1、目录第一章 系统概述 .11.1 设计目的与要求 11.1.1 设计目的 11.1.2 设计要求 11.2 设计题目 11.3 设计内容 21.4 流程图 3第二章 两相断线故障的手工计算 .42.1 电力系统等值网络图 42.2 复合序网图 42.3 两相断线故障计算 6第三章 两相断线故障计算源程序 .113.1 两相断线故障计算源程序 113.2 运行计算结果 17总 结 .20参考文献 .211第一章 系统概述1.1 设计目的与要求1.1.1 设计目的1、掌握电力系统三相短路计算的基本原理与方法。2、掌握短路电流的数值求解方法(矩阵直接求逆，节点优化编号，LR 分解)，开发系统短路故障
2、电流的计算程序。3、掌握用计算机仿真分析电力系统的方法。同时，通过软件开发，提高计算机操作能力和软件开发能力。1.1.2 设计要求1.手工计算，手写，采用 A4 纸，得出计算结果。2.编写程序：它包括程序源代码；程序说明；部分程序的流程图；程序运行结果。3.各个组长交电子版成品。1.2 设计题目题目： 某6节点电力系统如图1所示。线路和变压器正序和零序电抗如表1.1所示（基准功率为100MVA），输电线路的电压为220KV。变压器连接方式如图1所示。发电机正序、零序电抗包括中性点接地电抗如表1.2所示（基准功率为100MVA），为 10KV， 为10.2KV。忽略电阻、并联电抗和负载，并假定负
3、序电抗等于正1G2序电抗。计算下列不对称故障情况下的故障电流、节点电压和线路电压。（1）节点f发生金属性单相接地故障；（分配任务：第一组） （2）节点f发生金属性两相短路故障；（分配任务：第二组） （3）节点f发生金属性两相接地短路故障；（分配任务：第三组） （4）节点f发生单相断线故障；（分配任务：第四组） （5）节点f发生两相断线故障。（分配任务：第五组） 2图 1 6 节点的单线图表 1.1 线路和变压器数据（标幺值）节点编号 节点编号 X1 X0 节点编号 节点编号 X1 X01 2 0.225 0.400 3 6 0.042 0.1002 3 0.105 0.210 4 5 0.12
4、5 0.2502 4 0.215 0.420 3 4 0.350 0.700表 2 发电机暂态阻抗;p.u编号（发电机） 正序电抗 X1 零序电抗 X0 接地电抗 Xn1G0.20 0.12 0.0020.15 0.08 0.001.3 设计内容1. 根据电力系统网络图推导电力网络数学模型，写出各节点阻抗； 2. 画出并正序、负序、零序网络图； 3. 求得断线点f等值电势和输入电抗； 4. 求解断线点的故障电流、节点电压、线路电压；5. 上机编程调试；连调； 6. 计算并分析给定系统电流分析并与手工计算结果作比较分析；31.4 流程图输入数据形成各序网节点导纳矩阵进行三角分解形成因子表选择故障
5、口节点对 f 和 f利用公式（4-35）（4-37）计算节点阻抗第 f 和 f列元素根据表 8-2 计算故障口各序电流根据（8-35） ， （8-38）计算故障口电压及节点电压输出结果4第二章 两相断线故障的手工计算2.1 电力系统等值网络图214356fjX_G2jX_G1jX_45jX_36jX_34jX_24jX_23jX_12E_2E_1电力系统等值网络图2.2 复合序网图52143(5)6jX_12(2)1 2 34006(5)2(1) 3 (2)40(3)jX_G2(2)jX_G2(1)jX_G2(0)jX_G1(2)jX_G1(1)jX_G1(0)jX_36(2)jX_36(1)
6、jX_34(2)jX_34(1)jX_34(0)jX_24(2)2jX_24(2)jX_24(1)jX_24(0)jX_12(1)E_2E_1两相断线时的复合序图6正序网络就是通常计算对称短路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗，空在线路（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，并相应的正想参数和等值电路表示。负序网络参数与正序网络相同，并令电势源为零。在图 2 中，正序网络中的 6 节点用节点 表示。5负序网络参数同样用节点 表示。在零序网络中，用 ， ， 节点表示51232，3，4 节点。2.3 两相断线故障计算节点 f 发生两相断线故障计算形成各序网
7、络节点导纳矩阵节点 f 发生故障，即节点 2 和 3 构成故障口节点对，根据给出参数，可得各序节点导纳矩阵。1 2 3 4 6(5)1=2 =12346(5)9.444444 4.4444444.444444 9.095607 0 00 4.6151160 00 4.61511326.6666672.8571432.8571437.5083060023.80952400 0 23.809524 0 30.476192(1) 3(2) 4(3)0=2(1）3（ 2）4（ 3） 4.8809520 011.42857102.3809522.380952 1.42857 -j7.809524对 矩阵
8、进行三角分解。 1111=11=9.444444 12=1211=1.444444(9.444444)=0.470588 13=14=15=022 =2212211=9.0956074.444444(0.470588)2(9.444444)=7.00410623=0 25=0 724=（ 24121411） 22=4.651163(2.666667)51163=0.107143 07143 5410633=3323222=26.66666734=(34232422)6666733=2.857143(26.666667)=0.10714335=(35232522)6666733=0.892857
9、44 =442422234233(26.666667)=7.508306(0.664062)083062（ 7.004106）(0.107143)7.0041062=4.11352445=0 55=5535233=30.47619(0.1.7143)2(26.666667)=9.217693将 置于上三角的非对角线部分，取 的倒数置于对角线上，便得因子表 I 0.1582.4705803.642.713.8957.0.4jjjjj(三)对 矩阵进行三角分解0Y（ ）14.8952dj10u31/3/(4.8952)0.487uj8221 .42857dYudj323-)1/(1.42857)0
10、.12j（126.93j将 置于上三角的非对角线部分，取 的倒数置于对角线上，便得因子表 IIijuid0.24870.487.512.jj（四）根据因子表 I，计算节点阻抗矩阵第 2 列和第 3 列元素 利用公式（4-354-37）取 j=2 1f=0232f-0u42f=-u(0.64)10.64253(.8957)u， ， 1h22f/(.16).73djjh，44/0.64320455f/0d，52j.8z25 .9zhuzj3234232.67zuzj，3442=h68u11h1343jf0,f=1-f取 ， 可 得 :。 -0.7=0.1（ ）53f-.8957.957（ ）123
11、h=0hf/d-j0)， ， （4f/d.14.24.6（58957/-j93=j8 （ ） 53z=hj0.1243453z=h-uj0.5z=16232343z-j.791323z=h-j0.18根据因子表计算节点阻抗矩阵第 1和第 2列元素121j=f=-f0取 ， 可 得 ， 3123=-f0.4871=.8（ ）1h/dj4.895j.487（ ） h33f07/-j.6 （ ） 31zj.93212z=-uzj.131h=.094取 j=2 可得： f23123ff(0.15).2u102/(.857).djj33/.1564909hf2zj23 0.3uzj1212.754zhj
12、由（四）计算可知：2(1)0.63j.8j0.6j.190j.528j3()z73由（五）计算可知：2(0).94j0.8j.19j3()75z3546(六) 在故障开始的情况下，求故障口的各序自阻抗和电压0.FV（ ）（1）故障口自阻抗10(1)2()3(1)23(1)(0)2()3(0)23(0).96.96.58Fzzjjj（2）因网络中没有负荷，系统处于空载。取 ，则注入电流如下：12.0Ej. 2431 .6.98470.425GxEIx. 2431323613210.97Ix故障口开路电压 0. ()(0)232315.9FVzIj（ ）即节点 2 的电压比节点 3 的电压低。（七
13、）故障口各序电流计算，根据表 8-2(0)(2).4709.6710.4932Fzzjjj1k0(1)(1).1FVIz（ ） (2)(1).FFIkI(0)(0).24kI非故障相电流 (1)30.241).763FI故障相断口的电压： . .22(1)()(0)( .0.748FFbFVjxxIj. .()(2)()63c 0 .(1)(1) .9FFjxIj（ ）. .(2)(2) 07FV. .()(0)0.48FjxIj11第三章 两相断线故障计算源程序3.1 两相断线故障计算源程序clear all;T=input(please input 题号数 ：);VF0=input(ple
14、ase input 故障点电压 ：);Y1=input(please input 正序负序导纳矩阵 ：);Y0=input(please input 零序导纳矩阵 ：);N1=input(please input 网络节点数 ：);N2=input(please input 零序网络节点数 ：);N3=input(please input 断线节点号 ：);disp(fault 表示输入断路类型 1 表示两相 bc 断线 2 表示两相 bc 短路 3 表示两相 bc 短路接地 )fault=input(please input fault 的值 ：);%求正序和负序因子表YY1=zeros(N
15、1,N1);for m=1:N1for n=m:N1 if n=mYY1(m,m)=Y1(m,m);for k=1:m-1 YY1(m,m)=YY1(m,m)-YY1(k,m)*YY1(k,m)*YY1(k,k);endelseYY1(m,n)=Y1(m,n);for k=1:m-1YY1(m,n)=YY1(m,n)-YY1(k,m)*YY1(k,n)*YY1(k,k);endYY1(m,n)=YY1(m,n)/YY1(m,m);endendendfor m=1:N1YY1(m,m)=1/YY1(m,m);endYY2=YY1;disp(正序因子表);YY1 disp(负序因子表);YY2%求
16、零序因子表12if fault=2 YY0=zeros(N2,N2);for m=1:N2for n=m:N2 if n=mYY0(m,m)=Y0(m,m);for k=1:m-1 YY0(m,m)=YY0(m,m)-YY0(k,m)*YY0(k,m)*YY0(k,k);endelseYY0(m,n)=Y0(m,n); for k=1:m-1YY0(m,n)=YY0(m,n)-YY0(k,m)*YY0(k,n)*YY0(k,k);endYY0(m,n)=YY0(m,n)/YY0(m,m);endendendfor m=1:N2YY0(m,m)=1/YY0(m,m);enddisp(零序因子表)
17、;YY0end%正负序阻抗矩阵第 N2 列元素f1=zeros(1,N1);h1=zeros(1,N1);z1=zeros(N1,N1);for k=1:N1if k=N2f1(1,k)=1;h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);endif kN2for m=N2:k-1 f1(1,k)=f1(1,k)-YY1(m,k)*f1(1,m);endh1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);endenddisp(f1 的值);f1disp(h1 的值);13h1for m=N1:-1:1z1(m,N2)=h1(1,m);for k=m+1:N1z1(m,N2)=z1(m,N2)-
18、YY1(m,k)*z1(k,N2);endendz2=z1;%正负序阻抗矩阵第 N3 列元素f2=zeros(1,N1);h2=zeros(1,N1);for k=1:N1if k=N3f2(1,k)=1;h2(1,k)=f2(1,k)*YY1(k,k);endif kN3for m=N3:k-1 f2(1,k)=f2(1,k)-YY1(m,k)*f2(1,m);endh2(1,k)=f2(1,k)*YY1(k,k);endenddisp(f2 的值);f2disp(h2 的值);h2for m=N1:-1:1z1(m,N3)=h2(1,m);for k=m+1:N1z1(m,N3)=z1(m
19、,N3)-YY1(m,k)*z1(k,N3); endendz2=z1;disp(正序阻抗矩阵第 N2,N3 列元素);disp(z1=);disp(z1(:,:);disp(负序阻抗矩阵第 N2,N3 列元素);disp(z2=);disp(z2(:,:);%求零序阻抗z0=zeros(N2,N2); f0=zeros(1,N2);h0=zeros(1,N2);14for k=1:N2if k=N2f0(1,k)=1;h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);endif kN2for m=N2:k-1f0(1,k)=f0(1,k)-YY0(m,k)*f0(1,m); endh0(1,
20、k)=f0(1,k)*YY0(k,k);endenddisp(f0 的值);f0disp(h0 的值);h0for m=N2:-1:1z0(m,N2)=h0(1,m);for k=m+1:N2z0(m,N2)=z0(m,N2)-YY0(m,k)*z0(k,N2); endendf00=zeros(1,N2);h00=zeros(1,N2);for k=1:N2if k=N3f00(1,k)=1;h00(1,k)=f00(1,k)*YY0(k,k);endif kN3for m=N3:k-1f00(1,k)=f00(1,k)-YY0(m,k)*f00(1,m); endh00(1,k)=f00(
21、1,k)*YY0(k,k);endenddisp(f00 的值 );f00disp(h00 的值);h00for m=N2:-1:1z0(m,N3)=h00(1,m);15for k=m+1:N2z0(m,N3)=z0(m,N3)-YY0(m,k)*z0(k,N3); endenddisp(零序阻抗矩阵第 N2,N3 列元素);disp(z0=);disp(z0);%求断路电流ZFF1=z1(N3,N3)+z1(N2,N2)- 2*z1(N2,N3);ZFF2=ZFF1;ZFF0= z0(N2,N2)+ z0(N3,N3)-2* z0(N2,N3);IF1=0;IF2=0;IF0=0;if f
22、ault=1IF1=VF0/(ZFF0+ZFF1+ZFF2);IF2=IF1;IF0=IF1;elsefault=2;IF1=VF0/(ZFF1+ZFF2);IF2=-IF1;if fault=3IF1=VF0/(ZFF1+ZFF2*ZFF0/(ZFF0+ZFF2);IF2=-IF1*ZFF0/(ZFF2+ZFF0);IF0=-IF1*ZFF2/(ZFF2+ZFF0);endenddisp(ZFF1 ZFF2 ZFF0 的值分别为：);ZFF1ZFF2ZFF0disp(正序断线电流);IF1 %正序断线电流disp(负序断线电流);IF2 %负序断线电流disp(零序断线电流);IF0 %零序
23、断线电流%计算断线点的线路电压a=-1/2+sqrt(3)/2*i;if fault=1Vfa=0;Vfb=(a*a-a)*ZFF2+(a*a-1)*ZFF0*IF1;Vfc=(a-a*a)*ZFF2+(a-1)*ZFF0*IF1;16Vf0=-ZFF0*IF0Vf1=VF0-ZFF1*IF1Vf2=-ZFF2*IF2elseif fault=2Vfa=2*ZFF2*IF1;Vfb=-1/2*Vfa;Vfc=-1/2*Vfa;elseif fault=3Vfa=3*ZFF2*ZFF0/(ZFF2+ZFF0)*IF1;Vfb=0;Vfc=0;endendenddisp(断线点的线路电压);Vfa
24、VfbVfcplease input 题号数 ：1please input 故障点电压 ：-0.192021jplease input 正序负序导纳矩阵 ：-9.444444j 4.444444j 0 0 0;4.444444j -9.095607j 0 4.615116j 0;0 0 -26.666667j 2.857143j 23.809524j;0 4.615113j 2.857143j -7.508306j 0;0 0 23.809524j 0 -30.47619jplease input 零序导纳矩阵 ：-4.880952j 0 2.380952j;0 -11.428571j 1.4
25、28571j;2.380952j 1.428571j -7.809524jplease input 网络节点数 ：5please input 零序网络节点数 ：3please input 断线节点号 ：2fault 表示输入断路类型 1 表示两相 bc 断线 2 表示两相 bc 短路 3 表示两相 bc短路接地please input fault 的值 ：1 173.2 程序运行结果正序因子表YY1 =0 + 0.1059i -0.4706 0 0 0 0 0 + 0.1428i 0 -0.6589 0 0 0 0 + 0.0375i -0.1071 -0.8929 0 0 0 0 + 0.2403i -0.6130 0 0 0 0 0 + 0.1307i负序因子表YY2 =0 + 0.1059i -0.4706
