电力系统短路故障的计算机算法程序设计-电力系统课程设计

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1、电力系统短路故障的计算机算法程序设计电力系统短路故障的计算机算法程序设计- -电力系统课电力系统课程设计程设计信息工程系2011-2012 学年度下学期电力系统分析课程设计电力系统短路故障的计算机算法程序设计姓 名 学 号 班 级 指导教师 信息工程学院课程设计任务书学生姓名 学 号 成 绩设计题目电力系统短路故障的计算机算法程序设计设计内容 电力系统故障的计算程序设计及编制和调试。1计算机计算原理2电力系统短路计算计算机算法（1）对称短路计算（2）简单不对称短路计算设计要求 1在对称短路计算、简单不对称短路计算中任选一种计算作为计算作业。2计算机语言自选。3设计、编制、调试出相关的通用计算程

2、序。4输入输出数据一律以文件格式形成。（1）对称短路计算的输入输出数据（2）简单不对称短路计算的输入输出数据5要求计算的题目（1）采用所编制的程序进行电力系统分析例 6-3 题，习题 6-10、6-11 对称短路计算；时间安排 周一：分析短路计算的原因、类型、后果。周二：电力系统短路电流计算。周三：画出程序流程图。周四：写出程序。周五:实例计算。参考资料 （1） 电力系统分析 （上册） 华中科技大学出版社 何仰赞（2） 电力系统故障的计算机辅助分析 重庆大学出版社 米麟书等（3） 电力系统故障分析 清华大学出版社 周荣光（4） 短路电流实用计算方法 电力工业出版社 西安交通大学等（5） 电网计

3、算与程序设计 湖南科学技术出版社 周作仁等（6） 电力系统计算 水利电力出版社 周孝信等（7） 电力系统计算 水利电力出版社 西安交通大学等电力系统短路故障的计算机算法程序设计目录1 前言41.1 短路的原因41.2 短路的类型41.3 短路计算的目的41.4 短路的后果52 电力系统三相短路电流计算62.1 电力系统网络的原始参数62.2 制定等值网络及参数计算62.2.1 标幺制的概念62.2.2 有三级电压的的网络中各元件参数标幺值的计算72.2.3 计算各元件的电抗标幺值72.2.4 系统的等值网络图 103 程序设计 113.1 主流程图 113.2 详细流程图 123.2.1 创建

4、系统流程图 123.2.2 加载系统函数流程图 133.2.3 计算子函数流程图 143.2.4 改变短路点流程图 153.3 数据及变量说明 153.4 程序代码及注释 163.5 测试例子 174 结论 235 参考文献 241 前言因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。从在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行情况，电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。 （1） （2） （3）4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也含有一部分短路计算的内

5、容此外，确定输电线路对通讯的干扰，对已发生故障进行分析，都必须进行短路计算。在实际工作中，根据一定的任务进行短路计算时，必须首先确定计算条件。所谓计算条件，一般包括，短路发生时系统的运行方式，短路的类型好发生的地点，以及短路发生后所采取的措施等。从短路计算的角度来看，系统运行方式指的是系统中投入运行的发电、变电、输电、用电的设备的多少以及它们之间相互联接的情况，计算不对称短路时，还包括中性点的运行状态。对于不同的计算目的，所采用的计算条件是不同的。1.4 短路的后果随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能指破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有

6、以下的几个方面：（1）短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。（2）短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。（3）短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。（4）当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路

7、故障最严重后果。（5）发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。2 电力系统三相短路电流计算2.1 电力系统网络的原始参数图 2.1 电力系统接线图电力系统接线如上图所示。S1 ，S2 为无穷大电源系统，电抗为零。发电机 G1 -G2 为汽轮发电机，每台 400MVA，xd 0.285，负序电抗 x2 0.29；发电机 G3 为水轮发电机，280MVA，xd 0.203，负序电抗 x2 0.22；变压器 T1 、T2 ，每台 410MVA，Vs % 14.6，x0 x1 ；T3 变压器，2

8、60MVA，Vs % 14.1，x0 x1 ； T4 变压器，360MVA，Vs % 8.3，x0 x1 ；L1 线路，180km，x1 0.405/km，x0 3x1 ；L2 线路，220km，x1 0.33/km，x0 3x1 ；L3 线路，95km，x1 0.405/km，x0 3x1 ；2.2 制定等值网络及参数计算2.2.1 标幺制的概念在一般的电路计算中，电压、电流、功率和阻抗的单位分别用V，A，W， 表示，这种用实际有名单位表示物理量的方法称为有名单位制。在电力系统计算中，还广泛的使用标幺制。标幺制是相对单位制的一种，在标幺制中各物理量都用标幺值表示。标幺值定义由下式给出：标幺值

9、 （1）,和时，相应的标幺值如下：2.2.2 标幺值的选择在电力系统分析中，主要涉及对称三相电路计算。计算时习惯上多采用线电压 V，线电流 I，三相功率 S 和一相等值阻抗 Z，各物理量之间存在下列关系：（2）同单相电路一样，应使各量基准值之间的关系与其有名值间的关系具有相同的方程式：3 选择在标幺制中便有：4 由此可见，在标幺制中，三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同，线电压和相电压的标幺值相等，三相功率和单相功率的标幺值相等。在选择基准值时，习惯上也只选 VB 和 SB 。由此得： 这样，电流和阻抗的标幺值则为： 5 采用标幺值进行计算，所得结果最后还要换算成有名值，其换算公式为

10、：（6）2.2.2 有三级电压的的网络中各元件参数标幺值的计算 图 2.2 有三段不同电压等级的输电系统电力系统中有许多不同电压等级的线路段，它们由变压器来耦联。图2.2（a）表示了由三个不同电压等级的电路经两台变压器耦联所组成的输电系统，略去各元件的电阻和变压器的励磁支路，可以算出各元件的实际有名值，变压器的漏抗均按原方绕组电压计算，这样我们就得到各元件电抗用实际有名值表示的等值电路，如图 2.2（b）所示，图中， ， ，XL 和 XC 分别是架空线路 L 和电缆线路 C 的实际电抗。百分值也是一种相对单位制，对于同一物理量，如果基准值相同，则百分值 100标幺值，对于变压器，其标幺电抗 x

11、T N *常用下式计算：由于三段电路的电压等级不同，彼此间只是通过磁路耦合而没有直接的电气联系，可以对各段电路分别选基准电压。假定分别选 VB ，VB（）VB（）SB。选定基准电压后，可对每一元件都按各段的基准电压用公式（5）将其电抗的实际有名值换算成标幺值，即， ， （7）用标幺参数表示的等值电路如图（c）所示，其中变压器 kB（-） VB（）/VB（）I 段和第 II 段的基准电压之比，称为基准变比。通常选择适当基准电压，使变压器电路得到简化，比如选择 I，II 段基准电压之比 kB（-）kT1，I,II 段的基准电压之比等于变压器 T2 的变比kT2，则可得 kT1* 1，kT2* 1，

12、这样在标幺参数的电路中就不需串联理想变压器了。在实际的计算中，总是把基准电压选得等于（或接近于）该电压级的额定电压。这样可以从计算结果清晰地看到实际电压偏离额定值的成程度。为了解决上述的困难，在工程计算中规定，各个电压等级都以其平均额定电压Vav 作为基准电压，根据我国现行的电压等级，各级平均额定电压规定为：3.15，6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525（kV）SB 1000MVA，VB Vav2.2.4 系统的等值网络图图 2.3 电力系统的等值网3 程序设计主体流程图图 3-1 主体流程图详细流程图创建系统（create）流程图图 3-2 create 函数流

13、程图加载系统函数（load）流程图图 3-3 节点导纳矩阵形成流程图计算子函数（calculate）流程图 图 3-4 计算子函数流程图改变短路节点（change）流程图图 3-5 change 函数流程图数据及变量说明本程序中将电路的支路分为三类：电抗支路、电流支路、发电机直流，数据输入时分开输入格式如下：电抗支路：支路数、节点首端好、节点末端好，支路电抗值。发电机支路：发电机台数、发电机接入点，发电机电势、发电机之路电抗。电容支路：支路数、电容节点号，电容支路电抗值。程序中的变量定义如下：FILE *fp; /文件指针float If; /短路电流float V010; /节点电压初值float In10; /注入电流float V10; /节点电压float I10; /支路电流int count210; /数组用于储存支路号float z1010; /储存支路电抗值float yjs1010; /存放计算导纳矩阵中的中间值float ye10; /储存发电机支路导纳float Y1010; /节点导纳矩阵float Z1010; /阻抗矩阵float dk;