电力系统的潮流计算和短路故障的计算机
算法程序设计
学生姓名 学 号 成 绩 设计题目 电力系统的潮流计算和短路故障的计算机算法程序设计 1.选择合适的计算机编程语言，在此选用matlab的m语言； 2.理解牛顿拉夫逊算法计算方法和具体计算流程，并在计算机上编程和调试，和教材上的结果进行比较，最终得到正确结果； 3.建立电力系统计算的相关数学模型，就是考虑影响问题的主要因素，而忽略一些次要因素，使数学模型既能正确地反映实际问题，又使计算不过于复杂，就是建立用于描述电力系统相应计算的有关参数间的相互关系的数学方程式； 4.会做出三相对称短路的等效电路图以及不对称短路的正序，负序，零序等效图； 5.理解正序定则，并且会用正序定则进行各种短路故障的计算； 6.用simulink搭建出短路故障的模型，利用仿真结果与编程计算的结果进行比较，并验证编程计算结果的正确性。 设 计 内 容 潮流计算： 设 计 要 求 1.在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图； 2.通过输入数据，对电力系统分析教材上的例11-5进行潮流计算并输出结果； 3.会用Auto CAD和multisim等软件画电力系统图和等效电路图。 短路计算： 1．在对称短路计算、简单不对称短路计算中都进行计算； 2．计算机语言自选； 3．设计、编制、调试出相关的通用计算程序； 4．输入／输出数据一律以文件格式形成； 5．要求计算的题目：采用所编制的程序进行《电力系统分析上册》 例6-3题，例8-1题。 1
时 间 安 排 2013年3月10日--3月12日 查阅电力系统短路故障相关资料； 2013年3月13日--3月15日 网上查询电力系统的潮流计算和短路故障的计算机算法资料； 2013年3月16--3月19日 对相应的题目分析详细的解法，确定编程语言，学习matlab编程和simulink建模； 2013年3月20--3月30日 掌握matlab编写的算法，并上机调试； 2013年4月6日--4月14日 完成设计论文，并检查上交。 [1]《电力系统分析》 华中科技大学出版社 何仰赞，温增银； [2]《电路原理》 清华大学出版社 汪建； [3]《Matlab/Simulink电力系统建模与仿真》 机械工业出版社 于群，曹娜； [4]《电力系统分析学习指导书》 中国电力出版社 王葵； [5]《matlab从入门到精通》 人民邮电出版社 胡晓东，董辰辉； [6]《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 参 考 资 料
2
目录
一．潮流计算 ................................................................................................................................... 4
1 电力系统图及初步分析 ....................................................................................................... 4
1.1 电力系统图及设计任务 ........................................................................................... 4 1.2 初步分析 ................................................................................................................... 4 2 牛顿-拉夫逊法简介 ............................................................................................................. 5
2.1概述 ............................................................................................................................ 5 2.2 一般概念 ................................................................................................................... 5 2.3 潮流计算的修正方程 ............................................................................................... 6 2.4 直角坐标表示的修正方程 ....................................................................................... 6 3 程序设计 ............................................................................................................................. 10
3.1 程序流程图 ........................................................................................................... 10 3.2 潮流计算程序运行结果如下： .............................................................................. 10
二． 三相短路计算 ....................................................................................................................... 14
2.1计算原理：利用节点阻抗矩阵计算短路电流 ............................................................... 14 2.2三相短路计算流程图： .................................................................................................. 15 2.3习题实例 .......................................................................................................................... 16 2.4 三相短路计算程序及结果如下： ................................................................................. 17 三．不对称短路计算 ..................................................................................................................... 19
3.1不对称短路课程设计的题目 .......................................................................................... 19 3.2课程设计的设计任务及设计大纲 .................................................................................. 19 3.3 电力系统不对称故障时元件的序参数和等值电路 ..................................................... 20 3.3.1电力系统不对称故障时用标幺值表示的各序等值电路 .......................................... 20 3.4 电力系统不对称故障时各序等值电路的化简与计算 ................................................. 21
3.4.1正序等值电路的化简计算 .................................................................................. 21 3.4.2负序等值电路的化简计算 .......................................................................................... 22 3.4.3零序等值电路的化简计算 .......................................................................................... 23 3.5电力系统不对称故障时元件参数的计算 ...................................................................... 23
3.5.1理论分析 .............................................................................................................. 23 3.5.2各元件各序等值电路电抗标幺值的计算 .......................................................... 24
3.6电力系统不对称故障分析与计算 .......................................................................................... 27
3.6.1单相接地短路 .............................................................................................................. 28 3.6.2两相直接接地短路 ...................................................................................................... 29
3.6.3两相短路 .............................................................................................................. 31 3.7正序等效定则的内容 ...................................................................................................... 32 3.8 短路计算的matlab/simulink模型如下： ................................................................. 33
3.9.1变压器和线路参数设置： ................................................................................ 333 3.9.2短路模块和负载模块的参数设置 .................................................................... 344 3.9.3故障相短路相电流和相电压波形 .................................................................... 355
设计总结....................................................................................................................................... 366 参考文献....................................................................................................................................... 377 附录 .............................................................................................................................................. 388
3