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1、电力系统暂态上机计算教学指导书电力系统暂态上机计算教学指导书（适用于Matlab）一、基础知识1 为完成本次设计，需要掌握的Matlab的基础知识有：数组的创建和计算，循环语句，条件选择语句，条件判断语句，绘制二维图的语句；2 提供了Matlab的学习参考精通Matlab6.5光盘版；3 Matlab是区分大小写的；4 本次设计需要学习和掌握的专业知识：电力系统暂态分析相关知识；5 matlab 在三角函数计算时默认是弧度，而不是度；6 Matlab 数组（矩阵）的下标从1开始；7 Matlab 默认小数点后保留4位；8 如果不想显示变量的数值，则在该行末尾加“;”符号。 三、程序设计指导提供
2、了两个程序，（1）不对称短路，名字是buduichen.m；（2）稳定计算的程序，名字是wending.m。所有程序里“%”表示该行为注释行。1 不对称短路程序function buduichen %数据来源于教材电力系统暂态分析P129例（5-1）%给学生提供的不对称短路故障的部分程序。%要求的工作（1）自动形成导纳阵；（2）完善短路类型，两相相间短路和两相短路接地；（3）求短路后发电机的电压 clear %清除所有变量的值 %输入支路各序阻抗，ZZ1表示支路正序阻抗，ZZ2表示支路负序阻抗，ZZ0表示支路零序阻抗ZZ1(1,2)=j*0.1;ZZ1(1,3)=j*0.1;ZZ1(2,3)=
3、j*0.1;ZZ2(1,2)=j*0.1;ZZ2(2,3)=j*0.1;ZZ2(1,3)=j*0.1;ZZ0(1,2)=j*0.2;ZZ0(2,3)=j*0.2;ZZ0(1,3)=j*0.2;%输入节点导纳矩阵，Y1表示不计发电机节点的正序网络节点导纳阵，Y2表示不计发电机节点的负序网络节点导纳阵，Y0表示不计发电机节点的零序网络节点导纳阵，Y1=-j*26.6266 j*10 j*10 j*10 -j*33.2933 j*10 j*10 j*10 -j*19.96;Y2=-j*26.6266 j*10 j*10 j*10 -j*33.2933 j*10 j*10 j*10 -j*19.96;
4、Y0=-j*30 j*5 j*5 j*5 -j*50 j*5 j*5 j*5 -j*10;YY1=-j*39.96 j*10 j*10 j*20 0 %YY1表示计及发电机节点的正序网络节点导纳阵，YY2表示计及发电机节点的负序网络节点导纳阵 j*10 -j*59.96 j*10 0 j*40 j*10 j*10 -j*19.96 0 0 j*20 0 0 -j*30 0 0 j*40 0 0 -j*60;YY2=YY1;N1=3; %输入网络的节点数N2=5; %输入包括所有发电机节点的网络的节点数k=3;%输入短路点的节点号fault=1; %输入短路类型 ;f(1)=1单相短路接地;f(
5、2)=2两相相间短路;f(1,1)=3两相短路接地%第一部分：计算所有节点的a,b,c三相电压for p=1:N1 if p=k I(p)=1; else I(p)=0; endend%正序Z1=eye(N1)/Y1;% eye(N1)是3阶的单位矩阵,求节点导纳矩阵Y1的逆阵,即节点阻抗矩阵ZZ1(:,k)=Z1*I;%短路点k的自阻抗和互阻抗 Zk1=Z1(:,k);%负序Z2=eye(N1)/Y2;Z2(:,k)=Z2*I;Zk2=Z2(:,k);%零序Z0=eye(N1)/Y0;Z0(:,k)=Z0*I; Zk0=Z0(:,k);%计根据故障类型选择不同的计算公式，算故障点各序电流if
6、 fault=1 Ik1=1/(Z1(k,k)+Z2(k,k)+Z0(k,k); Ik2=Ik1;Ik0=Ik1;else if fault=2 else if fault=3 end end endend%计算各序电流的故障分量for p=1:N1 p if p=k I1(p)=-1*Ik1; I2(p)=-1*Ik2; I0(p)=-1*Ik0; else I1(p)=0; I2(p)=0; I0(p)=0; endend%计算故障点各序电压的故障分量 P96公式（4-13）uu1(:,k)=Y1I1.; %“”表示左除 AB=inv(A)*B inv是求逆阵。 即AX=Buu2(:,k)
7、=Y2I2.;uu0(:,k)=Y0I0.;%假设故障前空载，各节点电压正序分量为1 for p=1:N1 U1(p)=1;end%计算故障点发生故障后的电压值:正常运行的分量+故障分量，P37公式（5-39）u1=U1+uu1(:,k); %计算所有节点正序电压u2=uu2(:,k); %计算所有节点负序电压u0=uu0(:,k); %计算所有节点零序电压a=-0.5+j*sqrt(3)/2;T=1 1 1 % T为对称分量法的变换矩阵，见P94公式（4-4） a2 a 1 a a2 1; for p=1:N1 U=u1(p) u2(p) u0(p); p Uabc=T*U. %Uabc表示
8、p节点的a,b,c三相电压向量,见P94公式（4-4） UUabc=abs(Uabc) %UUabc表示p节点的a,b,c三相电压有效值end%第二部分：计算支路电流for m=1:N1 for n=1:N1 if mn mn(1)=m;mn(2)=n; mn I1(m,n)=(u1(m)-u1(n)/ZZ1(m,n);%支路正序电流 I2(m,n)=(u2(m)-u2(n)/ZZ2(m,n);%支路负序电流 I0(m,n)=(u0(m)-u0(n)/ZZ0(m,n);%支路零序电流 Iabc=T*I1(m,n) I2(m,n) I0(m,n).;%由序分量合成相分量 Iabc abs(Iab
9、c) end endend%第三部分：计算发电机的端电压，只写了部分程序，余下的工作由同学们完成。要考虑变压器绕组是11点接线的for p=1:N2 if p=k II(p)=-Ik1; else II(p)=0; endendvv1(:,k)=YY1II.;vv2(:,k)=YY2II.; for p=1:N2 V1(p)=1;end2稳定计算的程序function wending%下面是电力系统暂态分析210页例题8-1的计算过程clear %清除所有的变量值PGN=240; %发电机额定有功功率SB=220; % 选取的基准功率f0=50; % 系统额定频率U=1; %无穷大系统电压标幺
10、值为1 PT=220/SB; %正常运行时发电机向无穷大系统传输的有功功率标幺值P=PT;Q=P*tan(acos(0.98) Tj=6*(PGN/0.8)/SB %归算后的发电机惯性时间常数X1=0.798; %正常运行时网络等值电抗X2=2.8; %故障存在时网络的等值电抗X3=1.041; %故障切除时网络的等值电抗E=sqrt(U+Q*X1/U)2+(P*X1/U)2) %发电机暂态电动势D0=atan(P*X1/U)/(U+Q*X1/U)*180/pi % 求正常运行时的功角。 matlab 在三角函数计算时默认是弧度，而不是度。P2M=E*U/X2 %故障存在时发电机的最大功率P3
11、M=E*U/X3 %故障存在时发电机的最大功率DH=180-asin(1/1.35)*180/pi % 电力系统暂态分析P207图8-2中 h点所对应的功角DCM=acos(PT*(pi/180)*(DH-D0)+P3M*cos(DH*pi/180)-P2M*cos(D0*pi/180)/(P3M-P2M)*180/pi %求出了极限切除角%下面是电力系统暂态分析214页例题8-2的计算过程,可以用逐段计算法,也可以用改进欧拉法.%用逐段计算法时,注意(1)在第一个时段求功角增量的公式与其它时段是不同的;(2)在0.15S时功率有跃变%(1)计算极限切除时间dt=0.05;K=360*f0*dt2/Tj;DD1=0;D1=D0;for i=1:5D(i)=D1;t(i)=dt*(i-1);P2=P2M*sin(D1*pi/180);DP2=PT-P2;if i=1DD1=DD1+K*DP2/2;elseDD1=DD1+K*DP2;endD1=D1+DD1;endt,Dplot(t,D,-)%(1)当故障切除时间为0.15S时计算功角随时间变化的曲线.下面的程序自己写6