電力系統(tǒng)短路計算課程設計(兩相斷線)

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文檔簡介

1、　　目錄　　第一章系統(tǒng)概述1　　1.1 設計目的1　　1.2 設計要求1　　1.3 設計內容1　　1.4 課題分析1

2、第二章短路計算設計題目2　　2.1 設計題目2　　2.2 計算流程圖3　　第三章兩相斷線故障的手工計算4　　3.1電力系統(tǒng)等值網絡圖4　　3.2 復合序網圖5　　第四章兩

3、相斷線故障計算源程序11　　4.1 兩相斷線故障計算源程序11　　4.2 程序運行結果19　　參考文獻24　　第一章系統(tǒng)概述

4、　1.1 設計目的　　1、掌握電力系統(tǒng)三相短路計算的基本原理與方法。　　2、掌握短路電流的數值求解方法(矩陣直接求逆，節(jié)點優(yōu)化編號，LR 分解)，開發(fā)系統(tǒng)短路故障電流的計算程序。　　3、掌握用計算機仿真分析電力系統(tǒng)的方法。同時，通過軟件開發(fā)，提高計算機操作能力和軟件開發(fā)能力。

5、;　　1.2 設計要求　　1.手工計算，手寫，采用 A4 紙，得出計算結果。　　2.編寫程序：它包括程序源代碼；程序說明；部分程序的流程圖；程序運行結果。　　3.各個組長交電子版成品。　　1.3

6、設計內容　　1. 根據電力系統(tǒng)網絡圖推導電力網絡數學模型，寫出各節(jié)點阻抗； 　　2. 畫出并正序、負序、零序網絡圖； 　　3. 求得斷線點f等值電勢和輸入電抗； 　　4. 求解斷線點的故障電流、節(jié)點電壓、線路電壓；<p&

7、gt;　　5. 上機編程調試；連調； 　　6. 計算并分析給定系統(tǒng)電流分析并與手工計算結果作比較分析；　　1.4 課題分析　　本次課程設計是與電力專業(yè)緊密相連的一門設計，根據課程設計的要求以及老師的分組，我們小組是分析題目一的第五問。這是一個6節(jié)點的電力網絡。要求分析節(jié)點f發(fā)

8、生兩相斷線故障，畫出等值網絡、正序網絡、負序網絡和零序網絡圖。之后，計算下列不對稱故障情況下的故障電流、節(jié)點電壓和線路電壓。　　正序網絡就是通常計算對稱短路時所用的等值網絡。除中性點接地阻抗，空在線路（不計導納）以及空載變壓器（不計勵磁電流）外，電力系統(tǒng)各元件均應包括在正序網絡中，并相應的正想參數和等值電路表示。　　第二章短路計算設計題目</p&

9、gt;　　2.1 設計題目　　某6節(jié)點電力系統(tǒng)如圖1所示。線路和變壓器正序和零序電抗如表1.1所示（基準功率為100MVA），輸電線路的電壓為220KV。變壓器連接方式如圖1所示。發(fā)電機正序、零序電抗包括中性點接地電抗如表1.2所示（基準功率為100MVA），為10KV，為10.2KV。忽略電阻、并聯電抗和負載，并假定負序電抗等于正序電

10、抗。計算下列不對稱故障情況下的故障電流、節(jié)點電壓和線路電壓。　?。?）節(jié)點f發(fā)生兩相斷線故障。（分配任務：第五組） 　　圖1-1 6 節(jié)點的單線圖　　表1.1 線路和變壓器數據（標幺值）　　表1.2

11、發(fā)電機暫態(tài)阻抗（標幺值）　　2.2 計算流程圖　　(一) 形成各序網絡節(jié)點導納矩陣。　?。ǘφ撔驅Ъ{矩陣進行三角分解。　　(三) 對零序矩陣進行三角分解。　?。ㄋ模└鶕?/p>

12、因子表I，計算節(jié)點阻抗矩陣第2列和第3列元素。　　（五）根據因子表Ⅱ計算節(jié)點阻抗矩陣第1′和第2′列元素。　　(六) 在故障開始的情況下，求故障口的各序自阻抗和電壓。　?。ㄆ撸┕收峡诟餍螂娏饔嬎?，根據表8-2。所以，流程圖如圖2-1所示。　　圖2-1 計算流程圖<

13、/p>　　第三章兩相斷線故障的手工計算　　3.1電力系統(tǒng)等值網絡圖　　電力系統(tǒng)各元件均應包括在正序網絡中，并相應的正想參數和等值電路表示。負序網絡參數與正序網絡相同，并令電勢源為零。等值網絡如圖3-1所示，復合序網如圖3-1所示。在圖3-2中，正序網絡中的6節(jié)點用節(jié)點表示。負序網絡參數同樣用節(jié)點表示。在零序網絡中，用，，節(jié)點

14、表示2，3，4節(jié)點。　　圖3-1 電力系統(tǒng)等值網絡圖　　3.2 復合序網圖　　圖3-2 兩相斷線時的復合序圖　　3.3 兩相斷線故障手工計算　　節(jié)點f發(fā)生兩相斷線故障計算

15、;　　形成各序網絡節(jié)點導納矩陣　　節(jié)點f發(fā)生故障，即節(jié)點2和3構成故障口節(jié)點對，根據給出參數，可得各序節(jié)點導納矩陣。　　對矩陣進行三角分解。 　　將置于上三角的非對角線部分，取的倒數置于對角線上，便得因子表I　　(三)對矩陣進行三角分解<

16、/p>　　將置于上三角的非對角線部分，取的倒數置于對角線上，便得因子表II　　（四）根據因子表I，計算節(jié)點阻抗矩陣第2列和第3列元素利用公式（4-35~4-37）　　取j=2 　　，，，</p&

17、gt;　　，　　，　　<五>根據因子表Ⅱ計算節(jié)點阻抗矩陣第1′和第2′列元素<利用公式（4-35）-（4-37）>　　取j=2’ 可得： <

18、b>　　由（四）計算可知：　　由（五）計算可知：　　(六) 在故障開始的情況下，求故障口的各序自阻抗和電壓　?。?）故障口自阻抗　?。?）因網絡中沒有負荷，系統(tǒng)處于空載。

19、取，則注入電流如下：　　故障口開路電壓 　　即節(jié)點2的電壓比節(jié)點3的電壓低。　?。ㄆ撸┕收峡诟餍螂娏饔嬎悖鶕?-2　　非故障相電流

20、　　故障相斷口的電壓：　　第四章兩相斷線故障計算源程序　　4.1 兩相斷線故障計算源程序　　clear all;　　T=input('please input 題號數：');　　VF0=in

21、put('please input 故障點電壓：');　　Y1=input('please input 正序負序導納矩陣：');　　Y0=input('please input 零序導納矩陣：');　　N1=input('please input 網絡

22、節(jié)點數：');　　N2=input('please input 零序網絡節(jié)點數：');　　N3=input('please input 斷線節(jié)點號：');　　disp('fault表示輸入斷路類型 1表示兩相bc斷線 2表示兩相bc短路 3表示兩相bc短路接

23、地')　　fault=input('please input fault的值：');　　%求正序和負序因子表　　YY1=zeros(N1,N1);　　for m=1:N1　　for n=m:N1 <

24、;/p>　　if n==m　　YY1(m,m)=Y1(m,m);　　for k=1:m-1 　　YY1(m,m)=YY1(m,m)-YY1(k,m)*YY1(k,m)*YY1(k,k);

25、　end　　else　　YY1(m,n)=Y1(m,n);　　for k=1:m-1　　YY1(m,n)=YY1(m,n)-YY1(k,m)*YY1(k,n)*YY1(k,k);<p&

26、gt;　　end　　YY1(m,n)=YY1(m,n)/YY1(m,m);　　end　　end　　end</p&g

27、t;　　for m=1:N1　　YY1(m,m)=1/YY1(m,m);　　end　　YY2=YY1;　　disp('正序因子表');

28、　　YY1 　　disp('負序因子表');　　YY2　　%求零序因子表　　if fault~=2

29、　　YY0=zeros(N2,N2);　　for m=1:N2　　for n=m:N2 　　if n==m　　YY0(m,m)=Y0(m,m);　　for k=1:m-1 &

30、lt;/p>　　YY0(m,m)=YY0(m,m)-YY0(k,m)*YY0(k,m)*YY0(k,k);　　end　　else　　YY0(m,n)=Y0(m,n);

31、　　for k=1:m-1　　YY0(m,n)=YY0(m,n)-YY0(k,m)*YY0(k,n)*YY0(k,k);　　end　　YY0(m,n)=YY0(m,n)/YY0(m,m);　　end

32、;　　end　　end　　for m=1:N2　　YY0(m,m)=1/YY0(m,m);　　end</p&g

33、t;　　disp('零序因子表');　　YY0　　end　　%正負序阻抗矩陣第N2列元素　　f1=zeros(1,N1);<p&

34、gt;　　h1=zeros(1,N1);　　z1=zeros(N1,N1);　　for k=1:N1　　if k==N2　　f1(1,k)=1;　　h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,

35、k);　　end　　if k>N2　　for m=N2:k-1 　　f1(1,k)=f1(1,k)-YY1(m,k)*f1(1,m);<

36、/p>　　end　　h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);　　end　　end　　disp('f1的值'

37、;);　　f1　　disp('h1的值');　　h1　　for m=N1:-1:1　　z1(m,N2)=h1(1,m);

38、;　　for k=m+1:N1　　z1(m,N2)=z1(m,N2)-YY1(m,k)*z1(k,N2);　　end　　end　　z2=z1;</b&

39、gt;　　%正負序阻抗矩陣第N3列元素　　f2=zeros(1,N1);　　h2=zeros(1,N1);　　for k=1:N1　　if k==N3

40、　　f2(1,k)=1;　　h2(1,k)=f2(1,k)*YY1(k,k);　　end　　if k>N3　　for m=N3:k-1 <

41、;/p>　　f2(1,k)=f2(1,k)-YY1(m,k)*f2(1,m);　　end　　h2(1,k)=f2(1,k)*YY1(k,k);　　end

42、;　　end　　disp('f2的值');　　f2　　disp('h2的值');　　h2　　for m

43、=N1:-1:1　　z1(m,N3)=h2(1,m);　　for k=m+1:N1　　z1(m,N3)=z1(m,N3)-YY1(m,k)*z1(k,N3); 　　end

44、end　　z2=z1;　　disp('正序阻抗矩陣第N2,N3列元素');　　disp('z1=');　　disp(z1(:,:));　　d

45、isp('負序阻抗矩陣第N2,N3列元素');　　disp('z2=');　　disp(z2(:,:));　　%求零序阻抗　　z0=zeros(N2,N2);

46、　　f0=zeros(1,N2);　　h0=zeros(1,N2);　　for k=1:N2　　if k==N2　　f0(1,k)=1;　　h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);&

47、lt;/p>　　end　　if k>N2　　for m=N2:k-1　　f0(1,k)=f0(1,k)-YY0(m,k)*f0(1,m);

48、end　　h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);　　end　　end　　disp('f0的值');<

49、b>　　f0　　disp('h0的值');　　h0　　for m=N2:-1:1　　z0(m,N2)=h0(1,m);　　for k=m+1:N2&l

50、t;/p>　　z0(m,N2)=z0(m,N2)-YY0(m,k)*z0(k,N2); 　　end　　end　　f00=zeros(1,N2);　　h00=zeros(

51、1,N2);　　for k=1:N2　　if k==N3　　f00(1,k)=1;　　h00(1,k)=f00(1,k)*YY0(k,k);　　end&l

52、t;/p>　　if k>N3　　for m=N3:k-1　　f00(1,k)=f00(1,k)-YY0(m,k)*f00(1,m); 　　end　　h00(1,k

53、)=f00(1,k)*YY0(k,k);　　end　　end　　disp('f00的值');　　f00

54、;　　disp('h00的值');　　h00　　for m=N2:-1:1　　z0(m,N3)=h00(1,m);　　for k=m+1:N2　　z0(m,N3)=z0(m,N

55、3)-YY0(m,k)*z0(k,N3); 　　end　　end　　disp('零序阻抗矩陣第N2,N3列元素');　　disp('z0=');

56、　　disp(z0);　　%求斷路電流　　ZFF1=z1(N3,N3)+z1(N2,N2)- 2*z1(N2,N3);　　ZFF2=ZFF1;　　ZFF0= z0(N2,N2

57、)+ z0(N3,N3)-2* z0(N2,N3);　　IF1=0;　　IF2=0;　　IF0=0;　　if fault==1<

58、p>　　IF1=VF0/(ZFF0+ZFF1+ZFF2);　　IF2=IF1;　　IF0=IF1;　　else　　fault==2;&

59、lt;/b>　　IF1=VF0/(ZFF1+ZFF2);　　IF2=-IF1;　　if fault==3　　IF1=VF0/(ZFF1+ZFF2*ZFF0/(ZFF0+ZFF2));

60、IF2=-IF1*ZFF0/(ZFF2+ZFF0);　　IF0=-IF1*ZFF2/(ZFF2+ZFF0);　　end　　end　　disp('ZFF1 ZFF2 ZFF0的值分別為：&#

61、39;);　　ZFF1　　ZFF2　　ZFF0　　disp('正序斷線電流');　　IF1 %

62、正序斷線電流　　disp('負序斷線電流');　　IF2 %負序斷線電流　　disp('零序斷線電流');　　IF0 %零序斷線電流　　%計算斷線點的線路電壓&l

63、t;p>　　a=-1/2+sqrt(3)/2*i;　　if fault==1　　Vfa=0;　　Vfb=[(a*a-a)*ZFF2+(a*a-1)*ZFF0]*IF1;　　Vfc=[(a-a*a)*ZFF2+(a-1)*ZFF0

64、]*IF1;　　Vf0=-ZFF0*IF0　　Vf1=VF0-ZFF1*IF1　　Vf2=-ZFF2*IF2　　else　　if fault==2

65、Vfa=2*ZFF2*IF1;　　Vfb=-1/2*Vfa;　　Vfc=-1/2*Vfa;　　else　　if fault==3　　Vfa=3*ZFF2*ZFF0/(ZFF2+ZFF0)*IF

66、1;　　Vfb=0;　　Vfc=0;　　end　　end

67、end　　disp('斷線點的線路電壓');　　Vfa　　Vfb　　Vfc　　p

68、lease input 題號數：1　　please input 故障點電壓：-0.192021j　　please input 正序負序導納矩陣：[-9.444444j 4.444444j 0 0 0;4.444444j -9.095607j 0 4.615116j 0;0 0 -26.666667j 2.857143j 23.809524j;0 4

69、.615113j 2.857143j -7.508306j 0;0 0 23.809524j 0 -30.47619j]　　please input 零序導納矩陣：[-4.880952j 0 2.380952j;0 -11.428571j 1.428571j;2.380952j 1.428571j -7.809524j]　　please input 網

70、絡節(jié)點數：5　　please input 零序網絡節(jié)點數：3　　please input 斷線節(jié)點號：2　　fault表示輸入斷路類型 1表示兩相bc斷線 2表示兩相bc短路 3表示兩相bc短路接地　　please input fault的值：1 </p

71、>　　4.2 程序運行結果　　正序因子表　　YY1 =　　0 + 0.1059i -0.4706 0 0 0

72、 　　0 0 + 0.1428i 0 -0.6589 0 　　0 0 0 + 0.0375i -0.1071 -0.8929 &

73、lt;p>　　0 0 0 0 + 0.2403i -0.6130 　　0 0 0 0 0 + 0.1307i　　負序因子表

74、　　YY2 =　　0 + 0.1059i -0.4706 0 0 0 　　0 0 + 0.1428i

75、 0 -0.6589 0 　　0 0 0 + 0.0375i -0.1071 -0.8929 　　0 0 0

76、 0 + 0.2403i -0.6130 　　0 0 0 0 0 + 0.1307i　　零序因子表　　YY0

77、 =　　0 + 0.2049i 0 -0.4878 　　0 0 + 0.0875i -0.1250 　　0 0 0 + 0.1546i<

78、/p>　　f1的值　　f1 = 　　0 0 1.0000 0.1071 0.9585　　h1的值　　h1

79、 =　　0 0 0 + 0.0375i 0 + 0.0257i 0 + 0.1252i　　f2的值　　f2 =

80、0 1.0000 0 0.6589 0.4039　　h2的值　　h2 =　　0 0 + 0.1428i 0 0 + 0.1583i

81、 0 + 0.0528i　　正序阻抗矩陣第N2,N3列元素　　z1=　　0 0 + 0.1263i 0 + 0.0318i 0 0 <

82、;p>　　0 0 + 0.2684i 0 + 0.0676i 0 0 　　0 0 + 0.0676i 0 + 0.1603i 0 0

83、0 0 + 0.1907i 0 + 0.1025i 0 0 　　0 0 + 0.0528i 0 + 0.1252i 0 0 　　負序阻抗矩陣第N

84、2,N3列元素　　z2=　　0 0 + 0.1263i 0 + 0.0318i 0 0 　　0 0 + 0.2684i 0 + 0

85、.0676i 0 0 　　0 0 + 0.0676i 0 + 0.1603i 0 0 　　0 0 + 0.1907i 0 + 0.1025i

86、 0 0 　　0 0 + 0.0528i 0 + 0.1252i 0 0 　　f0的值

87、f0 =　　0 0 1　　h0的值　　h0 =　　0 0 0 + 0.1546i</p

88、>　　f00的值　　f00 =　　0 1.0000 0.1250　　h00的值　　h00 =<

89、/b>　　0 0 + 0.0875i 0 + 0.0193i　　零序阻抗矩陣第N2,N3列元素　　z0=　　0 0 + 0.0094i

90、 0 + 0.0754i　　0 0 + 0.0899i 0 + 0.0193i　　0 0 + 0.0193i 0 + 0.1546i　　ZFF1 ZFF2 ZFF0的值分別為：

91、;　　ZFF1 =0 + 0.2936i　　ZFF2 =0 + 0.2936i　　ZFF0 = 0 + 0.2058i　　正序斷線電流　　IF1 = -0.2421　　負序斷

92、線電流　　IF2 = -0.2421　　零序斷線電流　　IF0 = -0.2421　　Vf0 = 0 + 0.0498i　　Vf1 = 0 - 0.1209i</p&

93、gt;　　Vf2 = 0 + 0.0711i　　斷線點的線路電壓　　Vfa =　　0　　Vfb =

94、　　-0.1663 + 0.0748i　　Vfc = 0.1663 + 0.0748i 總結　　在進行短路計算的過程中，在電力系統(tǒng)分析課程中學過的知識派上了很大的用場，但因為忘記了之前學的一些短路計算的方法，不得不從頭又學習了一下，印象加深了。雖然三相短路計算是最簡單的短路計算情況，但是，在進行三相短路

95、計算時也對各種其他短路同時進行了考慮。　　而且，在設計過程中，要用到一些軟件，如CAD,Office visio,MathType5,自己學習加運用，雖然編寫過程中遇到一些麻煩，但學會這些軟件，相信對以后有很大幫助。　　參考文獻　　[1] 何仰贊等.電力系統(tǒng)分析[M]. 武漢

96、：華中理工大學出版社，2002.3 　　[2] 西安交通大學等.電力系統(tǒng)計算[M].北京：水利電力出版社，1993.12 　　[3] 陳衍.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].北京：水利電力出版社，2004.1 　　[4] 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].北京：水利電力出版社，2002.5 <

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