电力系统暂态分析课程设计

目录
1.前言 (1)
1.1设计的背景 (1)
1.2设计任务 (1)
1.3设计目的 (1)
2.原始资料以及分析 (1)
2.1原始资料 (1)
2.2原始资料要求 (2)
2.3原始资料分析 (2)
2.3.1题目分析 (2)
2.3.2故障分析时等值电路 (2)
2.3.3利用计算机计算对称故障的计算原理框图 (3)
3.短路电流计算 (4)
3.1方法一、利用节点导纳矩阵求解 (4)
3.2方法二、利用节点阻抗矩阵求解 (6)
4.Matlab程序 (6)
4.1方法一程序 (6)
4.2方法二程序 (7)
实验结果分析 (10)
总结 (10)
参考文献 (10)
1.前言
1.1 设计的背景
随着经济的快速增长和社会的不断进步,供电系统的安全性和可靠性问题日益成为人们关注的焦点。

当前,在低压电力系统的运行过程中,由于各种原因可能导致系统发生多种类型的故障,其中短路就是常见的一种,它对电力系统的危害很大。

系统一旦发生短路,相关电气量会发生急剧的变化,如电流突然增大、电压降低等。

准确计算短路电流,掌握短路电流的大小及其变化规律,对于继电保护的配置和电气设备的选择都非常重要。

因此,短路电流计算是电力工程技术人员及技术工人不可缺少的基本技能。

然而在实际的工程应用中,系统相关参数难以获取,计算过程又比较复杂,设计人员往往通过经验公式或查表来得到一个近似值。

这些方法既不科学又不可靠,对整个系统的安全、稳定运行造成不良影响。

如何对短路电流进行便捷、准确的计算,需引起大家的共同关注。

1.2设计任务
利用计算机以及相关软件（Matlab ）完成电力系统短路电流的计算。

1.3设计目的
掌握电力系统短路电流的实用计算方法；
掌握Matlab 编程；
学习如何通过Matlab 计算短路电流。

2.原始资料以及分析
2.1原始资料
图2.1.1所示的电力系统中，负荷全部忽略不计。

图2.1.2为其标幺值等值电路。

要求计算f 点三相短路和a 点分别发生单相短路接地，两相短路，两相短路接地时故障点的短路电流及网络中的电流分布。

输电线路零序电抗 ，变压器T1和T2为 接法，T3为 接法。

2.1.1电力系统网络图
∆/Y ）（）（10X 3X =∆/0Y
115kv
2.1.2等值电路图
2.2原始资料要求
通过形成节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵两种方法利用Matlab 编程求解f 点发生三相短路时的短路电流及网络中的电流分布。

2.3原始资料分析
2.3.1题目分析
三相短路故障为对称故障
方法一、利用节点导纳矩阵求解
方法二、利用节点阻抗矩阵求解
2.3.2故障分析时等值电路
E1=1.08 0.2 0.33 0.18 0.06 0.53 4 E2=1.2
0.03
1.4 f a b c
2.3.3利用计算机计算对称故障的计算原理框图
3.短路电流计算
3.1方法一、利用节点导纳矩阵求解
1.导纳的分解
2.三角形分解
⑴
⑵
⑶
⑷
因子表
3.在节点f注入单位电流
4.短路电流
3.2方法二、利用节点阻抗矩阵求解
4.Matlab程序
4.1方法一程序
%清除
clear
%节点间阻抗
ZZ(1,3)=j*0.51;
ZZ(2,3)=j*0.59;
ZZ(3,4)=j*1.43;
%节点导纳矩阵
YB=[-j*6.961 0 j*1.961 0
0 -j*1.945 j*1.695 0
j*1.961 j*1.695 -j*4.355 j*0.699
0 0 j*0.699 -j*0.699];
n=4;%输入网络的节点数
f=4;%确定短路点的节点号
%输入单位电流
for i=1:n
if i==f
II(i)=1;
else
II(i)=0;
end
end
%短路电流
Z(:,f)=YB\II';Zk=Z(:,f)
If=1/Z(f,f)
%节点电压
for i=1:n
U(i)=1-Z(i,f)*If;
i,Ui=U(i)
end
%支路电流
for i=1:n
for j=1:n
if i<j
I(i,j)=(U(i)-U(j))/ZZ(i,j);
ij(1)=i;ij(2)=j;
ij,Iij=I(i,j)
end
end
end
4.2方法二程序
%清除
clear
YY(1,3)=j*1.961;
YY(2,3)=j*1.695;
YY(3,4)=j*0.699;
YB=[-j*6.961 0 j*1.961 0
0 -j*1.945 j*1.695 0
j*1.961 j*1.695 -j*4.355 j*0.699
0 0 j*0.699 -j*0.699];
ZB=YB^-1;
ZB
n=4;
f=4;
I(f)=1/ZB(f,f);
If=I(f)
for i=1:n
U(i)=1-ZB(i,f)*I(f);
i,Ui=U(i)
end
for i=1:n
for j=1:n
if i<j
I(i,j)=(U(i)-U(j))*YY(i,j);
ij(1)=i;ij(2)=j;
i,j,Iij=I(i,j)
end
end
end
运行结果
方法一
ZB =
0 + 0.1925i 0 + 0.1509i 0 + 0.1732i 0 + 0.1732i
0 + 0.1509i 0 + 0.9811i 0 + 0.5358i 0 + 0.5358i
0 + 0.1732i 0 + 0.5358i 0 + 0.6148i 0 + 0.6148i
0 + 0.1732i 0 + 0.5358i 0 + 0.6148i 0 + 2.0455i
If = 0 - 0.4889i i = 1
Ui = 0.9153
i = 2
Ui = 0.7380
i = 3
Ui = 0.6994
i = 4
Ui = 0
i = 1
j = 2
Iij = 0
i = 1
j = 3
Iij = 0 + 0.4234i i = 1
j = 4
Iij = 0
i = 2
j = 3
Iij = 0 + 0.0655i i = 2
j = 4
Iij = 0
i = 3
j = 4
Iij = 0 + 0.4889i 方法二
Zk = 0 + 0.1732i
0 + 0.5358i
0 + 0.6148i
0 + 2.0455i
If = 0 - 0.4889i i = 1
Ui = 0.9153
i = 2
Ui = 0.7380
i = 3
Ui = 0.6994
i = 4
Ui = 0
ij = 1 2
Iij = Inf
ij = 1 3
Iij = 0 - 0.4234i
ij = 1 4
Iij = Inf
ij = 2 3
Iij = 0 - 0.0655i
ij = 2 4
Iij = Inf
ij = 3 4
Iij = 0 - 0.4891i
实验结果分析
在本次的暂态课程设中，我和另一个同学主要负责阻抗矩阵的计算，要求解阻抗矩阵，必须先求出节点导纳矩阵,然后对节点导纳矩阵进行求逆矩阵,起初因为不会矩阵的求逆方法,导致实验结果出现了第一次错误。

在基本掌握了求逆矩阵的方法后 ,因为手算又导致第二次“错误”——计算误差。

因此计算过程中的手算与利用计算机编程进行计算的结果稍有误差是可以理解的,原因是计算机保留的有效位数与手算结果保留位数不同。

最后我们在本次课程设计中,也看到了利用软件进行计算的优越性和可靠性。

总结
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关短路电流方面的知识，在设计过程中虽然遇到一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我掌握懒得知识更加牢固。

课程设计过程中，也对团队精神进行了考核，合作过程中遇到了很尴尬的问题，不过团结就是力量，最终我们还是克服困难，迎头而上，终于有所成果。

在此感谢队友给予的理解和支持。

参考文献
⑴李光琦电力系统暂态分析（第三版）北京：中国电力出版社，2007
⑵陈珩电力系统稳态分析.北京：水利电力出版社，1995
⑶何仰赞，温增银.电力系统分析（上下册）.武汉：华中科技大学出版社，2005
⑷刘万顺电力系统故障分析. 北京：中国电力出版社，1998
10。