電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)——潮流計(jì)算和短路計(jì)算的程序?qū)崿F(xiàn)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 第一次迭代的修正方程 DetaU= 0 節(jié)點(diǎn) 1的電壓是 節(jié)點(diǎn) 2的電壓是 信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 12 節(jié)點(diǎn) 3的電壓是 + 節(jié)點(diǎn) 4的電壓是 1 I = + + 雅克比矩陣 Jacbi= 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 修正方程 DetaU= I = + + 雅克比矩陣 Jacbi= 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 修正方程 DetaU= * 信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 13 I = + + 雅克比矩陣 Jacbi= 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 修正方程 DetaU= * 迭代次數(shù)為 4 節(jié)點(diǎn) 1的電壓是 節(jié)點(diǎn) 2的電壓是 節(jié)點(diǎn) 3的電壓是 + 節(jié)點(diǎn) 4的電壓是 1 可見(jiàn)：上述計(jì)算結(jié)果，與電力系統(tǒng) 分析教材上的結(jié)果基本一致。我們也可以用matlab/simulink 中 提 供 的 圖 形 用 戶(hù) 分 析 界 面 powergui 模 塊 以 及SimPowerSystem 模塊搭建模型，進(jìn)行潮流計(jì)算分析 ，同樣可以驗(yàn)證上述結(jié)果。另外，也可以運(yùn)用 中國(guó)電力科學(xué)院開(kāi)發(fā)的電力系統(tǒng)分析綜合程序軟件 PSASP 進(jìn)行潮流計(jì)算。 由于時(shí)間有限，在此不再贅述。 信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 14 二． 三相短路計(jì)算 計(jì)算原理：利用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣計(jì)算短路電流 如圖 31 所示假定系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn) f 經(jīng)過(guò)渡阻抗 zf發(fā)生短路。這個(gè)過(guò)渡阻抗 zf 不參與形成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，如果保持故障處的邊界條件不變，把網(wǎng) 絡(luò)的原有部分同故障支路分開(kāi) 圖 31 因此，對(duì)于正常的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)而言，發(fā)生短路相當(dāng)于在故障節(jié)點(diǎn) f增加了一個(gè)注入電流 If，因此，網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn) i 的電壓可以表示為 （ 31） 式中， G 為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有源節(jié)點(diǎn)的集合。 由上式可見(jiàn)，任一節(jié)點(diǎn) i的電壓都由兩項(xiàng)疊加而成，第一項(xiàng)表示當(dāng)注入電流 If=0時(shí)由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源在節(jié)點(diǎn) i產(chǎn)生的電壓，也就是短路前瞬間正常運(yùn)行狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)電壓，這是節(jié)點(diǎn)電壓的正常分量，記作 Vi（ 0）。第二項(xiàng)是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中所有電流源都斷開(kāi)，電壓源都短接時(shí)，僅僅由短路電流 If 在節(jié)點(diǎn) i 產(chǎn)生的電壓，這就是節(jié)點(diǎn)電壓的故障分量。 由此可知，式（ 31）又可表示為 （ 32） 式（ 32 ）也適用于故障點(diǎn) f，于是有 （ 33） 式中， 是故障點(diǎn) f 的自阻抗，也稱(chēng)為輸入阻抗。 根據(jù)邊界條件 有 源網(wǎng) 絡(luò). fV.fI fZ有 源網(wǎng) 絡(luò).fV.fI? .fV.fI fZffifii IZVV ??? ?? )0(?? ?? Gj fifjiji IZIZV ???fffff IZ ??? ?? )0(ffZ 0?? fff IzV ??信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 15 （ 34） 由式（ 33）和（ 34）可以得出 （ 35） 即可求出短路電流。 注意 ：上述計(jì)算方法以及公式來(lái)源于電力系統(tǒng)分析上冊(cè) P136P137 ： 形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 輸入數(shù)據(jù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣 If 列元素 用公式（ 611）計(jì)算各點(diǎn)電壓 Vi=1Zif/( Zff+zf) 用公式（ 69）計(jì)算指定支路的電路 Ipq=(KvpVq)/zpq 選擇故障點(diǎn) If 輸出結(jié)果 用公式（ 610）計(jì)算短路電流 If If=1/（ Zff+zf） z電流 If 輸入數(shù)據(jù) fffff zZVI ?? )0(??信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 16 【例 63】在如圖 23所示的電力系統(tǒng)中分別在節(jié)點(diǎn) 1和節(jié)點(diǎn) 5接入發(fā)電機(jī)支路，其標(biāo)幺值參數(shù)為： , 5151 jzjzEE ???? ?? 。在節(jié)點(diǎn) 3發(fā)生三相短路，計(jì)算短路電流及網(wǎng)絡(luò)中的電流分布。線(xiàn)路的電阻和電容略去不計(jì)，變壓器的標(biāo)幺變比等于 1。各元件參數(shù)的標(biāo)幺值如下： , ,, 43 034 032 023 042 024 034 232445451212 jyyjyyjyyjz jzjzkjzkjz ???????? ???????? 圖 23 電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖 圖 24 三相短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)圖 (用 multisim 軟件可畫(huà)出 ) Y= ?? ??1E? 5E?1z 5z12z 24z23z 34z45z1 234 5信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 17 0 0 0 0 0 0 0 0 三相短路計(jì)算程序及結(jié)果如下： n=input(39。請(qǐng)輸入短路節(jié)點(diǎn)號(hào) f=39。)。 Y=[, , 0, 0 , 0。 0+, , , , 0。 0, , , , 0。 0, , , , 。 0, 0, 0, , ]。 disp(39。導(dǎo)納矩陣 Y=39。),disp(Y) Z=inv(Y)。 %求逆矩陣，得到阻抗矩陣 disp(39。阻抗矩陣 Z=39。),disp(Z) disp(39。短路電流 If為 39。) If=1/ disp(39。故障后，各節(jié)點(diǎn)電壓為 39。) V1=*If V2=*If V3=0 V4=*If V5=*If disp(39。故障后，各支路電流為 39。) I54=(V5V4)/ I43=(V4V3)/ I23=(V2V3)/ I12=(V1V2)/ I24=(V2V4)/ 運(yùn)行結(jié)果如下： 請(qǐng)輸入短路節(jié)點(diǎn)號(hào) f=3 導(dǎo)納矩陣 Y= 0 0 + 0 0 0 0 + 0 + 0 + 0 + 0 0 0 + 0 0 + 0 0 0 + 0 + 0 信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 18 0 + 0 0 0 0 + 0 阻抗矩陣 Z= 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 0 + 0 + 0 0 0 + 0 + 0 + 0 0 0 + 0 + 0 + 短路電流 If為 If = 0 故障后，各節(jié)點(diǎn)電壓為 V1 = V2 = V3 = 0 V4 = V5 = 故障后，各支路電流為 I54 = 0 I43 = 0 I23 = 0 I12 = 0 I24 = 0 可見(jiàn)：此計(jì)算結(jié)果與電力系統(tǒng)分析教材上的結(jié)果一樣。 信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 19 三．不對(duì)稱(chēng)短路計(jì)算 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 圖 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖 在 K 點(diǎn)發(fā)生不對(duì) 稱(chēng)短路，系統(tǒng)各元件參數(shù)如下： (為簡(jiǎn)潔，不加下標(biāo) *) 發(fā)電機(jī) G1： Sn=120MVA， Un=，次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)標(biāo)幺值 ，次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值 dX? 為 ，負(fù)序電抗標(biāo)幺值為 ； 變壓器 T1： Sn=60MVA， UK%= 變壓器 T2： Sn=60MVA， UK%= 線(xiàn)路 L=105km，單位長(zhǎng)度電抗 x1= ， x0=3x1, 負(fù)荷 L1： Sn=60MVA， X1=， X2= 負(fù)荷 L2： Sn=40MVA， X1=， X2= 取 SB=120MVA 和 UB為所在級(jí)平均額定電壓 Vav。 ⑴ 選擇 110kV 為電壓基本級(jí)，畫(huà)出用標(biāo)幺值表示的各序等值電路。并求出各序元件的參數(shù)（要求列出基本公式，并加說(shuō)明）。 ⑵ 化簡(jiǎn)各序等值電路并求出各序總等值電抗。 ⑶ K 處發(fā)生單相直接接地短路，列出邊界條件并畫(huà)出復(fù)合相序圖。求出短路電流。 ⑷ 設(shè)在 K 處發(fā)生兩相直接接地短路，列出邊界條件并畫(huà)出復(fù)合相序圖。求出短路電流。 ⑸ 討論正序定則及其應(yīng)用。并用正序定則直接求在 K 處發(fā)生兩相直接短路時(shí)的短路電流。 ⑹ 思考提高：用 Matlab 仿 真并比較結(jié)果。 信息工程學(xué)院 (課程設(shè)計(jì) ) 20