1、電力系統分析課程設計報告題目： 3G9bus短路電流計算 系 別 電氣工程學院 專業班級 10級電氣四班 學生姓名 學 號 指導教師 提交日期 2012年12月10日 目錄一、設計目的2二、短路電流計算的基本原理和方法22.1電力系統節點方程的建立22.2利用節點阻抗矩陣計算短路電流3三、3G9bus短路電流在計算機的編程53.1、三機九節點系統53.3輸出并計算結果12四總結14一、設計目的1.掌握電力系統短路計算的基本原理；2.掌握并能熟練運用一門計算機語言（MATLAB語言或FORTRAN或C語言或C+語言）；3.采用計算機語言對短路計算進行計算機編程計算。二、短路電流計算的基本原理和方

2、法2.1電力系統節點方程的建立利用節點方程作故障計算，需要形成系統的節點導納（或阻抗）矩陣。一般短路電流計算以前要作電力系統的潮流計算，假定潮流計算的節點導納矩陣已經形成，在此基礎上通過追加支路的方式形成電力短路電流計算的節點導納矩陣YN。1）對發電機節點在每一發電機節點增加接地有源支路 與串聯求短路穩態解: 求短路起始次暫態電流解: 一般情況下發電機定子繞組電阻忽略掉，并將與的有源支路轉化成電流源與導納并聯的形式2）負荷節點的處理負荷節點在短路計一算中一般作為節點的接地支路，并用恒定阻抗表示，其數值由短路前瞬間的負荷功率和節點實際電壓算出，即首先根據給定的電力系統運行方式制訂系統的等值電路，

3、并進行各元件標么值參數的計算，然后利用變壓器和線路的參數形成不含發電機和負荷的節點導納矩陣 YN 。 3）如果短路故障發生在輸電線路內，在短路點要增加新節點，將一條輸電線分成兩段，并形成短路電流計算的節點導納矩陣Y，最后形成包括所有發電機支路和負荷支路的節點方程如下：一般，節點導納矩陣 Y 陣與 YN 階次相同。其差別只在于 YN 陣不含發電機和負荷的阻抗；節點注入電流向量 I中只有發電機端節點的電流不為零。有非零電流源注人的節點稱為有源節點。系統中的同步調相機可按發電機處理。任進行起始次暫態電流計算時，大型同步電動機、感應電動機以及以電動機為主要成分的綜合負荷，特別是在短路點近處的這些負荷，

4、必要時也可以用有源支路表示，并仿照發電機進行處理。必須指出，在計算機已普遍應用的情況下，如果有必要的話，只要能提供短路計算所需的準確的原始數據，對短路進行更精確的計算并不存在什么障礙。2.2利用節點阻抗矩陣計算短路電流假定系統中的節點f經過渡阻抗zf發生短路。過渡阻抗渡阻抗zf，不參與形成網絡的節點導納（或阻抗）矩陣。圖6-3中方框內的有源網絡代表系統正常狀態的單相等值網絡。現在我們保持故障處的邊界條件不變，把網絡的原有部分同故障支路分開（見圖6-3）。容易看出，對于正常狀態的網絡而言，發生短路相當于在故障節點f增加了一個注人電流一 If （短路電流以流出故障點為正，節點電流則以注入為正）。因

5、此，網絡中任一節點 i 的電壓可表示為： （6-3）由式（6-3）可見，任一節點 i 的電壓郁由兩項疊加而成。第一項表示當 If=0時由網絡內所有電源在節點i產生的電壓，也就是短路前瞬間正常運行狀態一 F 的節點電壓，這是節點電壓的正常分量，記為是電網的潮流解。第二項是當網絡中所有電流源都斷開，僅僅由短路電流If在節點i產生的電壓，這就是節點電壓的故障分童。上述兩個分量的疊加，就等于發生短路后節點，的實際電壓，即 （6-4）式中，是短路前故障點的正常電壓；當i=f時，是故障節點 f 的自阻抗，也稱輸入阻抗。（邊界條件方程）帶入可得： 對于非變壓器支路，令 k=1。從計算公式（6-7）和（6-8

6、）可以看到，式中所用到的阻抗矩陣元素都帶有列標f。這就是說，如果網絡在正常狀態下的節點電壓為已知，為了進行短路計算，只須利用節點阻抗矩陣中與故障點f對應的一列元素。因此，盡管是采用了阻抗型的節點方程，但是并不需要作出全部阻抗矩陣。在短路的實際計一算中，一般只需形成網絡的節點導納矩陣并根據具體要求，用第四章所講的方法求出阻抗矩陣的某一列或某幾列元素即可。在應用節點阻抗矩陣進行短路計算時，我們都將采用這種算法。1） 解潮流計算，2） 修正解潮流的YN形成Y3） 指定短路點f4） 計算節點阻抗矩陣第k列5） 計算短路電流：6） 計算節點電壓： 7） 計算支路電流：8） 輸出計算結果三、3G9bus短

7、路電流在計算機的編程3.1、三機九節點系統圖1 三機九節點系統表1 九節點系統支路參數支路R（p.u.）X（p.u.）B/2（p.u.）1400.05761.02700.06251.03900.05861.0450.010.0850.088460.0170.0920.079570.0320.1610.153690.0390.170.179780.00850.0720.0745890.01190.10080.1045表2 九節點系統發電機參數發電機編號節點類型PG（p.u.）VG（p.u.）（p.u.）（p.u.）1V1.040.31.1372PV1.631.0250.31.2113PV0.85

8、1.0250.31.043表3 九節點系統負荷參數節點編號節點類型Pi（p.u.）Qi（p.u.）4PQ005PQ1.250.56PQ0.90.37PQ008PQ10.359PQ00主程序3.2 程序設計主函數Sbase_MVA=100.fid=fopen('Nodedata.txt');N=textscan(fid, '%s %u %d %f %f %f %f %f %f')fclose(fid);busnumber=size(N1,1)for i=1:busnumber Bus(i).name=N1(i); Bus(i).type=N2(i); Bus(i)

9、.no=i; Bus(i).Base_KV=N3(i); Bus(i).PG=N4(i); Bus(i).QG=N5(i); Bus(i).PL=N6(i); Bus(i).QL=N7(i); Bus(i).pb=N8(i); Bus(i).V=1.0; Bus(i).angle=0;endfid=fopen('Aclinedata.txt');A=textscan(fid, '%s %s %f %f %f %f')fclose(fid);aclinenumber=size(A1,1)for i=1:aclinenumber Acline(i).fbname=A

10、1(i); Acline(i).tbname=A2(i); Acline(i).Base_KV=A3(i); Acline(i).R=A4(i); Acline(i).X=A5(i); Acline(i).hB=A6(i); for k=1:busnumber if strcmp(Acline(i).fbname, Bus(k).name) Acline(i).fbno=Bus(k).no; end if strcmp(Acline(i).tbname, Bus(k).name) Acline(i).tbno=Bus(k).no; end end endfid=fopen('Trans

11、data.txt');T=textscan(fid, '%s %f %f %s %f %f %f %f')fclose(fid);tansnumber=size(T1,1)for i=1:tansnumber Trans(i).fbname=T1(i); Trans(i).fbBase_KV=T2(i); Trans(i).fbrated_KV=T3(i); Trans(i).tbname=T4(i); Trans(i).tbBase_KV=T5(i); Trans(i).tbrated_KV=T6(i); Trans(i).R=T7(i); Trans(i).X=T8

12、(i); for k=1:busnumber if strcmp(Trans(i).fbname, Bus(k).name) Trans(i).fbno=Bus(k).no; end if strcmp(Trans(i).tbname, Bus(k).name) Trans(i).tbno=Bus(k).no; end end Trans(i).k=Trans(i).tbrated_KV*Trans(i).fbBase_KV/Trans(i).fbrated_KV/Trans(i).tbBase_KV; tempx=Trans(i).fbrated_KV2/Trans(i).fbBase_KV

13、2; Trans(i).X=tempx*Trans(i).X; Trans(i).R=tempx*Trans(i).R;end%N=0%Trans(1)%Trans(2)% for Y=G+jB matrixG,B,B2=FormYmatrix(Bus,busnumber,Acline,aclinenumber,Trans,tansnumber); %B:=B'B2:=B"dlmwrite('Gmatrix.txt', G, 'delimiter', 't','precision', 6);dlmwrite(&#

14、39;Bmatrix.txt', B, 'delimiter', 't','precision', 6);GBB2pauseJP,JQ=FormJPQmatrix(Bus,B,B2,busnumber);JPiJP=-inv(JP)JQiJQ=-inv(JQ)pause%maxiteration=0for i=1:busnumber NodeV(i)=Bus(i).V; Nodea(i)=Bus(i).angle; VX(i)=Bus(i).V*cos(Bus(i).angle); VY(i)=Bus(i).V*sin(Bus(i).an

15、gle); dQGQL(i)=Bus(i).QG-Bus(i).QL; dPGPL(i)=Bus(i).PG-Bus(i).PL; endNodeV=NodeV'Nodea=Nodea'%VX=VX'%VY=VY'dQGQL=dQGQL'dPGPL=dPGPL'pause%for nointer=1:10maxdP=1.;maxdQ=1.;epsilon=0.000001;noiteration=0;while (maxdP>epsilon)&(maxdP>epsilon)deltaP,deltaQ,maxdP,maxdQ=F

16、ormdPQvector(Bus,NodeV,Nodea,dQGQL,dPGPL,B,G,busnumber);deltaP;deltaQ;maxdP;maxdQ;da=iJP*deltaP;dV=iJQ*deltaQ;Nodea=Nodea+da;NodeV=NodeV+dV;noiteration=noiteration+1; if noiteration>20 break endendfor i=1:busnumber Bus(i).V=NodeV(i); NodeV(i)=NodeV(i)*Bus(i).Base_KV; Bus(i).angle=Nodea(i); Nodea(

17、i)=Nodea(i)*180/pi;endnoiterationNodea=Nodea'NodeV=NodeV'Clear子函數%生成G、B矩陣function G,B,X=FormYmatrix(Bus,busnumber,Acline,aclinenumber,Trans,tansnumber)Y=zeros(busnumber);X=zeros(busnumber);for i=1:busnumberY(i,i)=Y(i,i)+Bus(i).pb*j;endfor i=1:aclinenumber f=Acline(i).fbno; t=Acline(i).tbno;

18、Y(f,f)=Y(f,f)+Acline(i).hB*j+1/(Acline(i).R+Acline(i).X*j); Y(t,t)=Y(t,t)+Acline(i).hB*j+1/(Acline(i).R+Acline(i).X*j); Y(f,t)=Y(f,t)-1/(Acline(i).R+Acline(i).X*j); Y(t,f)=Y(t,f)-1/(Acline(i).R+Acline(i).X*j); X(f,f)=X(f,f)-1/Acline(i).X; X(t,t)=X(t,t)-1/Acline(i).X; X(f,t)=1/Acline(i).X; X(t,f)=1/A

19、cline(i).X; endfor i=1:tansnumber f=Trans(i).fbno; t=Trans(i).tbno; Y(f,f)=Y(f,f)+1/(Trans(i).R+Trans(i).X*j); Y(t,t)=Y(t,t)+1/(Trans(i).R+Trans(i).X*j)/Trans(i).k2; Y(f,t)=Y(f,t)-1/(Trans(i).R+Trans(i).X*j)/Trans(i).k; Y(t,f)=Y(t,f)-1/(Trans(i).R+Trans(i).X*j)/Trans(i).k; X(f,f)=X(f,f)-1/Trans(i).X

20、; X(t,t)=X(t,t)-1/Trans(i).X; X(f,t)=1/Trans(i).X; X(t,f)=1/Trans(i).X; endG=real(Y);B=imag(Y);end%生成JP、JQ矩陣function JP,JQ=FormJPQmatrix(Bus,B,B2,busnumber)JP=B;JQ=B2;for i=1:busnumber if Bus(i).type=1 for k=1:busnumber JQ(i,k)=0.; JQ(k,i)=0.; JP(i,k)=0.; JP(k,i)=0.; end JQ(i,i)=1.; JP(i,i)=1.; end

21、if Bus(i).type=3 for k=1:busnumber JQ(i,k)=0.; JQ(k,i)=0.; end JQ(i,i)=1.; end endend%計算偏節點PQ差量function deltaP,deltaQ,maxdP,maxdQ=FormdPQvector(Bus,NodeV,Nodea,dQGQL,dPGPL,B,G,busnumber) deltaQ=dQGQL; deltaP=dPGPL; maxdP=0.; maxdQ=0.; for i=1:busnumber if Bus(i).type=1 deltaQ(i)=0.; deltaP(i)=0.; en

22、d if Bus(i).type=3 deltaQ(i)=0.; %y1=0; %y2=0; y3=0; for k=1:busnumber if (B(i,k)=0|G(i,k)=0) %y1=y1+(G(i,k)*VX(k)-B(i,k)*VY(k); %y2=y2+(G(i,k)*VY(k)+B(i,k)*VX(k); y3=y3+NodeV(k)*(G(i,k)*cos(Nodea(i)-Nodea(k)+B(i,k)*sin(Nodea(i)-Nodea(k); end end deltaP(i)=deltaP(i)-y3*NodeV(i); %deltaP2(i)=(deltaP2

23、(i)-(y1*VX(i)+y2*VY(i)/Bus(i).V; end if Bus(i).type=2 %y1=0; %y2=0; y3=0; y4=0; for k=1:busnumber if (B(i,k)=0|G(i,k)=0) %y1=y1+(G(i,k)*VX(k)-B(i,k)*VY(k); %y2=y2+(G(i,k)*VY(k)+B(i,k)*VX(k); y3=y3+NodeV(k)*(G(i,k)*cos(Nodea(i)-Nodea(k)+B(i,k)*sin(Nodea(i)-Nodea(k); y4=y4+NodeV(k)*(G(i,k)*sin(Nodea(i

24、)-Nodea(k)-B(i,k)*cos(Nodea(i)-Nodea(k); end end deltaP(i)=deltaP(i)-y3*NodeV(i); %deltaP2(i)=(deltaP2(i)-(y1*VX(i)+y2*VY(i)/Bus(i).V; deltaQ(i)=deltaQ(i)-y4*NodeV(i); %deltaQ2(i)=(deltaQ2(i)-(y1*VY(i)-y2*VX(i)/Bus(i).V; end if maxdP<abs(deltaP(i); maxdP=abs(deltaP(i); end if maxdQ<abs(deltaQ(i); maxdQ=abs(deltaQ(i); end deltaP(i)=deltaP(i)/NodeV(i); deltaQ(i)=deltaQ(i)/NodeV(i);endend3.3輸出并計算結果由以上程序可以得出：（1）進行系統正常運行狀態的潮流計算，求得：己知公式1-（Zif/(Zff+Zf)）因為金屬性短路時Zf0公式為1-（Zif/Zff）再根據公式可得，V1&(0) =0.2774 ； V2&(0) 0.6770； V3&(0)0.6770； V4&(0) 0；V5&(0)