电力系统短路故障的计算机算法程序设计

课程设计报告——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：设计者：学号：华中科技大学电气与电子工程学院2目录一．课程设计说明-------------------------------------(3)二．选用所用语言的理由-------------------------------(3)三．程序主框图子框图及主要数据变量的说明-------------(3)四．程序说明（计算公式及出处）-----------------------(4)五．设计实际应用-------------------------------------(4)六.设计体会-----------------------------------------(10)七．参考资料----------------------------------------(10)八．附录（程序源代码）-------------------------------(10)3一．课程设计说明1.课程设计题目为：电力系统短路故障的计算机算法程序设计。2.实际任务为：编写计算机程序完成三相对称短路电流的实际计算。要求形成可执行文件，程序合格，输入输出数据以文件形式。其中，输入数据为：节点数，支路数，故障节点，支路首段号，支路末端号，支路电抗值。输出数据为：节点导纳矩阵，阻抗矩阵，故障点，故障点电流，支路电流，各节点电压。并以《电力系统分析》课本例题6-1，习题6-10,6-11为例进行计算和验算。二．选用所用语言的理由这次课程设计我选用的语言是C语言，原因是在大学阶段只接触过C语言，C语言有一定的基础，而且C语言完全能胜任这次编程任务。三．程序主框图子框图及主要数据变量的说明主要变量说明如下：init();（数据输入函数，形成节点导纳矩阵）brinv(doublea[],intn);（矩阵求逆函数）out_Y();（形成节点阻抗矩阵）short_Select();（输入短路点）Count_If();（计算出短路时各节点电压和各支路电流）floatyy[M][M]（导纳矩阵）,zz[M][M]（阻抗矩阵）;从duanlu.txt输入数据根据输入形成导纳矩阵对导纳矩阵求逆，得到阻抗矩阵通过课本上的公式，通过阻抗矩阵求故障时各点电压，各支路电流用户输入短路点和短路前电压（设负荷电流无影响）输出结果到result.txt文件4floatIf[M]（短路节点电流）;floatVol[M]（各节点电压）;floatIII[M]（各支路电流）;structpowernet{BYTEnode;BYTEline;BYTEhanghao;inthead_node;intend_node;floatreact;}net[N]；（电力网络结构体，用来表示电力网络各参数）四．程序说明（计算公式及出处）短路计算过程如下：输入数据－－形成节点导纳矩阵并求逆－－节点阻抗矩阵－－选择短路点f，输入短路前电压－－通过公式（6-10）计算短路电流If――通过公式（6-11）计算节点电压－－用公式（6-9）计算短路后支路电流。If＝Vf（0）/Zff（6-10）Vi＝Vi（0）-Zif*If（6-11）Ipq=(Vp-Vq)*(-Ypq)(6-9)各公式引自《电力系统分析》上册第六章。五．设计实际应用例6-3题输入数据如下：5571,1,0.151,2,0.1052,3,0.0652,4,0.083,4,0.054,5,0.18455,5,0.22.txt文件输出数据：节点导纳矩阵为：-16.19047546*j9.52380943*j0.00000000*j0.00000000*j0.00000000*j9.52380943*j-37.40842819*j15.38461590*j12.50000000*j0.00000000*j0.00000000*j15.38461590*j-35.38461685*j20.00000000*j0.00000000*j0.00000000*j12.50000000*j20.00000000*j-37.93478394*j5.43478251*j0.00000000*j0.00000000*j0.00000000*j5.43478251*j-9.98023701*j节点阻抗矩阵为：0.11813837*j0.09583523*j0.09017095*j0.08581381*j0.04673029*j0.09583523*j0.16291989*j0.15329060*j0.14588347*j0.07944150*j0.09017095*j0.15329060*j0.18598767*j0.16113926*j0.08774910*j0.08581381*j0.14588347*j0.16113926*j0.17287450*j0.09413958*j0.04673029*j0.07944150*j0.08774910*j0.09413958*j0.15146215*j短路节点为:3短路前电压为(忽略负荷电流的影响)：1.000000短路点的电流为:If[3]=-5.376700*j短路节点电压为:Vol[1]=0.515178Vol[2]=0.175802Vol[3]=0.000000Vol[4]=0.1336026Vol[5]=0.528199各支路电流为:III[1][1]=-3.232147*jIII[1][2]=-3.232147*jIII[2][3]=-2.704651*jIII[2][4]=-0.527499*jIII[3][4]=2.672048*jIII[4][5]=2.144548*jIII[5][5]=-2.144548*j习题6—10输入数据：5571,1,0.231,3,0.1052,2,0.282,4,0.213,4,0.435543,5,0.29044,5,0.2541输出数据：节点导纳矩阵为：-13.87163544*j0.0000000*j9.52380943*j0.00000000*j0.0000000*j70.00000000*j-8.33333302*j0.00000000*j4.76190472*j0.00000000*j9.52380943*j0.000000*j-15.26333618*j2.29600048*j3.44352627*j0.00000000*j4.76190472*j2.29600048*j-10.99336338*j3.93545866*j0.00000000*j0.00000000*j3.44352627*j3.93545866*j-7.37898493*j节点阻抗矩阵为：0.18042089*j0.06035720*j0.15778695*j0.10562509*j0.12996729*j0.06035720*j0.20652170*j0.08791157*j0.15141298*j0.12177899*j0.15778695*j0.08791157*j0.22982012*j0.15384525*j0.18930019*j0.10562509*j0.15141298*j0.15384525*j0.26497272*j0.21311322*j0.12996729*j0.12177899*j0.18930019*j0.21311322*j0.33752048*j短路节点为:5短路前电压为(忽略负荷电流的影响)：1.000000短路点的电流为:If[5]=-2.962783*j短路节点电压为:Vol[1]=0.614935Vol[2]=0.639195Vol[3]=0.4391458Vol[4]=0.368592Vol[5]=0.000000各支路电流为:III[1][1]=-1.674195*jIII[1][3]=-1.674195*jIII[2][2]=-1.288588*jIII[2][4]=-1.288588*jIII[3][4]=-0.161989*jIII[3][5]=-1.512206*jIII[4][5]=-1.450577*j习题6—11输入数据：3341,1,0.21,2,0.22,3,0.13,3,0.15输出数据：节点导纳矩阵为：3129-10.00000000*j5.00000000*j0.00000000*j5.00000000*j-15.00000000*j10.00000000*j0.00000000*j10.00000000*j-16.66666603*j节点阻抗矩阵为：0.13846155*j0.07692308*j0.04615385*j0.07692308*j0.15384616*j0.09230770*j0.04615385*j0.09230770*j0.11538462*j短路节点为:3短路前电压为(忽略负荷电流的影响)：1.050000短路点的电流为:If[3]=-9.099999*j短路节点电压为:Vol[1]=0.630000Vol[2]=0.210000Vol[3]=-0.000000各支路电流为:III[1][1]=-2.100000*jIII[1][2]=-2.100000*jIII[2][3]=-2.100000*jIII[3][3]=-7.000000*j六．设计体会这次设计体会良多，首先是通过短路电流的计算，熟悉了以前电力系统分析的课程，巩固了专业知识，同时通过C语言的使用也使几乎已经忘干净的C语言技能得以回复和巩固。七．参考资料《电力系统分析》上册，第三版，何仰赞温增银华中科技大学出版社《程序设计基础》（C语言）王载新曾大亮杨有安崔珂梅清华大学出版社八．附录（程序源代码）#includestdio.h10#includemath.h#includeconio.h#includestring.h#includestdlib.h#includemalloc.h#defineN100#defineM100#defineBYTEunsignedcharinit();intbrinv(doublea[],intn);out_Y();intshort_Select();Count_If();structpowernet{BYTEnode;BYTEline;BYTEhanghao;inthead_node;intend_node;floatreact;}net[N];floatyy[M][M],zz[M][M];floatIf[M];floatVol[M];floatIII[M];voidmain(){init();//输入原始数据out_Y();//形成节点导纳、节点阻抗Count_If();//计算短路电流，节点电压，支路电流}init(){11inti,j;floattemp=0;FILE*fp;if((fp=fopen(duanlu.txt,r))==NULL){printf(程序使用方法：\n\n在与程序的同一文件夹下建立duanlu.txt文本文件\nduanlu.txt文本文件第一行输入的是：节点数支路数输入数据的行数。\n（例如：335）。表示3个节点，3个支路,txt文件里输入有5行数据（不包括本行）。\n回车另起一行为：首节点，末节电，支路电抗。（例如：1，2，0.15）\n\n);B:gotoB;}fscanf(fp,%d%d%d,&net[0].node,&net[0].line,&net[0].hanghao);printf(本系统节点数：%d,支路数：%d\n\n,net[0].node,net[0].line);printf(以下为线路阻抗：\n\n);printf(始节点末节电电抗\n);for(i=0;inet[0].hanghao;i++){fscanf(fp,%d,%d,%f,&net[i].head_node,&net[i].end_node,&net[i].r