1、电力系统分析 课程设计报告 题 目： 电力系统三相对称 短路计算 专 业：电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 平时表现平时表现(10%) 验收答辩验收答辩(50%) 设计报告设计报告(40%) 总评成绩总评成绩 - 1 - 目录 电力系统分析 - 0 - 第一章 设计目的与任务 - 2 - 1.1 设计目的 - 2 - 1.2 设计任务 - 2 - 第二章 基础理论与原理 - 2 - 2.1 对称短路计算的基本方法 - 2 - 2.2 用节点阻抗矩阵的计算方法 . - 4 - 2.3 用节点导纳矩阵的计算方法 . - 6 - 2.4 用三角分解法求解节点阻抗矩阵 -
2、7 - 2.5 短路发生在线路上任意处的计算方法 . - 8 - 第三章 程序设计. - 9 - 3.1 变量说明 . - 9 - 3.2 程序流程图 - 10 - 3.2.1 主程序流程图 . - 11 - 3.2.2 导纳矩阵流程图- 12 - 3.2.3 三角分解法流程图 - 13 - 3.3 程序源代码见附录 1 .- 14 - 第四章 结果分析- 14 - 第五章 收获与建议 - 15 - 参考文献 - 17 - 附录 .- 18 - 附录 1： 程序源代码 - 18 - 附录 2：测试系统数据与系统图.- 23 - 附录 3：测试系统的运行结果 - 25 - - 2 - 第一章 设
3、计目的与任务 1.11.1 设计设计目的目的 1、 加深理解并巩固电力系统发生短路的基本知识。 2、 掌握电力输电、配电系统发生三相对称短路计算的计算方法和计 算机计算的方法。 3、 熟悉 C 语言或 Matlab 计算程序的基本编写过程。 4、 为今后从事与电力系统相关的设计、运行、管理及科学研究工作 打下良好的基础。 1.21.2 设计任务设计任务 在两周的时间内，利用 C 语言或 Matlab 编写电力系统三相对称短路计 算的程序，并调试通过。利用教材电力系统暂态分析例题 3-4 测试程序是 否正确，并与数个标注测试系统（IEEE 节点系统）解出算例结果并分析。 第二章 基础理论与原理
4、2 2.1 .1 对称短路计算的基本方法对称短路计算的基本方法 在正常运行情况下，三相电力系统可以认为是三相对称的，只要知道某一 相的值就可以推算出其他两相的值， 所以可以用单相电路来求解三相电力系统， 即将所有 形接法的三相电力系统元件变换成等值的 形接法后，求其一臂 的单相值。 对称短路的一种计算方法就是在电力系统三相的同一点 D 上直接短接或 - 3 - 经一很小的阻抗（如电弧电阻）三相短接（图 3-1（a）、（b）。在单相电 路图上就是在短路点D 直接接地或经一电阻R 接地（图 3-1(c)、（d）。但 这种短路故障并不破坏整个系统的对称性，所以对称短路的计算与一般的对称 三相电路的计
5、算没有什么本质差别。但是，在计算短路电流时，应计及由于短 路而发生系统参数突变时，因磁链守恒的原因，发电机的次暂态电势 “E （或 在无阻尼绕组发电机中的暂态电势 E ）保持不变。 D D D D A B C (a) (b) (c)(d) R=0 R=0 R1=R2=R3=0 图2-1 三相短路示意图 这个在突变前后保持不变的虚拟电势，相当于在各发电机次暂态电抗 Xd“ （或暂态电抗 Xd）后的电势，可以根据电力系统正常运行方式的计算（潮流 计算） 结果， 按各发电机的负荷电流和端电压算出。 然后， 利用这电势进行 t=0 秒时的短路电流计算。 在对称短路计算时， 上述次暂态电势 “E 经过发
6、电机阻抗加于电网中响应 的发电机母线节点 i。但是，用这种方法将使一台发电机增加一个节点。由于 一般用节点注入电流作为已知条件，所以可将电压源等值电路用电流源等值电 路来代替。这样发电机电势的作用就相当于在其母线的节点上注入一个数值等 于 dii jXR E “ “ 的电流，同时在该节点上对地并联一个阻抗，其数值等于发电 机的阻抗 dii jXR“ 这样就可使网络节点数不改变。 - 4 - 在进行短路电流计算时，一般用恒定阻抗表示各节点的负荷，负荷的阻抗 值 ZH可用下式求得 HH H H H jQP U I U 2 H Z (2-1) 式中 HU 为故障前负荷节点的电压； HI 为故障前负荷电流； PH、QH 为负 荷的有功功率和无功功率。因为一般负荷电流较短路电流要小得多，所以在简 化的短路电流计算中可以忽略负荷电流的影响，这时就可以不计算节点的负荷 阻抗。 Ud 图2-2 叠加原理图 Ud (a) (b)
