电力系统下课程设计短路电流计算Word格式文档下载.doc
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必须指出，在计算机已普遍应用的情况下，如果有必要的话，只要能提供短路计算所需的准确的原始数据，对短路进行更精确的计算并不存在什么障碍。
2.2利用节点阻抗矩阵计算短路电流
假定系统中的节点f经过渡阻抗zf发生短路。
过渡阻抗渡阻抗zf，不参与形成网络的节点导纳（或阻抗）矩阵。
图6-3中方框内的有源网络代表系统正常状态的单相等值网络。
现在我们保持故障处的边界条件不变，把网络的原有部分同故障支路分开（见图6-3）。
容易看出，对于正常状态的网络而言，发生短路相当于在故障节点f增加了一个注人电流一If（短路电流以流出故障点为正，节点电流则以注入为正）。
因此，网络中任一节点i的电压可表示为：
（6-3）
由式（6-3）可见，任一节点i的电压郁由两项叠加而成。
第一项表示当If=0时由网络内所有电源在节点i产生的电压，也就是短路前瞬间正常运行状态一F的节点电压，这是节点电压的正常分量，记为是电网的潮流解。
第二项是当网络中所有电流源都断开，仅仅由短路电流If在节点i产生的电压，这就是节点电压的故障分童。
上述两个分量的叠加，就等于发生短路后节点，的实际电压，即
（6-4）
式中，是短路前故障点的正常电压；
当i=f时，是故障节点f的自阻抗，也称输入阻抗。
（边界条件方程）带入可得：
对于非变压器支路，令k=1。
从计算公式（6-7）和（6-8）可以看到，式中所用到的阻抗矩阵元素都带有列标f。
这就是说，如果网络在正常状态下的节点电压为已知，为了进行短路计算，只须利用节点阻抗矩阵中与故障点f对应的一列元素。
因此，尽管是采用了阻抗型的节点方程，但是并不需要作出全部阻抗矩阵。
在短路的实际计一算中，一般只需形成网络的节点导纳矩阵．并根据具体要求，用第四章所讲的方法求出阻抗矩阵的某一列或某几列元素即可。
在应用节点阻抗矩阵进行短路计算时，我们都将采用这种算法。
1）解潮流计算，
2）修正解潮流的YN形成Y
3）指定短路点f
4）计算节点阻抗矩阵第k列
5）计算短路电流：
6）计算节点电压：
7）计算支路电流：
8）输出计算结果
三、3G9bus短路电流在计算机的编程
3.1、三机九节点系统
图1三机九节点系统
表1九节点系统支路参数
支路
R（p.u.）
X（p.u.）
B/2（p.u.）
1~4
0.0576
1.0
2~7
0.0625
3~9
0.0586
4~5
0.01
0.085
0.088
4~6
0.017
0.092
0.079
5~7
0.032
0.161
0.153
6~9
0.039
0.17
0.179
7~8
0.0085
0.072
0.0745
8~9
0.0119
0.1008
0.1045
表2九节点系统发电机参数
发电机编号
节点类型
PG（p.u.）
VG（p.u.）
（p.u.）
1
Vδ
1.04
0.3
1.137
2
PV
1.63
1.025
1.211
3
0.85
1.043
表3九节点系统负荷参数
节点编号
Pi（p.u.）
Qi（p.u.）
4
PQ
5
1.25
0.5
6
0.9
7
8
0.35
9
主程序
3.2程序设计
主函数
Sbase_MVA=100.
fid=fopen（'
Nodedata.txt'
）;
N=textscan（fid,'
%s%u%d%f%f%f%f%f%f'
）
fclose（fid）;
busnumber=size（N{1},1）
fori=1:
busnumber
Bus（i）.name=N{1}（i）;
Bus（i）.type=N{2}（i）;
Bus（i）.no=i;
Bus（i）.Base_KV=N{3}（i）;
Bus（i）.PG=N{4}（i）;
Bus（i）.QG=N{5}（i）;
Bus（i）.PL=N{6}（i）;
Bus（i）.QL=N{7}（i）;
Bus（i）.pb=N{8}（i）;
Bus（i）.V=1.0;
Bus（i）.angle=0;
end
Aclinedata.txt'
A=textscan（fid,'
%s%s%f%f%f%f'
aclinenumber=size（A{1},1）
aclinenumber
Acline（i）.fbname=A{1}（i）;
Acline（i）.tbname=A{2}（i）;
Acline（i）.Base_KV=A{3}（i）;
Acline（i）.R=A{4}（i）;
Acline（i）.X=A{5}（i）;
Acline（i）.hB=A{6}（i）;
fork=1:
ifstrcmp（Acline（i）.fbname,Bus（k）.name）
Acline（i）.fbno=Bus（k）.no;
end
ifstrcmp（Acline（i）.tbname,Bus（k）.name）
Acline（i）.tbno=Bus（k）.no;
end
Transdata.txt'
T=textscan（fid,'
%s%f%f%s%f%f%f%f'
tansnumber=size（T{1},1）
tansnumber
Trans（i）.fbname=T{1}（i）;
Trans（i）.fbBase_KV=T{2}（i）;
Trans（i）.fbrated_KV=T{3}（i）;
Trans（i）.tbname=T{4}（i）;
Trans（i）.tbBase_KV=T{5}（i）;
Trans（i）.tbrated_KV=T{6}（i）;
Trans（i）.R=T{7}（i）;
Trans（i）.X=T{8}（i）;
ifstrcmp（Trans（i）.fbname,Bus（k）.name）
Trans（i）.fbno=Bus（k）.no;
ifstrcmp（Trans（i）.tbname,Bus（k）.name）
Trans（i）.tbno=Bus（k）.no;
end
Trans（i）.k=Trans（i）.tbrated_KV*Trans（i）.fbBase_KV/Trans（i）.fbrated_KV/Trans（i）.tbBase_KV;
tempx=Trans（i）.fbrated_KV^2/Trans（i）.fbBase_KV^2;
Trans（i）.X=tempx*Trans（i）.X;
Trans（i）.R=tempx*Trans（i）.R;
%N=0
%Trans
（1）
%Trans
（2）
%forY=G+jBmatrix
[G,B,B2]=FormYmatrix（Bus,busnumber,Acline,aclinenumber,Trans,tansnumber）;
%B:
=B'
;
B2:
=B"
dlmwrite（'
Gmatrix.txt'
G,'
delimiter'
'
\t'
'
precision'
6）;
Bmatrix.txt'
B,'
G
B
B2
pause
[JP,JQ]=FormJPQmatrix（Bus,B,B2,busnumber）;
JP
iJP=-inv（JP）
JQ
iJQ=-inv（JQ）
%maxiteration=0
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）.angle）;
dQGQL（i）=Bus（i）.QG-Bus（i）.QL;
dPGPL（i）=Bus（i）.PG-Bus（i）.PL;
NodeV=NodeV'
Nodea=Nodea'
%VX=VX'
%VY=VY'
dQGQL=dQGQL'
dPGPL=dPGPL'
%fornointer=1:
10
maxdP=1.;
maxdQ=1.;
epsilon=0.000001;
noiteration=0;
while（maxdP>
epsilon）&
（maxdP>
epsilon）
[deltaP,deltaQ,maxdP,maxdQ]=FormdPQvector（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;
ifnoiteration>
20
break
Bus（i）.V=NodeV（i）;
NodeV（i）=NodeV（i）*Bus（i）.Base_KV;
Bus（i）.angle=Nodea（i）;
Nodea（i）=Nodea（i）*180/pi;
noiteration
Clear
子函数
%生成G、B矩阵
function[G,B,X]=FormYmatrix（Bus,busnumber,Acline,aclinenumber,Trans,tansnumber）
Y=zeros（busnumber）;
X=zeros（busnumber）;
Y（i,i）=Y（i,i）+Bus（i）.pb*j;
f=Acline（i）.fbno;
t=Acline（i）.tbno;
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/Acline（i）.X;
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）.k^2;
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;
X（t,t）=X（t,t）-1/Trans（i）.X;
X（f,t）=1/Trans（i）.X;
X（t,f）=1/Trans（i）.X;
G=real（Y）;
B=imag（Y）;
%生成JP、JQ矩阵
function[JP,JQ]=FormJPQmatrix（Bus,B,B2,busnumber）
JP=B;
JQ=B2;
ifBus（i）.type==1
fork=1:
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.;
ifBus（i）.type==3
end
%计算偏节点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.;
ifBus（i）.type==1
deltaQ（i）=0.;
deltaP（i）=0.;
ifBus（i）.type==3
deltaQ（i）=0.;
%y1=0;
%y2=0;
y3=0;
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
deltaP（i）=deltaP（i）-y3*NodeV（i）;
%deltaP2（i）=（deltaP2（i）-（y1*VX（i）+y2*VY（i）））/Bus（i）.V;
ifBus（i）.type==2
y4=0;
y4=y4+NodeV（k）*（G（i,k）*sin（Nodea（i）-Nodea（k））-B（i,k）*cos（Nodea（i）-Nodea（k）））;
deltaQ（i）=deltaQ（i）-y4*NodeV（i）;
%deltaQ2（i）=（deltaQ2（i）-（y1*VY（i）-y2*VX（i）））/Bus（i）.V;
ifmaxdP<
abs（deltaP（i））;
maxdP=abs（deltaP（i））;
ifmaxdQ<
abs（deltaQ（i））;
maxdQ=abs（deltaQ（i））;
deltaP（i）=deltaP（i）/NodeV（i）;
deltaQ（i）=deltaQ（i）/NodeV（i）;
3.3输出并计算结果
由以上程序可以得出：
（1）进行系统正常运行状态的潮流计算，求得：
己知公式＝1-（Zif/（Zff+Zf））因为金属性短路时Zf＝0公式为
＝1-（Zif/Zff）再根据公式可得，
V1&
（0）=0.2774；
V2&
（0）＝0.6770；
V3&
（0）＝0.6770；
V4&
（0）＝0；
V5&
（0）＝0.1870；
V6&
（0）＝0.1934；
V7&
（0）＝0.54197；
V8&
（0）＝0.5456；
V9&
（0）＝0.5511
（2）不含发电机和负荷的节点导纳矩阵YN：
（3）形成包括所有发电机支路和负荷支路的节点导纳矩阵Y，即在YN中的发电机节点和负荷节点的自导纳上分别增加发电机导纳和负荷导纳：
（4），计算节点阻抗矩阵，从而得到阻抗矩阵中的第f列；
（5）计算短路电流
因为Zf＝0，所以短路电流公式为：
If&
（0）=1/Zff
母线对地短路电流标幺值：
If=-9.1239i
母线对地短路电流有名值：
Ifymzh＝2.2903
（6）计算各支路的短路电流
己知公式Ipq&
（0）=（k*Vp&
（0）-Vq&
（0））/Zpq所以
I14＝4.85i；
I27＝2.16i；
I39＝2.15i；
I45＝-0.7399+6.28907i；
I46＝-0.37562+2.03277i；
I57＝-0.421564+2.12099i；
I69＝-0.458575+1.998i；
I78＝-0.00587+0.04972i；
I89＝-0.00635+0.05381i；
四．总结
MATLAB是一个数学建模和计算软件，通过编程能够将复杂的矩阵计算转移到计算机上进行演算，极大的降低了人手计算的强度，给计算工作带来了极大的便利。
但是对于初学的我来说也存在着一定的难度，不过通过网上丰富的资源和同学的帮助我慢慢的掌握了这个软件的基本操作，对我以后工作打了一定的基础。
它不仅有强大的元素按功能，他还有强大的绘图功能，我对它的了解也仅仅就是一点点，或许说还没入门。
通过这次的课程设计，锻炼到电力系统潮流分析和短路电流计算的能力。
3机9节点的计算，通过计算机和软件演算的辅助，可以大大节省时间，计算的结果也非常精确。
通过短路电流计算，可以判断回路电气设备能不能承受这个数值的短路电流，也分析出电气设备中的短路保护装置能不
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