电力系统分析课程设计-电力系统短路故障的计算机算法程序设计

电力系统分析课程设计-电力系统短路故障的计算机算法程序设计
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电力系统分析课程设计-电力系统短路故障的计算机算法程序设计

————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:

电力系统分析课程设计

电力系统短路故障的计算机算法程序设计

姓名____刘佳琪___

学号_2014409436__

班级__20144094___

指导教师___鲁明芳____

目录

1 目的与原理 (1)

1.2 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 (1)

1.2 设计原理 (1)

1.2.1计算机计算原理 (1)

1.2.2电力系统短路计算计算机算法 (2)

2 计算机编程环境及编程语言的选择 (2)

2.1 优势特点 (2)

2.1.1编程环境 (3)

2.1.2简单易用 (3)

2.1.3强处理能力 (3)

2.1.4图形处理 (3)

2.1.5模块集和工具箱 (4)

2.1.6程序接口 (4)

2.1.7应用软件开发 (4)

3 对称故障的计算机算法 (5)

3.1 用阻抗矩阵计算三相短路电流 (7)

3.2 用节点导纳矩阵计算三相短路电流 (9)

4 附录程序清单 (14)

4.1 形成节点导纳矩阵 (14)

4.2 形成节点阻抗矩阵 (15)

4.2 对称故障的计算 (17)

1 目的与原理

1.1 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的

电力系统正常运行的破坏多半是由于短路故障引起的,发生短路时,系统从一种状态剧变成另一种状态,并伴随复杂的暂态现象。所谓短路故障,是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。

本文根据电力系统三相对称短路的特点,建立了合理的三相短路的数学模型,在此基础上,形成电力系统短路电流实用计算方法;节点阻抗矩阵的支路追加法。编制了对任意一个电力系统在任意点发生短路故障时三相短路电流及其分布的通用计算程序,该办法适用于各种复杂结构的电力系统。从一个侧面展示了计算机应用于电力系统的广阔前景。

根据所给的电力系统,编制短路电流计算程序,通过计算机进行调试,最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统计算程序使同学对电力系统分析有进一步理解,同时加强计算机实际应用能力的训练。

电力系统的短路故障是严重的,而又是发生几率最多的故障,一般说来,最严重的短路是三相短路。当发生短路时,其短路电流可达数万安以至十几万安,它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此,当发生短路时,继电保护装置必须迅速切除故障线路,以避免故障部分继续遭受危害,并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来,这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度,开关电气设备必须具备足够的开断能力,即必须经得起可能最大短路的侵扰而不致损坏。因此,电力系统短路电流计算是电力系统运行分析,设计计算的重要环节,许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂,随着生产发展,技术进步系统日趋扩大和复杂化,短路电流计算工作量也随之增大,采用计算机辅助计算势在并行。

1.2 设计原理

1.2.1 计算机计算原理

应用计算机进行电力系统计算,首先要掌握电力系统相应计算的数学模型;其次是运用合理的计算方法;第三则是选择合适的计算机语言编制计算程序。

建立电力系统计算的相关数学模型,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。该数学模型的建立往往要突出问题的主要方,即考虑影

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。

运用合理的计算方法,就是要求所选用的计算方法能快速准确地得出正确结果,同时还应要求在解算过程中占用内存少,以利于提高计算机的解题规模。

选择合适的语言编写程序,就是首先确定用什么计算机语言来编制程序;其次是做出计算的流程图;第三根据流程图用选择的语言编写计算程序。然后上机调试,直到语法上无错误。

所编制的程序难免存在逻辑错误。因此先用一个已知结果的系统作为例题进行计算。用程序计算的结果和已知结果相比较,如果结果相差甚远就要逐步分析程序的计算步骤,查出问题的出处;如果结果比较接近,则逐步分析误差来源;直到结果正确为止。

最后将所编制出的正确计算程序,用于电力系统的实际计算。

1.2.2 电力系统短路计算计算机算法

一般在电力系统短路计算中,多数情况下只要计算短路电流、电压的周期分量起始值。因此,电力系统短路电流计算的数学模型,可归结为求解短路故障初始状态下的等值电路稳态解的问题。对于三相对称短路,可建立一相等值电路的计算模型,对于不对称短路,则可应用对称分量法建立系统的正、负、零序网络,从而建立故障计算的序网络模型。

2 计算机编程环境及编程语言的选择

本课程设计采用数学建模软件MATLAB2015a为主要设计工具。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持。

2.1 优势特点

1) 高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来;

2) 具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;

3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握;

4) 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具。

2.1.1 编程环境

MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件,其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级,MATLAB的用户界面也越来越精致,更加接近Windows 的标准界面,人机交互性更强,操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统,极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统,程序不必经过编译就可以直接运行,而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。

2.1.2 简单易用

MATLAB是一个高级的矩阵/阵列语言,它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步,也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序(M文件)后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的,因此语法特征与C++语言极为相似,而且更加简单,更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强,这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。

2.1.3 强处理能力

MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数,可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果,而且经过了各种优化和容错处理。在通常情况下,可以用它来代替底层编程语言,如C和C++ 。在计算要求相同的情况下,使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵,特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。

2.1.4 图形处理

MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能,以将向量和矩阵用图形表现出来,并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善,使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能(例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等)方面更加完善,而且对于一些其他软件所没有的功能(例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等),MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求,例如图形对话等,MATLAB也有相应的功能函数,保证了用户不同层次的要求。另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面(GUI)的制作上作了很大的改善,对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。

2.1.5 模块集和工具箱

MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说,它们都是由特定领域的专家开发的,用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。领域,诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等,都在工具箱(Toolbox)家族中有了自己的一席之地。

2.1.6 程序接口

新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库,将自己的MATLAB 程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。允许用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。另外,MATLAB网页服务程序还容许在Web应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。MATLAB的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。工具箱是MATLAB函数的子程序库,每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的,主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。

2.1.7 应用软件开发

在开发环境中,使用户更方便地控制多个文件和图形窗口;在编程方面支持了函数嵌套,有条件中断等;在图形化方面,有了更强大的图形标注和处理功能,包括对性对起连接注释等;在输入输出方面,可以直接向Excel和HDF5进行连接。

3 对称故障的计算机算法

对称故障是指三相短路故障。

这里首先通过一个简单的例子进行说明。

右图(a)所示的电力系统有三

条母线,标为①②③,其等值

电路如图(b)所示,图中x c1、

x c2、x c3代表和该母线连接的

输电线的容抗总和,Z L代表母

线③的负荷阻抗,Z f代表故障

阻抗,故障发生在母线③。图

(b)也可简化为图(c)所示,是

一个有三个节点的有源网络,

U1、U2、U3是节点电压,

I1、I2、I3是节点注入电

流,故障阻抗Z f是外加到

节点③的三相对称阻抗,

当Z f = 0时,代表三相直

接短路。右图(c)也可以看成是有

三个端口的有源网络,每个节点

与零电位点构成一个端口,按叠

加定理可以通过阻抗型参数方程

或导纳型参数方程来表示其电压

和电流的关系。以下分别进行叙

述。

图3.1 电力系统接线网络及简化网络

3.1 用阻抗矩阵计算三相短路电流

图16.2(c)网络的阻抗型参数方程如下:

(3.1)

式中, U 1(0)、U 2(0)、U 3(0)为各节点的开路电压(也即注入电流I 1

= I 2 = I 3 = 0时各节点的电压),开路电压可由正常运行的潮流计算求得。近似计算中,则设各节点开路电压标幺值为1.0。阻抗矩阵中的各元素Z 11、Z 12、Z 13、等,为各节点的自阻抗和各节点之间的互阻抗,据自、互阻抗的物理意义可以确定其数值如下:

23

131

1

1112120

, I I I I U U Z Z I I ?

?

?

?

?

?

??=====

=

其余类推。

当在节点③发生三相故障时,相当于在节点③接上故障阻抗Z f ,流过Z f 的故障电流I f ,其参考方向如图16.2(c)所示,其他节点没有外接电路,所以其注入电流为零,因此节点③故障时的边界条件是

(3.2)

将公式(3.1)与(3.2)联立求解,得

3(0)3(0)331132233333f f f

U Z I Z I Z I U Z I U Z I ?

?

?

?

?

?

?

?

=+++=-+=

(3.3)

公式(3.3)就是计算故障电流的数学模型。当Z f 给定时,只要知道故障点的开路电压U 3(0)和自阻抗Z 33就可以算出I f 。求出I f 后代入公式(3.1)可求得各节点的电压为

1(0)111213112(0)2212223230)33313233 U Z Z Z U I U Z Z Z I U U U I Z Z Z ??

?

????????

?????????

???????

??????=+???

?????????????????????

(3123, 0, f f f

U Z I I I I I ?

?

?

??

?

====-3(0)

33f f

U I Z Z ??

=

+

11(0)13 22(0)23 33(0)33f f

f

U U Z I U U Z I U U Z I ???

?

?

?

???

=-=-=-

将上述关系推广到有n 个节点的电力系统,则其阻抗型参数方程为

(3.4)

设在节点k 发生三相故障,故障阻抗为Z f 时,其边界条件

(3.5)

联立求解式(3.4)和(3.5),得

(3.6)

故障电流求出后,代入式(3.4)求出各节点电压

(3.7)

各节点电压求得后,可按下式求各支路电流

(3.8)

式中,Z ij 为连接节点i 与节点j 的支路阻抗。在略去输电线电容电流的条件下,支路电流也就是输电线电流。

公式(3.6)、(3.7)、(3.8)就是计算三相故障的基本数学模型,从式中看到当Z f 给

11(0)

11112112(0)222122

22(0)120)12 k n k

n k k k k kk

kn k n n n nk

nn n n I U Z Z Z Z U U I Z Z Z Z U U Z Z Z Z I U Z Z Z Z U U I ?

?

?

?????????

???????????????????????????????????????=+???????????????????????????????????

??(

??

???????????????

???

, , 0, 1,2,

,()

k f f k f j U Z I I I I j n j k ?????

==-==≠(0)

k f kk f

U I Z Z ?

?

=

+ (0) , 1,2,3,

,i i ik f U U Z I i n

???

=-=i j

ij ij

U U I Z ?

?

?

-=

定后,只需知道节点的开路电压U k(0)和阻抗矩阵中的元素Z ij ,就可以求出需要的结果。节点的开路电压可以由正常的潮流计算得出,阻抗矩阵中的所有元素可以用支路追加法求得。当这些量都已求出并储存于计算机中,计算短路电流的工作就很简单。要计算任一节点的短路电流和电压、电流分布时,只要按上述公式编好程序,取出有关的开路电压,有关的自阻抗、互阻抗进行计算便可。通常利用支路追加法可直接形成节点阻抗矩阵。

3.2 用节点导纳矩阵计算三相短路电流

导纳矩阵易于形成,而且是稀疏矩阵,所以占用计算机的内存容量少,因此常利用导纳矩阵来计算短路电流。直接利用导纳矩阵的元素来计算并不方便,实际的做法是利用已知的导纳矩阵来求出阻抗矩阵中的有关元素,然后仍然利用前述公式(3.6)、(3.7)、(3.8)来进行计算。

一个网络的导纳矩阵与其阻抗矩阵存在互为逆矩阵的关系,所以一种方法是将导纳矩阵直接求逆,得出阻抗矩阵。但当矩阵的阶数大时这样做计算量大,所以常用下面的方法。

当计算k 点的短路电流时,从公式(3.6)、(3.7)、(3.8)看到所需的阻抗矩阵元素是Z 1k , Z 2k ,…,Z kk ,…,Z nk ,而按定义

1,2,, , 1,2,,i

ik k j

I i n U Z j k j n

I ??

?===

≠=

当I k

= 1时,Z ik =U i ,也就是在k 点注入单位电流,而其他节点注人电流都为零时,则节点k 的电压值就等于其自阻抗Z kk ,其他各节点的电压值就等于各节点与节点k 之间的互阻抗Z ik 。因此只要在计算机上进行下面的一次线性方程组的求解,就可以算出各节点的电压值

(3.9)

1111111

0 = =10

k

n k k kk

kn k n nk

nn n U Y Y Y U Y Y Y I Y Y Y U ???????

???

??????????

??????????????

??????????????????????????

????

解出的各点电压值就等于所需的阻抗值

(3.10)

图3.2给出了三相短路计算的原理框图。

例3.1 如图3.3所示网络,母线③发 生三相直接短路,试作下列计算:

(1)母线③的故障电流。(2)故障后母 线1、2的电压。各元件参数如下:

发电机 G1,100MV ·A ;G2,200MV ·A 。

额定电压均为10.5 kV ,次暂态电抗x d ′′

*均

为0.2。

变压器 T1,100MV ·A ;T2,200MV ·A 。 变比均为10.5kV/115kV ,短路电压百分数 均为10。

电力线路 三条电力线路(L1、L2、L3)

参数均为115kV ,60km ,电抗x 1=0.44Ω/km , 图3.2 三相短路计算的原理框图 电容C 1=0.008×10?6 F/km 。

负荷 LD1,50MW, cos φ=0.985;LD2,100MW, cos φ=1。

解:元件参数的标幺值注于简化等值电路网络图3.4中(元件参数的计算、网络的简化略),首先据图16.4电路所示,形成节点导纳矩阵。

图3.3 例3.1图 图3.4 例3.1简化等值电路

11 = k k kk n nk Z U U Z U Z ??

?????????????????

????

????

??????????????

??

11*22*33*12*21*13*31*23*32*111

26.6670.150.10.1111

33.333

0.0750.10.111

20

0.10.1

1

10

0.11

10

0.11

10

0.1Y j j j j Y j j j j Y j j j Y Y j j Y Y j j Y Y j j =

++=-=++=-=+=-==-===-===-= 网络节点导纳矩阵为

*26.667

10 1010 33.333 1010 10 20B j j j Y j j j j j j -????=-??

??-??

然后,对Y B 求逆或解线性方程组,得节点阻抗矩阵为

*

0.073 00.038 60.055 80.038 60.055 80.047 20.055 8

0.047 2

0.101 4B j j j Z j j j j j j ??

??=??????

③点短路电流为

*33*11

9.860.101 4f I j Z j ?=

==-

节点①、②的电压为

()()()()

1*13**10*

2*23**20*10.055 89.860.4510.047 29.860.535

f f U U Z I j j U U Z I j j ??????=-=-?-==-=-?-=

例3.2 图3.5所示电力系统,负荷全部略去,简化后的各电抗标幺值注于等值网络中。试计算f 点三相短路时的短路电流及网络中的电流分布。

(0)

f f ff f

U I Z Z ?

?

=

+()

0i if f i U U Z I ?

??

=-

p q

pq pq

U U I Z ??

?-=

解题步骤:

(1)请输入短路点的数目NF (2)请输入节点数n (3)请输入支路数nl (4)输入各支路参数矩阵B

矩阵B 的每行是由下列参数构成的: ①某支路的首端号p ; ②末端号q ,且p

⑥折算到哪一侧的标志(如果支路的首端p 处于高压侧则请输入“1”,否则请输入“0”)。

(5)输入由短路点号,短路点阻抗形成的矩阵D (6)请输入由各节点的初电压标幺值形成的列矩阵V0 (7)形成节点阻抗矩阵Z (8)求短路点电流 (9)求网络中各节点的电压 (10)求网络中各支路电流

解:输入数据:

请输入短路点的数目:NF=1

请输入节点数:n=4

请输入支路数:nl=5

请输入由线路参数形成的矩阵:B=[0 1 0.2i 0 1 0; 0 2 4i 0 1 0; 1 3 0.51i 0 1 0; 2 3 0.59i 0 1 0; 3 4 1.43i 0 1 0]

请输入由各节点的初电压标幺值形成的列矩阵:V0=[1;1;1;1]

请输入由短路号,短路点阻抗组成的矩阵D=[4, 0]

结果:

4点短路时的电流的标幺值If=

0 – 0.4890i

各节点的电压标幺值U(节点号从小到大排)为:

0.9153

0.7380

0.6993

各支路短路电流的标幺值I(顺序同您输入B时一样)为:

0 + 4.5765i

0 + 0.1845i

0 – 0.4235i

0 – 0.0655i

0 – 0.4890i

4 附录程序清单

4.1 形成节点导纳矩阵

%本程序是形成节点导纳矩阵

n=input('请输入节点数:n=');

nl=input('请输入支路数:nl=');

B=input('请输入由支路参数形成的矩阵:B=');

X=input('请输入由节点号及其对地阻抗形成的矩阵:X='); Y=zeros(n);

for i=1:n

if X(i,2)~=0;

p=X(i,1);

Y(p,p)=1./X(i,2);

end

end

for i=1:nl

if B(i,6)==0

p=B(i,1);q=B(i,2);

else

p=B(i,2);q=B(i,1);

end

Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B(i,3)*B(i,5));

Y(q,p)=Y(p,q);

Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B(i,3)*B(i,5)^2)+B(i,4)./2;

Y(p,p)=Y(p,p)+1./B(i,3)+B(i,4)./2;

end

disp('导纳矩阵Y=');

disp(Y)

4.2 形成节点阻抗矩阵

%本程序是用支路追加法形成节点阻抗矩阵

n=input('请输入节点数:n=');

nl=input('请输入支路数:nl=');

B=input('请输入由支路参数形成的矩阵:B=');

m=0;Z=zeros(n);

for k1=1:nl

p=B(k1,1);q=B(k1,2);

if B(k1,6)==0

l=1./B(k1,5);

elsel=B(k1,5);

end

if p==0

if q>m %追加接地树枝

Z(q,q)=B(k1,3);m=m+1;

else %追加接地连支

for k=1:m,

Z(k,m+1)=-Z(k,q);Z(m+1,k)=-Z(q,k);

end

Z(m+1,m+1)=Z(q,q)+B(k1,3);

for l1=1:m

for k=1:m

Z(l1,k)=Z(l1,k)-Z(l1,m+1)*Z(m+1,k)./Z(m+1,m+1);

end

Z(l1,m+1)=0;

end

for k=1:m+1

Z(m+1,k)=0

end

end

else if q>m %追加不接地树枝

for k=1:m

Z(k,q)=Z(k,p)*l;Z(q,k)=Z(p,k)*l;

end

Z(q,q)=l^2*Z(p,p)+l^2*B(k1,3);

m=m+1;

else

for k=1:m %追加不接地连支

Z(k,m+1)=l*Z(k,p)-Z(k,q);

Z(m+1,k)=l*Z(p,k)-Z(q,k);

end

Z(m+1,m+1)=l^2*Z(p,p)+Z(q,q)-2*l*Z(p,q)+l^2*B(k1,3);

for l1=1:m

for k=1:m

Z(l1,k)=Z(l1,k)-Z(l1,m+1)*Z(m+1,k)./Z(m+1,m+1);

end

Z(l1,m+1)=0;

end

for k=1:m+1

Z(m+1,k)=0;

end

end

end

end

disp('阻抗矩阵Z=');

disp(Z)

4.3 对称故障的计算

%本程序是计算三相短路的短路电流、各节点电压、各支路的电流NF=input('请输入短路点的数目:NF=');

n=input('请输入独立节点数:n=');

nl=input('请输入支路数:nl=');

B=input('请输入由线路参数形成的矩阵:B=');

V0=input('请输入由各节点的初电压标幺值形成的列矩阵:V0='); D=input('请输入由短路号、短路点阻抗组成的矩阵:D=');

m=0;Z=zeros(n);V=zeros(n);I=zeros(nl);

for k1=1:nl

p=B(k1,1);q=B(k1,2);

if B(k1,6)==0

k=1./B(k1,5);

else k=B(k1,5);

end

if p==0

if q>m %追加接地树枝

Z(q,q)=B(k1,3);m=m+1;

else %追加接地连支

for i=1:m,

Z(i,m+1)=-Z(i,q);Z(m+1,i)=-Z(q,i);

end

Z(m+1,m+1)=Z(q,q)+B(k1,3);

for i=1:m

for j=1:m

Z(i,j)=Z(i,j)-Z(i,m+1)*Z(m+1,j)./Z(m+1,m+1);

end

Z(i,m+1)=0;

end

for i=1:m+1

Z(m+1,i)=0;

end

end

else if q>m %追加不接地树支

电路分析总复习题-分析计算题

三、计算分析题 1、图1.5.1所示电路,已知U =3V ,求R 。(2k Ω) 2、图1.5.2所示电路,已知U S =3V ,I S =2A ,求U AB 和I 。(1V 、5A ) 3、电路如图1.5.5所示,求10V 电压源发出的 功率。 (-35W ) 4、分别计算S 打开与闭合时图1.5.6电路中A 、B 两点的电位。(S 打开:A -10.5V,B -7.5V S 闭合:A 0V ,B 1.6V ) 5、试求图1.5.7所示电路的入端电阻R AB 。(150Ω) U - 图1.5.1 1Ω 图1.5.2 6V 图1.5.5 B -图1.5.6 Ω 图1.5.7

6、试求图2.4.1所示电路的电压U 。 7、已知图2.5.1电路中电压U =4.5V ,试应用已经学过的电路求解法求电阻R 。 (18Ω) 8、求解图2.5.2所示电路的戴维南等效电路。 (U ab =0V ,R 0=8.8Ω) 9、列出图2.5.4所示电路的结点电压方程。 解:画出图2.5.4等效电路图如下: 图2.5.1 9V 图2.5.2 2A Ω U 图2.4.1题电路

对结点A 对结点B 10、应用等效变换求图示电路中的I的值。(10分) 解:等效电路如下: 11、应用等效变换求图示电路中的I的值。

12、应用戴维南定理求解图示电路中的电流I 13、如下图所示,RL等于何值时,能得到最大传输功率P0max?并计算P0max 。

16、图示电路中,开关闭合之前电路已处于稳定状态,已知R1=R2=2Ω 解开关闭合后电感电流iL的全响应表达式。 17、图示电路中,t=0时开关闭合,闭合之前电路已处于稳定状态,请用三要素法求解开关闭合后电容电压uc的全响应表达式。

电力系统短路计算课程设计

南昌工程学院 课程设计 (论文) 机械与电气工程学院电气工程及其自动化专业课程设计(论文)题目电力系统短路电流计算 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期2013 年11 月30 日

成绩: 评语: 指导教师: 年月日

南昌工程学院 课程设计(论文)任务书

机械与电气工程学院 10电气工程及其自动化专业班学生: 日期:自 2013 年 11 月 18 日至 2013 年 11 月 30 日 指导教师: 助理指导教师(并指出所负责的部分): 教研室:电气工程教研室主任: 附录:短路点的设置如下,计算时桥开关和母连开关都处于闭合状态。

一、取基准容量: S B=100MVA 基准电压:U B=U av 二、计算各元件电抗标幺值: =0.0581, (1)X L=0.401Ω/km ,L1=16.582km L2=14.520km ,X d1=X d2=X'' d 系统电抗标幺值X'' =0.0581,两条110kV进线为LGJ-150型 d 线路长度一条为16.582km,另一条为14.520km.。 (2)主变铭牌参数如下: 1﹟主变:型号 SFSZ8-31500/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±4×2.5%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压(%) U K(1-2)=10.47 U K(3-1)=18 U K(2-3)=6.33 短路损耗(kw) P K(1-2)=169.7 P K(3-1)=181 P K(2-3)=136.4 空载电流(%) I0(%)=0.46 空载损耗(kW) P0=40.6 2﹟主变:型号 SFSZ10-40000/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±8×1.25%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压(%) U K(1-2)=11.79 U K(3-1)=21.3 U K(2-3)=7.08 短路损耗(kW) P K(1-2)=74.31 P K(3-1)=74.79 P K(2-3)=68.30 空载电流(%) I0(%)=0.11 空载损耗(kW) P0=26.71 (3)转移电势E∑=1

电力系统分析之短路电流计算讲课稿

电力系统分析之短路电流计算 电力系统是由生产、输送、分配、及使用电能的发电机、变压器、电力线路和用户组成一个整体,它除了有一次设备外还应有用于保护一次设备安全可靠运行的二次设备。对电力系统进行分析应包括正常运行时的运行参数和出现故障时的故障参数进行分析计算。短路 是电力系统出现最多的故障,短路电流的计算方法有很多,而其中以“应用运算曲线”计算短路电流最方便实用。应用该方法的步骤如下: 1、 计算系统中各元件电抗标幺值; 1)、基准值,基准容量(如取基准容量Sj=100MV A ),基准电压Uj 一般为各级电压的平均电压。 2)系统中各元件电抗标幺值计算公式如下: 发电机 ? Cos P S X X e j d d /100%' '"* ? = 式中" *d X 为发电机次暂态电抗百分值 变压器 e j d b S S U X ?=100%* 式中U d %为变压器短路电压的百分值 线路 20*e j j U S L X X ? = 式中X 0为每仅是电抗的平均值(架空线为0.4欧/公里) 电抗器 2*3100%j j e e k k U S I U X X ??= 式中X k %为电抗器的短路电抗百分值 系统阻抗标幺值 Zh j x S S X = * S Zh 断路器的遮断容量 2、 根据系统图作出等值电路图, 将各元件编号并将相应元件电抗标幺值标于元件编号 下方; 3、 对网络化简,以得到各电源对短路点的转移电抗,其基本公式有: 串联 X 1 X 2X 3 X 3 =X 1+X 2 并联 X 1 X 2 X 3 2 12 1213//X X X X X X X +?= =

电力系统分析潮流计算例题

电力系统的潮流计算 西安交通大学自动化学院 2012.10 3.1 电网结构如图3—11所示,其额定电压为10KV 。已知各节点的负荷功率及参数: MVA j S )2.03.0(2 +=, MVA j S )3.05.0(3+=, MVA j S )15.02.0(4+= Ω+=)4.22.1(12j Z ,Ω+=)0.20.1(23j Z ,Ω+=)0.35.1(24j Z 试求电压和功率分布。 解:(1)先假设各节点电压均为额定电压,求线路始端功率。 0068.00034.0)21(103.05.0)(2 2223232232323j j jX R V Q P S N +=++=++=?0019.00009.0)35.1(10 15.02.0)(2 2 224242242424j j jX R V Q P S N +=++=++=?

则: 3068.05034.023323j S S S +=?+= 1519.02009.024424j S S S +=?+= 6587.00043.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0346 .00173.0)4.22.1(106587.00043.1)(2 2 212122'12'1212j j jX R V Q P S N +=++=++=? 故: 6933.00216.112'1212 j S S S +=?+= (2) 再用已知的线路始端电压kV V 5.101 =及上述求得的线路始端功率 12 S ,求出线 路 各 点 电 压 。

kV V X Q R P V 2752.05 .104.26933.02.10216.1)(11212121212=?+?=+=? kV V V V 2248.101212=?-≈ kV V V V kV V X Q R P V 1508.100740.0) (24242 2424242424=?-≈?=+=? kV V V V kV V X Q R P V 1156.101092.0) (23232 2323232323=?-≈?=+=? (3)根据上述求得的线路各点电压,重新计算各线路的功率损耗和线路始端功率。 0066.00033.0)21(12.103.05.02 2 223j j S +=++=? 0018.00009.0)35.1(15 .1015.02.02 2 224j j S +=++=? 故 3066.05033.023323j S S S +=?+= 1518.02009.024424j S S S +=?+= 则 6584.00042.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0331.00166.0)4.22.1(22 .106584.00042.12 2 212j j S +=++=? 从而可得线路始端功率 6915.00208.112 j S +=

电力系统分析课程设计 三相短路故障分析计算

课程设计报告 题目电力系统课程设计 《三相短路故障分析计算》 课程名称电力系统课程设计 院部名称龙蟠学院 专业电气工程及其自动化 班级M08电气工程及其自动化学生姓名 学号0821113 课程设计地点C304 课程设计学时一周 指导教师朱一纶 金陵科技学院教务处制

目录 摘要 (ii) 一、基础资料 (3) 1.电力系统简单结构图................................................ ....... . ..... .. ... . .... . .. . (3) 2.电力系统参数 (3) 3参数数据 (4) 二、元件参数标幺值的计算及电力系统短路时的等值电路 (4) 1.发电机电抗标幺值..................................................... ....... . ..... .. ... (4) 2.负载电抗标幺值 (4) 3变压器电抗标幺值 (4) 4.线路电抗标幺值............................................. ........ ....... . ..... .. ... ... .. (4) 5.电动机电抗标幺值........................................ ........ ....... . ..... .. ... ... .. (4) 三、化简等值电路 (4) 四、求出短路点的次暂态电流 (4) 五、求出短路点冲击电流和短路功率 (4) 六、设计心得............................................................. . . . . .. (20) 七、参考文献............................................................. (21) 电力系统课程设计《三相短路故障分析计算》

电力系统分析潮流计算课程序设计及其MATLAB程序设计

电力系统分析潮流计算程序设计报告题目:13节点配电网潮流计算 学院电气工程学院 专业班级 学生姓名 学号 班内序号 指导教师房大中 提交日期 2015年05月04日

目录 一、程序设计目的 (2) 二、程序设计要求 (4) 三、13节点配网潮流计算 (4) 3.1主要流程................................................................................................ 错误!未定义书签。 3.1.1第一步的前推公式如下(1-1)-(1-5): .................................. 错误!未定义书签。 3.1.2第二步的回代公式如下(1-6)—(1-9): ................................ 错误!未定义书签。 3.2配网前推后代潮流计算的原理 (7) 3.3配网前推后代潮流计算迭代过程 (8) 3.3计算原理 (9) 四、计算框图流程 (10) 五、确定前推回代支路次序....................................................................................... 错误!未定义书签。 六、前推回代计算输入文件 (11) 主程序: (11) 输入文件清单: (12) 计算结果: (13) 数据分析: (13) 七、配电网潮流计算的要点 (14) 八、自我总结 (14) 九、参考文献 (15) 附录一 MATLAB的简介 (15)

电力系统建模及仿真课程设计

某某大学 《电力系统建模及仿真课程设计》总结报告 题目:基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析 姓名 学号 院系 班级 指导教师

摘要:本次课程设计是结合《电力系统分析》的理论教学进行的一个实践课程。 电力系统短路故障,故障电流中必定有零序分量存在,零序分量可以用来判断故障的类型,故障的地点等,零序分量作为电力系统继电保护的一个重要分析量。运用Matlab电力系统仿真程序SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型,并在此基础上对电力系统多中故障进行仿真,仿真波形与理论分析结果相符,说明用Matlab对电力系统故障分析的有效性。实际中无法对故障进行实验,所以进行仿真实验可达到效果。 关键词:电力系统;仿真;短路故障;Matlab;SimPowerSystems Abstract: The course design is a combination of power system analysis of the theoretical teaching, practical courses. Power system short-circuit fault, the fault current must be zero sequence component exists, and zero-sequence component can be used to determine the fault type, fault location, the zero-sequence component as a critical analysis of power system protection. SimPowerSystems Toolbox building design requirements to the power system model using Matlab power system simulation program, and on this basis, the power system fault simulation, the simulation waveforms with the theoretical analysis results match, indicating that the power system fault analysis using Matlab effectiveness. Practice can not fault the experiment, the simulation can achieve the desired effect. Keywords: power system; simulation; failure; Matlab; SimPowerSystems - 1 - 目录 一、引言 ............................................ - 3 -

电力系统三相短路电流的计算

能源学院 课程设计 课程名称:电力系统分析 设计题目:电力系统三相短路电流的计算 学院:电力学院 专业:电气工程及其自动化____________ 班级:1203班________________________ 姓名:将________________________ 学号:1310240006__________________

目录 摘要 (1) 课题 (2) 第一章.短路的概述 (2) 1.1发生短路的原因 (2) 1.2发生短路的类型 (2) 1.3短路计算的目的 (3) 1.4短路的后果 (3) 第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算 (4) 2.1收集已知电力系统的原始参数 (4) 2.2制定等值网络及参数计算 (4) 2.2.1标幺值的概念 (4) 2.2.2计算各元件的电抗标幺值 (5) 2.2.3系统的等值网络图 (5) 第三章.故障点短路电流计算 (6) 第四章.电力系统不对称短路电流计算 (9) 4.1对称分量法 (9) 4.2各序网络的定制 (10) 4.2.1同步发电机的各序电抗 (10) 4.2.2变压器的各序电抗 (10) 4.3不对称短路的分析 (12) 4.3.1不对称短路三种情况的分析 (12) 4.3.2正序等效定则 (14) 心得体会 (15) 参考文献 (16)

电力系统分析是电气工程、电力工程的专业核心课程,通过学习电力系统分析,学生可以了解电力系统的构成,电力系统的计算分析及方法、电力系统常见的故障及其处理方法、电力系统稳定性的判断,为从事电力系统打下必要的基础。 电力系统短路电流的计算是重中之重,电力系统三相短路电流计算主要是短路电流周期(基频)分理的计算,在给定电源电势时,实际上就是稳态交流电路的求解。采用近似计算法,对系统元件模型和标幺参数计算作简化处理,将电路转化为不含变压器的等值电路,这样,就把不同电压等级系统简化为直流系统来求解。 在电力系统中,短路是最常见而且对电力系统运行产生最严重故障的后果之一。

电力系统分析课程设计

广东工业大学华立学院课程设计(论文) 课程名称电力系统分析 题目名称复杂网络N-R法潮流分析与计算设计学生学部(系)电气工程系 专业班级08电气2班 学号12030802020 学生姓名 指导教师罗洪霞

2011 年 6 月12 日 目录 一. 基础资料 (3) 1.1 系统图的确定 (3) 1.2 各节点的初值及阴抗参数 (4) 二. 基本公式和变量分类 (5) 三. 设计步骤 (7) 3.4基本步骤 (8) 3.4方案选择及说明 (8) 四. 程序设计 (9) 4.1 MATLAB编程说明及元件描述 (9) 4.2源程序 (10) 4.3结果显示 (11) 五. 实验结论 (12) 六.参考文献 (13)

复杂网络N-R 法潮流分析与计算设计 一. 基础资料 1. 系统图的确定 选择六节点、环网、两电源和多引出的电力系统,简化电力系统图如图(1)所示,等值阻抗图如图(2)所示。运用以直角坐标表示的牛顿—拉夫逊计算如图(1)系统中的潮流分布。计算精度要求各节点电压的误差与修正量不大于510ε-=。

2.各节点的初值及阻抗参数 该系统中,节点①为平衡节点,保持 11.050 U j =+为定值,节点⑥为PV节点,其他四个节点都是PQ节点。给定的注入电压标幺值、线路阻抗标幺值、输出功率标幺值分别为表a、表b、表c中的数据。 线路对地导纳标幺值一半 00.25 Y j =及线路阻抗标幺值、输出功率标幺值和变压器变比标幺值如图(2)所示的注释。 表a 各节点电压标幺值参数

二. 基本公式和变量分类 本例所需公式有以下几类: (1).节点电压U 和节点导纳矩阵Y 。 (2).变量分类。在潮流问题中,任何复杂的电力网和电力系统都可以归结为以下元件(参数)组成。 1).发电机(注入电流或功率)。 2).负载(负的注入电流或功率)。 3).输电线支路(电抗、电阻)。 4).变压器支路(电阻、电抗、变化)。 5).变压器对地支路(导纳和感纳,本例中忽略)。 6).母线上的对地支路(阻抗或导纳,本例中忽略)。 7).线路上的对地支路(一般为线路电容导纳)。 (3).功率方程。电力系统的潮流方程的一般形式为: 1 n i ij i i i i i j j S P jQ U I U Y U * * * ==+=?=?∑ 1 ()(123n i i i ij j j i P jQ I Y U i U * ** =+===∑、、、...、n) (1-1) 潮流方程具有的特点是:①他能表征电力系统稳态运行特性; ②其为一组非线性方程,只能用迭代方法求其数值解;③方程中的电压U 和导纳Y 即可表示为直角坐标,又可表示为极坐标。因而潮流方

电力系统分析试题答案(全)

2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于( )。 A 、一级负荷; B 、二级负荷; C 、三级负荷; D 、特级负荷。 4、衡量电能质量的技术指标是( )。 A 、电压偏移、频率偏移、网损率; B 、电压偏移、频率偏移、电压畸变率; C 、厂用电率、燃料消耗率、网损率; D 、厂用电率、网损率、电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为( )。 A 、配电线路; B 、直配线路; C 、输电线路; D 、输配电线路。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是( )。 A 、燃料消耗率、厂用电率、网损率; B 、燃料消耗率、建设投资、网损率; C 、网损率、建设投资、电压畸变率; D 、网损率、占地面积、建设投资。 8、关于联合电力系统,下述说法中错误的是( )。 A 、联合电力系统可以更好地合理利用能源; B 、在满足负荷要求的情况下,联合电力系统的装机容量可以减少; C 、联合电力系统可以提高供电可靠性和电能质量; D 、联合电力系统不利于装设效率较高的大容量机组。 9、我国目前电力系统的最高电压等级是( )。 A 、交流500kv ,直流kv 500±; B 、交流750kv ,直流kv 500±; C 、交流500kv ,直流kv 800±;; D 、交流1000kv ,直流kv 800±。 10、用于连接220kv 和110kv 两个电压等级的降压变压器,其两侧绕组的额定电压应为( )。 A 、220kv 、110kv ; B 、220kv 、115kv ; C 、242Kv 、121Kv ; D 、220kv 、121kv 。 11、对于一级负荷比例比较大的电力用户,应采用的电力系统接线方式为( )。 A 、单电源双回路放射式; B 、双电源供电方式; C 、单回路放射式接线; D 、单回路放射式或单电源双回路放射式。 12、关于单电源环形供电网络,下述说法中正确的是( )。 A 、供电可靠性差、正常运行方式下电压质量好; B 、供电可靠性高、正常运行及线路检修(开环运行)情况下都有好的电压质量; C 、供电可靠性高、正常运行情况下具有较好的电压质量,但在线路检修时可能出现电压质量较差的情况; D 、供电可靠性高,但电压质量较差。 13、关于各种电压等级在输配电网络中的应用,下述说法中错误的是( )。 A 、交流500kv 通常用于区域电力系统的输电网络; B 、交流220kv 通常用于地方电力系统的输电网络; C 、交流35kv 及以下电压等级通常用于配电网络; D 、除10kv 电压等级用于配电网络外,10kv 以上的电压等级都只能用于输电网络。 14、110kv 及以上电力系统应采用的中性点运行方式为( )。 A 、直接接地; B 、不接地; C 、经消弧线圈接地; D 、不接地或经消弧线圈接地。 16、110kv 及以上电力系统中,架空输电线路全线架设避雷线的目的是( )。

电力系统综合课程设计

电力系统分析 综合课程设计报告 电力系统的潮流计算和故障分析 学院:电子信息与电气工程学院 专业班级: 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 2014年 10月 29 日

目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求和设计指标 (1) 2.1设计要求 (1) 2.2设计指标 (2) 2.2.1网络参数及运行参数计算 (2) 2.2.2各元件参数归算后的标么值: (2) 2.2.3 运算参数的计算结果: (2) 三、设计内容 (2) 3.1电力系统潮流计算和故障分析的原理 (2) 3.1.1电力系统潮流计算的原理 (2) 3.1.2 电力系统故障分析的原理 (3) 3.2潮流计算与分析 (4) 3.2.1潮流计算 (4) 3.2.2计算结果分析 (8) 3.2.3暂态稳定定性分析 (8) 3.2.4暂态稳定定量分析 (11) 3.3运行结果与分析 (16) 3.3.1构建系统仿真模型 (16) 3.3.2设置各模块参数 (17) 3.3.3仿真结果与分析 (21) 四、本设计改进建议 (22) 五、心得总结 (22) 六、主要参考文献 (23)

一、设计目的 学会使用电力系统分析软件。通过电力系统分析软件对电力系统的运行进行实例分析,加深和巩固课堂教学内容。 根据所给的电力系统,绘制短路电流计算程序,通过计算机进行调试,最后成一个切实可行的电力系统计算应用程序,通过自己设计电力系统计算程序不仅可以加深学生对短路计算的理解,还可以锻炼学生的计算机实际应用能力。 熟悉电力系统分析综合这门课程,复习电力系统潮流计算和故障分析的方法。了解Simulink 在进行潮流、故障分析时电力系统各元件所用的不同的数学模型并在进行不同的计算时加以正确选用。学会用Simulink ,通过图形编辑建模,并对特定网络进行计算分析。 二、设计要求和设计指标 2.1设计要求 系统的暂态稳定性是系统受到大干扰后如短路等,系统能否恢复到同步运行状态。图1为一单机无穷大系统,分析在f 点发生短路故障,通过线路两侧开关同时断开切除线路后,分析系统的暂态稳定性。若切除及时,则发电机的功角保持稳定,转速也将趋于稳定。若故障切除晚,则转速曲线发散。 图1 单机无穷大系统 发电机的参数: SGN=352.5MWA,PGN=300MW,UGN=10.5Kv,1=d x ,25.0'=d x ,252.0''=x x ,6.0=q x , 18.0=l x ,01.1'=d T ,053.0"=d T ,1.0"0=q T ,Rs=0.0028,H(s)=4s;TJN=8s,负序电抗:2.02=x 。 变压器T-1的参数:STN1=360MVA,UST1%=14%,KT1=10.5/242; 变压器T-2的参数:STN2=360MVA,UST2%=14%,KT2=220/121;

电力系统分析课程设计指导书2015

电力系统分析课程设计指导书 电力系统分析课程设计是学完《电力系统分析》课程后的一次综合性练习。教学目的在于通过对多节点电网的潮流计算,巩固和运用前面所学到的潮流计算基础理论知识,掌握电力系统潮流计算机计算的的一般原则和方法,掌握一门潮流计算软件的使用方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。 PSASP7.0潮流计算实例 说明:计算系统为《电力系统分析》教材(孟祥萍编著,高等教育出版社)361页17.1习题。 在PSASP7.0上建立的单线图如下:

PSASP7.0使用简介: 打开电力系统分析综合程序 1、新建工程 选取菜单“工程| 新建…”项或点击“文件”工具栏中的“”按钮,弹出如下的新建工程对话框: 在该对话框中,选择工程存放的路径,并给出对应的工程名,之后点击“保存”按钮,即可新建一个工程。点击“取消”按钮,则取消新建工程操作。之后弹出新建单线图名称对

话框: 填写单线图名称,点击“确定” 2、保存工程 选取菜单“工程| 保存工程”项或点击“文件”工具栏中的“”按钮,保存当前打开 的工程。 3、系统基准容量 选取菜单“文件| 工程信息”项,即可弹出如下的对话框: 在该对话框中可填写系统的基准容量。此外,还可以给出工程的描述说明信息,设置工程的密码等。默认基准容量为100MV A,本例取默认值。 4、数据组管理 在“元件数据”菜单中,点击“数据组管理”项,即进入以下窗口,可以对基础数据库中的元件进行数据组的删除、复制、重命名及合并等操作。缺省的数据组名为“BASIC ”。编辑过程中,可以更换和创建数据组名。

5、在单线图编辑模式下绘制电力系统接线图 (1)使用上图右侧工具箱绘制母线、变压器、交流电力线路、负荷、发动机等原件。具体绘制见PSASP7.0用户手册。 (2)双击元器件弹出对话框,在对话框中填入元件数据。 1)如母线模型数据录入。注意左下角的“厂站名”一定要选,否则无法完成潮流计算。

电力系统分析课后作业题及练习题

第一章 电力系统的基本概念 1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统 1-2 电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的 1-3 我国电网的电压等级有哪些 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。 1-5 请回答如图1-5所示电力系统中的二个问题: ⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。 ⑵ 当变压器1T 在+%抽头处工作,2T 在主抽头处工作,3T 在%抽头处工作时,求这些变压器的实际变比。 1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。 1-7 电力系统结线如图1-7所示,电网各级电压示于图中。试求: ⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。 习题1-4图

⑵设变压器1T 工作于+%抽头, 2T 工作于主抽头,3T 工作于-5%抽头,求这些变压器的实际变比。 1-8 比较两种接地方式的优缺点,分析其适用范围。 1-9 什么叫三相系统中性点位移它在什么情况下发生中性点不接地系统发生单相接地时,非故障相电压为什么增加3倍 1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地,消弧线圈的作用是什么 第二章 电力系统各元件的参数及等值网络 2-1 一条110kV 、80km 的单回输电线路,导线型号为LGJ —150,水平排列,其线间距离为4m ,求此输电线路在40℃时的参数,并画出等值电路。 2-2 三相双绕组变压器的型号为SSPL —63000/220,额定容量为63000kVA ,额定电压为242/,短路损耗404=k P kW ,短路电压45.14%=k U ,空载损耗93=o P kW ,空载电流 41.2%=o I 。求该变压器归算到高压侧的参数,并作出等值电路。 2-3 已知电力网如图2-3所示: 各元件参数如下: 变压器:1T :S =400MVA ,12%=k U , 242/ kV 2T :S =400MVA ,12%=k U , 220/121 kV 线路:2001=l km, /4.01Ω=x km (每回路) 602=l km, /4.01Ω=x km 115kV T 1 T 2 l 1 l 2 习题2-3图

电力系统分析课程设计-电力系统短路故障的计算机算法程序设计

电力系统分析课程设计-电力系统短路故障的计算机算法程序设计

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电力系统分析课程设计 电力系统短路故障的计算机算法程序设计 姓名____刘佳琪___ 学号_2014409436__ 班级__20144094___ 指导教师___鲁明芳____

目录 1 目的与原理 (1) 1.2 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 (1) 1.2 设计原理 (1) 1.2.1计算机计算原理 (1) 1.2.2电力系统短路计算计算机算法 (2) 2 计算机编程环境及编程语言的选择 (2) 2.1 优势特点 (2) 2.1.1编程环境 (3) 2.1.2简单易用 (3) 2.1.3强处理能力 (3) 2.1.4图形处理 (3) 2.1.5模块集和工具箱 (4) 2.1.6程序接口 (4) 2.1.7应用软件开发 (4) 3 对称故障的计算机算法 (5) 3.1 用阻抗矩阵计算三相短路电流 (7) 3.2 用节点导纳矩阵计算三相短路电流 (9) 4 附录程序清单 (14) 4.1 形成节点导纳矩阵 (14) 4.2 形成节点阻抗矩阵 (15) 4.2 对称故障的计算 (17)

1 目的与原理 1.1 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 电力系统正常运行的破坏多半是由于短路故障引起的,发生短路时,系统从一种状态剧变成另一种状态,并伴随复杂的暂态现象。所谓短路故障,是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。 本文根据电力系统三相对称短路的特点,建立了合理的三相短路的数学模型,在此基础上,形成电力系统短路电流实用计算方法;节点阻抗矩阵的支路追加法。编制了对任意一个电力系统在任意点发生短路故障时三相短路电流及其分布的通用计算程序,该办法适用于各种复杂结构的电力系统。从一个侧面展示了计算机应用于电力系统的广阔前景。 根据所给的电力系统,编制短路电流计算程序,通过计算机进行调试,最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统计算程序使同学对电力系统分析有进一步理解,同时加强计算机实际应用能力的训练。 电力系统的短路故障是严重的,而又是发生几率最多的故障,一般说来,最严重的短路是三相短路。当发生短路时,其短路电流可达数万安以至十几万安,它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此,当发生短路时,继电保护装置必须迅速切除故障线路,以避免故障部分继续遭受危害,并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来,这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度,开关电气设备必须具备足够的开断能力,即必须经得起可能最大短路的侵扰而不致损坏。因此,电力系统短路电流计算是电力系统运行分析,设计计算的重要环节,许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂,随着生产发展,技术进步系统日趋扩大和复杂化,短路电流计算工作量也随之增大,采用计算机辅助计算势在并行。 1.2 设计原理 1.2.1 计算机计算原理 应用计算机进行电力系统计算,首先要掌握电力系统相应计算的数学模型;其次是运用合理的计算方法;第三则是选择合适的计算机语言编制计算程序。 建立电力系统计算的相关数学模型,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。该数学模型的建立往往要突出问题的主要方,即考虑影

《电力系统分析》试题

《电力系统分析》试题 一、选择题 1.采用分裂导线的目的是(A) A.减小电抗 B.增大电抗 C.减小电纳 D.增大电阻 2.下列故障形式中对称的短路故障为( C ) A.单相接地短路 B.两相短路 C.三相短路 D.两相接地短路 3.简单系统静态稳定判据为(A) A.>0 B.<0 C.=0 D.都不对 4.应用等面积定则分析简单电力系统暂态稳定性,系统稳定的条件是( C )A.整步功率系数大于零 B.整步功率系数小于零 C.最大减速面积大于加速面积 D.最大减速面积小于加速面积 5.频率的一次调整是(A) A.由发电机组的调速系统完成的 B.由发电机组的调频系统完成的 C.由负荷的频率特性完成的 D.由无功补偿设备完成的 6.系统备用容量中,哪种可能不需要( A) A.负荷备用 B.国民经济备用 C.事故备用 D.检修备用

7.电力系统中一级负荷、二级负荷和三级负荷的划分依据是用户对供电的(A)A.可靠性要求 B.经济性要求 C.灵活性要求 D.优质性要求 9.中性点不接地系统发生单相接地短路时,非故障相电压升高至(A) A.线电压 B.1.5倍相电压 C.1.5倍线电压 D.倍相电压 10.P-σ曲线被称为( D ) A.耗量特性曲线 B.负荷曲线 C.正弦电压曲线 D.功角曲线 11.顺调压是指( B ) A.高峰负荷时,电压调高,低谷负荷时,电压调低 B.高峰负荷时,允许电压偏低,低谷负荷时,允许电压偏高 C.高峰负荷,低谷负荷,电压均调高 D.高峰负荷,低谷负荷,电压均调低 12.潮流方程是( D ) A.线性方程组 B.微分方程组 C.线性方程 D.非线性方程组 13.分析简单电力系统的暂态稳定主要应用( B ) A.等耗量微增率原则 B.等面积定则 C.小干扰法 D.对称分量法 14.电力线路等值参数中消耗有功功率的是(A) A.电阻 B.电感 C.电纳 D.电容

电力系统分析练习题

电力系统分析练习题 一、单项选择题 1.对电力系统的基本要求就是(A) A.保证供电可靠性、保证良好的电能质量、保证系统运行的经济性 B.保证供电可靠性、保证良好的电能质量、保证继电保护动作的选择性 C.保证供电可靠性与良好的电能质量 D.保证供电可靠性与系统运行的经济性 2.下图所示的电力系统中,变压器T1的额定变比应为(B) A.242/121/11kV B.220/121/11kV C.220/110/10kV D.242/121/10kV 3.连接220kV 电力系统与110kV 电力系统的降压变压器,其额定变比应为(D) A.220/110kV B.220/115、5kV C.242/121kV D.220/121kV 4.我国110kV 以上电力系统中性点通常采用的运行方式就是(B) A 、不接地 B 、直接接地 C 、经消弧线圈接地 D 、经电容器接地 5.电力系统中性点经消弧线圈接地时,应采用的补偿方式为(A) A.过补偿 B.欠补偿 C.全补偿 D.全补偿或欠补偿 6.采用同一型号导线的三相架空输电线路,相间距离增大时,其电容(B) A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 7.架空输电线路采用分裂导线的目的就是(A) A 、减小线路电抗 B 、减小线路电阻 C 、减小线路电容 D 、增大线路电抗 8.三相架空输电线路导线全换位的目的就是(A) A.减小三相参数的不平衡 B.减小线路电抗 C.减小线路电容 D.提高输电线路的输送容量 9.变压器参数B T 由试验数据 确定。(2章)(B) A.%K U B.%0I C.0P ? D.K P ? 10.变压器的电抗参数 T X ,由实验数据 确定。(A) A 、%K U B 、%0I C 、0P ? D 、K P ? 11.变压器的电纳参数T G ,由实验数据 确定。(C) A.%K U B.%0I C.0P ? D.K P ? 12.变压器的电阻参数T R ,由实验数据 确定。(D) A.%K U B.%0I C.0P ? D.K P ? 13.如果三相功率基准值为b S 、线电压基准值为b U ,则阻抗基准值为(D) A.b b U S / B. b b U S 3/ C.2/b b U S D.b b S U /2 14.输电线路运行时,其始端电压电压与末端电压的大小关系就是(C) A.始端电压一定高于末端电压 B. 始端电压始终等于末端电压 C.在不计电压降落横分量影响情况下,PR+QX>0时,始端电压高于末端电压 D.在不计电压降落横分量影响情况下,PR+QX>0时,始端电压低于末端电压 15.输电线路的电压降落就是指(A) A 、线路始端电压与末端电压的相量差 B 、线路始端电压与末端电压的数值差 C 、线路始端电压与额定电压的数值差 D 、线路末端电压与额定电压的数值差

电力系统短路电流仿真分析课程设计

电力系统分析综合训练三 任务书 本次综合训练目的在于巩固和运用前面所学到的电力系统短路电流计算方法,理解系统中短路电流分布规律,掌握仿真软件的使用方法,培养分析问题和解决问题的能力。 系统单线图如下:图中线路参数是单位长度参数。 G T1 L1 T2 T3 a b c d e f g "120cos 0.810.50.650.13 N N N d d P MW U kV X X ?=====0015010.5/242894.5137%13.13% 1.43 k k MVA kV P kW P kW U I ?=?===006 01850.17/0.415/2.7410/LGJ r km x km b S km --=Ω=Ω=?00120220/121932.598.5%14% 1.26 k k MVA kV P kW P kW U I ?=?===0060700.45/0.385/3.1510/LGJ r km x km b S km --=Ω=Ω=?0031.5110/1119031%10.5%0.7 k k MVA kV P kW P kW U I ?=?===00601200.27/0.414/2.7910/LGJ r km x km b S km --=Ω=Ω=? 线路长度数据见班级列表,其余数据如上图所示。 设计要求: 利用PowerWorld 建立单线图程序,完成设置短路点,计算短路电流。 设计说明书内容: 1、 任务书 2、 绘制单线图。 3、 仿真计算母线a~g 发生三相短路时和线路中间发生三相短路时,短路点处短路电流,以及短路点至发电机间各母线电压。 4、 手工计算母线c 发生三相短路时,短路点处短路电流,并与计算机计算结果比较。如果不同,试分析原因。 5、 仿真计算母线a~g 和线路中间发生各种不对称短路时,短路点处短路电流,以及短路点至发电机间各母线电压。

电力系统分析短路电流的计算

1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题 如图所示发电机G ,变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出,系统C 的电抗值是未知的,但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发 生a 相直接接地短路故障,测得K 点短路后三相电压分别为0=a U , 1201-∠=b U , 1201∠=c U 。试求: (1)系统C 的正序电抗; (2)K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流; (3)K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路电流中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 25 .02=T X 25.02==''X X d 图1-1 1.2课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识; 2. 练习查阅手册、资料的能力; 3.熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件; 2短路电流计算的基本概念和方法 2.1基本概念的介绍 1.在电力系统中,可能发生的短路有:三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路(不计导纳)以及空载变压器(不计励磁电流)外,电力系统各元件均应包括在正序网络中,并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络:与正序电流的相同,但所有电源的负序电势为零。因此,把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替,并令电源电势等于零,而在短路点引入

代替故障条件的不对称电势源中的负序分量,便得到负序网络。 4.零序网络:在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时,由于三项零序电流大小及相位相同,他们必须经过大地(或架空地线、电缆包庇等)才能构成回路,而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 2.2 短路电流计算的基本方法 1.单相(a 相)接地短路 单相接地短路是,故障处的三个边界条件为: 0fa V = ; 0fb I = ; 0fc I = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为: (2)(0)(1)(2)(0)00fa fa fa fa fa fa V V V I I I ? =++=? ??==? 2.两相(b 相和c 相)短路 b 相和c 相短路的边界条件 . 0fa I = ; ..0fb fc I I += ; . . fb fc V V = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为: (0) (1)(2)(1)(2)00fa fa fa fa fa I I I V V ? =??? +=??? =?? 3. 两相(b 相和c 相)短路接地 b 相和 c 相短路接地的边界条件 0fa I = ; 0fb V = ; 0fc V =

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