電力系統(tǒng)下課程設(shè)計(jì)-短路電流計(jì)算

1、電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目： 3G9bus系 別 電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí) 10 級(jí)電氣四班同學(xué)姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師提交日期2012年12月10日名目 HYPERLINK l _TOC_250006 一、設(shè)計(jì)目的1 HYPERLINK l _TOC_250005 二、短路電流計(jì)算的基本原理和方法2 HYPERLINK l _TOC_250004 2.1 電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)方程的建立2 HYPERLINK l _TOC_250003 2。2 利用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣計(jì)算短路電流3 HYPERLINK l _TOC_250002 三、3G9bus 短路電流在計(jì)算機(jī)的編程43。1、三機(jī)九節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)4 HYPERLINK

2、 l _TOC_250001 3.3 輸出并計(jì)算結(jié)果10 HYPERLINK l _TOC_250000 四總結(jié)11一、設(shè)計(jì)目的1。把握電力系統(tǒng)短路計(jì)算的基本原理；2.把握并能嫻熟運(yùn)用一門(mén)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（MATLABFORTRANCC+語(yǔ)言；3。接受計(jì)算機(jī)語(yǔ)言對(duì)短路計(jì)算進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。二、短路電流計(jì)算的基本原理和方法2.1 電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)方程的建立利用節(jié)點(diǎn)方程作故障計(jì)算,需要形成系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納（或阻抗)矩陣。一般短路電流計(jì)算以前要作電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算，假定潮流計(jì)算的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣已經(jīng)形成，在此基礎(chǔ)上通YN.對(duì)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)求短路穩(wěn)態(tài)解:求短路起始次暫態(tài)電流解：式負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的處理電機(jī)和負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣

3、YN 。3)假如短路故障發(fā)生在輸電線路內(nèi),在短路點(diǎn)要增加新節(jié)點(diǎn)，將一條輸電線分成兩段，并形成短路電流計(jì)算的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 Y,最終形成包括全部發(fā)電機(jī)支路和負(fù)荷支路的節(jié)點(diǎn)方程如下：Y 陣與 YNYN 陣不含發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的阻抗；節(jié)點(diǎn)注入電流向量 I 中只有發(fā)電機(jī)端節(jié)點(diǎn)的電流不為零.有非零電流源注人的節(jié)點(diǎn)稱為有源節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)中的同步調(diào)相機(jī)可按發(fā)電機(jī)處理。任進(jìn)行起始次暫態(tài)電流計(jì)算時(shí)，大型同步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)以及以電動(dòng)機(jī)為主要成分的綜合負(fù)荷，特殊是在短路點(diǎn)近處的這些負(fù)荷，必要時(shí)也可以用有源支路表示，并仿照發(fā)電機(jī)進(jìn)行處理。必需指出，在計(jì)算機(jī)已普遍應(yīng)用的狀況下,假如有必要的話，只要能供應(yīng)短路計(jì)算所需的精確的原

4、始數(shù)據(jù),對(duì)短路進(jìn)行更精確的計(jì)算并不存在什么障礙。2。2 利用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣計(jì)算短路電流假定系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)f經(jīng)過(guò)渡阻抗zf發(fā)生短路。過(guò)渡阻抗渡阻抗zf，不參與形成網(wǎng)絡(luò)矩陣。圖63中方框內(nèi)的有源網(wǎng)絡(luò)代表系統(tǒng)正常狀態(tài)的單相等值網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在我們保持故障處的邊界條件不變把網(wǎng)絡(luò)的原有部分同故障支路分（見(jiàn)圖63簡(jiǎn)潔看出，對(duì)于正常狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)而言，發(fā)生短路相當(dāng)于在故障節(jié)點(diǎn)f增加了一個(gè)注人電流 障點(diǎn)為正,節(jié)點(diǎn)電流則以注入為正)。因此,網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn) i 的電壓可表示為：(63）由式（6-3）可見(jiàn),任一節(jié)點(diǎn) i 的電壓郁由兩項(xiàng)疊加而成.第一項(xiàng)表示當(dāng) If=0 時(shí)由網(wǎng)Fi就等于發(fā)生短路后節(jié)點(diǎn)，的實(shí)際電壓，即（6-4）i=ff

5、 的自阻抗，也稱輸入阻（邊界條件方程）帶入可得：對(duì)于非變壓器支路，令 k=1。從計(jì)算公式(67）和（6-8）可以看到，式中所用到的f阻抗型的節(jié)點(diǎn)方程，但是并不需要作出全部阻抗矩陣。在短路的實(shí)際計(jì)一算中，一般只需1）解潮流計(jì)算，YNYf計(jì)算節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣第 k 列計(jì)算短路電流：計(jì)算支路電流：輸出計(jì)算結(jié)果三、3G9bus 短路電流在計(jì)算機(jī)的編程3.1、三機(jī)九節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖1三機(jī)九節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)支路表1九節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)支路參數(shù)R（p。u.） X（p。u.）B/2（p.u）1400。05761。02700。06251。03900。05861.0450。010.0850.088460。0170。0920。079570。0

6、320.1610.153690。0390。170.179780。00850.0720。0745890.01190.1008表2九節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)參數(shù)0。1045發(fā)電機(jī)編號(hào)P（pu）（pu）（p。u.）（p.u.)1V1。040。31。1372PV1.631.0250.31.2113PV0.851。0250.31。043表3九節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)負(fù)荷參數(shù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)類型Pi（p.u.）Qi（p。u.)4PQ005PQ1.250.56PQ0.90。37PQ008PQ10。3599PQ00主程序3。2程序設(shè)計(jì)主函數(shù)Sbase_MVA=100。N=textscan(fid, %s %u d %f f f %f %f

7、 %f）fclose(fi；busnumber=size(N1,1）fori=1：busnumberBu（=N1(i)； Bus(i）.type=N2(i); Bus（i).no=i; Bus(）.Base_KV=N3(； Bus（i）.PG=N4(i）; Bu（i。QG=N5（i）; Bus(i）.PL=N6(i)； Bus(i)。QL=N7(i); Bu（i).pb=8（i);Bus(i)。V=1。0; Bus（i).angle=0；end fid=fopen（Aclinedata.txt）;A=textscan（fid,%s %s f %f %f %f)fclose（fid)

8、； aclinenumber=size（A1,1)fori=1：aclinenumberAclin（i。fbname=1(i； Aclin（i）.tbname=A2(； Acline（i)。Base_KV=A3(i）;Acline（i).R=A4(i）; Acline(i)。X=A5(i)； Acline（i)。hB=A6（i)；for k=1:busnumberif strcmp(Acline(i).fbnam， Bu（)Aclin（i。fbno=Bu（k。 endifstrcmp（Acline（i）.tbnameBus（k）.name）Acline(i。tbno=Bus（k。n

9、o;endendendfid=fopen（Transdata。txt）;T=textscan(fid，s%f f%s f f%f%f)fclose(fid);fori=1：tansnumberTrans(i).fbname=T(； Tran（i).fbBase_KV=T2（i； Trans（i）.fbrated_KV=T3（i)；Trans(。tbname=T4（i); Trans(。tbBase_KV=5(）; Tran（i。T Trans(。R=T7（i）; Tran（i）.X=T8（i）;fork=1：busnumberifstrcmp(Trans（i)。fbnameBus(k)。nam

10、e)Trans(。fbno=Bu（k。no;endifstrcmp（Trans(i).tbname,Bus(k).name）Trans(i).tbno=Bus（k)。no;endendTrans(i).k=Trans(tbrated_KTran（i)fbBase_KV/Tran（i).fbrated_KV/Trans（i。tbBase_K；。fbBase_KV2；Tran（i。X=tempxTran（i。X;Trans(。R=tempx*Trans(。R;end%N=0Trans(1）Trans(2) for Y=G+jB matrix B：=B;B2：=Bdlmwrite（Gmatrix。t

11、xt, G, delimiter, t，precision， 6); dlmwrite(Bmatrix。txt， B, delimiter， t，precision， 6);GB B2pause JPiJP=inv（JP）JQiJQ=-inv(JQ)pausemaxiteration=0 fori=1:busnumberNodeV（i)=Bus(i)。V; 。angle；VX(i)=Bus（i).Vcos（Bus（i）.angle); VY（i)=Bus(i).Vsin(Bus（i)。angle）; dQGQ（i）=Bus（i。L dPGPL(i)=Bus(。PG-Bus(i。PL;end N

12、odea=NodeaVX=VXVY=VY dQGQL=dQGQLdPGPL=dPGPLpause%fornointer=1：10maxdP=1.； maxdQ=1 epsilon=0.000001; noiteration=0;while （maxdPepsilon)&(maxdPepsilon）deltaPdeltaQ,maxdPmaxdQ=FormdPQvectr G，busnumbe；deltaP； deltaQ； maxdP; maxdQ; da=iJPdeltaP;dV=iJQdeltaQ;Nodea=Nodea+da; NodeV=NodeV+dV; noiteration=noi

13、teration+1;ifnoiteration20breakendBuNode,NodeadQGQLdPGPL,，endfor i=1:busnumber Bus（i）.V=NodeV(i);NodeV(i）=NodeV(i）Bus（i).Base_KV;Bus(。angle=Nodea(i); Nodea（i)=Nodea(i)180/pi；end noiterationNodea=NodeaNodeV=NodeVClear子函數(shù)%G、B 矩陣 Y=zeros(busnumber）;X=zeros(busnumber);for i=1:busnumberY(i，i）=Y（i，i)+Bus（

14、i）.pb*j;endfor i=1:aclinenumber 。fbno；t=Acline(i).tbno；Y(f,f)=Y(f,f）+Acline(i）.hBj+1/（Acline（i）.R+Acline(i）.X*j）; （t,t)=（t,t）+Acline（i）.hB*j+1/(Acline（i）.R+Aclin（i。 Y(f,t）=Y（f,t）1/（Acline(i）.R+Acline（i).X*j);（t，f)=（t，f)-1/(Acline(i。R+Acline（i。 X（f,f）=X（f，f)-1/Acline（i)。X;。X；X(f，t)=1/Acline（i）.X; X(t

15、,f)=1/Acline(i)。X;endfor i=1:tansnumber f=Trans（i)。fbno；t=Tran（i。oY(f,f)=Y(f,f)+1/(Tran（i。R+Trans(。X*j)； （t，t）=（t，t)+1/(Tran（i）.R+Trans(。j）/Tran（i).k2； Y(f,）=（f,）-1/(Trans(）.R+Tran（i。X*j)/Tran（i。k; Y(t,）=（t，f)1/(Trans(。R+Trans(i。X*j)/Tran（i。k; X(f,f)=X(f，f)-1/Trans(i)。X;（t,t）=X(t,t1/Trans(。 X（f，t）=1

16、/Trans(i）.X; （t,）=1/Tran（i。X;end G=rea（； B=imag(； endJP、JQ 矩陣function JP，JQ=FormJPQmatrix(Bus，B,B2，busnumber)JP=B;JQ=B2;fori=1：busnumberifBus（i).type=1endfor k=1:busnumberJQ（i,k)=0 JQ（k,i）=0.; JP(i,k)=0.；JP（k,i）=0.;end JQ(i,i）=1.;JP（i,i）=1.;if Bu（i。type=3 for k=1:busnumberJQ（i,k）=0。;JQ(k,i)=0end JQ(

17、i，i)=1.；end endendPQ 差量function dPGPL,B,G，busnumber)deltaQ=dQGQL；deltaP=dPGPL; maxdP=0.; maxdQ=0。;fori=1：busnumberifBus（i)。type=1deltaQ（i）=0。; deltaP(i)=0.；endifBus(i)。type=3。;%y1=0;y2=0;y3=0；for k=1:busnumberif(B（i，k)=0G(i,k)=0)%y1=y1+(G(i，k）*VX（k）B（i,k)VY(k）);%y2=y2+(G(i,k）*VY(k)+B（i，k）VX（k); y3=y

18、3+NodeV（k）*（G(i，k）cos（Nodea（i）-Nodea（k)+B(i,k)sin(Nodea（i）-Nodea(k）);endend deltaP（i)=deltaP（i)y3NodeV（i）;%deltaP2（i)=（deltaP2(i）（y1*VX（i)+y2*VY（i） )/Bus(i）.V;endif Bus(。type=2y1=0；y3=0; y4=0;fork=1：busnumberif （B（i,k)=0G（i,k)=0）y1=y1+(G（i，k)*VX(k)-B（i,k）VY(k)；y2=y2+（G(i,k）VY(k）+B(i,k)VX(k)）; y3=y3+

19、NodeV(k）(G（i，k）*cos（Nodea（i)-Nodea（k)）+B（i,k)sin(Nodea（i)-Nodea（k)）);（Nodea(i)Nodea（k)）)；endenddeltaP(i)=deltaP(i)-yNode（i；deltaP2（i)=（deltaP2（i）（y1*VX(i)+y2*VY(i） )/Bus(i）.V；delta（i)=deltaQ（i）-y4*Node（i；deltaQ2(i)=（deltaQ2（i)（y1*VY(i）-y2VX（i)）/Bus(i).V；endifmaxdPabs(deltaP(i） ; maxdP=abs(deltaP(i）);endif maxdQab（delta（i； end deltaP(i）=deltaP(i)/NodeV（i); endend3。3 輸出并計(jì)算結(jié)果由以