基于友好界面的短路電流計算程序?qū)崿F(xiàn)

1、 基于友好界面的短路電流計算程序?qū)嵒谟押媒缑娴亩搪冯娏饔嬎愠绦驅(qū)?現(xiàn)現(xiàn) BACHELORS DEGREE THESIS OF HOHAI UNIVERSITY 摘摘 要要 在電力工程設(shè)計的過程中，短路電流的計算是非常重要的設(shè)計內(nèi)容。短路 電流的計算結(jié)果與電力系統(tǒng)的安全、可靠性有非常緊密的聯(lián)系。隨著我國社會 經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)的功能不斷完善。就發(fā)電廠而言，發(fā)電廠的容量隨著市 場的需求而不斷增加，因此對短路電流也提出了更高的要求。文章在計算短路 電流的過程中，選擇了基于導(dǎo)納矩陣的計算方式，并且通過軟件編程開發(fā)了界 面友好的應(yīng)用程序。文章在使用導(dǎo)納矩陣計算短路電流時，主要是以電網(wǎng)節(jié)點 的導(dǎo)納矩陣

2、作為數(shù)據(jù)模型參考。文章在計算的過程中，充分考慮了電抗和電阻。 因此有效的提高了計算結(jié)果的精確度。文章在設(shè)計短路電流計算程序過程中， 首先確定了計算的方法，在軟件開發(fā)的過程中依據(jù)模塊化的編程思路，繪制了 每個模塊的流程圖，從而確保軟件代碼的移植性和可維護性。文章選擇 c#語言 作為開發(fā)語言，并且通過計算機算例驗證應(yīng)用程序的準(zhǔn)確性。 文章利用計算機算例測試的結(jié)果表示，在程序中輸入?yún)?shù)，可以有效的計 算出元件的阻抗，且推算出節(jié)點導(dǎo)納矩陣，從而通過分解可以計算出短路阻抗。 此外，該應(yīng)用程序在計算短路電流的同時，還計算了非故障點。該用程序輸出 計算結(jié)果時還會為用戶展示原始的參數(shù)、導(dǎo)納矩陣等相關(guān)數(shù)據(jù)，有利

3、于用戶對 整個計算過程的檢查，便于用戶及時發(fā)現(xiàn)問題，并及時的糾正。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：短路電流計算；節(jié)點導(dǎo)納；可視化界面;計算機算法；C# ABSTRACT In the process of power engineering design, the calculation of short-circuit current is a very important design content. The short-circuit current calculation results are closely related to the safety and reliability of the

4、 power system. With the development of social economy in our country, the function of the power system has been continuously improved. In the case of power plants, the capacity of power plants continues to increase with the needs of the market, and therefore higher demands are placed on short-circui

5、t currents. In the process of calculating the short-circuit current, the article chose the calculation method based on the admittance matrix, and developed an application with friendly interface through software programming. When the admittance matrix is used to calculate the short-circuit current,

6、the article mainly uses the admittance matrix of the grid node as a reference for the data model. In the calculation process, the article fully considered the reactance and resistance. Therefore, the accuracy of the calculation result is effectively improved. In the process of designing the short-ci

7、rcuit current calculation program, the article first determined the method of calculation. In the process of software development, according to the modular programming ideas, the flow chart of each module was drawn to ensure the portability and maintainability of the software code. . The article sel

8、ects c# language as the development language and verifies the accuracy of the application program through computer calculations. The article uses the results of computer test cases to show that inputting parameters in the program can effectively calculate the impedance of the component and calculate

9、 the node admittance matrix, so that the short circuit impedance can be calculated through decomposition. In addition, the application calculates the short- circuit current and also calculates the non-fault point. When the program outputs the calculation results, it will also display the original pa

10、rameters, admittance matrix, and other relevant data for the user, which is beneficial to the users inspection of the entire calculation process, and facilitates the users timely detection of problems and timely correction. Key words： short circuit current calculation; node admittance; visual interf

11、ace; computer algorithm；c# 目目 錄錄 摘要摘要 .I ABSTRACT.II 目目 錄錄 .III 第第 1 章章 緒論緒論.1 1.1 短路計算的研究意義.1 1.2 國內(nèi)外常用計算方法研究現(xiàn)狀.2 1.3 計算方法及軟件分析比較.3 1.4 本文所做的工作和文章結(jié)構(gòu).4 第第 2 章章 短路電流的計算原理短路電流的計算原理.6 2.1 計算原理.6 2.2.1 短路點的等效電壓源.6 2.2.2 非故障點的電流和電壓計算.6 2.2 元件數(shù)學(xué)模型及其阻抗計算.6 2.2.1 輸電線路的數(shù)學(xué)模型.7 2.2.2 發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型.8 2.2.3 雙繞組變壓器的數(shù)學(xué)

12、模型.9 2.2.4 三繞組變壓器的數(shù)學(xué)模型.11 2.2.5 電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型.11 2.2.6 標(biāo)幺值的換算.12 第第 3 章章 短路電流程序計算方法短路電流程序計算方法.14 3.1 流程與框圖.14 3.2 短路計算程序?qū)崿F(xiàn).14 3.3 節(jié)點導(dǎo)納矩陣法.16 3.3.1 運用導(dǎo)納矩陣法求短路電流的原理框圖.17 3.3.2 正序和負(fù)序?qū)Ъ{矩陣.18 3.3.3 零序?qū)Ъ{矩陣.18 第第 4 章章 軟件測試軟件測試.20 4.1 軟件開發(fā)整體思路.20 4.2 程序功能介紹.21 4.3 友好界面構(gòu)建.22 4.4 程序使用注意事項.22 4.5 算例測試.23 4.5.1 算例選擇.

13、24 4.5.2 算例驗證.26 4.5.3 測試結(jié)果.27 第第 5 章章 總結(jié)總結(jié).29 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).30 致謝致謝.32 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 1 第第 1 章章 緒緒論論 1.1 短短路路計計算算的的研研究究 意意義義 電力短路計算系統(tǒng)功能的不斷完善，有利于電力企業(yè)向信息化、規(guī)范化轉(zhuǎn) 型。電力企業(yè)構(gòu)建功能全面的電力短路計算系統(tǒng)，有利于幫助企業(yè)提高內(nèi)部管 理水平。在電力短路計算系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，必須依據(jù)行為、過程和術(shù)語為標(biāo) 準(zhǔn)，對企業(yè)的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督和管理，有利于企業(yè)對相關(guān)制度的調(diào)整。 電力企業(yè)債，發(fā)展過程中，電力短路計算系統(tǒng)能有效的提高企業(yè)的綜合實力， 實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

14、隨著我國高新技術(shù)的發(fā)展，計算機等相關(guān)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用 在電力企業(yè)中。計算機技術(shù)應(yīng)用在電力企業(yè)中較為典型的例子，就是電力短路 計算系統(tǒng)的構(gòu)建。計算機相關(guān)技術(shù)有利于促進(jìn)電力企業(yè)的信息化，加強電力企 業(yè)內(nèi)部管理的自動化。其中 ISE 運作模式中，把電力短路計算系統(tǒng)劃分為下列 幾個模塊：流程管理、輔助決策管理、知識管理等3。 電力系統(tǒng)應(yīng)保證其可靠性,以保證正常的生產(chǎn)和使用壽命。但由于短路故障, 電力系統(tǒng)的正常運行經(jīng)常受到嚴(yán)重?fù)p壞。電氣設(shè)備和載流導(dǎo)線的選擇、繼電保 護、自動化裝置的安裝和短路電流的確定都需要計算短路電流,這使得電力系統(tǒng) 的短路計算是不現(xiàn)實的。手動計算。在當(dāng)今廣泛使用的計算機中,使用現(xiàn)代計算

15、機技術(shù),如使用面向?qū)ο蠓椒?、可視化編程技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等4。本文采用 C# 可視化編程軟件實現(xiàn)短路計算。 我國自改革開放以后，社會經(jīng)濟快速發(fā)展。近年來，計算機等相關(guān)高新技 術(shù)飛速發(fā)展。有關(guān)研究資料顯示，計算機等技術(shù)已經(jīng)滲入行業(yè)的方方面面，影 響著人們的日常生活。在電力行業(yè)中，由于計算機等技術(shù)的滲入，促使電力技 術(shù)不斷革新，電力系統(tǒng)不斷升級。例如，近年來我國電力系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫等技 術(shù)、控制技術(shù)等核心都進(jìn)行了相應(yīng)的升級。在電力系統(tǒng)發(fā)展的過程中，短路電 流計算系統(tǒng)是非常重要的組成部分。文章通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，具有友好界面的 短路計算系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)的發(fā)展有重要影響。由于，人們的生活水平不斷提 高，市場

16、需求不斷變化，市場對電力系統(tǒng)也提出了更高的要求。如果電力系統(tǒng) 還采用傳統(tǒng)的管理模式，則無法滿足市場對電力的需求，也無法確保電力系統(tǒng) 的穩(wěn)定性和安全性。隨著我國高新技術(shù)的發(fā)展，軟件工程與控制技術(shù)都得到了 巨大的提升。計算機技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更為廣泛，且能有效的解決電力 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 2 系統(tǒng)目前遇到的發(fā)展瓶頸問題。就電力系統(tǒng)中的短路計算系統(tǒng)而言，隨著我國 社會經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)的構(gòu)造更加復(fù)雜。電力系統(tǒng)中的分支和節(jié)點越來越 多，如果依然采用傳統(tǒng)的人工計算，則很可能出現(xiàn)較大的誤差。而計算機技術(shù) 在電力系統(tǒng)中的使用，有利于實現(xiàn)短路計算系統(tǒng)的自動化和智能化，也能有效 的提高結(jié)果的精確度。但

17、是由于短路計算系統(tǒng)在設(shè)計實現(xiàn)過程中會耗費大量的 資源，因此電力系統(tǒng)短路的設(shè)計和實現(xiàn)對初學(xué)者而言不是理想的研究對象。文 章在充分了解電力系統(tǒng)短路計算的相關(guān)理論和方法后，選擇 c#語言作為編程語 言，通過對需求的分析和研究，設(shè)計和實現(xiàn)了友好界面的短路電流計算程序。 短路電流計算程序設(shè)計的過程中必須充分考慮到電阻的影響。文章通過研 究資料發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的短路電流計算程序設(shè)計時，通常只會考慮元件的電抗，會 自動忽略電阻對短路電流計算的影響。但是隨著市場需求的變化，電力系統(tǒng)的 功能越來越完善，如果還是采用傳統(tǒng)的短路電流計算法，已經(jīng)無法滿足目前短 路電流計算相關(guān)設(shè)備的發(fā)展需求。因此，文章在設(shè)計短路電流計算程序

18、時，會 充分的考慮電阻的影響，從而有效的減少電阻帶來的誤差。 1.2 國國內(nèi)內(nèi)外外常常用用計計算算方方法法研研究究現(xiàn)現(xiàn)狀狀 文章通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前國外設(shè)計短路電流計算程序時，主要采用的 是對稱分量法。對稱分量法會根據(jù)三相電路的特性來進(jìn)行計算。如果電力系統(tǒng) 中出現(xiàn)短路，此時，短路電流周期分量會表現(xiàn)出對稱性。因此在采用對稱分量 法分析的時候只能完成一項。如果短路非對稱，會對原始對稱造成一定的影響， 且導(dǎo)致系統(tǒng)中的電流、電壓無法實現(xiàn)堆疊，系統(tǒng)的電道路也會變得更加的繁雜。 文章在設(shè)計短路電流計算程序時，也選擇了對稱分量法，文章把不對稱的三相 電路轉(zhuǎn)化為對稱電路再進(jìn)行分析，從而有效的解決了電力系統(tǒng)中

19、不對稱故障分 析時遇到的問題15。其中,三個序列成分為正順序成分、負(fù)序成分和零序成分。 由于疊加原理可應(yīng)用于線性電路,相應(yīng)的階分量可根據(jù)對稱性原理求解,然后將結(jié) 果疊加。最后,可以得到不對稱三相電路的解決方案。目前,這項工作已經(jīng)在一些 計算機輔助應(yīng)用的幫助下完成,但是這些軟件大部分是用 FORTRAN 語言編譯的,需 要在 DOS 環(huán)境下運行16,這些軟件是不可見的,對人員的使用要求很高,故障分析 數(shù)據(jù)產(chǎn)生的輸入比較復(fù)雜,一般使用數(shù)據(jù)文件的形式輸入數(shù)據(jù),很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享 17。同時,在短路計算中也要進(jìn)行大量的數(shù)值運算和矩陣運算。通過強大的 C# 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 3 語言,可以很容易地克服

20、這些問題,實現(xiàn)可視化的短路計算。這將極大地促進(jìn)繼電 保護整定計算軟件的研究與開發(fā)。短路計算是基于 ABC 三相模型短路算法的疊 加原理,克服了對稱分量法在微電網(wǎng)短路計算中遇到的困難。該方法不需要復(fù)雜 的節(jié)點號,并且對初始值不敏感。高 R/X 比不影響其收斂性。利用 C#編程實現(xiàn) 了微電網(wǎng)潮流與短路的統(tǒng)一分析程序。通過實例驗證了該方法的有效性18。 1.3 計計算算方方法法及及軟軟件件分分析析比比較較 隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，計算機等高新技術(shù)發(fā)展迅猛。尤其是軟件工程， 近年來軟件工程得到了快速的發(fā)展。有關(guān)研究資料顯示，現(xiàn)代軟件工程已經(jīng)滲 入了各行各業(yè)，為我國工業(yè)的發(fā)展帶來了許多便利，促進(jìn)了我國工

21、業(yè)的改革， 促使許多工業(yè)企業(yè)向信息化、自動化進(jìn)行轉(zhuǎn)型。近年來，我國的電力系統(tǒng)不斷 的進(jìn)行技術(shù)革新，相關(guān)技術(shù)也運用了現(xiàn)代軟件工程。在電力系統(tǒng)中現(xiàn)代軟件工 程應(yīng)用的方面主要包括以下領(lǐng)域：電網(wǎng)設(shè)計分析、虛擬仿真、在線監(jiān)管等。在 電力系統(tǒng)設(shè)計的過程中，電網(wǎng)的設(shè)計是非常重要的組成部分。文章在設(shè)計短路 電流計算程序的過程中，分析了穩(wěn)定計算、短路計算、潮流計算等多種技術(shù)方 案。文章發(fā)現(xiàn)如果短路電流計算程序不使用高新技術(shù)，仍然采用傳統(tǒng)的人工計 算，則可能導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差。計算機等技術(shù)的作用能幫助企業(yè)實現(xiàn)信 息化、自動化，也是企業(yè)未來發(fā)展的大趨勢。因此要確保電力系統(tǒng)結(jié)果的穩(wěn)定 和精確，則必須采用計算機等高

22、新技術(shù)進(jìn)行運算21。 眾所周知，Visual Basic 語言是非常著名的編程語言。Visual Basic 語言是 20 世紀(jì) 90 年底初期，微軟開發(fā)了一款可視化編程語言。Visual Basic 語言和其 他語言相比在功能上有更多的擴展，也能開發(fā)出性能更高的應(yīng)用程序。Visual Basic 語言中集成了多媒體創(chuàng)作的相關(guān)功能，也能實現(xiàn)程序的跳躍功能。由此可 知 Visual Basic 語言能夠把靜態(tài)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為多媒體接口。自微軟開發(fā) Visual Basic 語言后，Visual Basic 語言被運用到了 windows 圖形交互程序中，且得到 了非常廣泛的推廣和應(yīng)用。眾所周知，隨著高

23、新技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中逐漸 加入計算機等信息技術(shù)，電力系統(tǒng)的整體性能都得到了巨大的提升。文章通過 文獻(xiàn)查找發(fā)現(xiàn)，早年間的程序員是 dos 環(huán)境下進(jìn)行編程開發(fā)的。且當(dāng)年在編程 的過程中，程序員無法把數(shù)據(jù)庫接口與電力系統(tǒng)進(jìn)行有效的對接，因此早年的 計算機編程語言無法滿足電力系統(tǒng)的開發(fā)需求。當(dāng)年的計算機硬件的發(fā)展也非 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 4 常滯后，無法實現(xiàn)圖像交互等功能，無法直觀的為用戶展示電力系統(tǒng)運行的結(jié) 果。此外，電力系統(tǒng)軟件開發(fā)完成后也會耗費大量的人力成本進(jìn)行維護和迭代。 由此可知，在當(dāng)年的大背景下，計算機等信息技術(shù)無法適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需 求。在 dos 環(huán)境中，用戶需要用命令行進(jìn)行文

24、件管理等操作。這對普通用戶而 言，普通用戶必須具備較強的專業(yè)性才能操作 dos 環(huán)境。直到 20 世紀(jì)末 windows 首次提出了面向?qū)ο缶幊痰乃枷?，從而促進(jìn)了編程語言的發(fā)展和進(jìn)步。 直至今日，數(shù)據(jù)庫等相關(guān)技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了巨大的突破，在軟件開發(fā)的過程中， 數(shù)據(jù)庫開發(fā)變得更加的簡便和靈活。由此可知，目前的高新技術(shù)已經(jīng)完全能滿 足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求，能有效的提高電力系統(tǒng)運算的性能，確保電力系統(tǒng)的 持續(xù)穩(wěn)定運行。此外，Visual Basic 語言在語言結(jié)構(gòu)上還具有簡潔等優(yōu)勢。 Visual Basic 語言中也集成了可視化圖形操作等功能。能為程序員的開發(fā)提供便 利。在軟件設(shè)計的過程中，Visual

25、 Basic 語言能實現(xiàn)對圖形對象的良好操作。 Visual Basic 語言在編程時，可以依據(jù)事件驅(qū)動來實現(xiàn)相關(guān)功能。因此，有研究 學(xué)者稱 Visual Basic 語言是實現(xiàn)事件驅(qū)動的最好語言 27。 1.4 本本文文所所做做的的工工作作和和文文章章結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 首先本文對相關(guān)的研究背景以及當(dāng)前在軟件工程對工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn) 行了綜合的分析，另外還結(jié)合了相關(guān)的軟件工程技術(shù)，最后對本文當(dāng)中的理論 和方法也進(jìn)行了探討。在研究過程當(dāng)中，對于本次程序設(shè)計所涉及的相關(guān)關(guān)鍵 技術(shù)也進(jìn)行了深入的分析28。最后結(jié)合在電力系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用軟件所遇到的常見 問題，對本次論文研究的目的進(jìn)行了說明。由于電力發(fā)展對于我國

26、國家進(jìn)步作 出重要貢獻(xiàn)，而電力的正常運作也是各行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件，有利于我國經(jīng)濟 的穩(wěn)定持續(xù)增長，所以在國民經(jīng)濟當(dāng)中也應(yīng)該注重對于電力方面的支持，這樣 才能夠有效保障技術(shù)水平不斷提升。我國在以往的多年時間內(nèi)，電力工業(yè)快速 發(fā)展，并且目前已經(jīng)取得了初步的成果。當(dāng)前在電力工業(yè)方面裝機的容量也取 得了巨大進(jìn)步，能夠進(jìn)行大范圍的電力輸送，而且對于遠(yuǎn)距離的輸送而言也有 一定的進(jìn)展，在整個電力發(fā)展況且當(dāng)中，電力網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展對于系統(tǒng)方面也 提出了更高要求，尤其是系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和安全性方面，都必須要借助于更 加科學(xué)的方法來進(jìn)行管理。當(dāng)前在電力系統(tǒng)中常見到的問題是電路短路問題， 一旦發(fā)生短路現(xiàn)象可能導(dǎo)致整個

27、線路當(dāng)中的電流量驟增，進(jìn)而影響到其他器件 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 5 和設(shè)備的正常運作。 1.一旦在電力系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)生了短路的現(xiàn)象，那么整個線路當(dāng)中相應(yīng)的熱量也 會快速提升，如果短路現(xiàn)象不能夠在短時間內(nèi)解決的話，那么所有的設(shè)備都可 能因為過熱而導(dǎo)致?lián)p壞30。 2.發(fā)生短路之后，用戶用電也會受到巨大干擾。另外，由于異步電動機的工 作狀態(tài)會和它的工作電壓之間有較大關(guān)聯(lián)，如果發(fā)生了短路之后，那么該電機 的輸出速度也會降低，如果一旦電壓小于該電動機的最小輸入電壓的話，就不 能夠正常的進(jìn)行工作，最終該設(shè)備也會受到損壞31。 3.在短路發(fā)生之后，引起的最大問題就是發(fā)電廠的工作將會受到嚴(yán)重影響， 這主要是由于短

28、路故障與電源之間距離較近，并且故障時間較長的話，將會導(dǎo) 致發(fā)電廠的運作失去同步，整個供電系統(tǒng)就會受到嚴(yán)重?fù)p壞，也會造成大面積 的停電現(xiàn)象32。 4.如果在一個系統(tǒng)當(dāng)中短路的故障是一種不對稱狀態(tài)的話，那么這一個不平 衡的電流就會由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生出電動勢，這樣會對周邊的通信系統(tǒng)造成影 響，也能夠影響到通信的正常運作33。 綜上所述，必須要有效的防范在電路網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，因此本文 就借助于短路的計算。通過 Visual Basic .NET 平臺來進(jìn)行相應(yīng)程序的開發(fā)，同 時借助于短路電流計算的相關(guān)公式，建立了電力網(wǎng)絡(luò)矩陣和短路電流分析的模 型，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的運算，最終保障電路系統(tǒng)平穩(wěn)正常

29、的運作。 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 6 第第 2 章章 短短路路電電流流的的計計算算原原理理 2.1 計計算算原原理理 在對電力系統(tǒng)進(jìn)行短路電流的計算過程當(dāng)中，由于各個線路的變壓器和電 的阻抗作用只是暫時存在的，他不能夠?qū)Ω鱾€節(jié)點的電阻以及負(fù)載情況進(jìn)行準(zhǔn) 確的計算。所以在對短路電流進(jìn)行計算的過程當(dāng)中，應(yīng)該輸入短路的相應(yīng)信息， 例如節(jié)點數(shù)量、支路數(shù)量和變壓器的總數(shù)等，另外也要考慮到整個短路的位置 和類型，并且結(jié)合電壓系數(shù)和等級等。整個系統(tǒng)當(dāng)中需要建立起不同值的輸入 類型，例如，原始參數(shù)、正負(fù)序數(shù)和有效抗阻等這些相應(yīng)信息的輸入，另外由 于在系統(tǒng)當(dāng)中原始數(shù)據(jù)必須要借助于該系統(tǒng)的內(nèi)部相關(guān)的原件參數(shù)，在研究

30、系 統(tǒng)開發(fā)過程當(dāng)中，要結(jié)合不同部位的原始數(shù)據(jù)對整個電路當(dāng)中的電阻和電抗進(jìn) 行計算，計算模塊當(dāng)中也要對這些元件的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行輸入，因此這樣就可以 預(yù)先計算出不同部位的電抗，由于手工計算過程往往比較麻煩同時效率較低。 如果利用計算機來進(jìn)行計算的話將會大大的提升整個工作的效率。當(dāng)計算短路 電流時,并不能直接就用原數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,我們要先選擇合適的公式對這些原始參 數(shù)進(jìn)行歸算,形成等值模型。用于數(shù)據(jù)減少的設(shè)備元件包括發(fā)電機、變壓器和傳 輸線。 在電力系統(tǒng)中，一般初始給定的都是原始設(shè)備的參數(shù)，正序和負(fù)序的等值 阻抗一般是相等的，但是對于連續(xù)電阻來說卻有一定的差異，在系統(tǒng)當(dāng)中相應(yīng) 的電力設(shè)備的歸算主要包括以

31、下這幾個方面。 2.1.1 短短路路點點的的等等效效電電壓壓源源 運用等效電源法計算的最大優(yōu)勢就是利用等效電動勢和內(nèi)阻是個常量，與 外電路無關(guān)的特點，將復(fù)雜的混聯(lián)電路轉(zhuǎn)化為只有等效電源與某一外電阻串聯(lián) 的簡單電路，從而實現(xiàn)題目的化繁為簡，化難為易，巧妙地解決了很多計算中 的難題。 2.1.2 非非故故障障點點的的電電流流和和電電壓壓計計算算 一般在計算非故障點的電流和電壓過程當(dāng)中，常常會采取的方法為：結(jié)合 序網(wǎng)來求出整個電網(wǎng)當(dāng)中電流和電壓的分布情況，并且在借助于對稱分量來對 整個電流電壓順序進(jìn)行分量合成，最終計算得出實際的電流和電壓。 2.2 元元件件數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型 及及其其 阻阻抗抗計計算

32、算 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 7 由于在電力系統(tǒng)當(dāng)中不同的元件它的參數(shù)就會形成不同組件的原始數(shù)據(jù)， 所以就要借助于這些參數(shù)來對不同元件的電阻和電抗進(jìn)行準(zhǔn)確計算，在變壓器 設(shè)置過程當(dāng)中，是需要對它的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的，所以需要結(jié)合這個參數(shù)來 計算出正序電抗和電阻，同時在這個計算過程當(dāng)中也可以結(jié)合供應(yīng)商所提供的 相應(yīng)參數(shù)完成。整個電力系統(tǒng)當(dāng)中，結(jié)合繞組結(jié)構(gòu)，可以把變壓器分為三種不 同類型：包括兩繞組、三繞組以及自耦變壓器這三種類型。其中對于三繞組這 一類型的變壓器而言，它的短路損耗數(shù)據(jù)會與他的電阻呈現(xiàn)極大的關(guān)聯(lián)性，從 而也會在電阻計算過程當(dāng)中采取不同方法。一般針對于計算方法而言可以采用 兩種，包括變壓

33、器的短路耗損計算以及繞組間的短路耗損計算方法，雖然在三 相繞組變壓器計算過程當(dāng)中，它的布置情況有兩種但是只有第一種計算方法所 計算出來的相應(yīng)變壓器的電抗是較為準(zhǔn)確的。在整個電力系統(tǒng)當(dāng)中，電抗以及 正序電阻它們的計算可以結(jié)合相應(yīng)的參數(shù)來進(jìn)行，連續(xù)電阻計算過程可以參考 供應(yīng)商所提供的相應(yīng)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行修正的時候，應(yīng)該注意到電線的相關(guān)參數(shù)， 同時也要注意到計算過程當(dāng)中該變壓器所處的環(huán)境溫度所對應(yīng)的電阻值。如果 沒有達(dá)到對應(yīng)的溫度的話，那么相應(yīng)的數(shù)據(jù)也應(yīng)該做出對應(yīng)的修改。 另外在整個計算過程當(dāng)中還要結(jié)合到不同構(gòu)件它自身的特性，如果是針對 于電氣部件當(dāng)中的電阻和電抗而言，這樣可以在相關(guān)的說明參數(shù)當(dāng)中直接進(jìn)

34、行 取值，例如針對于電線和電纜這些線路就可以采取該方法。另外在進(jìn)行阻抗計 算的時候，還要對各個接口電力設(shè)備相應(yīng)的參數(shù)、名稱、正序電阻、零序電阻、 額定容量等相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行綜合的考慮。 2.2.1 輸輸電電線線路路的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型 電力線路運用 型等值電路，在 型等值電路中，除了我們所知道的阻抗 Z 之外，一般會將線路的導(dǎo)納 Y=jB 一分為二，并聯(lián)在線路的首尾端，如下圖 2-1 所示： 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 8 圖 2-1 電力線路的 型等值電路模型 在計算時，一般會給出電力線路每千米的電阻 r、電抗 x、）（ /km）（ /km 電納 b和線路長度 l（km），然后根據(jù)公式（2-1）所示

35、計算：）（S/km R=rl X=xl Y=bl Z=R+jX (2-1) 這樣，就可以獲得電力線路的模型。 2.2.2 發(fā)發(fā)電電機機的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型 對于發(fā)電機而言，它的等值電路圖參考圖 2-2 所示。由于正常的運算過程當(dāng) 中，同步電勢和同步電抗之間是進(jìn)行串聯(lián)的方式來連接的，如果在短路 G E G X 的時候，那么瞬間就會變成次暫態(tài)電勢和是次暫態(tài)電抗連接的方式，所 G E G X 以進(jìn)行短路的計算時候，可以近似的認(rèn)為它的的次暫態(tài)電勢和與發(fā)電機的額 G E 定電壓相等，因此電抗值計算公式可以表示如下： N U )(%XX 2 G N N d S U )(% 2 N N dG S U XX

36、說明：在該公式當(dāng)中，主要表示的是電機同步電抗的一個百分?jǐn)?shù)，而% d X 表示的是發(fā)電機的次暫態(tài)電抗百分?jǐn)?shù)，表示的是該發(fā)電機它的額定電% d X N U 壓，單位為千伏。 （2- 2） 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 9 U EG j XG (a) U E”G j X”G (b) 如果發(fā)電機是同步對稱運行的狀況，那么它的內(nèi)部就會存在正序和負(fù)序這 兩種電流，但是沒有零序電流。因此，以上所介紹的所有參數(shù)主要是指發(fā)動機 它的相關(guān)正負(fù)序的參數(shù)。如果針對于發(fā)電機零序阻抗而言，它是為 0 的，因此 在進(jìn)行歸算的過程當(dāng)中，對于發(fā)電機的電阻值一般可以忽略。主要原因是由于 發(fā)電機的電阻與電抗相比來說較小，因此在計算過程當(dāng)中

37、，只需要考慮到電抗 這個因素就可以了，再結(jié)合廠家給出的相應(yīng)電抗百分?jǐn)?shù)就能夠?qū)λ碾娍?(%) XG 進(jìn)行計算，相關(guān)的公式如下所示： (2-3) N NN G G P U X X cos 100 2 (%) 說明：在上述的公式中，主要代表的是電抗百分?jǐn)?shù)，而代表的是 (%) XG G X 發(fā)電機的電抗值，單位用 表示，表示的是額定電壓，單位用 kV 表示， N U 代表的是額定有功功率，單位用 MW 表示，為功率因數(shù),這里計算的是 N P N cos 正序阻抗，我們知道負(fù)序阻抗一般和正序阻抗相等，但是在計算零序阻抗的時 候，發(fā)電機的參數(shù)化為零。 2.2.3 雙雙繞繞組組變變壓壓器器的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模

38、型型 雙繞組變壓器的電阻計算公式如式（2-4）所示： (2-4)）（ 23 2 10 N Nk T S UP R 圖圖 2-2 同步發(fā)電機等值電路同步發(fā)電機等值電路 （ a）穩(wěn)態(tài)運行時）穩(wěn)態(tài)運行時 （b）短路初瞬）短路初瞬 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 10 說明：在上述的公式中，代表的是變壓器的短路損耗，用單位 KW 表示， k P 代表的是額定容量，用單位 MVA 表示，表示的是在變壓器當(dāng)中的高壓 N S N U 側(cè)或者低壓側(cè)的額定電壓，單位用 KV 表示。 對于電抗的計算而言，相關(guān)公式如下所示： (2-5)）（ N Nk T S UU X 100 2 (%) 說明：在上述公式中，代表的是變壓器為

39、繞組電抗，單位用 表示；而 T X 代表的是短路電壓的百分?jǐn)?shù)；代表的是額定容量，一般用單位 MVA 表示； (%)K U 表示的是在變壓器當(dāng)中的高壓側(cè)或者低壓側(cè)的額定電壓，單位用 KV 表示。 N U 一般在計算過程中，對于非標(biāo)準(zhǔn)變比的雙繞組變壓器，運用 型等值電路 進(jìn)行歸算簡化，具體如下圖 2-3 圖 2-3 雙繞組變壓器的等值模型 (a)原始多電壓級網(wǎng)絡(luò)（b）接入理想變壓器前的等值電路（c）接入理想變 壓器后的等值電路（d）變壓器的 型等值電路模型（e） 型等值電路模型支 路為導(dǎo)納（f） 型等值電路模型支路為阻抗 我們可以看到，圖中的阻抗旁邊有一個變比為 K 的變壓器，一般可 T Z T

40、Z 以把它化簡為擁有左右兩個對地支路的 型網(wǎng)絡(luò)，一側(cè)的阻抗為，另一側(cè) k Zk T 1 2 的阻抗為，這種模型不同于其他等效簡化電路，它的接地支路代表勵磁導(dǎo) 1k kZT 納而串聯(lián)阻抗支路代表繞組電阻和漏抗，這是 型等值電路的特點。 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 這里所計算的是雙繞組變壓器的正序阻抗，負(fù)序部分和正序一樣，但 是我們知道變壓器零序阻抗的歸算還是有很大不同的，要根據(jù)圖 2-4 和表 2-1 所示做出變換。 圖 2-4 零序等值電路 下面為表 2-1,其中為 I 側(cè)接地，為 J 側(cè)接地，IJ 為 IJ 側(cè)相連， G I G J 為不相連，為正序阻抗，為零序阻抗，D 為三角形連接， 0

41、N 1 R 1 X 0 R 0 X 為星型接地連接。 G Y 表 2-1 零序等效阻抗的歸算方式 零序阻抗按要求變換，能夠得到比較準(zhǔn)確的模型。 2.2.4 三三繞繞組組變變壓壓器器的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型 相關(guān)的三繞組變壓器的模型參考下圖 2-5 所示： 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 12 在該圖當(dāng)中，三繞組變壓器的支路情況為：3 條支路以及 6 條的地支路。 電阻計算的公式為： 2 2 1 1 1000 N NK T S UP R 2 2 3 3 1000 N NK T S UP R （2-6） 電抗： （2- N N K T S UU X 2 1 1 100 % N N K T S UU X 2 2

42、2 100 % N N K T S UU X 2 3 3 100 % 7） 變比： （2- 2 1 12 U U k 3 1 13 U U k 3 2 23 U U k 8） 其中 R1，X1，R2，X2 和 R3，X3 分別為簡化之后三條支路的等值阻抗， ，和分別為各支路變比。 1k T 2k T 3K T 結(jié)合到正序阻抗以及變壓器三側(cè)繞組他們的接線方式，可以進(jìn)一步的對零 序阻抗相關(guān)的值進(jìn)行計算，對于 R0，X0 兩個值的計算公式如下所示： 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 13 對于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而言，三繞組變壓器的轉(zhuǎn)換方式與雙繞組變壓器兩者之間的 差別不大，因此在此就不過多贅述。 2.2.5 電電網(wǎng)網(wǎng)的的

43、數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型 有關(guān)電抗的計算公式如下： (2-9) K N S S U X 2 說明：在該公式中，主要是代表的系統(tǒng)短路容量，MVA 一般在計算過 K S 程匯總，會等效看待為 1 條對地支路的情況。 2.2.6 標(biāo)標(biāo)幺幺值值 的的換換算算 我們在計算的時候，一般都是采用標(biāo)幺值計算，因為標(biāo)幺值計算是很方便 的，基準(zhǔn)容量一般=100MVA，基準(zhǔn)電壓如式子（2-10）： b S b U （2- Navb UUU05 . 1 10） 式中是平均電壓，是額定電壓。 b U N U 基準(zhǔn)電流為： 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 （2- b b b U S I 3 11） 基準(zhǔn)電抗位： （2- b b b

44、b b S U IU U Z 2 3 12） 各元件參數(shù)的標(biāo)幺值即為有名值和基準(zhǔn)值得比值： 標(biāo)幺值= （2- ）基準(zhǔn)值（與有名值相同 實際有名值（有單位） 13） 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 15 第第 3 章章 程程序序運運行行時時短短路路電電流流 的的計計算算方方法法 3.1 流流程程與與框框圖圖 電力系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備所提供的數(shù)據(jù)基本上是其原始參數(shù)。其主要原理 是根據(jù)電力系統(tǒng)中一些原始部件的參數(shù)計算電抗和電阻,然后根據(jù)系統(tǒng)的主線圖 進(jìn)行系統(tǒng)的正序、負(fù)序和零序。同時,形成了三序列網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納型節(jié)點的電壓方程, 求解了電壓方程。最后,計算出短路點和相應(yīng)的短路類型。短路電流的計算流程 如圖所示。(圖 3

45、-1) 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 16 圖 3-1 程序的流程圖 3.2 短路計算程序?qū)崿F(xiàn)短路計算程序?qū)崿F(xiàn) 進(jìn)行短路電流計算的整個過程，目的是為了解決在當(dāng)前交流電路當(dāng)中穩(wěn)態(tài) 電流出現(xiàn)的問題，一般而言，在數(shù)學(xué)模型當(dāng)中也是采用的線性代數(shù)方程組來進(jìn) 行計算的。具體的方法是利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方程的進(jìn)行處理，也就是要在各個節(jié)點 計算相應(yīng)的阻抗或者對節(jié)點當(dāng)中矩陣描述的網(wǎng)絡(luò)方程來進(jìn)行計算。接下來就對 這一種計算方式進(jìn)行介紹，詳細(xì)的對短路電流計算以及電壓計算公式如下所示： (3-1) ffffff f f zZzZ U I 1 )0( 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 17 (3-2) f nf f nf nnnn f f fff

46、 f lf f lf IZIZUUUU IzUUU IZIZUUUU 1 1 )0()0( )0( )0(11)0(11 (3-3) ij i ij j i ij j i ijyUU z UU z UU I j) ( 式中 zij 為支路阻抗；yij 為支路導(dǎo)納, 為短路點，（經(jīng) 短路）為各節(jié)ijf z i U 點對“地”電壓，矩陣對角元素為自阻抗即，I 為短路點電流。 ff Z 用節(jié)點阻抗矩陣計算短路電流的原理框圖如下（圖 3-2） 圖 3-2 短路計算原理框圖 3.3 節(jié)節(jié)點點導(dǎo)導(dǎo)納納矩矩陣陣法法 在描述電網(wǎng)運行狀態(tài)的時候，一般都可以借助一部分的節(jié)點方程或者以回 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 18

47、 歸方程這兩種計算公式來進(jìn)行描述，節(jié)點導(dǎo)納矩陣它是在系統(tǒng)元件進(jìn)行等效導(dǎo) 納基礎(chǔ)之上所產(chǎn)生的一種線性方程，用該方程是能夠有效的對電路安全各個節(jié) 點當(dāng)中的電壓與電流之間的關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確描述。當(dāng)前在電力系統(tǒng)分析過程當(dāng)中， 最基本的計算是爐排，目的就是使得系統(tǒng)能夠在一定運行的狀況之下，例如母 線電壓、功率分配等進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。節(jié)點導(dǎo)納矩陣能夠直接到從導(dǎo)納和互導(dǎo) 這兩點之間的定義進(jìn)行準(zhǔn)確分析，同時通過分析電路知識求得，進(jìn)而能夠?qū)W(wǎng) 絡(luò)修改之后的有關(guān)矩陣?yán)^續(xù)描繪，并且通過節(jié)點電壓方程的矩陣最終求出。在 本章當(dāng)中，主要是討論導(dǎo)納矩陣的解法，并且得到節(jié)點電壓方程的相應(yīng)截面。 它反映了網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和布線條件,因此導(dǎo)

48、納矩陣可以看作是電網(wǎng)電特性的數(shù) 學(xué)抽象。由導(dǎo)納矩陣連接的節(jié)點方程目前在電網(wǎng)的教學(xué)過程中已經(jīng)被廣泛地采 納。 通過以上所有的相關(guān)分析最終可以總結(jié)出導(dǎo)納矩陣自身的相應(yīng)特點，首先 能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線圖的設(shè)計，并且結(jié)合各個支路的參數(shù)可以方便的計算出該導(dǎo) 納矩陣當(dāng)中的元素，同時也能夠形成一個 MA 程序，另外導(dǎo)納矩陣它還具有一 定的對稱性。 一般而言導(dǎo)納矩陣是一個稀疏的矩陣，在對角線上的元素一般都不是零， 但是對于對角的元素而言，也有很多情況下會出現(xiàn)零。在電力接線圖當(dāng)中，由 于每個節(jié)點都會固定部分的分支，一般在每個節(jié)點當(dāng)中這個分支節(jié)點的數(shù)量都 不會超過 3 到 4 個，所以在進(jìn)行導(dǎo)納矩陣分析非對角元素的時

49、候，一般而言， 在矩陣當(dāng)中每一行只會有 3 到 4 個非零元素，而其余的都是零.而且隨著當(dāng)前電 網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，這樣的現(xiàn)象也較為普遍。 一般來說可以將導(dǎo)納矩陣的形式歸為以下這幾類： 第一種是導(dǎo)納矩陣的階數(shù)和電力網(wǎng)絡(luò)相等。 第二種是該矩陣它的每個對角線上非零元素存在的數(shù)量和對應(yīng)節(jié)點的地分 支數(shù)目相等。 第三種情況是導(dǎo)納矩陣當(dāng)中沒有對角的元素，也就是說在節(jié)點之間進(jìn)行了 互相的導(dǎo)納之后，和相應(yīng)節(jié)點之間的分支導(dǎo)納的負(fù)值相等。 如果短路的位置不同的話，那么他就會對各個節(jié)點的導(dǎo)納矩陣產(chǎn)生重要影 響，如果是整個線路當(dāng)中母線是處于短路狀態(tài)的，那么在這個矩陣當(dāng)中就不需 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 19 要進(jìn)行額

50、外的修正。如果出現(xiàn)的是支路短路情況，那么就要在故障位置增加一 個新的節(jié)點，而這種對非互感之路的短路網(wǎng)絡(luò)處理方法較為簡單。下面就以互 感支路作為研究案例，討論出現(xiàn)短路節(jié)點的時候，導(dǎo)納矩陣如何進(jìn)行校正。 針對于互感線路在新的節(jié)點上和其他節(jié)點之間存在著一種耦合導(dǎo)納的現(xiàn)象， 因此如果一旦發(fā)生支路的故障，那么它就很有可能與其他線路有了耦合的關(guān)系， 所以在處理互感線路故障過程當(dāng)中，必須要將該線路的零序阻抗分解為新加入 節(jié)點的兩側(cè)線路，也就是非互感線路。另外還需要對相應(yīng)的互感參數(shù)根據(jù)規(guī)定 的比例來予以分解，這樣能夠保持他們在互感上的關(guān)系正確，也有利于處理多 個復(fù)雜故障。 3.3.1 運運用用導(dǎo)導(dǎo)納納矩矩陣陣

51、法法求求短短路路電電流流的的原原理理框框圖圖 圖 3-3 導(dǎo)納矩陣法求短路電流的原理框圖 在整個網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，如果形成了導(dǎo)納矩陣，為了提升該系統(tǒng)的計算效率，因 此必須要對非保留節(jié)點進(jìn)行消除，而本處采用的方法是高斯消元法。具體保留 的節(jié)點主要包括了生成器、負(fù)載、用戶選擇觀察等相應(yīng)的節(jié)點。 在計算每一個序列它的阻抗矩陣之后，也可以根據(jù)具體的需要建立起一個 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 20 結(jié)構(gòu)模型，并且在相應(yīng)的節(jié)點當(dāng)中生成故障點。在該系統(tǒng)進(jìn)行計算和設(shè)備選型 的過程當(dāng)中，采用到的相應(yīng)方式也有很大差異，必須要找出該設(shè)備的初始狀態(tài) 電流，這個是計算機進(jìn)行計算的前提條件。 3.3.2 正正序序和和負(fù)負(fù)序序?qū)?dǎo)納納矩

52、矩陣陣 為了形成導(dǎo)納型節(jié)點的電壓方程,必須通過電力系統(tǒng)中正、負(fù)、零序參數(shù)計 算阻抗來計算電路的短路電流。然后根據(jù)系統(tǒng)的接線圖繪制等效電路圖,繪制其 正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)及其零序網(wǎng)絡(luò)。然后,選擇參考節(jié)點中的適當(dāng)節(jié)點對節(jié)點進(jìn) 行編號,并計算每個節(jié)點的自導(dǎo)納和互導(dǎo)納。一般來說,負(fù)載可以用恒定阻抗來表 示,如正序網(wǎng)絡(luò)。在零序網(wǎng)絡(luò)中的一般參數(shù)以前已經(jīng)給出,并且沒有具體的計算是 必需的。在負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中,變壓器支路的負(fù)序參數(shù)與正序網(wǎng)絡(luò)的負(fù)序參數(shù)相同。因 此,發(fā)電機側(cè)應(yīng)采用負(fù)序阻抗。應(yīng)該結(jié)合到整個電網(wǎng)當(dāng)中的相應(yīng)參數(shù)，包括正負(fù) 序和零序網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)參數(shù)，結(jié)合節(jié)點電壓方程來形成一個有效計算方法，這樣 就能夠構(gòu)成一個相序

53、網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納電壓方程。當(dāng)系統(tǒng)在兩相之間短路時,由于其兩 相不接地,不能考慮由零序網(wǎng)絡(luò)形成的導(dǎo)納節(jié)點的電壓方程。當(dāng)三相相間短路被 短路時,由于這三個相是相互對稱的,所以只能考慮正序網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的導(dǎo)納型電壓 方程。如果當(dāng)正序陣列和負(fù)序陣列他們兩者之間是結(jié)構(gòu)完全相同的話，就可以 推斷出在正序節(jié)點和負(fù)序節(jié)點他們的導(dǎo)納矩陣也是相同的。本次正負(fù)節(jié)點導(dǎo)納 矩陣形成的方法是借助于分支掃描法，在完成了拓?fù)浞治鲋?，就能夠在其?形成一個具備多個支點的分支情況，一旦對所有分支進(jìn)行全面的掃描，就可以 形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣。它不需要形成分支阻抗陣列,分支導(dǎo)納矩陣,也不需要相關(guān)矩 陣,這可以大大提高計算速度。 3.3.3 零零

54、序序 導(dǎo)導(dǎo)納納矩矩陣陣 如果當(dāng)整個短路的過程當(dāng)中，如果出現(xiàn)了接地的情況，那么零序網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中 就會存在一個空節(jié)點，這個節(jié)點不會有其他的分支，所以在程序編寫過程當(dāng)中 就應(yīng)該加入分節(jié)點這樣一個功能，這樣能夠降低在操作過程中計算所帶來的失 誤。 為了使得接地短路故障發(fā)生的過程中，快速地對零序電流進(jìn)行精確的計算， 因此在整個軟件進(jìn)行運算的過程當(dāng)中，要對初始的零序節(jié)點導(dǎo)納列陣進(jìn)行高效 的使用，并且對該陣列進(jìn)行一定的校正，因此接下來就介紹系統(tǒng)是如何生成的 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 21 導(dǎo)納矩陣， 針對于變壓器的分支處理來講，如果讀取的是兩圈或者三線圈變壓器的時 候，需要考慮的到該變壓器是否存在連續(xù)中單分支。對于

55、兩伏的變壓器來說， 它是采用的 YN 和 D 這樣一種連接模式的話，那么它的終止節(jié)點就是連續(xù)停止 節(jié)點，因此針對于這樣一種連接情況而言，在端節(jié)點當(dāng)中相應(yīng)的導(dǎo)納就可以借 助于較小的實數(shù)來進(jìn)行替代，而互導(dǎo)那就可以默認(rèn)為零。對于外部的節(jié)點而言， 它是采用的分支導(dǎo)納，因此，對于 節(jié)點與 節(jié)點之間的互導(dǎo)那就默認(rèn)為零。 在針對于三伏變壓器進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取的時候，也是同樣采取類似的處理方式。 對于輸電線路的處理而言，為了便于整個處理過程更加方便，因此在進(jìn)行 處理過程當(dāng)中，都是考慮到了有無互感的這兩種情況進(jìn)行考慮的，在最初階段 沒看對互感進(jìn)行考慮，但是后來為了考慮到互感能夠進(jìn)行相應(yīng)的信息矯正最終 形成一個矩陣，因

56、此也考慮到了這一因素 對于其他的分支處理情況來說，如果具有發(fā)電機和其他外部系統(tǒng)的分支， 那么在零序網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中就可，借助于類似正序節(jié)點形成一個導(dǎo)納陣列；如果當(dāng)分 支沒有在凝聚網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，比如是中性點不接地的情況，那么就可以用很小的實 數(shù)來進(jìn)行替代。如果發(fā)生接地短路的話，那么就可以通過短路的點來搜尋對應(yīng) 的零序網(wǎng)絡(luò)，并且對最初的零序節(jié)點導(dǎo)納矩陣進(jìn)行確認(rèn)。 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 第第 4 章章 軟軟件件測測試試 4.1 軟軟件件開開發(fā)發(fā) 整整體體思思路路 在本系統(tǒng)計算短路電流的時候，應(yīng)該在系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的短路信息，另外 還要對短路的具體位置進(jìn)行確認(rèn)，要在系統(tǒng)當(dāng)中輸入相應(yīng)的原始參數(shù)，這樣就 能自動計

57、算出等效阻抗。由于本系統(tǒng)當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)主要是來源于操作者手動 輸入的，因此在輸入過程當(dāng)中也可以參考原件上的相應(yīng)出廠說明。在系統(tǒng)的計 算模塊當(dāng)中，通過最初輸入的相應(yīng)數(shù)據(jù)能夠?qū)Ω鱾€部分的電抗進(jìn)行有效計算， 這樣也能夠降低手工計算所帶來的麻煩，極大的提升了操作的效率。 在數(shù)據(jù)的輸入角度來進(jìn)行分析，本次系統(tǒng)設(shè)計過程中數(shù)據(jù)的輸入方法也有 多種類型，包括了人工輸入、數(shù)據(jù)庫輸入、筆記本數(shù)據(jù)等,因此用戶可以根據(jù)實 際需要選擇更合適的短路電流計算在電力系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選擇和繼電保護定值 計算中。當(dāng)前我國經(jīng)濟發(fā)展較為迅速，同時電力系統(tǒng)發(fā)展也越來越快速，但是 同時電力系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在提升，因此也對整個電力系統(tǒng)安全性

58、能提出更高 要求，必須要在保證該系統(tǒng)穩(wěn)定、正常運行狀態(tài)的前提之下，開發(fā)一套適合于 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 23 實際工程的短路電流計算軟件具有重要的現(xiàn)實意義。 短路電流的計算經(jīng)歷了人工計算階段、早期程序計算階段和新興程序計算 階段三個階段。20 世紀(jì) 70 年代以前,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)非常簡單,實現(xiàn)了短路電流的計算。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,80 年代后期出現(xiàn)了一種基于 DOS 操作系統(tǒng)的短路電流 計算軟件。90 年代以來,隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了大量基于 Windows 圖形界面和面向?qū)ο蠹夹g(shù)的故障計算軟件。故障計算的算法包括電網(wǎng) 的各種等級和形式和簡單/復(fù)雜故障。節(jié)點優(yōu)化編號技術(shù)和稀疏技術(shù)得到

59、了廣泛 的應(yīng)用。在這種情況下,許多電力專家提出了適用于配電網(wǎng)短路電流計算的一些 方法。 這一套系統(tǒng)是一種針對不同需求所定制出來的一套軟件，它是以數(shù)據(jù)作為 核心的，在保證數(shù)據(jù)安全的前提之下，能夠有效的提升數(shù)據(jù)的安全性能。對于 各個組件的功能而言，它能夠在對系統(tǒng)正常運行的前提之下，完成系統(tǒng)的更新 工作。目前在對于該系統(tǒng)短路計算這一環(huán)節(jié)的設(shè)計而言，主要是設(shè)計了以下這 幾個功能，包括軟件的注冊和驗證以及項目的開發(fā)、原始數(shù)據(jù)的輸入和存儲模 塊計算模塊、計算輸出和存儲模塊。圖中示出了電力系統(tǒng)短路計算軟件系統(tǒng)的 總體思路。(圖 4-1) 圖 4-1 軟件模塊圖 一般在本系統(tǒng)當(dāng)中，數(shù)據(jù)輸入的模式既可以通過手動

60、的輸入，也可以通過 批量化的數(shù)據(jù)庫錄入，另外還有記事本導(dǎo)入等多種方式來對數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入。而 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 在數(shù)據(jù)計算這一個模塊當(dāng)中，它主要是負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取， 并且結(jié)合用戶的設(shè)置對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的運算和處理，之后再得到相應(yīng)的短 路電流的計算結(jié)果。 在輸出模塊和數(shù)據(jù)保存兩個模塊當(dāng)中，它的主要功能都是對最終的計算結(jié) 果進(jìn)行輸出，另外也可以對相應(yīng)的數(shù)據(jù)按照對應(yīng)的方法來進(jìn)行分析。可以節(jié)省 計算,并在節(jié)約過程中產(chǎn)生計算結(jié)果，并且生成 TXT 文件。 4.2 友友好好界界面面 構(gòu)構(gòu)建建 程序界面友好、大方、可靠、易于處理。同時用戶操作也比較簡單，能夠 方便讓用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀