1、1课程设计报告( 20122013 年度第二学期)名 称：电力系统暂态上机 院 系：电气与电子工程学院 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 两周 成 绩： 日期： 2013 年 7 月 1 日课程 电 电力系统暂态上机课程设计报告22一、课程设计的目的与要求巩固电力系统暂态分析理论知识，使学生掌握采用计算机对电力系统电磁暂态过程和机电暂态过程进行计算的基本方法，并进一步巩固计算机编程能力，为将来从事相关的技术工作打下必要的基础。二、设计正文（详细内容见附录,用 A4 纸，页数不限）1 对称短路计算过程流程图和计算结果2 不对称短路计算过程流程图和计算结果3 静态稳定性计算过
2、程流程图和计算结果4 暂态稳定性计算过程流程图和计算结果5、思考题6、实验程序三、课程设计总结或结论本次电力系统暂态上机主要讨论了计算各种类型短路故障下系统网络中的电压电流分布以及电力系统的静态稳定、暂态稳定问题。在短路电流的计算过程中，先通过计算系统各个节点的导纳矩阵，再通过判断系统的故障节点号和故障类型代入相应的公式进行计算。其中，将故障后的电气量分成故障分量和正常分量，通过故障类型判断故障分量和正常分量的值，相加后通过对称分量法的矩阵转换即可得出所求的电气量的数值。在静态稳定性的计算中，计算出发电机中的各个参数值和放大倍数，根据相应的对应关系通过特征值判据判断稳定性，进而计算 Pe 的值
3、，从而判断其最大功率。在暂态稳定性的计算中，设置了相应的切除时间和分段时间，每一个分段时间进行一次计算，在切除故障前和后分别进行计算，进而得出相应曲线，并通过多次尝试的除最大切除时间大约为 2s。通过此次学习，了解到电力系统的故障时，大部分电磁量将随时间变化，描述其特性的是微分方程，这给分析计算带来一定困难。在分析过程中通常尽量避免对微分方程直接求解，而是采用一定的工具和假设使问题得以简化，即把“微分方程代数化，暂态分析稳态化”。在分析不对称故障时，各相之间电磁量的耦合使问题的分析更为复杂，此时常用的分析方法是采用对称分量法将不对称问题转化为对称问题来求解。另外，通过此次课程设计，我学习并掌握
4、了一定的 Matlab 知识，对简单的选择语句、循环语句、数组的使用等有了一些了解，为今后学习、工作中再次学习使用此软件打下了基础，获益匪浅。四、参考文献1. 电力系统暂态分析 ，李光琦，中国电力出版社，2006 年，第三版；2. 电力系统分析 （上、下） ，何仰赞，华中科技大学出版社，1998 年，第二版。3. 电力系统故障的计算机辅助分析 重庆大学出版社 米麟书等 4. 电力系统潮流计算 天津大学出版社 宋文南等 5. 电力系统故障分析 清华大学出版社 周荣光6. 短路电流实用计算方法 电力工业出版社 西安交通大学等7. 精通 Matlab6.5北京航空航天大学出版社，张志涌课程 电 电力
5、系统暂态上机课程设计报告33附录（设计流程图、计算结果、思考题答案）1、对称短路计算流程图及计算结果 过程流程图课程 电 电力系统暂态上机课程设计报告44输入数据根据 fault 值选择故障类型用节点导纳阵求逆得到节点阻抗矩阵选择短路点f计算各序电流的故障分量计算故障点各序电流计算故障点各序电压的故障分量计算故障后各节点电压值形成节点导纳矩阵确定 fault 值开始计算支路电流计算计及发电机端点的各节点电压结束课程 电 电力系统暂态上机课程设计报告55 计算结果 节点导纳矩阵图 1 Y1、Y2 的计算结果课程 电 电力系统暂态上机课程设计报告66图 2 Y0 的计算结果图 3 YY1、YY2
6、的结算结果(2) 节点 3 发生三相短路故障a、故障点三序电流、三相电流：I1= 0 - 9.8592i I2=0 I0=0 ; Ia=0 - 9.8592i Ib=-8. 5383+ 4.9296i Ic=8.5383 + 4.9296ib.各节点三序电压、三相电压：节点 U1 U2 U0 Ua Ub Uc1 0.4507 0 0 0.4507 -0.2254- 0.3903i-0.2254+ 0.3903i2 0.5352 0 0 0.5352 -0.2676- 0.4635i-0.2676 + 0.4635i3 0 0 0 0 0 04 0.6338 0 0 0.5489 + 0.316
7、9i0.0000 - 0.6338i-0.5489+ 0.3169i5 0.6091 0 0 0.5977+ 0.3451i0.0000 - 0.6901i-0.5977 + 0.3451ic.各支路三序电流、三相电流：支路 I1 I2 I0 Ia Ib Ic1-2 0 + 0.8451i 0 0 0 + 0.8451i 0.7319 - 0.4225i-0.7319 - 0.4225i1-3 0 - 4.5070i 0 0 0 - 4.5070i -3.9032 + 2.2535i3.9032 + 2.2535i2-3 0 - 5.3521i 0 0 0 - 5.3521i -4.6351
8、+ 2.6761i4.6351 + 2.6761i1-4 0 + 3.6620i 0 0 0+3.6620i 3.1714-1.8310i-3.1714-1.8310i2-5 0 + 6.1972i 0 0 0+6.1972i 5.3669-3.0968i-5.3669-3.0968i发电机 1 -1.8310 + 3.1714i0 0 -1.8310 + 3.1714i3.6620 -1.8310 -3.1714i发电机 23 -3.0986 + 5.3669i0 0 -3.0986 + 5.3669i6.1972 - 0.0000i-3.0986 -5.3669i2、不对称短路计算的流程图
9、及计算结果 流程图课程 电 电力系统暂态上机课程设计报告77输入数据根据 fault 值选择故障类型用节点导纳阵求逆得到节点阻抗矩阵选择短路点f计算各序电流的故障分量计算故障点各序电流计算故障点各序电压的故障分量计算故障后各节点电压值形成节点导纳矩阵确定 fault 值开始计算支路电流计算计及发电机端点的各节点电压结束课程 电 电力系统暂态上机课程设计报告88课程 电 电力系统暂态上机课程设计报告99 计算结果(1) 节点 3 发生 A 相短路接地故障a. 故障点三序电流、三相电流：I1= 0 - 3.1080i I2= 0 - 3.1080i I0= 0 - 3.1080i ; Ia= 0
10、- 9.3241i Ib= 0 - 0.0000i Ic= 0 - 0.0000ib. 各节点三序电压、三相电压：节点 U1 U2 U0 Ua Ub Uc1 0.8268 -0.1732 -0.0715 0.5822 -0.3983 - 0.8660i-0.3983 + 0.8660i2 0.8535 -0.1465 -0.0459 0.6610 -0.3994 - 0.8660i-0.3994 + 0.8660i3 0.6848 -0.3152 -0.3695 0.0000 -0.5543 - 0.8660i-0.5543 + 0.8660i4 0.8846 -0.1154 0 0.6661
11、 + 0.5000i0.0000 - 1.0000i-0.6661 + 0.5000i5 0.9023 -0.0977 0 0.6968 + 0.5000i0.0000 - 1.0000i-0.6968 + 0.5000ic. 各支路三序电流、三相电流：支路 I1 I2 I0 Ia Ib Ic1-2 0 + 0.2664i 0 + 0.2664i 0 + 0.1280i 0 + 0.6608i 0 - 0.1384i 0 - 0.1384i1-3 0 - 1.4208i 0 - 1.4208i 0 - 1.4900i 0 - 4.3517i 0.0000 - 0.0692i-0.0000 -
12、0.0692i2-3 0 - 1.6872i 0 - 1.6872i 0 - 1.6180i 0 - 4.9924i 0.0000 + 0.0692i-0.0000 + 0.0692i1-4 0 + 1.1544i 0 + 1.1544i 0 + 1.3621i 0 + 3.6709i 0.0000 + 0.2077i-0.0000 + 0.2077i2-5 0 + 1.9536i 0 + 1.9536i 0 + 1.7459i 0 + 5.6532i 0.0000 - 0.2077i- 0.0000 - 0.2077i发电机 1 -0.5772 + 0.9997i0.5772 + 0.999
13、7i0 -0.0000 + 1.9995i0.0000 - 0.0000i-0.0000 - 1.9995i发电机 23 -0.9768 + 1.6919i0.9768 + 1.6919i0 -0.0000 + 3.3838i0.0000 - 0.0000i-0.0000 -3.3838i(2) 节点 3 发生 A 相经 10 电阻接地故障a. 故障点三序电流、三相电流：I1=1.1152 - 2.6363i I2= 1.1152 - 2.6363i I0= 1.1152 - 2.6363i ; Ia= 3.3456-7.9088i Ib= 0 Ic= 0b. 各节点三序电压、三相电压：节点
14、U1 U2 U0 Ua Ub Uc1 0.8531 - 0.0621i-0.1469 - 0.0621i-0.0607 - 0.0257i0.6456 - 0.1499i-0.4138 - 0.8296i-0.4138 + 0.9025i2 0.8757 - 0.0526i-0.1243 - 0.0526i-0.0389 - 0.0165i0.7125 - 0.1216i-0.4147 - 0.8299i-0.4147 + 0.9021i 3 0.7326 - -0.2674 - -0.3134 - 0.1518 - -0.5460 - -0.5460 + 课程 电 电力系统暂态上机课程设计报
15、告10100.1131i 0.1131i 0.1326i 0.3588i 0.8855i 0.8466i4 0.9021 - 0.0414i-0.0979 - 0.0414i0 0.6964 + 0.4283i0.0000 - 1.0000i-0.6964 + 0.5717i5 0.9171 - 0.0350i-0.0829 - 0.0350i0 0.7225 + 0.4393i0.0000 - 1.0000i-0.7225 + 0.5607ic. 各支路三序电流、三相电流：支路 I1 I2 I0 Ia Ib Ic1-2 -0.0956 + 0.2260i-0.0956 + 0.2260i-0
16、.0459 + 0.1085i-0.2371 + 0.5605i0.0497 - 0.1174i 0.0497 - 0.1174ii1-3 0.5098 - 1.2052i0.5098 - 1.2052i0.5346 - 1.2639i1.5542 - 3.6742i0.0248 - 0.0587i0.0248 - 0.0587i2-3 0.6054 - 1.4311i0.6054 - 1.4311i0.5806 - 1.3724i1.7913 - 4.2346i-0.0248 + 0.0587i-0.0248 + 0.0587i1-4 -0.4142 + 0.9792i-0.4142 + 0
17、.9792i-0.4887 + 1.1553i-1.3172 + 3.1137i-0.0745 + 0.1761i-0.0745 + 0.1761i2-5 -0.7010 + 1.6571i-0.7010 + 1.6571i-0.6265 + 1.4809i-2.0284 + 4.7951i0.0745 - 0.1761i0.0745 - 0.1761i发电机 1 -0.8483 + 0.6409i0.1309 + 1.0551i0 -0.7174 + 1.6960i0.0000 - 0.0000i0.7174 - 1.6960i发电机 23 -1.4356 + 1.0846i0.2215 +
18、 1.7856i0 -1.2141 + 2.8702i-0.0000 - 0.0000i1.2141 - 2.8702i(3) 节点 3 发生 b、c 两相短路故障a. 故障点三序电流、三相电流：I1= 0 - 4.9296i I2= 0 + 4.9296i I0= 0 ; Ia= 0 Ib= -8.6078 - 0.0000i Ic= 8.6078 + 0.0000ib.各节点三序电压、三相电压：节点 U1 U2 U0 Ua Ub Uc1 0.7254 0.2746 0 1.0000 -0.5000 - 0.3903i-0.5000 + 0.3903i2 0.7676 0.2324 0 1.
19、0000 -0.5000 - 0.4635i-0.5000 + 0.4635i3 0.5000 0.5000 0 1.0000 -0.5000 -0.50004 0.8169 0.1831 0 0.8660 + 0.3169i0.0000 - 0.6338i-0.8660 + 0.3169i5 0.8451 0.1549 0 0.8660 + 0.3451i0.0000 - 0.6901i-0.8660 + 0.3451ic.各支路三序电流、三相电流：支路 I1 I2 I0 Ia Ib Ic1-2 0 + 0.4225i 0 - 0.4225i 0 0 0.7319 -0.7319 1-3 0 - 2.2535i 0 + 2.2535i 0 0 -3.9032 3.9032
