短路潮流计算原理2
电力系统仿真MATPOWER潮流计算
M AT P O W E R 的 应 用 领 域
电力系统规划 电力系统运行 电力系统控制 电力系统故障分析
Part Three
潮流计算基本原理
潮流计算的概念和意义
概念：潮流计算是电力系统仿真中的一种基本计算方法，用于计算电 力网络中的电压、电流和功率分布。
解读内容：对计算 结果的物理意义进 行解释，分析系统 运行状态和稳定性
实际应用：将计 算结果应用于实 际电力系统，进 行优化和改进
案例的结论和建议
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结 论 ： M AT P O W E R 潮 流 计 算 案 例 分 析 表 明 ， 通 过 合 理 的 参 数 设 置 和 算 法 优 化 ， 可 以 有效地提高计算效率和精度，为电力系统仿真提供有力支持。
MATPOWER的起源：为了解决电力系统仿真中的计算问题，美国电力系统的专家们于 1996年开发了MATPOWER。 M AT P O W E R 的 目 的 ： 提 供 一 套 易 于 使 用 、 功 能 强 大 的 工 具 ， 用 于 研 究 和 解 决 电 力 系 统 的 规 划 、 分 析 和 控 制 问 题 。
开 放 性 ： M AT P O W E R 是 开 源 软 件 ， E TA P 则 是 商 业 软 件
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适 用 场 景 ： M AT P O W E R 适 用 于 教 学 和 科 研 ， E TA P 适 用 于 工 业 界
用 户 群 体 ： M AT P O W E R 主 要 用 户 为 学 生 和 研 究 者 ， E TA P 则 更 多 被 工业界工程师使用
潮流短路计算的原理
5. 冲击电流
ish Ksh I pm Ksh 2I p 1.8 2 2.31kA 5.88kA
6. 短路容量
S Sd 100 MVA X * 0.676
148MVA
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-3 网络简化与转移电抗的计算
一、网络的等值简化
等值电势法
等效变换的原则应使网络中其
各电源点对短路点的转移阻抗：
X ik Ek / Ii
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-3 网络简化与转移电抗的计算
例7-2 某系统等值电路如图7-13所示，所有电抗和电势均 为归算至统一基准值的标幺值。
（1）试分别用网络化简法及单位电流法求各电源对短路 点的转移电抗。
（2）若在k点发生三相短路，试求短路点电流的标幺值。
例7-1 某变压器由无限大功率电源供电，如图所示，当在k点发生 三相短路时，试计算短路电流的周期分量，冲击电流及短路功率 （取Ksh=1.8）。
解 取Sd=100MVA, Ud=Uav。
1. 计算各元件电抗标幺值：
线路：XL*＝0.4×50×100/1152＝0.151 变压器： XT*＝(10.5/100)×(100/20)＝0.525 2. 电源至短路点的总电抗为
[0]
arctg
(L L)
R R
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-2 无限大功率电源供电网络的三相短路
设在t = 0秒发生三相短路时的微分方程
L
dia dt
Ria
Um
sin(t
)
其解为：
➢ 周期分量ip：
ip
Um Z
sin(t
)
I pm sin(t
)
I pm Um / R2 (L)2
电力系统的短路计算方法
电力系统的短路计算方法电力系统的短路计算是电力工程中的一项重要工作，它用于确定电力系统中可能出现的短路故障情况，并计算短路电流的大小。
短路电流是指在电力系统中由于设备故障或其他原因造成的电流突增现象，可能对设备和系统造成损坏甚至引发火灾等严重后果。
因此，进行短路计算是确保电力系统安全运行的必要步骤。
短路计算方法主要包括两种：潮流法和阻抗法。
潮流法是一种基于电力系统潮流计算的短路计算方法。
它通过建立电力系统的节点潮流方程，求解节点电压和功率的未知量，进而确定短路电流。
潮流法的基本原理是根据电力系统中的节点电压和功率之间的关系，通过迭代计算得到系统的潮流分布。
在短路计算中，我们需要假设短路点处的电压为零，然后通过潮流法计算其他节点的电压值，并根据电压值的变化来确定短路电流。
阻抗法是一种基于电力系统阻抗参数的短路计算方法。
它通过计算电力系统中各个设备的阻抗参数，并将其连接为等值电路，然后根据等值电路的阻抗来计算短路电流。
阻抗法的基本原理是利用电力系统中各个设备的阻抗参数，根据电路分析的方法计算短路电流。
在短路计算中，我们需要考虑电力系统中各个设备的阻抗值和连接方式，以及电源的类型和参数，然后根据电路的等效原理来计算短路电流。
在实际的短路计算中，我们首先需要收集电力系统的基本数据，包括各个设备的参数和连接方式，以及电源的类型和参数等。
然后，根据所采用的计算方法，建立电力系统的模型，并进行计算。
在计算过程中，我们需要注意选择合适的计算工具和算法，以及正确的计算参数和边界条件。
短路计算还需要考虑不同类型的短路故障，包括对称短路和非对称短路。
对称短路是指电力系统中出现的对称故障，即短路电流的各相之间相等。
非对称短路是指电力系统中出现的非对称故障，即短路电流的各相之间不相等。
在短路计算中，我们需要根据故障类型的不同，选择合适的计算方法和参数，以确保计算结果的准确性和可靠性。
电力系统的短路计算是电力工程中的重要内容，它用于确定电力系统中可能出现的短路故障情况，并计算短路电流的大小。
电力系统潮流计算
电力系统潮流计算电力系统潮流计算是电力系统运行分析中的重要环节。
它通过对电力系统中各节点的电压、相角以及功率等参数进行计算和分析，从而得出电力系统的稳态运行状态。
本文将从潮流计算的基本原理、计算方法、应用及其发展等方面进行阐述。
一、潮流计算的基本原理电力系统潮流计算的基本原理是基于潮流方程建立的。
潮流方程是一组非线性的方程，描述了电力系统中各节点的电压、相角以及功率之间的关系。
潮流计算的目的就是求解这组非线性方程，以确定电力系统的电压幅值、相角及有功、无功功率的分布情况。
二、潮流计算的基本方法潮流计算的基本方法主要有直接法、迭代法以及牛顿-拉夫逊法。
直接法是通过直接求解潮流方程得到电力系统的潮流状况，但对于大规模复杂的电力系统来说，直接法计算复杂度高。
迭代法是通过对电力系统的节点逐个进行迭代计算，直到满足预设的收敛条件。
牛顿-拉夫逊法是一种较为高效的迭代法，它通过近似潮流方程的雅可比矩阵，实现了计算的高效和稳定。
三、潮流计算的应用潮流计算在电力系统运行与规划中起着重要作用。
首先，潮流计算可以用于电力系统的稳态分析，确定电力系统在各种工况下的电压、相角等参数，以判断电力系统是否存在潮流拥挤、电压失调等问题。
其次，潮流计算还可以用于电力系统的优化调度，通过调整电力系统的发电机出力、负荷组织等参数，以改善电力系统的经济性和可靠性。
此外，潮流计算还可以用于电力系统规划，通过对电力系统进行潮流计算，可以为新建电源、输电线路以及变电站等设备的规划和选择提供科学依据。
四、潮流计算的发展随着电力系统的规模不断扩大和复杂度的提高，潮流计算技术也得到了迅速的发展。
传统的潮流计算方法在计算效率和计算精度上存在一定的局限性。
因此，近年来研究者提出了基于改进的迭代方法、高精度的求解算法以及并行计算等技术，以提高潮流计算的速度和准确性。
此外，随着可再生能源的不断融入电力系统，潮流计算还需要考虑多种能源的互联互通问题，这对潮流计算提出了新的挑战，需要进一步的研究和改进。
电力系统稳态分析中的短路电流计算方法
电力系统稳态分析中的短路电流计算方法电力系统的稳态分析是确保电力系统稳定运行的重要任务之一。
其中，短路电流计算是电力系统稳态分析的核心内容之一。
短路电流是指在电力系统中出现故障时，电流途径变得有限，导致电流异常增大的现象。
1. 短路电流的定义和影响因素短路电流是指在电力系统中发生故障时，通过短路路径的电流。
它的计算对电力系统的设备选择、保护装置的设置和设备的运行具有重要意义。
短路电流的大小受到以下几个主要因素的影响：- 系统电压：电压越高，短路电流越大。
- 故障点位置：故障点越靠近电源侧，短路电流越大。
- 系统阻抗：系统的电抗和阻抗越小，短路电流越大。
- 发电机容量：发电机容量越大，短路电流越大。
2. 短路电流计算方法短路电流的计算方法主要包括以下两种常用方法：对称分量法和潮流法。
(1) 对称分量法：对称分量法基于对称分量的概念，将三相电流分解为正序、负序和零序三个对称分量。
其中，正序分量代表正常运行的三相电流，负序分量代表系统的不平衡现象，而零序分量代表系统的故障短路电流。
通过计算零序分量即可得到短路电流。
对于对称分量法的计算过程，需要先求得正序电压和正序电流，再根据正序电流和负序电流的关系，求得负序电流。
最后，通过负序电流和零序电流的关系，计算得到零序电流，即故障短路电流。
(2) 潮流法：潮流法是基于电力系统的潮流计算理论，通过建立系统的节点支路矩阵和节点电流潮流方程组，求解得到短路电流。
潮流法相对复杂，但更为准确，适用于复杂的电力系统。
潮流法计算短路电流的步骤包括：a. 建立节点支路矩阵，确定节点间的电压关系；b. 建立节点电流潮流方程组，包括潮流平衡方程和支路电流方程；c. 求解潮流方程组得到节点电压和支路电流；d. 根据支路电流计算短路电流。
3. 短路电流计算的应用和意义短路电流的计算结果对电力系统的设备选型、保护装置的设置和运行具有重要意义。
以下是短路电流计算结果的一些应用和意义：- 设备选型：短路电流计算可以确定设备在故障短路电流下的能力，从而指导设备选型。
三简单电网的潮流计算
4.3.5
负荷的静稳定
2．负荷的静态稳定 （1）电动机负荷稳定的判据（有功负荷）
dM e dPm 0 ds ds
（2）无功负荷的稳定的判据
dQ 0 dU
d
4.3.5
负荷的静稳定
1．负荷的静态特性 负荷所取用的有功功率和无功功率是随着电网 电压和频率的变化而变化的，反映它们变化规律 的曲线或数学表达式称为负荷的静态特性。 所谓静态是把这些特性在稳态条件下是确定的。 当系统频率维持额定值不变时，负荷所取用的 功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性。 当系统电压维持额定值不变时，负荷所取用的 功率与频率的关系，称为负荷的频率静态特性。
简单电力系统的静稳定
功角特性曲线
Байду номын сангаас
图4-3-11 功角特性曲线 a）凸极式发电机 b）隐极式发电机
4.3.4
简单电力系统的静稳定
2．静态稳定的概念
扰动后功角变化示意图
在曲线的上升部分的任何一点对小干扰的响应都与 a点相同，都是静态稳定的，曲线的下降部分的任何一 点对小干扰的响应都与b点相同，都是静态不稳定的。
4.3.1
电压降落、电压损耗、电压偏移
1.电压降落 输电线路始末两端电压的相量差称为电压降落。
U U 1U 2
。 。 。
2.电压损耗 输电线路首、末端电压有效值之差称为线路的 U U1 U 2 电压损耗。 电压损耗百分值，即是电压损耗与相应线路的 额定电压相比的百分值：
U1 U 2 U% 100% UN
。 。
4.3.3
简单输电系统的潮流计算
3）求第Ⅰ段线路阻抗中的电压降及功 率损耗。
Sa * U I （ ） （RI jX I） U I jU I Ua
电力系统分析潮流计算
电力系统分析潮流计算电力系统分析是对电力系统运行状态进行研究、分析和评估的一项重要工作。
其中，潮流计算是电力系统分析的一种重要方法，用于计算电力系统中各节点的电压、功率和电流等参数。
本文将详细介绍电力系统潮流计算的原理、方法和应用。
一、电力系统潮流计算的原理电力系统潮流计算是基于潮流方程的求解，潮流方程是描述电力系统各节点电压和相角之间的关系的一组非线性方程。
潮流方程的基本原理是基于电力系统的等效导纳矩阵和节点电压相位差的关系，通过潮流计算可以得到电力系统各节点的电压和功率等参数。
电力系统潮流方程的一般形式如下：\begin{align*}P_i &= \sum_{j=1}^{n}(V_iV_j(G_{ij}\cos(\theta_i-\theta_j)+B_{ij}\sin(\theta_i-\theta_j))) \\Q_i &= \sum_{j=1}^{n}(V_iV_j(G_{ij}\sin(\theta_i-\theta_j)-B_{ij}\cos(\theta_i-\theta_j)))\end{align*}其中，$n$为节点数，$P_i$和$Q_i$表示第i个节点的有功功率和无功功率。
$V_i$和$\theta_i$表示第i个节点的电压和相角。
$G_{ij}$和$B_{ij}$表示节点i和节点j之间的等效导纳。
二、电力系统潮流计算的方法电力系统潮流计算的方法主要包括直接法、迭代法和牛顿-拉夫逊法等。
1.直接法：直接法是一种适用于小规模电力系统的潮流计算方法，它通过直接求解潮流方程来计算电力系统的潮流。
直接法的计算速度快，但对系统规模有一定的限制。
2.迭代法：迭代法是一种常用的潮流计算方法，通常使用高尔顿法或牛顿法。
迭代法通过迭代求解潮流方程来计算电力系统的潮流。
迭代法相对于直接法来说，可以适用于大规模电力系统，但计算时间较长。
3.牛顿-拉夫逊法：牛顿-拉夫逊法是一种高效的潮流计算方法，它通过求解潮流方程的雅可比矩阵来进行迭代计算，可以有效地提高计算速度。
电力系统仿真计算报告
电力系统仿真计算报告
目录
一、潮流计算 (2)
1.1计算条件及基础数据 (2)
1.2 常规方式潮流运算 (4)
1.3 规划方式潮流运算 (5)
二、短路计算 (6)
2.1三相短路 (6)
2.2 单相接地 (9)
2.3 两相短路 (12)
2.4 两相接地短路 (14)
三、暂态稳定计算 (15)
3.1 基于常规方式 (16)
3.2 基于规划暂稳计算 (20)
一、潮流计算
1.1计算条件及基础数据
1.2 常规方式潮流运算
图1.1 常规潮流单线图
图1.2 常规潮流计算结果1.3 规划方式潮流运算
图1.3 规划潮流单线图
图1.4 规划潮流计算结果
二、短路计算
2.1三相短路
图2.1 三相短路计算条件
图2.2 三相短路单线图
图2.3 三相短路部分计算结果2.2 单相接地
图2.4 单相接地计算条件
图2.5 单相接地单线图
图 2.6 单相接地部分母线计算电压
2.3 两相短路
图2.6 两相短路计算条件
图2.7 两相短路单线图
图2.8 两相短路部分计算结果
2.4 两相接地短路
图2.9 两相接地计算条件
图2.10 两相接地单线图
图2. 11 两相接地部分计算结果三、暂态稳定计算
3.1 基于常规方式
图3.1常规暂稳计算条件
图3.2 常规暂稳单线图
图3.3 常规暂稳发电机功角
图3.4 常规暂稳部分母线电压
3.2 基于规划暂稳计算
图3.5 规划暂稳计算条件
图3.6 规划暂稳单线图
3.7 规划暂稳发电机功角
图3.8 规划暂稳部分母线电压。
课程设计潮流计算的计算机算法
潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。
对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。
潮流计算是电力系统分析最基本的计算。
除它自身的重要作用之外，在《电力系统分析综合程序》(PSASP)中，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。
传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直接难与其他分析功能集成。
网络原始数据输入工作大量且易于出错。
本文采用MATLAB语言运行WINDOWS操作系统的潮流计算软件。
而采用MATLAB界面直观，运行稳定，计算准确。
关键词：电力系统潮流计算；牛顿—拉夫逊法潮流计算；MATLAB一、概述1.1设计目的与要求.................................................1.1.1 设计目的......................................................1.1.2 设计要求.....................................................1.2 设计题目......................................................1.3 设计内容.....................................................二、电力系统潮流计算概述.....................2.1 电力系统简介..........................................2.2 潮流计算简介..........................................2.3 潮流计算的意义及其发展..................... ..............三、潮流计算设计题目..........................3.1 潮流计算题目........................................3.2 对课题的分析及求解思路........................四、潮流计算算法及手工计算...........................4.1 变压器的∏型等值电路..............................4.2 节点电压方程..............................4.3节点导纳矩阵.............................4.4 导纳矩阵在潮流计算中的应用.......................4.5 潮流计算的手工计算..........................五、Matlab概述....................................5.1 Matlab简介............................................5.2 Matlab的应用............................................5.3 矩阵的运算...........................................5.3.1 与常数的运算.............................................5.3.2 基本数学运算..................................5.3.3 逻辑关系运算....................................5.4 Matlab中的一些命令.................................六、潮流计算流程图及源程序................................6.1 潮流计算流程图..............................6.2 潮流计算源程序图...............................6.3 运行计算结果.......................................总结参考文献1.1 设计目的与要求1.1.1设计目的1.掌握电力系统潮流计算的基本原理；2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB语言或C语言或C++语言）；3.采用计算机语言对潮流计算进行计算机编程。
电力系统分析(三大)
课程发展历史沿革“电力系统分析”课程是电气工程及其自动化专业的学位课程，也是电力类相关专业的主要课程。
本课程具有很强的理论性和较强的实践性，注重理论与实践的密切结合。
通过该课程的学习，培养学生的电力系统规划、设计、运行与运营的背景知识，同时也是学习后续专业课程的基础。
我校自1988年开设电力系统及其自动化专业以来，“电力系统分析”就是本专业的重点课程。
第一期教材选用的是华中科技大学何仰赞教授编写的《电力系统分析》上、下册，全国优秀教材。
为了适应专业发展的需要，后来选用中国电力出版社出版的由东南大学陈珩老师编写的《电力系统稳态分析》，和西安交通大学李光琦老师编写《电力系统暂态分析》教材。
目前选用的是《电力系统分析》，夏道止，中国电力出版社，普通高等教育“十五”国家级规划教材，2008年9月（第二版）。
由于课程的重要性，自从开设本课程以来，我们一直配备本学科的骨干教师担任该课的教学工作，选用全国优秀教材。
进入90年代，本课程的建设驶入了快速发展的轨道，并形成了重视教学改革、狠抓教学质量的优良传统，经历了从学校重点课程→校级优质课程→校级精品课程→省级精品课程的建设。
在教学观念、教师队伍、教学内容、教学方法、教学手段、实验教学等方面进行了全面改革研究与实践，并取得较好的教学效果，为本专业其他课程的建设起到了示范作用。
2003年，我校“电气工程及其自动化”专业立项为湖北省品牌专业建设项目，以此为契机，我们将《电力系统分析》课程建设融入到品牌专业建设之中，对课程的理论教学内容和实践建学内容进行了改革，将实践教学分为课程实验和综合实验两大部分，课程实验重在课程基本理论的验证和提高学生对于基本理论的理解和运用能力，综合实验重在以《电力系统分析》课程内容为纽带，进行综合设计性、操作性实验，提高学生综合运用专业知识的能力和综合实践能力。
在原有部级重点实验室“水电站仿真实验室”的基础上，进一步建设了“电力系统综合设计实验室”、“电力系统综合自动化实验室”、“电力系统继电保护综合实验室”，为本课程的课程实验和综合实验提供了先进的实验环境。
牛顿-拉夫逊算法(极坐标)潮流计算算例
极坐标系下的潮流计算
潮流计算
在电力系统中，潮流计算是一种常用的计算方法，用于确定在给定网络结构和参数下，各节点的电压 、电流和功率分布。在极坐标系下进行潮流计算，可以更好地描述和分析电力系统的电磁场分布和变 化。
极坐标系下的潮流计算特点
在极坐标系下进行潮流计算，可以更直观地描述电力线路的走向和角度变化，更好地反映电力系统的 复杂性和实际情况。此外，极坐标系下的潮流计算还可以方便地处理电力系统的非对称性和不对称故 障等问题。
03
CATALOGUE
极坐标系下的牛顿-拉夫逊算法
极坐标系简介
极坐标系
一种二维坐标系统，由一个原点（称为极点）和一条从极点出发的射线（称为 极轴）组成。在极坐标系中，点P的位置由一个角度θ和一个距离r确定。
极坐标系的应用
极坐标系广泛应用于物理学、工程学、经济学等领域，特别是在电力系统和通 信网络中，用于描述电场、磁场、电流和电压等物理量的分布和变化。
极坐标形式
将电力系统的节点和支路参数以极坐 标形式表示，将实数问题转化为复数 问题，简化计算过程并提高计算效率 。
02
CATALOGUE
牛顿-拉夫逊算法原理
算法概述
牛顿-拉夫逊算法是一种迭代算法，用于求解非线性方程组。在电力系统中，它 被广泛应用于潮流计算，以求解电力网络中的电压、电流和功率等参数。
准确的结果。
通过极坐标系的处理，算法 能够更好地处理电力系统的 复杂结构和不对称性，提高 了计算的准确性和适应性。
算例分析表明，该算法在处理 大规模电力系统时仍具有较好 的性能，能够满足实际应用的
需求。
展望
进一步研究牛顿-拉夫逊算法在极坐标 系下的收敛性分析，探讨收敛速度与电 力系统规模、结构和参数之间的关系， 为算法的优后的电压、电流和功 率等参数。
电力系统潮流计算原理
电力系统潮流计算原理
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。
其基本原理是根据给定的运行条件和网络结构，通过数学模型，计算出整个系统的运行状态，包括各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。
在具体的计算过程中，牛顿-拉夫逊计算法是一种常用的方法。
其基本思想是通过迭代的方式逐步逼近真解。
在给定初值的情况下，通过求解修正量线性方程式，得到修正后的近似解。
然后不断迭代，直到满足收敛判据为止。
这种方法实质上是切线法，逐步线性化的方法，不仅用于求解单变量方程，还可以求解多变量非线性代数方程。
在进行电力系统潮流计算时，需要考虑算法的可靠性或收敛性、计算速度和内存占用量以及计算的方便性和灵活性等因素。
同时，根据不同的运行方式和检修方式，需要进行相应的潮流计算，以满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。
总之，电力系统潮流计算是电力系统分析和设计中的重要环节，对于保证电力系统的安全、稳定和经济运行具有重要意义。
电力系统潮流及短路电流计算程序
电力系统潮流及短路电流计算程序以下是一个简单的电力系统潮流计算程序的框架：1.输入数据准备阶段：-输入潮流计算的电力系统拓扑结构，包括各节点之间的连接关系、导线电阻、电抗等信息。
-输入电力系统的负荷信息，包括负荷节点、负荷大小、负荷类型等。
-输入电力系统的发电机信息，包括发电机节点、发电机类型、发电机容量等。
2.潮流计算阶段：-初始条件设置：给定电力系统中各节点的初始电压、相角等信息。
-节点功率方程求解：根据电力系统的拓扑结构和发电机、负荷信息，建立节点功率方程。
-潮流计算迭代：使用牛顿-拉夫逊法等迭代算法求解节点功率方程，得到各节点的电压、相角等参数。
3.潮流计算结果输出阶段：-输出各节点的电压、相角、有功功率、无功功率等参数。
-输出各支路的电流、功率损耗等参数。
-输出系统的功率平衡情况。
4.短路电流计算阶段：-输入短路电流计算的电力系统拓扑结构。
-输入短路电流计算的负荷信息。
-输入短路电流计算的电源信息。
-使用KVL（电压法）或KCL（电流法）等方法计算各节点短路电流。
5.短路电流计算结果输出阶段：-输出各节点的短路电流大小。
-输出各支路的短路电流大小。
以上只是一个电力系统潮流及短路电流计算程序的大致流程框架，具体实现细节和算法选择还需要根据具体情况进行进一步的设计和开发。
在实际应用中，还需要考虑各种特殊情况和计算优化方法，以提高计算速度和准确性。
总之，电力系统潮流及短路电流计算程序是电力工程师在设计和运行电力系统中不可或缺的工具，它能够帮助工程师快速了解系统的运行状态和电流分布情况，以便进行系统优化和安全评估。
电力系统的短路与潮流计算
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-7 电力网的电压和功率分布计算 三、同一电压等级开式电力网的潮流计算 开式电力网：负荷只能从一个方向获得电能的电力网。 计算步骤：
1. 参数计算，作等值电路，计算各节点 的运算负荷。
U b 110 .79 kV U c 107 .79 kV
通过线路3首端功率： S 3 S d S 3 (12.2 j8.33 0.25 j 0.24) (12.45 j8.57 ) MVA
线路3的电压损耗： P R Q3 X 3 U 3 3 3 Uc 12.45 13.8 8.57 13.2 2.64 k V 107 .79
d点的电压： U d U c U 3 (107 .79 2.64) 105 .15kV
输电效率 ＝PLDb＋PLDc＋PLDd Pa 100 % ＝20.4＋8.6＋12.2 43.3 100％ ＝41.2 / 43.3 100 %＝95.15％
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-7 电力网的电压和功率分布计算 四、多级电压开式电力网的潮流计算
3．计算各节点的电压 通过线路1首端的功率为： B 2 S1 ' S a j 1 U N 2 通过线路2首端的功率： 1.13 4 2 (43.3 j 33.34 j 10 110 ) S 2 S c S 2 2 (21.05 j15.1 0.35 j 0.69) (43.3 j34.02)MVA
先用假设的末端电压U2(0)和给定的末端功率S2由末端向首端推算，求得 首端电压U1(1)和功率S1(1) ，比较计算得出的U1(1)和给定的U1，如其误差 在允许范围内，则计算结束。 否则，再用给定的首端电压U1和计算得出首端功率S1(1)由首端向末端推 算，求得末端电压U2(1)和功率S2(1)，比较计算得出的S2(1)和给定的S2，如 不满足允许误差，则再用求得的末端电压U2(1)和给定的末端功率S2，再 一次由末端向首端推算； 依此类推，直至获得满足精度要求的解。
3.1潮流计算基本原理
3.1潮流计算基本原理潮流是指在发电机母线上功率被注入网络，而在变（配）电站的母线上接入负荷，其间，功率在网络中流动。
对于这种流动的功率，电力生产部门称之为潮流。
以电力网络潮流、电压计算为主要内容的电力网络稳态行为特性计算的目的在于估计对用户电力供应的质量以及为电力网运行的安全性与经济性评估提供基础数据。
配电网潮流计算是配电网络分析的基础，配电网的网络重构、无功功率优化、状态估计和故障处理都需要用到配电网潮流数据。
电力系统稳态运行应满足以下要求:1）满足系统经济性运行的要求，每一台发电机的输出必须接近于预先设定值；2）必须确保联络线潮流低于线路热极限和电力系统稳定极限；3）必须保持某些中枢点母线上的电压水平在容许范围内，必要时用无功功率补偿计划来达到；4）区域电网是互联系统的一部分，必须执行合同规定的输送至邻网的联络线功率计划；5）用故障前的潮流控制策略使事故扰动效应最小化。
通常情况下，输电线路电压在轻载时会较高，重载时会较低，电压调整是指在负载由轻载到满载变化过程中实时调整线路电压满足运行要求；对于超高压输电线路，线路电压维持在额定电压的±5%之内, 实际运行时，通常电压调整约为10% 。
对于低压输电线路，电压调整数值为10%，包含了变压器本身的电压降落。
3.1.1 潮流计算的基本物理量潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，就是在三相平衡稳态状态下计算电力系统中每条母线的电压幅值和相角，其中每一设备如传输线和变压器中的有功和无功潮流，以及各设备的损耗都需要计算出来。
潮流计算采用电力系统的单线图，对于任意一条母线i，需要以下四个变量描述：电压幅值U i、相角，电网供给母线的有功P i、无功Q i。
若某一电力系统有N个节点，则共有4N个变量，对于每条母线，这些变量中的两个指定为输入数据，其它的两个是潮流程序所要计算的未知量。
为方便起见，在图3.1中传送给母线i 的功率可分为发电机发出和负载吸收两部分。
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第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算
短路分析：从等值电路的角度，需要确定一个在短路瞬间不发生 突变的电势，以来求取短路瞬间的定子电流周期分量。
计算稳态短路电流用的空载电势 q ：将随着励磁电流的突变而突变； 空载电势E 空载电势 什么电势在短路瞬间不会 不会发生突变 突变？ 不会 突变 在无阻尼绕组的同步发电机中，转子中唯有励磁绕组是闭合绕组， 在短路瞬间，与该绕组交链的总磁链不能突变。因此，可以给出一 个与励磁绕组总磁链成正比的电势E’q ，称为q轴暂态电势，对应的 同步发电机电抗为X’d ，称为暂态电抗。 不计同步电机纵轴和横轴参数的不对称，从而由暂态电势E’代替 q轴暂态电势E’q 。无阻尼绕组的同步发电机电势方程可表示为
变压器T3 方面提供的短路电流为： I”＝1/2.05＝0.49 短路处的冲击电流为：
′′ i sh = (1.8 × 2 I ′′ + 2 I LD ) I d = (1.8 × 2 × 0.49 + 2 × 0.137) × 9.16kA = 13.20kA
此值较前面算得的小6%，在实际 计算中，一般允许采用这种简化 计算。
短路前在额定电压下满载运行： X”＝X”d＝0.125，cosφ＝0.8，U[0]＝1， I[0]＝1 故 E”≈1＋1×0.125×0.6＝1.075 若在空载情况下短路或不计负载影响， 则有I[0]=0， E”0＝1 一般地，发电机的次暂态电势标幺值在 1.05~1.15之间。
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算 起始次暂态电流的计算
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算
2. 网络化简：
0.2 × 1.17 + 0.33 + 0.18 = 0.68 0.2 + 1.17 4 × 1.95 X 13 = ( X 2 // X 4 ) + X 7 + X 10 = + 0.53 + 0.06 = 1.9 4 + 1.95 0.68 × 1.9 X 14 = ( X 12 // X 13 ) + X 11 + X 8 = + 0.03 + 1.4 = 1.93 0.68 + 1.9 E X + E3 X 1 1.08 × 1.17 + 0.8 × 0.2 E 6 = E1 // E3 = 1 3 = = 1.04 X1 + X 3 0.2 + 1.17 X 12 = ( X 1 // X 3 ) + X 6 + X 9 =
I ′′ = ′ E 0′ ( X ′′ + X k )
冲击电流的计算
i sh = K sh I "m
异步电动机在突然短路 时提供的短路电流
异步电动机的次暂态电抗的标幺 值 X”＝1/Ist 一般 Ist＝4～7，故 X”≈0.2 异步电动机次暂态电势的近似计 算公式 ′ E 0′ = U [ 0 ] − X ′′I [ 0 ] sin φ [ 0 ] 短路前在额定电压下运行：X”＝0.2， cosφ＝0.8，U[0]＝1，I[0]＝1 故 E”0≈1－1×0.2×0.6＝0.88
只要把系统所有元件都用其次暂态参数表示，次暂态电流的计 算就同稳态电流一样了。 系统中所有静止元件的次暂态参数都与其稳态参数相同，而旋 转电机的次暂态参数则不同于其稳态参数。 在突然短路瞬间，系统中所有同步电机的次暂态电势均保持短 路发生前瞬间的值。因此，可由此计算次暂态电势。 ′ E 0′ = E[′′ ] = U [ 0 ] + X ′′I [ 0 ] sin φ[ 0 ] 0
在有阻尼绕组的同步发电机（水轮发电机、汽轮发电机）中，转 子中的励磁绕组和阻尼绕组都是闭合绕组，在短路瞬间，与它们交 链的总磁链不能突变。因此，可以给出一个与转子励磁绕组和纵轴 阻尼绕组的总磁链成正比的电势E”q和一个与转子横轴阻尼绕组的总 磁链成正比的电势E”d，分别称为q轴和d轴次暂态电势，对应的发电 机次暂态电抗分别为X”d和X”q。 忽略纵轴和横轴参数的不对称时，有阻尼绕组的同步发电机电势 方程可表示为
计算曲线法的应用
计算曲线分为汽轮发电机和水轮发电机两种类型； 计及了负荷的影响，故在使用时可舍去系统中所有负荷支路。 在计算出以发电机额定容量为基准的计算电抗后，按计算电抗和所 要求的短路发生后某瞬刻t，从计算曲线或相应的数字表格查得该时 刻短路电流周期分量的标幺值。
计算曲线只作到Xc=3.45为止。当Xc>3.45时，表明发电机离短路点电气距离 很远，近似认为短路电流的周期分量已不随时间而变。即： I”＝It＝I∞＝1/Xc
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算 三、应用计算曲线计算短路电流 计算曲线与计算曲线法
计算曲线：为方便工程计算，采用概率统计方法绘制出一种短路电流周期 分量随时间和短路点距离而变化的曲线。 计算曲线法：应用计算曲线确定任意时刻短路电流周期分量有效值的方法。 计算电抗：将归算到发电机额定容量的组合电抗的标幺值和发电机次暂态 电抗的额定标幺值之和定义为计算电抗，并记为Xc，即Xc=X”d＋Xk。
5. 近似计算： 考虑到负荷LD1和LD2离短路点较远，可 将它们略去不计。把同步发电机和调相机 的次暂态电势取作E”＝1.0，这时网络（负 荷LD3除外）对短路点的总电抗为：
X 14 = [( X 1 + X 6 + X 9 ) //( X 2 + X 7 + X 10 )] + X 11 + X 8 = [(0.2 + 0.33 + 0.18) //(4 + 0.53 + 0.06)] + 0.03 + 1.4 = 2.05
& & ′& E ′ = U + jX d I
E’可根据短路前运行状态及同步发电机结构参数X’d求出，并近似 认为它在突然短路瞬间保持不变，从而可用于计算暂态短路电流的 初始值。 无阻尼绕组的同步发电机突然短路的过渡过程称之为暂态过程。
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算 应用计算曲线法的具体计算步骤：
1. 作 等 值 网 络 ： 选 取 网 络 基 准 功 率 和 基 准 电 压 （ 一 般 选 取 Sd=100MVA, Ud=Uav），计算网络各元件在统一基准下的标幺值， 旋转电机用次暂态电抗，负荷略去不计。 2. 进行网络变换：求各等值发电机对短路点的转移电抗Xik。 3. 求计算电抗：将各转移电抗按各等值发电机的额定容量归算为计 合并电源的主要原则是：N i / Sd 算电抗，即： Xci= Xik S 4. 求t时刻短路电流周期分量的标幺值： 距短路点电气距离（即相联系的电抗值）大致相等 根据各计算电抗和指定时刻t，从相应的计算曲线或对应的数字表格 的同类型发电机可以合并； 中查出各等值发电机提供的短路电流周期分量的标幺值 远离短路点的不同类型发电机可以合并； 对无限大功率系统，取母线电压U=1，则 短路电流周期分量为Ip∞k＝1/X∞k 直接与短路点相连的发电机应单独考虑； 5. 计算短路电流周期分量的有名值 无限大功率系统因提供的短路电流周期分量不衰减 而不必查计算曲线，应单独计算。
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算
3. 起始次暂态电流计算 由变压器T3方面提供的电流为 I”＝ E8 /X14＝1.01/1.93＝0.523 由负荷LD3提供的电流为 I”LD3＝ E5 /X5＝0.8/5.83＝0.137 4. 冲击电流计算 a点残余电压： Ua＝I”(X8＋X11)=0.523×(1.4＋0.03)＝0.75 线路L1、L2的电流分别为 I”L1＝(E6－Ua)/ X12=(1.04-0.75)/0.68＝0.427 I”L2＝I”－I”L1＝0.523－0.427＝0.096 b、c点残余电压分别为： Ub＝Ua＋I”L1(X6＋X9)=0.75＋0.427×(0.33＋0.18)＝0.97 Uc＝Ua＋I”L2(X7＋X10)=0.75＋0.096×(0.53＋0.06)＝0.807 因Ub 和Uc 都高于0.8，负荷LD1 和LD2 不会提供短路电流。 故由变压器T3方面来的短路电流都是发电机和调相机提供的， 可取Ksh=1.8；而负荷LD3提供的短路电流则取Ksh=1。
当系统发生短路，只有异步电动机 机端的残余电压低于异步电动机的 E”0时，电动机才会暂时地向系统提 供一， E”＝0.8，因此 ′′ i shLD = K shLD 2 I LD
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算
E 7 = E 2 // E 4 = E 2 X 4 + E 4 X 2 1.2 × 1.95 + 0.8 × 4 = = 0.93 X2 + X4 4 + 1.95 E X + E 7 X 12 1.04 × 1.9 + 0.93 × 0.68 E8 = E 6 // E 7 = 6 13 = = 1.01 X 12 + X 13 0.68 + 1.9
& &′ &′ & ′& E ′′ = E q′ + E d′ = U + jX d′ I
E”可根据短路前运行状态及同步发电机结构参数X”d求出，并近 似认为它在突然短路瞬间保持不变，从而可用于计算暂态短路电流 的初始值。 有阻尼绕组的同步发电机突然短路的过渡过程称之为次暂态过程。
第七章 电力系统的短路与潮流计算 §7-4 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算 二、起始次暂态电流和冲击电流的计算