电力系统短路故障的计算机算法程序设计11教学教材.docx
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电力系统短路故障的计算机算法程序设计11教学教材
信息工程系
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:
钟建伟
2012年03月18日
信息工程学院课程设计任务书
学生姓名
学号
成绩
设计题目
电力系统短路故障的计算机算法程序设计
设
计
内
容
电力系统故障的计算程序设计及编制和调试。
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。
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。
(1)对称短路计算的输入/输出数据(供参考)
输入数据可考虑为以下两个部分:
数据1(可用变量表示):
节点数、支路数、故障节点
数据2(可用二维数组表示):
支路参数即
支路首端号、支路末端号、支路电抗值
输出数据(可用二维数组表示)为:
节点导纳矩阵或阻抗矩阵、故障节点、故障点电流、支路电流、各节点电压。
(2)简单不对称短路计算的输入/输出数据(供参考)
输入数据可考虑为以下两个部分:
数据1(可用变量表示):
节点数、支路数、故障节点
数据2(可用二维数组表示):
支路参数即
支路首端号、支路末端号、支路正序电抗值、负序电抗值、零序电抗值
输出数据(可用二维数组表示)为:
故障节点、故障点电流、各支路电流、各节点电压的序分量和相分量。
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;
注:
在
(1)、
(2)中选取其中之一做为计算题。
6.考核
考核时间:
第10周以前;
考核地点:
学院计算机房;
考核内容:
运行所设计的程序,就该程序回答老师随机提问。
7.参考资料(可以跟据编程情况自行增减)
(1)《电力系统分析》(上册)华中科技大学出版社何仰赞
(2)《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
(3)《电力系统故障分析》清华大学出版社周荣光
(4)《短路电流实用计算方法》电力工业出版社西安交通大学等
(5)《电网计算与程序设计》湖南科学技术出版社周作仁等
(6)《电力系统计算》水利电力出版社周孝信等
(7)《电力系统计算》水利电力出版社西安交通大学等
8.课程设计说明书格式
(1)封面(见后页)
(2)内容顺序:
课程设计说明
选择所用计算机语言的理由
程序主框图及主要数据变量说明
程序及说明(所引用的计算公式和数据应注明来源)
3道计算题及网络图,分别打印输入数据及说明/输出数据及说明
参考资料
时
间
安
排
第一周:
星期一到周四,查资料和搜集关于电力系统短路故障的信息。
同时对两种语言的简单了解和运用。
星期五到星期天构思电力系统短路故障的计算机设计。
第二周:
星期一至星期三,电力系统短路故障的设计。
星期四到星期六,整理程序,通过仿真验证设计。
星期天,整理资料打印。
参
考
资
料
何仰赞,电力系统分析(上),华中科技大学出版社,2001
胡华.MATLAB数学实验教程.银川:
宁夏人民出版社.2007
1.Matlab和MicrosoftVisualC++软件简介
1.1Matlab简介
在科学研究和工程应用中,往往要进行大量的数学计算,其中包括矩阵运算。
这些运算一般来说难以用手工精确和快捷地进行,而要借助计算机编制相应的程序做近似计算。
目前流行用Basic、Fortran和c语言编制计算程序,既需要对有关算法有深刻的了解,还需要熟练地掌握所用语言的语法及编程技巧。
对多数科学工作者而言,同时具备这两方面技能有一定困难。
通常,编制程序也是繁杂的,不仅消耗人力与物力,而且影响工作进程和效率。
为克服上述困难,美国Mathwork公司于1967年推出了“MatrixLaboratory”(缩写为Matlab)软件包,并不断更新和扩充。
目前最新的5.x版本(windows环境)是一种功能强、效率高便于进行科学和工程计算的交互式软件包。
其中包括:
一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序,并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。
在此环境下所解问题的Matlab语言表述形式和其数学表达形式相同,不需要按传统的方法编程。
不过,Matlab作为一种新的计算机语言,要想运用自如,充分发挥它的威力,也需先系统地学习它。
但由于使用Matlab编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致,所以不象学习其它高级语言--如Basic、Fortran和C等那样难于掌握。
实践证明,你可在几十分钟的时间内学会Matlab的基础知识,在短短几个小时的使用中就能初步掌握它.从而使你能够进行高效率和富有创造性的计算。
Matlab大大降低了对使用者的数学基础和计算机语言知识的要求,而且编程效率和计算效率极高,还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝,所以它的确为一高效的科研助手。
自推出后即风行美国,流传世界。
Simulink是MATLAB最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系统。
Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点,并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
其中电力行业的专用工具箱SimPowerSystems也在电力系统分析与计算中发挥了重大作用。
1.2MicrosoftVisualC++的简介
MicrosoftVisualC++是Microsoft公司推出的开发Win32环境程序,面向对象的可视化集成编程系统。
它不但具有程序框架自动生成、灵活方便的类管理、代码编写和界面设计集成交互操作、可开发多种程序等优点,而且通过简单的设置就可使其生成的程序框架支持数据库接口、OLE2,WinSock网络、3D控制界面。
它以拥有“语法高亮”,IntelliSense(自动编译功能)以及高级除错功能而著称。
比如,它允许用户进行远程调试,单步执行等。
还有允许用户在调试期间重新编译被修改的代码,而不必重新启动正在调试的程序。
其编译及建置系统以预编译头文件、最小重建功能及累加连结著称。
这些特征明显缩短程式编辑、编译及连结的时间花费,在大型软件计划上尤其显著。
VisualStudio是微软公司推出的开发环境,VisualStudio可以用来创建Windows平台下的Windows应用程序和网络应用程序,也可以用来创建网络服务、智能设备应用程序和Office插件。
VisualStudio是目前最流行的Windows平台应用程序开发环境。
目前已经开发到10.0版本,也就是VisualStudio2010。
VisualStudio2008包括各种增强功能,例如可视化设计器(使用.NETFramework3.5加速开发)、对Web开发工具的大量改进,以及能够加速开发和处理所有类型数据的语言增强功能。
VisualStudio2008为开发人员提供了所有相关的工具和框架支持,帮助创建引人注目的、令人印象深刻并支持AJAX的Web应用程序。
开发人员能够利用这些丰富的客户端和服务器端框架轻松构建以客户为中心的Web应用程序,这些应用程序可以集成任何后端数据提供程序、在任何当前浏览器内运行并完全访问ASPNET应用程序服务和Microsoft平台。
2.电力系统短路故障的计算机算法程序设计
1短路的基本知识
1.1系统短路的特点
根据电力系统短路的特点,建立了合理的短路的数学模型,在此基础上,形成电力系统短路电流实用汁算方法;节点阻抗矩阵的支路追加法.编制了对任意一个电力系统在任意点发生短路故障时三相短路电流及其分布的通用计算程序该办法适用予各种复杂结构的电力系统.从一个侧面展示了计算机应用于电力系统的广阔前景.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。
电力系统的短路故障是严重的,而又是发生几率最多的故障,一般说来,最严重的短路是三相短路。
当发生短路时,其短路电流可达数万安以至十几万安,它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。
为此,当发生短路时,继电保护装置必须迅速切除故障线路,以避免故障部分继续遭受危害,并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来,这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度,开关电气设备必须具备足够的开断能力,即必须经得起‘可能最大短路的侵扰而不致损坏。
因此,电力系统短路电流计算是电力系统运行分析,设计计算的重要环节,许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。
由于电力系统结构复杂,随着生产发展,技术进步系统日趋扩大和复杂化,短路电流计算工作量也随之增大,采用计算机辅助计算势在并行。
1.2概念简介
短路:
电力系统故障的基本形式。
短路故障:
电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。
短路类型:
4种。
最多的短路类型:
单相短路
对称短路(三相短路)、非对称短路(其余三种短路类型)。
断线故障(非全相运行、纵向故障):
一相断线、二相断线。
不对称故障:
非对称短路、断线故障
简单、复杂故障:
简单故障指系统中仅有一处短路或断线故障;复杂故障指系统中不同地点同时发生不对称故障。
1.3短路原因、危害
原因:
客观(绝缘破坏:
架空线绝缘子表面放电,大风、冰雹、台风)、主观(误操作)。
危害:
短路电流大(热效应、电动效应)、故障点附件电压下降、功率不
衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。
1.4解决措施:
继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器等
短路计算重要性
1.5对任务所涉及的关键:
电力系统无穷大容量供电系统,数学模型节点方程,短路电流方程,阻抗矩阵
2.计算项目条件
2.1假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.
具体规定:
对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以
的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.
2.2在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.
2.3短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.
3.计算步骤
3.1做出电力系统计算系统图
在计算用图中应包括与短路电流计算有关的全部电力元件(如系统、发电机、变压器、输电线路等),以及它们之间的连接关系。
在元件旁边应注明它们的技术数据,如额定电压、额定容量、线路的长度及线路型号等。
另外,在计算图上应标明短路点。
为了便于计算,每个元件按顺序编号。
3.2计算各元件参
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 电力系统 短路 故障 计算机 算法 程序设计 11 教学 教材