短路電流計(jì)算課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)論文)題目名稱課程名稱學(xué)生姓名

短路電流計(jì)算課程設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)暫態(tài)分析學(xué)

號(hào)

0841229001系、專業(yè)

電氣工程系電力一班指導(dǎo)教師

袁旭龍

黃肇2011年7月日1

邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級(jí)專業(yè)

電工程及其自動(dòng)化

學(xué)生姓名

曹虎

學(xué)

號(hào)

題目名稱

短路電流計(jì)算課程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)時(shí)間

課程名稱

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析

課程編號(hào)

設(shè)計(jì)地點(diǎn)

綜合仿真實(shí)驗(yàn)室一、課程設(shè)計(jì)（論文）目的通過課程設(shè)計(jì),使生鞏固電力統(tǒng)三相短路計(jì)算的基本原理與方法，掌握短路電流的數(shù)值求解方法矩陣直接求逆，節(jié)點(diǎn)化編號(hào)LR分，開發(fā)系統(tǒng)短路故障電流的計(jì)算程序。讓學(xué)生掌握用計(jì)算機(jī)仿真分析電力系統(tǒng)的方法。同時(shí)，通過軟件開發(fā)，也有助于計(jì)算機(jī)操作能力和軟開發(fā)能力的提高。已知技術(shù)參數(shù)和條件題目一：某10節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)如所?；鶞?zhǔn)功率為100MVA線路和變壓器正序和零序電抗如表1所，輸電線路的電壓為220kV110kV。電機(jī)正序、零序電抗包括中性點(diǎn)接地電抗如表1所（基準(zhǔn)功率為100MVA忽略電阻并聯(lián)電抗和負(fù)載并假定負(fù)序電抗等于正序電抗計(jì)算下列不對(duì)稱故障情況下的故障電流電壓和線路電壓點(diǎn)f發(fā)金屬性兩相短路故障。三、任務(wù)和要求1.按學(xué)校規(guī)定的格式編寫設(shè)計(jì)論。2.論文主要內(nèi)容有：①課題名稱②設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。③手工計(jì)算，進(jìn)行兩次迭代計(jì)算（用A4紙手寫編程：一是校驗(yàn)二是最終網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算。⑤收獲體會(huì)、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、研室各1。2

四、參考資料何仰贊主編電系統(tǒng)分析.高出版社出.第一.2002劉明波主編大網(wǎng)最優(yōu)短路計(jì)科學(xué)出版社出.第一版2010年陳珩主編.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分.國電力出版.第三.2007年韓禎祥主編電系統(tǒng)分析.浙大學(xué)出版第三.2005年五、進(jìn)度安排月日下達(dá)課程設(shè)計(jì)的計(jì)劃書，任務(wù)書，設(shè)計(jì)題目及分組情況月日-30日學(xué)生完成短路計(jì)的手工計(jì)算月1日講述課程設(shè)編程的思路、要求月2日-4日學(xué)生編寫程序月5日-：上機(jī)調(diào)試程序月6日上機(jī)調(diào)試程，得出正確結(jié)果月7日課設(shè)的手工計(jì)算和計(jì)算機(jī)語言編程等設(shè)計(jì)內(nèi)容程計(jì)報(bào)告。月8日組織學(xué)生答六、教研室審批意見教研室主任（簽字

年

月

日七、管教學(xué)主任意見主管主任（簽字

年

月

日八、備注指導(dǎo)教師（簽字

學(xué)生（簽字3

221緒論1.1單相接地短路、兩相接地短路、兩相相間短路等屬于不對(duì)稱短路。三相短路屬于對(duì)稱短路。就實(shí)際發(fā)生的概率來看，電力系統(tǒng)的短路0%不對(duì)稱短路，90%面90%是單相接地短路。短路有分很多種情況，有單相接地短路，兩相短路，兩相短路接地，三相短路等。此外，研究短路現(xiàn)象還要和電力系統(tǒng)的接線方式有關(guān)，如變壓器中性點(diǎn)直接接地，中性點(diǎn)非直接接地等等。針對(duì)不同短路，不同的接線方式，短路發(fā)生時(shí)有不同的現(xiàn)象。如果是中性點(diǎn)非直接接地的電力系統(tǒng)么單相短路接地故障時(shí)仍然可以運(yùn)行一段時(shí)間，因?yàn)榇藭r(shí)線電壓是不變的，但是故障相的對(duì)低電壓變?yōu)榱?，非故障相的?duì)低電壓變?yōu)樵瓉淼母?hào)3倍，這時(shí)候如果絕緣做的不好，容易使故障擴(kuò)大。如果是中性點(diǎn)直接接地那么就不能繼續(xù)運(yùn)行了系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生比較大的零序流線電壓也發(fā)生了變化。1.2某10節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)如圖1所示。基準(zhǔn)功率100，線路和變壓器正序和零序電抗如表1所示輸電線路的電壓為kV、110發(fā)電機(jī)正序序電抗包括中性點(diǎn)接地電抗如表1所（基準(zhǔn)功率100忽略電阻并聯(lián)電抗和負(fù)載，并假定負(fù)序電抗等于正序電抗。計(jì)算列不對(duì)稱故障情況下的故障電流、節(jié)點(diǎn)電壓和線路電壓。節(jié)點(diǎn)f發(fā)生金屬性兩相接地故障；（分配任務(wù)：第二組）3

4f1

2

5

10

x

n

9

6

x

n84

圖1.10節(jié)點(diǎn)簡單電力系統(tǒng)單線圖表1

發(fā)電機(jī)、變壓器和線路的數(shù)據(jù)（元件

電壓等級(jí)

正序電抗

x1

負(fù)序電抗

x

2

零序電抗

x

0

接地電抗

x

n

備注12

0.20.2

0.20.2

T1

節(jié)點(diǎn)、2節(jié)點(diǎn)、9節(jié)點(diǎn)、9T2

13.8/220/220

節(jié)點(diǎn)、10節(jié)點(diǎn)、6節(jié)點(diǎn)、10T34

0.4

T78

L

23

0.1

0.1

L89

0.1

0.1

LL

4567

0.3

0.30.3

5

式--可編輯--專業(yè)資料-----1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容1.根據(jù)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖推導(dǎo)電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型，寫出各節(jié)點(diǎn)阻抗；2.畫出并正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)圖；3.求得電短路點(diǎn)K等值電勢(shì)和輸入電抗；4.求解短路點(diǎn)的短路故障流、節(jié)點(diǎn)電壓、線路電壓；5.上機(jī)編程調(diào)試；連調(diào)；6.計(jì)算并分析給定系統(tǒng)短路電流分析并與手工計(jì)算結(jié)果作比較分析3程序及說明完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----本程序采用MATLAB序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)語言結(jié)構(gòu)完整，且具有優(yōu)良的移植性，它的基本數(shù)據(jù)元素是不需要定義的數(shù)組。它可以高效率地解決工業(yè)計(jì)算問題，特別是關(guān)于矩陣和矢量的計(jì)算。MATLAB與語言和FORTRAN

語言相比更容易被掌握。通過M語言，可以用類似數(shù)學(xué)公式的方式來編寫算法，大大降低了程序所需的難度并節(jié)省了時(shí)間，從而可把主要的精力集中在算法的構(gòu)思而不是編程上。MATLAB設(shè)計(jì)中，原始數(shù)據(jù)的填寫格式是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，它與程序使用的方便性和靈活性有著直接的關(guān)系。原始數(shù)據(jù)輸入格式的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)從使用的角度出發(fā)，原則是簡單明了，便于修改。完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----3.1

all;input題號(hào)數(shù)：');VF0=input('pleaseinput故障點(diǎn)電壓：');input正序負(fù)序?qū)Ъ{矩陣：');input零序?qū)Ъ{矩陣：');N1=input('pleaseinput網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)：');N2=input('pleaseinput零序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)：');N3=input('pleaseinput短路節(jié)點(diǎn)號(hào)：');disp('fault表示輸入短路類型1示單相a短路表示兩相bc路3示兩相短路接地'inputfault的值：');%求正序和負(fù)序因子表form=1:N1forn=m:N1iffork=1:m-1YY1(m,m)=YY1(m,m)-YY1(k,m)*YY1(k,m)*YY1(k,k);YY1(m,n)=Y1(m,n);fork=1:m-1YY1(m,n)=YY1(m,n)-YY1(k,m)*YY1(k,n)*YY1(k,k);YY1(m,n)=YY1(m,n)/YY1(m,m);form=1:N1YY1(m,m)=1/YY1(m,m);YY2=YY1;正序因子表');YY1負(fù)序因子表');YY2%求零序因子表iffault==2form=1:N2完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----forn=m:N2iffork=1:m-1YY0(m,m)=YY0(m,m)-YY0(k,m)*YY0(k,m)*YY0(k,k);YY0(m,n)=Y0(m,n);fork=1:m-1YY0(m,n)=YY0(m,n)-YY0(k,m)*YY0(k,n)*YY0(k,k);YY0(m,n)=YY0(m,n)/YY0(m,m);form=1:N2YY0(m,m)=1/YY0(m,m);零序因子表');YY0%正負(fù)序阻抗矩陣第列元素f1=zeros(1,N1);h1=zeros(1,N1);z1=zeros(N1,N1);forifk==N3f1(1,k)=1;h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);ifk>N3form=N3:k-1f1(1,k)=f1(1,k)-YY1(m,k)*f1(1,m);h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);disp('f1的值'f1disp('h1的值');h1forz1(m,N3)=h1(1,m);fork=m+1:N1完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----z2=z1;正序阻抗矩陣第N3元素);負(fù)序阻抗矩陣第N3元素);%求零序阻抗矩陣第列元素z0=zeros(N1,N1);iffault==2f0=zeros(1,N2);h0=zeros(1,N2);foriff0(1,k)=1;h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);ifk>N3-Tforf0(1,k)=f0(1,k)-YY0(m,k)*f0(1,m);h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);disp('f0的值'f0disp('h0的值');h0forfork=m+1:N2z0(m,N3-T)=z0(m,N3-T)-YY0(m,k)*z0(k,N3-T);零序阻抗矩陣第N3元素);%求短路電流ZFF2=ZFF1;IF1=0;IF2=0;完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----IF0=0;iffault==1IF1=VF0/(ZFF0+ZFF1+ZFF2);IF2=IF1;IF0=IF1;IF1=VF0/(ZFF1+ZFF2);iffault==3disp('ZFF1ZFF0的值別為：ZFF1ZFF2ZFF0正序短路電流');%正序短路電流負(fù)序短路電流');%負(fù)序短路電流零序短路電流');%零序短路電流%求節(jié)點(diǎn)電壓V1=zeros(N1,1);V2=zeros(N1,1);V0=zeros(N1,1);%由于陣中的編號(hào)和實(shí)際中的編號(hào)不一樣所以要進(jìn)行轉(zhuǎn)換%用于求節(jié)點(diǎn)電壓的零序阻抗矩陣第N3列素forV1(k,1)=VF0-IF1*z1(k,N3);節(jié)點(diǎn)正序電壓');V1節(jié)點(diǎn)負(fù)序電壓');V2節(jié)點(diǎn)零序電壓');V0%計(jì)算短路點(diǎn)的線路電壓完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----iffault==1Vfb=[(a*a-a)*ZFF2+(a*a-1)*ZFF0]*IF1;Vfc=[(a-a*a)*ZFF2+(a-1)*ZFF0]*IF1;iffault==2Vfa=2*ZFF2*IF1;iffault==3Vfa=3*ZFF2*ZFF0/(ZFF2+ZFF0)*IF1;Vfb=0;Vfc=0;短路點(diǎn)的線路電壓');VfaVfbVfc完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----3.2運(yùn)行程序并安全要求輸入：pleaseinput題號(hào)數(shù)：pleaseinput故障點(diǎn)電壓：1.7940*ipleaseinput正序負(fù)序?qū)Ъ{矩陣：,4.762i,-8.095i,3.333i,0,0,0,0,0;0,0,0,3.333i,-73.333i,20i,0,0,0,50i;0,0,0,0,20i,-73.333i,3.333i,0,0,50i;0,0,0,0,0,3.333i,-7.5i,4.167i,0,0;0,0,0,0,0,0,4.167i,-14.167i,10i,0;25i,12.5i,0,0,0,0,0,10i,-47.5i,0;0,0,0,0,50i,50i,0,0,0,-105i;]pleaseinput零序?qū)Ъ{矩陣：-66.667i,16.667i,0,0,0;0,0,0,16.667i,-61.667i,25i,0,0;0,0,0,0,25i,-27.083i,2.083i,0;0,0,0,0,0,2pleaseinput網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)：10pleaseinput零序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)：8pleaseinput短路節(jié)點(diǎn)號(hào)：4fault示輸入短路類型表示單相a短路2表示兩相路3表示兩相bc短路接地pleaseinputfault的值：正序因子表YY11700.0200i-0.40000000+0.0290i-0.289900000+0.0843i-0.40140000+0.1617i-0.5390000+-0.2796000+000+0.1363i000000000完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----8100-0.50000-0.65220-0.54970-0.42340-0.0197-0.69890-0.0058-0.9445-0.5680-0.00260+-0.15150+0.1407i00+0.1463i負(fù)序因子表YY21700.0200i-0.40000000+0.0290i-0.289900000+0.0843i0000+0.1617i-0.5390000+-0.2796000+000+0.1363i0000000008100-0.50000-0.65220-0.5497完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----0-0.42340-0.0197-0.69890-0.0058-0.9445-0.5680-0.00260+-0.15150+0.1407i00+0.1463i零序因子表YY01700.0158i-0.52630000+0.0547i-0.136700000000-0.3818000+-0.4521000+000+0.0285i000-0.1579-0.2878-0.0265-0.0152-0.0046-0.0072-0.94900+f1的值f1=完整版學(xué)習(xí)資料分享----

0000.0368i-0.92050+0.0229i0000

式--可編輯--專業(yè)資料-----0000.43850.7008h1值h1=1700+0.1617i0+0+0.0022i0+0.0010i8100++0.0617i0.1025i正序阻抗矩陣第N3列素170000000000000000000000000000000000000000008100000000完整版學(xué)習(xí)資料分享----

0+0.0975i00+0.1631i0+0.2650i00+0.1048i0+0.1041i0+0.1035i0+0.1033i0+0.1025i

式--可編輯--專業(yè)資料-----00000000000000負(fù)序阻抗矩陣第N3列素17000000000000000000008100000000000

0000000000000000000000000000000完整版學(xué)習(xí)資料分享----

0+0.0975i00+0.1631i0+0.2650i00+0.1048i0+0.1041i0+0.1035i0+0.1033i0+0.1025i

式--可編輯--專業(yè)資料-----f0的值f0=00.35150.1589h0值h0=1700+0.0368i00.0211i0+0.0101i0+0.0006i0+零序阻抗矩陣第N3列素1700+0.0053i000000+00000+0.0603i000000+0000+0000+00000+0.0034i00000+0.0030i000000000810完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----00000000000000000000ZFF1ZFF0的值分別為：ZFF10+ZFF20+ZFF00+完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----正序短路電流負(fù)序短路電流-3.3848零序短路電流0節(jié)點(diǎn)正序電壓V1=0+0+0+0+0+0+0+0+0+0+節(jié)點(diǎn)負(fù)序電壓V2=0+0+0+0+0+0+0+0+0+完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----0+節(jié)點(diǎn)零序電壓V0=0000000000短路點(diǎn)的線路電壓Vfa0+Vfb=00.8970iVfc00.8970i完整版學(xué)習(xí)資料分享----

式--可編輯--專業(yè)資料-----4總結(jié)與體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)星期多，通過這兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。此次課程設(shè)計(jì)首先讓我明白了要使電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，必須經(jīng)過精密的設(shè)計(jì)和計(jì)算。課程設(shè)計(jì)的過程中，我加深了對(duì)潮流計(jì)算的認(rèn)識(shí)，尤其是P-Q分解法進(jìn)行潮流計(jì)算的求解思路有了比較透徹的理解。比如說對(duì)求節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中應(yīng)當(dāng)注意的一些對(duì)地支路和含有變壓器的支路的處理，還有求解因子表的方法。在手工計(jì)算過程中問我