电力系统短路故障的计算机算法程序设计

电力系统分析课程设计报告书 题目: 电力系统短路故障的计算机算法程序设计 专 业：电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2012年 3 月 11 日 学生姓名 学 号 成 绩 设计题目 电力系统对称短路故障的计算计算法程序设计 设 计 内 容 电力系统故障的计算程序设计及编制和调试。 设 计 要 求 1．在对称短路计算、简单不对称短路计算中任选一种计算作为计算作业。 2．计算机语言自选。 3．设计、编制、调试出相关的通用计算程序。 4．输入／输出数据一律以文件格式形成。 5．要求计算的题目 (1)采用所编制的程序进行《电力系统分析》例6-3题，习题6-10、 6-11对称短路计算； (2)采用所编制的程序进行《电力系统分析》例8-5题、习题8-1简单不对称短路计算； 时 间 安 排 第10周以前 参 考 资 料 1、社《电力系统分析的计算机算法》邱晓燕等 中国电力出版社 2、《电力系统基础》 陈光会 王敏 中国水利电力出版社 3、《电力系统分析》(上册) 何仰赞等 华中理工大学出版社 4、《电力系统稳态分析》 陈珩 中国电力出版社 5、《MATLAB在电气工程中应用》李维波 中国电力出版社 6、《MATLAB电力系统设计与分析》吴天明等 国防工业出版 目录 1目的与原理4 1.1关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的4 1.2原理4 2总体设计6 2.1程序设计说明6 2.2选择计算机语言6 3程序设计9 3.1流程图：9 3.2习题实例10 4总结18 参考文献19 1目的与原理 1.1关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 电力系统正常运行的破坏多半是由于短路故障引起的，发生短路时，系统从一种状态剧变成另一种状态，并伴随复杂的暂态现象。所谓短路故障，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。 根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统计算程序使同学对电力系统分析有进一步理解，同时加强计算机实际应用能力的训练。 1.2原理 ①计算机计算原理 应用计算机进行电力系统计算，首先要掌握电力系统相应计算的数学模型；其次是运用合理的计算方法；第三则是选择合适的计算机语言编制计算程序。 建立电力系统计算的相关数学模型，就是建立用于描述电力系统相应计算的有关参数间的相互关系的数学方程式。该数学模型的建立往往要突出问题的主要方面，即考虑影响问题的主要因素，而忽略一些次要因素，使数学模型既能正确地反映实际问题，又使计算不过于复杂。 运用合理的计算方法，就是要求所选用的计算方法能快速准确地得出正确结果，同时还应要求在解算过程中占用内存少，以利提高计算机的解题规模。 选择合适的语言编写程序，就是首先确定用什么计算机语言来编制程序；其次是作出计算的流程图；第三根据流程图用选择的语言编写计算程序。然后上机调试，直到语法上无错误。 所编制的程序难免存在逻辑错误，因此先用一个已知结果的系统作为例题进行计算。用程序计算的结果和已知结果相比较，如果结果相差甚远就要逐步分析程序的计算步骤，查出问题的出处；如果结果比较接近，则逐步分析误差来源；直到结果正确为止。 最后将所编制出的正确计算程序，用于电力系统的实际计算。 ②电力系统短路计算计算机算法 一般在电力系统短路计算中，多数情况下只要计算短路电流、电压的周期分量起始值。因此，电力系统短路电流计算的数学模型，可归结为求解短路故障初始状态下的等值电路稳态解的问题。对于三相对称短路，可建立一相等值电路的计算模型，对于不对称短路，则可应用对称分量法建立系统的正、负、零序网络，从而建立故障计算的序网模型。 (1)对称短路计算 有关数学模型和原理框图以及已知结果的例题，参见《电力系统分析》第六章。常用的计算方法为节点导纳矩阵法或节点阻抗矩阵法，其形成方法分别参见《电力系统分析》第四章。 (2)简单不对称短路计算 有关数学模型、原理框图以及已知结果的例题参见《电力系统分析》第八章8-4节。 2总体设计 2.1程序设计说明 根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统计算程序使同学们对电力系统分析有进一步理解，同时加强计算机实际应用能力的训练。 2.2选择计算机语言 MATLAB软件的基本功能 在进行电力系统潮流计算，应用计算机算法进行求解节点导纳矩阵时候，我们要用到MATLAB的知识，所以应当对MATLAB的基本指令有所了解，下面是MATLAB的一些基本功能： 进入MATLAB之后，会看到一个MATLAB Command Window，称为命令窗，它是最主要的窗口，既是键入命令也是显示计算结果的地方。另外还有一个编程窗，专门用来编辑应用程序。还有一个主窗口，用来记录已使用过的历史命令和已打开的目录，方便使用者查找。如果绘图还会自动弹出一个绘图窗，专门用来显示绘制的图形。MATLAB一般有3种进行计算的方法，第1种就如同使用计算器，直接输入数值和运算符，立即从屏幕上获得结果。第2种先对变量赋值，然后再输入由变量构成的表达式，也可立即获得结果。第3种，就是采用编程的方法来解决较复杂的，诸如含有判断、循环、迭代、递归等算法的较复杂的问题。上述方法中，第2和第3包括了数组和矩阵运算，只要定义了数组和矩阵变量，就可以如同普通代数运算一样直接用变量进行数学运算，十分方便。 我们使用的是第四代计算机语言的MATLAB，利用其丰富的函数资源，它的优点如下： 1.语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。MATLAB程序书写形式自由，利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。可以说，用MATLAB进行科技开发是站在专家的肩膀上。 具有FORTRAN和C等高级语言知识的读者可能已经注意到，如果用FORTRAN或C语言去编写程序，尤其当涉及矩阵运算和画图时，编程会很麻烦。例如，如果用户想求解一个线性代数方程，就得编写一个程序块读入数据，然后再使用一种求解线性方程的算法(例如追赶法)编写一个程序块来求解方程，最后再输出计算结果。在求解过程中，最麻烦的要算第二部分。解线性方程的麻烦在于要对矩阵的元素作循环，选择稳定的算法以及代码的调试动不容易。即使有部分源代码，用户也会感到麻烦，且不能保证运算的稳定性。解线性方程的程序用FORTRAN和C这样的高级语言编