电力系统暂态上机计算教学指导书(适用于matlab)

电力系统暂态上机计算教学指导书1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functionbuduichen%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)=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*26.6266j*10j*10j*10-j*33.2933j*10j*10j*10-j*19.96];Y2=[-j*26.6266j*10j*10j*10-j*33.2933j*10j*10j*10-j*19.96];电力系统暂态上机计算教学指导书2Y0=[-j*30j*5j*5j*5-j*50j*5j*5j*5-j*10];YY1=[-j*39.96j*10j*10j*200%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*59.96j*100j*40j*10j*10-j*19.9600j*2000-j*3000j*4000-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(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forp=1:N1ifp==kI(p)=1;elseI(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);电力系统暂态上机计算教学指导书3%计根据故障类型选择不同的计算公式，算故障点各序电流iffault==1Ik1=1/(Z1(k,k)+Z2(k,k)+Z0(k,k));Ik2=Ik1;Ik0=Ik1;elseiffault==2elseiffault==3endendendend%计算各序电流的故障分量forp=1:N1pifp==kI1(p)=-1*Ik1;I2(p)=-1*Ik2;I0(p)=-1*Ik0;elseI1(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)=Y1\I1.';%“\”表示左除A\B=inv(A)*Binv是求逆阵。即AX=Buu2(:,k)=Y2\I2.';uu0(:,k)=Y0\I0.';%假设故障前空载，各节点电压正序分量为1forp=1:N1U1(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电力系统暂态上机计算教学指导书4a=-0.5+j*sqrt(3)/2;T=[111%T为对称分量法的变换矩阵，见P94公式（4-4）a^2a1aa^21];forp=1:N1U=[u1(p)u2(p)u0(p)];pUabc=T*U.'%Uabc表示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form=1:N1forn=1:N1ifmnmn(1)=m;mn(2)=n;mnI1(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Iabcabs(Iabc)endendend%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forp=1:N2ifp==kII(p)=-Ik1;elseII(p)=0;endendvv1(:,k)=YY1\II.';vv2(:,k)=YY2\II.';forp=1:N2V1(p)=1;end电力系统暂态上机计算教学指导书52．稳定计算的程序functionwending%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值为1PT=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P3M=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*dt^2/Tj;DD1=0;D1=D0;fori=1:5D(i)=D1;t(i)=dt*(i-1);P2=P2M*sin(D1*pi/180);DP2=PT-P2;ifi==1DD1=DD1+K*DP2/2;else电力系统暂态上机计算教学指导书6DD1=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