信息工程系電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)報(bào)告書機(jī)算法程序設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 設(shè)設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)號成績給定的系統(tǒng)接線圖，按照要求手工計(jì)算出各種簡單故障的電氣量值；1．計(jì)算機(jī)計(jì)算原理應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算，首先要掌握電力系統(tǒng)相應(yīng)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型；其次是運(yùn)用合理的計(jì)算方法；第三則是選擇合適的計(jì)算機(jī)語言編制計(jì)算程序。建立電力系統(tǒng)計(jì)算的相關(guān)數(shù)學(xué)模型，就是建立用于描述電力系統(tǒng)相應(yīng)計(jì)算的有關(guān)參數(shù)間的相互關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式。該數(shù)學(xué)模型的建立往往要突出問題的主要方面，即考慮影響問題的主要因素，而忽略一些次要因素，使數(shù)學(xué)模型既能正確地反映實(shí)際問題，又使計(jì)算不過于復(fù)雜。運(yùn)用合理的計(jì)算方法，就是要求所選用的計(jì)算方法能快速準(zhǔn)確地得出正確結(jié)果，同時還應(yīng)要求在解算過程中占用內(nèi)存少，以利提高計(jì)算機(jī)的解題規(guī)模。選擇合適的語言編寫程序，就是首先確定用什么計(jì)算機(jī)語言來編制程序；其次是作出計(jì)算的流程圖；第三根據(jù)流程圖用選擇的語言編寫計(jì)算程序。然后上機(jī)調(diào)試，直到語法上無錯誤。所編制的程序難免存在邏輯錯誤，因此先用一個已知結(jié)果的系統(tǒng)作為例題進(jìn)行計(jì)算。用程序計(jì)算的結(jié)果和已知結(jié)果相比較，如果結(jié)果相差甚遠(yuǎn)就要逐步分析程序的計(jì)算步驟，查出問題的出處；如果結(jié)果比較接近，則逐步分析誤差來源；直到結(jié)果正確為止。最后將所編制出的正確計(jì)算程序，用于電力系統(tǒng)的實(shí)際計(jì)算。2．電力系統(tǒng)短路計(jì)算計(jì)算機(jī)算法一般在電力系統(tǒng)短路計(jì)算中，多數(shù)情況下只要計(jì)算短路電流、電壓的周期分量起始值。因此，電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，可歸結(jié)為求解短路故障初始狀態(tài)下的等值電路穩(wěn)態(tài)解的問題。對于三相對稱短路，可建立一相等值電路的從而建立故障計(jì)算的序網(wǎng)模型。(1)對稱短路計(jì)算有關(guān)數(shù)學(xué)模型和原理框圖以及已知結(jié)果的例題，參見《電力系統(tǒng)分析》第六章。常用的計(jì)算方法為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣法或節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣法，其形成方法分別參見《電力系統(tǒng)分析》第四章。(2)簡單不對稱短路計(jì)算有關(guān)數(shù)學(xué)模型、原理框圖以及已知結(jié)果的例題參見《電力系統(tǒng)分析》第八章8-4節(jié)(一)計(jì)算的假設(shè)(二)準(zhǔn)備工作BBav(1)發(fā)電機(jī)參數(shù)NBNB②計(jì)算結(jié)果SS(MVAN)U(KVN)(標(biāo)幺值)編號d廠名A廠B廠USUSkikijki一gNkSS(MVA)NX2UUUX1X3號A廠B廠D站XTBS11U2BX=3X1線路A-CA-DC-DLKm253060X)3.6292.2682.7225.444(4)系統(tǒng)52.042431.81520.7561.211說明：正說明：正序網(wǎng)絡(luò)中電源支路的等效電抗為發(fā)電機(jī)電抗與變壓器電抗之和，系統(tǒng)551.66650.69682.2680.93零序網(wǎng)絡(luò)圖0.46392.7223.6295.4447.2642(三)、手工計(jì)算系統(tǒng)故障時各電氣量對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“星-三角”變換，得下圖：A對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“星-三角”變換，得下圖：AADDCC2、計(jì)算電流分支系數(shù)網(wǎng)絡(luò)三角形回路的支路電流可由星形支路電流求得，其關(guān)系如下：DAZACZDCZDAACDC故障點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類型CCDAAC正序0.02750.1307母線C零序0.00080.08233、計(jì)算故障點(diǎn)綜合阻抗0各種類型的故障口基準(zhǔn)相正序電流計(jì)算公式如下：CDC0.19720.1104C=CEDBE0.01220.005211K(3)：I=；K(1)：I=；1kX1k2X+X10K(2)：I=1；K(1,1)：I=11k2X1kX+X//X110而基準(zhǔn)相的負(fù)、零序電流與正序電流又存在如下關(guān)系：X0X+XX1X+Xn-100011II據(jù)此可求出各類故障的故障口基準(zhǔn)相序電流：III6-1.46-1.00-1.960000005、利用分支系數(shù)求解各線路的序電流I=IEDBE0.0478IAC0.5117IDA0.1077IDC0.772類型II序序負(fù)序零序正序負(fù)序零序正序負(fù)序零序.00.000.3861-0.38610.000.22280.22280.12480.4851-0.2879-0.1104.00.000.0538-0.05370.000.03110.03110.00090.06765-0.0402-0.0008.00.000.0239-0.02390.000.01380.01380.00590.0300-0.0178-0.0052.00.000.2559-0.25590.000.14770.14770.09300.3215-0.1908-0.0823相電流計(jì)算Ia=Ia1+Ia2+Ia3;Ib=a2Ia1+aIa2+Ia3;Ic=aIa1+2Ia2+Ia3IIED=IBE0.04780.5177∠0.0478∠240°240°0.1077∠0.0478∠120°0-j0.0932j0.09320.06310.0302-0.03020.02670.4392∠0.0429∠254°261.2°0.4392∠0.0429∠106°98.8°DC0.7720.772∠240°0.772∠240°0-j0.6687j0.66870.5704-0.098-0.0980.0868240°0.5117∠0-j0.4432j0.44320.3884-0.0547-0.05470.0484相別ABCABCABCA0-j0.0414j0.04140.0335-0.0075-0.00750.007DA0.10770.1077∠0.700∠253°0.700∠AC0.5117B0.094∠0.094∠250°CIIj序00序0-j0.1099-j0.085j8j.1431j序序序序計(jì)算各相電壓：Ua=Ua1+Ua2+Ua3;Ub=a2Ua1+aUa2+Ua3;Uc=aUa1+a2Ua2+Ua330°0°43°7°8°51.2°35.4°4.6°UaUbUcUaUbUcUaUbUcUaUbUc(1)形成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣；(2)可以計(jì)算各種短路故障：A)故障口的序電流和相電流；B)網(wǎng)絡(luò)中各支路的序電流C)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的序電壓和相電壓。(3)能夠以文件的形式清楚地輸出計(jì)算結(jié)果。本程序使用簡單，只需按規(guī)定格式輸入電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息到一個名為存在指定的文件里，打開它便可查看計(jì)算結(jié)果。經(jīng)核對，程序的運(yùn)行結(jié)果與指導(dǎo)書和手算結(jié)果基本一致，故本程序能正確地實(shí)現(xiàn)故障計(jì)算的功能。手算過程與計(jì)算機(jī)計(jì)算過程之間的差別在于所選取的計(jì)算模型不同，手算的關(guān)鍵在于正確地化簡網(wǎng)絡(luò)，求得網(wǎng)絡(luò)的電流分支系數(shù)和故障點(diǎn)綜合阻抗；而計(jì)算機(jī)則是以線性方程組作為計(jì)算模型，它的關(guān)鍵是要形成一個正確的阻抗矩陣與及能正確求解線性方程組。解算過程雖不一樣但結(jié)果是基本吻合的。開始開始數(shù)組、變量的定義從文件輸入原始數(shù)據(jù)FTypeypeFTypeypeFTypeK(1)故障K(2)故障K(1)故障K(2)故障K(1，1)故障各節(jié)點(diǎn)序電各節(jié)點(diǎn)序電壓各節(jié)點(diǎn)序電流各電氣量的相量輸出計(jì)算結(jié)果結(jié)束/*正序結(jié)點(diǎn)數(shù)*//*正序支路數(shù)*//*零序結(jié)點(diǎn)數(shù)*//*零序支路數(shù)*/floatSR[3][3],SI[3][3];FILE*rf,*wf;/*算子矩陣*//*輸入,輸出文件指針*/{floatY1[N1][N1],Y0[N0][N0],Z1[N1][N1],Z0[N0][N0];floatI0[N1];floatUN[N1][3],U[N1][3],IL[M1][3],I[M1][3];*/*/floatz1[M1],z0[M0];intn11[M1],n12[M1],n01[M0],n02[M0],zl1[M1],zl0[M0];ntijtprf=fopen("d:\in.txt","r");opendouttxtwif(rf==NULL){fprintf(wf,"不能打開文件!");}for(i=0;i<m0;i++)fscanf(rf,"%d%d%d%f",&zl0[i],&n01[i],&n02[i],&z0[i]);for(i=0;i<m1;i++)fscanf(rf,"%d%d%d%f",&zl1[i],&n11[i],&n12[i],&z1[i]);for(i=0;i<3;i++)for(j=0;j<3;j++)fscanf(rf,"%f%f",&SR[i][j],&SI[i][j]);for(i=0;i<n1;i++)fscanf(rf,"%f",&I0[i]);/*結(jié)點(diǎn)導(dǎo)納,阻抗矩陣*//*結(jié)點(diǎn)注入電流正常分量*//*結(jié)點(diǎn)序相電壓,支路序相電流/*正,零序支路阻抗*//*支路相關(guān)結(jié)點(diǎn),支路編號*//*控制循環(huán)變量*//*故障類型,故障結(jié)點(diǎn)*//*正零序結(jié)點(diǎn)數(shù)支路數(shù)*//*打開文件*//*讀入數(shù)據(jù)*/*/*//*形成正序結(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣*//*形成零序結(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣*//*形成正序結(jié)點(diǎn)阻抗矩陣/*形成零序結(jié)點(diǎn)阻抗矩陣for(i=0;i<n1;i++)UPZsigniIi];if(kp==1){IF[1]=IF[2]=0;}{IF[1]=-IF[0];IF[2]=0;}{}for(i=0;i<n1;i++)for(j=0;j<3;j++)UN[i][j]=0;for(i=0;i<n1;i++){for(j=0;j<n1;j++)UN[i][0]+=Z1[i][j]*I0[j];UN[i][0]+=Z1[i][sign-1]*IF[0];/*形成口電壓,口阻抗*//*形成口電流*//*形成結(jié)點(diǎn)序電壓*/UN[i][1]=Z1[i][sign-1]*IF[1];UN[i][2]=Z0[i][sign-1]*IF[2];}for(i=0;i<m1;i++)/*形成支路序電流*/{iniif(t==0){IL[i][0]=UN[p-1][0]/z1[i]+I0[p-1];IL[i][1]=UN[p-1][1]/z1[i];}{IL[i][0]=-UN[t-1][0]/z1[i]+I0[t-1];IL[i][1]=-UN[t-1][1]/z1[i];}else{IL[i][0]=(UN[t-1][0]-UN[p-1][0])/z1[i];IL[i][1]=(UN[t-1][1]-UN[p-1][1])/z1[i];}}for(i=0;i<m0;i++){t=n01[i];niif(t==0)IL[i][2]=UN[p-1][2]/z0[i];IL[i][2]=-UN[t-1][2]/z0[i];elseILiUNtUNp[2])/z0[i];}fprintf(wf,"故障分析的計(jì)算結(jié)果為：\n");/*輸出計(jì)算結(jié)果*/fprintf(wf,"故障類型為:");ifkp1)fprintf(wf,"k(3)\n");fprintf(wf,"k(2)\n");fprintf(wf,"k(1)\n");fprintf(wf,"k(1,1)\n");for(i=0;i<3;i++)fprintf(wf,"%f",IF[i]);for(i=0;i<3;i++)fprintf(wf,"%f",IFX[i]);fprintf(wf,"\n");fprintf(wf,"各結(jié)點(diǎn)序(1,2,0),相電壓(A,B,C)為:\n");}MintnMintnintm結(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣*//*形成{floaty[M1];inti,j,k;for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<n;j++)Y[i][j]=0;for(i=0;i<m;i++)y[i]=1/z[i];for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<m;j++)if(n1[j]==i+1||n2[j]==i+1)Y[i][i]+=y[j];for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<n;j++)if(i!=j&&((n1[k]==i+1&&n2[k]==j+1)||(n1[k]==j+1&&n2[k]==i+1)))Y[i][j]=-y[k];}voidprog2(floatY[][N1],floatZ[][N1],intn){floatL[N1][N1],D[N1],I[N1],U[N1];/*形成結(jié)點(diǎn)阻抗矩陣*//*三角分解法*/inti,j,k;for(i=0;i<n;i++){D[i]=Y[i][i];for(j=0;j<i;j++)L[i][j]=Y[i][j];}{L[k][k]=1;for(j=0;j<k;j++){for(i=0;i<j;i++)L[k][j]-=L[k][i]*D[i]*L[j][i];L[k][j]/=D[j];}for(i=0;i<k;i++)D[k]-=L[k][i]*L[k][i]*D[i];}for(i=0;i<n;i++){for(j=0;j<n;j++)I[j]