567i0-0.0086i-。0081i0—。0077i0-0.0086i0—0.0146i0。0137i0—0.0130i0-0。0081i0—0.0137i0。0289i0+。0116i00。0077i0-0.0130i0。0116i0+0.0306i00.0042i0—0。0071i0+0.0063i0+0.0166iColumn500.0042i00。0071i0+0.0063i0+。0166i0+0.1093iI=0-。3763iV1=0.5151V2=0.1758V3=0V4=0。1339V5=0.5285I54=

信息工程学院课程设（论文）0-。1447iI43=0I23=

—2.6774i0-2.7047iI12=0-。2309iI24=0

—0。5242i【习题6-10如图3示网略负试用节点阻抗矩法求节点5发三相短路时，短路点的短路电流及线路L-2、L-3的流。已知各元件参数如下：发电机—1：120，x”=0。23;G—2：S60MVA，=0.14变压器T—1S120，V=10.5%；T-2=60MVA,V=10。5线路参数x=0.4Ω/km,b=2。8×10S/km线路长度L-1：120km,L—280km,L-3:70取S=120MVA，V=VG-1G

L-1T-22G-2GL-2L-3电力系统网络图

信息工程学院课程设（论文）

3

y/L1

y/L

z

2

z

G

y

L

/

z

L2

z

L

z

L

y

L3

/

G

y

L

/

5

y

L3

/

三相短路时的等值网络图节点导纳矩阵如下所示Y=—j13.87160j9.523800—j8。33330j4.7619j9。52380—j15。2329。2960j3.44400。7619j2.2960—j10.9646j3。9360设计程序如下：jd=input’pleaseinputjd=）;Z=[0+0.1819i0+0。0616i00.1600i0+0。1079i0+0。1326i;0+0.0616i0+0.2078i0+0.0898i00.1536i0+1242i；0+0。1600i0+0.0898i0+0.2330i00.1571i0+0.1932i;0+0.1079i0+。1536i0。1571i0+。2689i00.2174i;0+0.1326i0+。1242i00.1932i0+0.2174i0+0.3427i]I=1/0。3427iV1=1—0.1326i*IV2=1-0.1242i＊IV3=1—0.1932i＊IV4=1-0。2174i*IV5=0I54=(V5-V4)/0。2174iI42=(V4—V2）/0.1536iI21=（V2-V1）/0。0616i

信息工程学院课程设（论文）I43=（V4-V3)/0.1571iI32=(V3—V2）/0.0898i运行结果如下所示：Y=0-13.8716i0+9。5238i0000-8.3333i00+4.7916i00+002329i0+2.2960i0+3。4440i00+4。7916i02.2960i—10.96460+3。9360i0003。4440i0+3。9360i—7.3569ans=—0.0085+0.1211i-0.0045。0080i—0.0124+。0713i—0.0079—0.0139i—0。0260—0。0100i-0。0045-0-0-0.0066—。0116i—0.0394-0.0078i0。0096—0.0241i-0.0124+0.0713i-0--0.0180+-0.0115-0.0202i。0378-0。0146i—0.0079—0。0139i-0。0394。0078i—0.0115-0。0202i—0.0685-0。0136i0.0167—0。0420i-0.0260—0.0100i-0.0241i。0378。0146i0。0167—0—0。1066—0.0087iI=3。1263V3=0+0。4632i=0IL2=0+。5953iIL3=0。5311i

信息工程学院课程设（论文）【习题—11】电力系统等值电路如图3-13所支路阻抗的标幺值已注明图中。（1形成节点导纳矩阵或节点阻抗阵用计算节点的三相短路电流.）另选一种方法计算短路流，并用以验证1的计算结

j

j0.1

3j

j2

j1

j

E1.051

电力系统等值电路图

j

j0.1

3j

j2

j

E1.051

0.9128

最终计算等值电路图jd=input(’pleaseinputjd=’);Y=［-10。0j,。0j,；5—14。5j10.0j;0,10。0j，—17.6667jinv（Y)I1=1.05/0.2j

信息工程学院课程设（论文）I3=1。05/0.15jV3=0.98434If=V3/0.10714程序运行结果如下所示：pleaseinputjd=3Y=0—100+5.0000i