昆工電力院電力系統(tǒng)分析 課程設計

1、 課 程 設 計課程名稱： 電力系統(tǒng)分析 設計題目：基于Matlab計算程序的電力系統(tǒng)運行分析學 院： 電力工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 2011級 學生姓名： 指導教師： 單節(jié)杉、宋琪、謝靜 日 期： 2015.01.12 教 務 處 制目錄 前 言···························&#

2、183;··············1第1章 參數(shù)計算······························· 2 第一節(jié) 原始數(shù)據(jù)·

3、································· 2 第二節(jié) 電網(wǎng)模型的建立··············

4、3;·············· 3第二章 潮流計算······························· 6 第一節(jié) 系統(tǒng)參數(shù)的設置

5、3;···························· 6 第二節(jié) 程序的調試···················

6、3;············· 7第三節(jié) 網(wǎng)損和潮流分析···························· 13第三章 短路故障的分析計算····

7、;·················15第一節(jié) 序網(wǎng)分析·······························&

8、#183;····15 第二節(jié) 短路計算····································18心得體會······&#

9、183;································35參考文獻················&#

10、183;······················36前 言電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算，是對復雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的計算。潮流計算的目標是求取電力系統(tǒng)在給定運行狀態(tài)的計算。即節(jié)點電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過負荷.各點電壓是否滿足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等。對現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運行和擴建，對新的電力系統(tǒng)進行規(guī)劃

11、設計以及對電力系統(tǒng)進行靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析都是以潮流計算為基礎。潮流計算結果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究，安全估計或最優(yōu)潮流等對潮流計算的模型和方法有直接影響。在電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的各種故障中，危害最大且發(fā)生概率較高的首推短路故障。產(chǎn)生短路故障的主要原因是電力設備絕緣損壞。短路故障分為三相短路、兩相短路、單相接地短路及兩相接地短路。其中三相短路時三相電流仍然對稱，其余三類短路統(tǒng)成為不對稱短路。短路故障大多數(shù)發(fā)生在架空輸電線路。電力系統(tǒng)設計與運行時，要采取適當?shù)拇胧┙档投搪饭收系陌l(fā)生概率。短路計算可以為設備的選擇提供原始數(shù)據(jù)。36第1章 參數(shù)計算第一節(jié) 原始數(shù)據(jù)一、 目標電網(wǎng)接線圖圖11二、系統(tǒng)參數(shù)表1

12、. 線路參數(shù)表線路編號線路型號線路長度（km）線路電阻/km線路正序電抗/km線路容納之半S/km4-5LGJ-240/301130.0470.41.78×4-6LGJ-120/701200.0741.47×5-7LGJ-120/251650.0791.60×6-9LGJ-95/551660.0921.80×7-8LGJ-240/30920.0471.78×8-9LGJ-240/301220.0471.78×說明：線路零序電抗為正序電抗3倍。表2. 變壓器參數(shù)表線路編號變壓器型號變壓器變比（kV）短路電壓百分數(shù)(%)2-7SSPL-2

13、20000242±3×2.5%/2010.433-9SSPL-120000242±3×2.5%/155.811-4SSPL-240000242±3×2.5%/17.511.42說明：變壓器零序電抗與正序電抗相等，且均為/Y0接法。表3. 發(fā)電機參數(shù)表1發(fā)電機額定功率MW額定電壓kV額定功率因數(shù)120016.50.852180180.85310013.80.85表4. 發(fā)電機參數(shù)表2發(fā)電機母線名（S）（S）（S）1147.2800.320.130.210.218.962212.8001.930.261.870.436.000.53533

14、6.0201.510.211.450.298.590.60表5. 負荷數(shù)據(jù)表節(jié)點號有功負荷（MW）無功負荷（MVA）51355061003088035第二節(jié) 電網(wǎng)模型的建立本設計中，采用精確計算算法，選取=100MVA，=220KV，將所有支路的參數(shù)都折算到220KV電壓等級側；一、計算公式 （1）線路參數(shù)的計算： （2）變壓器參數(shù)的計算：（3）發(fā)電機參數(shù)的計算：（暫態(tài)分析時，只用到發(fā)電機的暫態(tài)電抗來代替其次暫態(tài)電抗，故只求出暫態(tài)電抗）（4）負荷節(jié)點的計算二、使用編程的結果如下：線路電抗X= 0.0934 0.0992 0.1364 0.1372 0.0760 0.1008線路電阻R= 0.0

15、109 0.0183 0.0269 0.0316 0.0089 0.0118線路正序、負序阻抗Z1=Z2= Columns 1 through 5 0.0109 + 0.0937i 0.0183 + 0.0992i 0.0269 + 0.1364i 0.0316 + 0.1372i 0.0089 + 0.0760i Column 6 0.0118 + 0.1008i 線路容納之半B/2= Columns 1 through 5 0 + 0.0974i 0 + 0.0854i 0 + 0.1280i 0 + 0.1450i 0 + 0.0793i Column 6 0 + 0.1050i線路零序

16、阻抗Z0: Columns 1 through 5 0.0109 + 0.2802i 0.0183 + 0.2975i 0.0269 + 0.4091i 0.0316 + 0.4112i 0.0089 + 0.2281i Column 6 0.0118 + 0.3024i 變壓器正、負序電抗值Xt： 0 + 0.0576i 0 + 0.0574i 0 + 0.0586i變壓器零序電抗值Xt0： 0 + 0.0576i 0 + 0.0574i 0 + 0.0586i發(fā)電機暫態(tài)電抗Xdg= 0 + 0.0476i 0 + 0.0803i 0 + 0.1103i負荷節(jié)點阻抗Zl= 0.6514 -

17、0.2413i 0.9174- 0.2752i 1.049 - 0.4590i以上結果均采用程序計算。三、等值電路模型該等值電路圖全部數(shù)值以標幺值表示，具體圖12所示：圖12 第二章 潮流計算第一節(jié) 系統(tǒng)參數(shù)的設置設計中要求所有結點電壓不得低于1.0p.u.，也不得高于1.05p.u.，若電壓不符合該條件，可采取下面的方法進行調壓：（1） 改變發(fā)電機的機端電壓（2） 改變變壓器的變比（即改變分接頭）（3） 改變發(fā)電機的出力（4） 在電壓不符合要求的結點處增加無功補償調壓方式應屬于逆調壓。結點的分類：根據(jù)電力系統(tǒng)中各結點性質的不同，將結點分為三類：PQ結點、PV結點和平衡結點，在潮流計算中，大部

18、分結點屬于PQ結點，小部分結點屬于PV結點，一般只設一個平衡結點。對于平衡結點，給定其電壓的幅值和相位，整個系統(tǒng)的功率平衡由這一點承擔。本設計中，選1號節(jié)點為平衡節(jié)點；2、3號節(jié)點為P、U節(jié)點；4、5、6、7、8、9號結點為P、Q節(jié)點。設計中，節(jié)點數(shù):n=9，支路數(shù):nl=9，平衡母線節(jié)點號:isb=1，誤差精度:pr=0.0001。由支路參數(shù)形成的矩陣:B1= 1 4 0.0576i 0 1.0000 0; 2 7 0.0574i 0 1.0000 0; 3 9 0.0586i 0 1.0000 0; 4 5 0.0109+0.0934i 2*0.0974i 1.0000 0; 4 6 0.

19、0183+0.0992i 2*0.0854i 1.0000 0; 5 7 0.0269+0.1364i 2*0.1280i 1.0000 0; 6 9 0.0316+0.1372i 2*0.1450i 1.0000 0; 7 8 0.0089+0.0760i 2*0.0793i 1.0000 0; 8 9 0.0118+0.1008i 2*0.1050i 1.0000 0; ;%支路參數(shù)矩陣由各節(jié)點參數(shù)形成的矩陣:B2=0 0 1.0000 1.0000 0 1.0000;1.8000 0 1.0000 1.0000 0 3.0000;1.0000 0 1.0000 1.0000 0 3.00

20、00;0 0 1.0000 0 0 2.0000;0 1.3500+0.5000i 1.0000 0 0 2.0000;0 0.0000+0.3000i 1.0000 0 0 2.0000;0 0 1.0000 0 0 2.0000;0 0.8000+0.3500i 1.0000 0 0 2.0000;0 0 1.0000 0 0 2.0000;%節(jié)點參數(shù)矩陣由節(jié)點號及其對地阻抗形成的矩陣:X=1,0;2,0;3,0;4,0;5,0;6,0;7,0;8,0; 9,0;第二節(jié) 程序的調試一、未調試前，原始參數(shù)運行結果如下：注意：輸入“var=1”時將選用牛頓-拉夫遜法來進行潮流計算；輸入“var

21、=其他數(shù)字時將選用PQ分解法來進行潮流計算”var=1迭代次數(shù) 4沒有達到精確要求的個數(shù) 14 16 8 0各節(jié)點的實際電壓標么值E為(節(jié)點號從小到大排列):Columns 1 through 4 1.0000 0.9759 + 0.2183i 0.9906 + 0.1368i 0.9840 - 0.0240iColumns 5 through 8 0.9498 - 0.0429i 0.9689 - 0.0388i 0.9863 + 0.1148i 0.9814 + 0.0641iColumn 9 0.9969 + 0.0785i各節(jié)點的電壓大小V為(節(jié)點號從小到大排列):Columns 1

22、through 7 1.0000 1.0000 1.0000 0.9843 0.9508 0.9697 0.9929Columns 8 through 9 0.9835 1.0000各節(jié)點的電壓相角O為(節(jié)點號從小到大排列):Columns 1 through 7 0 12.6101 7.8603 -1.3973 -2.5839 -2.2909 6.6372Columns 8 through 9 3.7377 4.5008各節(jié)點的功率S為(節(jié)點號從小到大排列):Columns 1 through 4 0.4167 + 0.2781i 1.8000 + 0.2175i 1.0000 + 0.02

23、98i 0.0000 - 0.0000iColumns 5 through 8 -1.3500 - 0.5000i -1.0000 - 0.3000i -0.0000 + 0.0000i -0.8000 - 0.3500iColumn 9 0.0000 - 0.0000i各條支路的首端功率Si為(順序同您輸入B1時一樣): 0.4167 + 0.2781i 1.8000 + 0.2175i 1.0000 + 0.0298i 0.2456 + 0.2320i 0.1711 + 0.0316i -1.1063 - 0.1017i -0.8297 - 0.1097i 0.6573 - 0.0157i

24、 -0.1467 - 0.2444i各條支路的末端功率Sj為(順序同您輸入B1時一樣): -0.4167 - 0.2636i -1.8000 - 0.0288i -1.0000 + 0.0289i -0.2437 - 0.3983i -0.1703 - 0.1903i 1.1427 + 0.0445i 0.8528 - 0.0711i -0.6533 - 0.1056i 0.1472 + 0.0422i各條支路的功率損耗DS為(順序同您輸入B1時一樣): 0 + 0.0145i 0.0000 + 0.1887i 0.0000 + 0.0587i 0.0019 - 0.1663i 0.0008

25、- 0.1587i 0.0364 - 0.0572i 0.0232 - 0.1808i 0.0039 - 0.1213i 0.0005 - 0.2022i以下是每次迭代后各節(jié)點的電壓值(如圖所示) 圖21 由運行結果可知，節(jié)點4、5、6、7、8電壓均不滿足要求。故需進行調試，以期各結點電壓均滿足要求。下面用N-L法進行潮流計算。二、采用NL法進行潮流的計算和分析（1）第一次調試將變壓器1的變比初始值由1.0000改為1.0250，則修改結果如下：B1=1.0000 4.0000 0.0576i 0 1.0250 0; 2.0000 7.0000 0.0574i 0 1.0000 0;運行結果如

26、下：各節(jié)點的電壓大小V為(節(jié)點號從小到大排列):1.0000 1.0000 1.0000 1.0022 0.9638 0.9823 0.9968 0.9875 1.0038 節(jié)點5、6、7、8都不滿足要在1.00001.0500范圍內(nèi)的要求，改變變壓器1的變比不滿足要求。（2）第二次調試將變壓器2的變比初始值由1.0000改為1.0250，則修改結果如下：B1=1.0000 4.0000 0.0576i 0 1.0250 0; 2.0000 7.0000 0.0574i 0 1.0250 0; 運行結果如下：各節(jié)點的電壓大小V為(節(jié)點號從小到大排列):1.0000 1.0000 1.0000

27、1.0066 0.9745 0.9871 1.0147 1.0001 1.0085節(jié)點5、6的值，雖然第二次調試仍然不滿足要在1.00001.0500范圍內(nèi)的要求，但電壓有所升高。（3）第三次調試將變壓器3的變比初始值由1.0000改為1.0250，則修改結果如下：B1=1.0000 4.0000 0.0576i 0 1.0250 0; 2.0000 7.0000 0.0574i 0 1.0250 0; 3.0000 9.0000 0.0586i 0 1.0250 0; 運行結果如下：各節(jié)點的電壓大小V為(節(jié)點號從小到大排列):1.0000 1.0000 1.0000 1.0109 0.979

28、5 0.9977 1.0196 1.0109 1.0265 節(jié)點5、6的值，雖然第三次調試仍然不滿足要在1.00001.0500范圍內(nèi)的要求，但電壓有所升高。（4）第四次調試將變壓器1的變比初始值由1.0250改為1.0500，則修改結果如下：B1=1.0000 4.0000 0.0576i 0 1.0500 0; 2.0000 7.0000 0.0574i 0 1.0250 0; 3.0000 9.0000 0.0586i 0 1.0250 0; 運行結果如下：各節(jié)點的電壓大小V為(節(jié)點號從小到大排列):1.0000 1.0000 1.0000 1.0287 0.9924 1.0103 1.

29、0236 1.0150 1.0305 節(jié)點5的值，不滿足要在1.00001.0500范圍內(nèi)的要求，且變壓器T1的變比以調至最大。應調節(jié)與節(jié)點5臨近的變壓器T2的變比。（5）第五次調試將變壓器2的變比初始值由1.0250改為1.0500，則修改結果如下：B1=1.0000 4.0000 0.0576i 0 1.0500 0; 2.0000 7.0000 0.0574i 0 1.0500 0; 3.0000 9.0000 0.0586i 0 1.0250 0;運行結果如下：各節(jié)點的電壓大小V為(節(jié)點號從小到大排列):1.0000 1.0000 1.0000 1.0332 1.0031 1.0152

30、 1.0413 1.0276 1.0353所有節(jié)點的值，都滿足在1.00001.0500范圍內(nèi)的要求。NL法 程序運行結果如下：注意：輸入“var=1”時將選用牛頓-拉夫遜法來進行潮流計算；輸入“var=其他數(shù)字時將選用PQ分解法來進行潮流計算”var=1迭代次數(shù) 4沒有達到精確要求的個數(shù) 14 16 10 0各節(jié)點的實際電壓標么值E為(節(jié)點號從小到大排列):Columns 1 through 4 1.0000 0.9783 + 0.2074i 0.9914 + 0.1307i 1.0329 - 0.0248iColumns 5 through 8 1.0022 - 0.0423i 1.014

31、5 - 0.0384i 1.0356 + 0.1087i 1.0258 + 0.0609iColumn 9 1.0325 + 0.0755i各節(jié)點的電壓大小V為(節(jié)點號從小到大排列):Columns 1 through 7 1.0000 1.0000 1.0000 1.0332 1.0031 1.0152 1.0413Columns 8 through 9 1.0276 1.0353各節(jié)點的電壓相角O為(節(jié)點號從小到大排列):Columns 1 through 7 0 11.9693 7.5084 -1.3780 -2.4143 -2.1662 5.9892Columns 8 through

32、9 3.3961 4.1824各節(jié)點的功率S為(節(jié)點號從小到大排列):Columns 1 through 4 0.4108 + 0.2829i 1.8000 + 0.2384i 1.0000 - 0.1423i -0.0000 + 0.0000iColumns 5 through 8 -1.3500 - 0.5000i -1.0000 - 0.3000i -0.0000+0.0000i -0.8000 - 0.3500iColumn 9 -0.0000 - 0.0000i各條支路的首端功率Si為(順序同您輸入B1時一樣): 0.4108 + 0.2829i 1.8000 + 0.2384i 1

33、.0000 - 0.1423i 0.2366 + 0.2034i 0.1743 + 0.0651i -1.1150 - 0.1078i -0.8267 - 0.0608i 0.6518 + 0.0403i -0.1519 - 0.1709i各條支路的末端功率Sj為(順序同您輸入B1時一樣): -0.4108 - 0.2685i -1.8000 - 0.0491i -1.0000 + 0.2021i -0.2350 - 0.3922i -0.1733 - 0.2392i 1.1482 + 0.0088i 0.8479 - 0.1521i -0.6481 - 0.1791i 0.1521 - 0.

34、0500i各條支路的功率損耗DS為(順序同您輸入B1時一樣): -0.0000 + 0.0143i -0.0000 + 0.1892i 0.0000 + 0.0598i 0.0015 - 0.1888i 0.0009 - 0.1741i 0.0332 - 0.0990i 0.0212 - 0.2128i 0.0036 - 0.1388i 0.0003 - 0.2209i以下是每次迭代后各節(jié)點的電壓值(如圖所示)圖22三、對運行結果的分析：（1）、為什么在用計算機對某網(wǎng)絡初次進行潮流計算時往往是要調潮流，而并非任何情況下只一次送入初始值算出結果就行呢？要考慮什么條件？各變量是如何劃分的？哪些可調

35、？哪些不可調？ 答：潮流計算時功率方程是非線性，多元的具有多解。初始條件給定后得到的結果不一定能滿足約束條件要求，要進行調整初值后才能滿足。其約束條件有：，。負荷的PQ量為擾動變量，發(fā)電機的PQ為控制變量，各節(jié)點的V為狀態(tài)變量。擾動變量是不可控變量，因而也是不可調節(jié)的，狀態(tài)變量是控制變量的函數(shù)，因而狀態(tài)變量和控制變量是可以調節(jié)的。所以，計算機對某網(wǎng)絡初次進行潮流計算時往往是要調潮流的。（2）、牛頓拉夫遜法與PQ分解法有哪些聯(lián)系？有哪些區(qū)別？二者的計算性能如何？答：在潮流計算中，牛頓拉夫遜法的實質 是一種逐步線性化的方法，它有很好的收斂性，但要求有合適的初值。 PQ分解法來源于N-L法極坐標形式

36、，又充分考慮在交流高壓電網(wǎng)中，變壓器和線路的電抗遠遠大于電阻，且系統(tǒng)中母線有功功率的變化主要受電壓相位的影響，而無功功率的變化主要受母線電壓幅值的影響，在此基礎之上對H、L陣進行簡化。由于這種簡化只涉及修正方程的系數(shù)矩陣，并為改變結點功率平衡方程和收斂判據(jù)，從NL法和PQ分解法程序運行結果可以看出不會降低計算結果的精度。由圖22和圖23比較可知，PQ分解法與N-L法相比大大提高了計算速度，但迭代次數(shù)卻增多；PQ分解法為恒速率收斂，比起N-L法，其收斂速度變慢。第三節(jié) 網(wǎng)損和潮流分析一 、選取NL法的數(shù)據(jù)來分析網(wǎng)損表21調整前后網(wǎng)絡損耗比較節(jié)點編號1-42-73-94-54-65-76-97-8

37、8-9調整前0.0145i0.1887i0.0587i0.0019 - 0.1663i0.0008 - 0.1587i0.0364- 0.0572i0.0232 - 0.1808i0.0039 - 0.1213i0.0005 - 0.2022i牛拉法調整后0.0143i0.1892i0.0598i0.0015 - 0.1888i0.0009 - 0.1741i0.0332 - 0.0990i 0.0212 - 0.2128i0.0036 - 0.1388i0.0003 - 0.2209i調節(jié)前有功損耗：P=（0+0+0+0.0019+0.0008+0.0364+0.0232+0.0039+0.

38、0005）* 100=6.67MW調節(jié)后有功損耗：P= ( 0+0+0+0.0015+0.0009+0.0332+0.0212+0.0036+0.0003)* 100=6.04MW調節(jié)前無功損耗：Q=（0.0145+0.0598+0.0587+0.1663+0.1587+0.0572+0.1808+0.1213+0.2022）*100i=114.84i MVar調節(jié)后無功損耗：Q=（0.0143+0.1892+0.0598+0.1888+0.1741+0.0990+0.2128+0.1388+0.2209）*100i=129.77 Mvar由以上可知：調壓前有功損耗為6.67MW，調節(jié)后有功損

39、耗為6.04MW； 調節(jié)前無功損耗為114.84iMVar，調節(jié)后無功損耗為129.77iMVar。 進行調壓有功網(wǎng)損減少了，而無功網(wǎng)損卻增加了，之所以會出現(xiàn)這種情況是由于調壓后，許多節(jié)點電壓升高了，對地電容的充電功率為：Q=1/2CU2，充電功率與網(wǎng)絡電壓的平方成正比，所以最終導致無功網(wǎng)損增加。二、選取NL法的數(shù)據(jù)來分析潮流1 潮流分布如圖23所示 圖232 根據(jù)圖23進行分析（1）線路有功潮流最有可能的流向是？線路無功潮流最有可能的流向是？發(fā)電機節(jié)點的注入無功為負值說明了什么？由潮流分布圖可知，線路有功功率總是從電壓相位超前的結點流向滯后的結點，無功功率的總是從電壓幅值高的結點流向電壓幅值

40、低的結點。在潮流分布圖中，3號發(fā)電機發(fā)出的無功功率為負值，說明3號發(fā)電機從系統(tǒng)吸收無功。（2）潮流控制的主要手段有哪些？由于電網(wǎng)運行時負荷等的變化，引起系統(tǒng)中各節(jié)點電壓的變化。由于發(fā)電機容量有限，而電壓的調整又必須服從對電壓質量的要求，調整的幅度不能太大，另一方面從電網(wǎng)運行經(jīng)濟性和安全等方面考慮，網(wǎng)絡中的潮流往往需要控制。在實際的網(wǎng)絡潮流控制中主要采用：串聯(lián)電容（作用以容抗抵償線路感抗）；串聯(lián)電抗（作用在于限流）；附加串聯(lián)加壓器（作用在于產(chǎn)生一環(huán)流或強制循環(huán)功率使強制循環(huán)功率與自然分布功率的疊加可達到理想值）等手段控制潮流。第三章 短路故障的分析計算第一節(jié) 序網(wǎng)分析一、各序網(wǎng)參數(shù)計算設計中，采

41、用近似計算算法，選取 =100MVA，=Uav，將所有支路的參數(shù)都用平均電壓，計算過程及結果如下：1計算公式 （1）線路參數(shù)的計算： （2）變壓器參數(shù)的計算：（3）發(fā)電機參數(shù)的計算：（暫態(tài)分析時，只用到發(fā)電機的暫態(tài)電抗來代替其次暫態(tài)電抗，故只求出暫態(tài)電抗）（4）負荷節(jié)點的計算2 使用編程的結果如下：線路電抗X= 0.0854 0.0907 0.1248 0.1255 0.0696 0.0922線路電阻R= 0.0100 0.0168 0.0246 0.0289 0.0082 0.0108線路正序、負序阻抗Z1=Z2= Columns 1 through 5 0.0100+0.0854i 0.0

42、168 + 0.0907i 0.0246 + 0.1248i 0.0289 + 0.1255i 0.0082 + 0.0696i Column 6 0.0108 + 0.0923i線路容納之半B/2= Columns 1 through 5 0 + 0.1060i 0 + 0.0933i 0 + 0.1400i 0 + 0.1580i 0 + 0.0866i Column 6 0 + 0.1150i線路零序阻抗Z0: Columns 1 through 5 0.0100+0.2563i 0.0168 + 0.2722i 0.0246 + 0.3743i 0.0289 + 0.3766i 0.0

43、082 + 0.2087i Column 6 0.0108 + 0.2767i變壓器正、負序電抗值Xt： 0 + 0.0476i 0 + 0.0474i 0 + 0.0484i變壓器零序電抗值Xt0： 0 + 0.0476i 0 + 0.0474i 0 + 0.0484i發(fā)電機暫態(tài)電抗Xdg= 0 + 0.0433i 0 + 0.0728i 0 + 0.1000i負荷節(jié)點阻抗Zl= 0.6514 - 0.2413i 0.9174- 0.2752i 1.049 - 0.4590i二、各序網(wǎng)圖1.正序圖圖312.負序圖 圖323.零序圖 圖33第二節(jié) 短路計算一、三相短路1、三相短路電流的計算原理

44、:利用結點阻抗矩陣和導納矩陣都可以計算短路電流，其算法有所不同。利用結點阻抗陣時，只要形成了阻抗陣，計算網(wǎng)絡中任意一點的對稱短路電流和網(wǎng)絡中電流、電壓的分布非常方便，計算工作量小，但是，形成阻抗陣的工作量大，網(wǎng)絡變化時的修改也比較麻煩，而且結點阻抗矩陣是滿陣，需要計算機存儲量較大。利用結點導納矩陣計算短路電流，實質是先用它計算出與指定的短路點有關的結點阻抗矩陣的相應列的元素，然后利用公式（為連接節(jié)點i和j的支路阻抗）進行短路電流的計算。然而，導納陣是對稱、稀疏陣，極易形成，且網(wǎng)絡結構變化時也易于修改。程序運行步驟及對變量的解釋： （1） 請輸入短路點的數(shù)目NF（2） 請輸入節(jié)點數(shù)n（3） 請輸

45、入支路數(shù)nl（4） 輸入各支路參數(shù)矩陣B 矩陣B的每行是由下列參數(shù)構成的： 某支路的首端號P； 末端號Q，且P<Q； 支路的阻抗（R+jX）; 支路的對地電納； 支路的變比K； 折算到哪一側的標志（如果支路的首端P處于高壓側請輸入“1”，否則請輸入“0”）。（5） 輸入由短路點號，短路點阻抗形成的矩陣D（6） 請輸入由各節(jié)點的初電壓標幺值形成的列矩陣V0（7） 形成節(jié)點阻抗矩陣Z（8） 求短路點電流（9） 求網(wǎng)絡中各節(jié)點的電壓（10）求網(wǎng)絡中各支路電流2、7節(jié)點和8節(jié)點發(fā)生三相短路的程序結果：（1） 7節(jié)點發(fā)生三相短路： 1）短路點的電流：標幺值： 0.8847 -15.6651i有名值

46、（kA）： 0.2221- 3.9319i 2）各節(jié)點的電壓：表31節(jié)點號電壓表幺值有名值（KV）1116.520.35016.33113.841.0332237.645 0.5712 + 0.0303i 131.38 +6.969i6 0.7577 + 0.0302i 174.27 +6.946i7-6.9389E-18i08 0.1620 + 0.0447i 37.26 +10.281i9 0.4274 + 0.0385i 98.302 + 8.855i有名值與標幺值的轉化公式： 3）各支路電流：表32支路編號電流表幺值電流有名值（KA）01 0 +18.5288i 0 +4.6507i0

47、2 0 + 4.2369i 0 +1.0635i03 0 +8.6414i 0 + 2.1690i05 -0.7559 - 0.3266i -0.1897 - 0.0820i06 -0.7487 - 0.2575i -0.1879 - 0.0646i08 -0.1140 - 0.0924i -0.0286 - 0.0232i14 0 + 0.6975i 0 - 0.1751i27 -0.0000 - 7.3864i 0 - 1.8540i39 -0.7961 -11.8303i -0.1998 - 2.9694i45 -0.3552 - 5.4102i -0.0892 - 1.3580i46

48、-0.3330 - 3.0375i -0.0836 - 0.7624i57 0.2431 - 4.5766i 0.0610 - 1.1487i69 -0.0664 - 2.6318i -0.0167 - 0.6606i78 -0.6416 + 2.3278i -0.1610 + 0.5843i89 0.0664 + 2.8754i 0.0167 + 0.7217i3、8節(jié)點發(fā)生三相短路 1）短路點的電流：標幺值： 0.9819 - 9.8545i有名值（kA）： 0.2465 - 2.4735i 2）各節(jié)點的電壓：表33節(jié)點號電壓表幺值有名值（KV）1116.52 0.6586 + 0.003

49、0ii11.85483113.841.0332237.645 0.7763 + 0.0179i 178.549+4.117i6 0.7085 + 0.0200i 162.955 +4.600i7 0.4943 + 0.0047i 113.689+1.081i8 009 0.3132 + 0.0085i 72.036 + 1.955i 3 )各支路電流：表34支路編號電流表幺值電流有名值（KA）01 0 +18.5288i 0 +4.6507i02 -0.0357 + 7.9698i -0.0090 + 2.0004i03 0 + 8.6414i 0 + 2.1690i05 -1.0390 -

50、0.4124i -0.2607 - 0.1035i06 -0.7025 - 0.2326i -0.1783 - 0.0584i08 0 014 0 + 0.6975i 0 + 0.1751i27 -0.0375 - 3.4669i -0.0094 - 0.8702i39 -0.1753 -14.1902i -0.0440 - 3.5617i45 -0.2096 - 3.0080i -0.0526 - 0.7550i46 -0.2208 - 3.5802i -0.0554 - 0.8986i57 0.1055 - 2.2602i 0.0264 - 0.5673i69 0.0919 - 3.149

51、6i 0.0231 - 0.7905i78 0.0680 - 7.1013i 0.0171 - 1.7824i89 -0.0919 + 3.3932i -0.0231 + 0.8517i4、對運行結果的分析:由上面的結果可知，當發(fā)生三相短路時，其短路點的電壓為0，短路點的電流為最大，這與理論都是相符的。二、不對稱短路簡單不對稱故障（包括橫向和縱向故障）與對稱故障的計算步驟是一致的，首先算出故障口的電流，接著算出網(wǎng)絡中各個結點的電壓，由結點電壓即可確定支路電流，所不同的是，要分別按三個序進行(如圖31、32、33所示)。1、7節(jié)點和8節(jié)點發(fā)生不對稱短路的程序結果（1）7節(jié)點發(fā)生不對稱短路的程序結

52、果：1）故障點和各支路各序電流標幺值：表35正序電流標幺值負序電流標幺值零序電流標幺值單相接地短路短路點（7點） 0.5800 - 1.8733i 0.5800 - 1.8733i 0.5800 - 1.8733i兩相短路0.4423 - 8.0352i -0.4423 + 8.0352i0兩相接地短路0.6487 - 8.5933i -0.2360 + 7.4771i -0.4127 + 1.1162i 單相接地短路（各支路序電流）01 0 +21.9949i0002 0.2441 +12.1070i 0.2441 - 0.9752i 7.5728e-005 -5.8682e-006i03

53、0 + 9.7561i0005 -1.2886 - 0.4632i 0.0655 + 0.0384i 0.4922 + 0.0289i06 -0.9851 - 0.2911i 0.0301 + 0.0134i 0.2161 - 0.0321i08 -0.7462 - 0.3072i 0.0758 + 0.0525i 0.5883 + 0.1038i14 0 + 0.6975i0027 0.2563 - 0.1526i 0.2563 - 1.0239i 7.9514e-005 -6.1616e-006i39 0.2775 - 0.7787i 0.2775 - 1.5081i -2.6993 - 9.5763i45 0.1076 - 0.9608i 0.1076 - 0.6083i -0.3898 - 1.2781i46 0.0446 - 0.5439i 0.0446 -