电力系统短路故障的计算机算法程序的设计说明

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1、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.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).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，

2、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.从 duanlu.txt 输入数据根据输入形成导纳矩阵对导纳矩阵求逆，得到阻抗矩阵用户输入短路点和短路前电压（设负荷电流无影响）通过课本上的公式，通过阻抗矩阵求故障时各点电压，各支路电流输出结果到resul

3、t.txt 文件主要变量说明如下：init ();（数据输入函数，形成节点导纳矩阵）brinv(double a, int n);（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）float yyMM（导纳矩阵） ,zzMM（阻抗矩阵） ;float IfM（短路节点电流） ;float VolM（各节点电压） ;float IIIM（各支路电流） ;struct powernet.BYTE node;BYTE line;BYTE hanghao;int head_node;int end

4、_node;float react;netN；（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。I f Vf （ 0） /Z ff（ 6-10 ）Vi Vi（ 0） -Z if* I f（6-11 ）I pq=(Vp-Vq)*(-Y pq)(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 ：5 5 71,1,0.151,2,0.1052

5、,3,0.0652,4,0.083,4,0.054,5,0.1845,5,0.22.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*j 12.50000000*j.0.00000000*j0.00000000*j15.38461590*j -35.38461685*j20.00000000*j0.00000000*j0.00000000*j12.50000000*j 20.00000000*j -37.93

6、478394*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*j0.16113

7、926*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 : If3=-5.376700*j短路节点电压为 :Vol1= 0.515178Vol2= 0.175802Vol3= 0.000000Vol4= 0.133602Vol5= 0.528199各支路电流为 :III11= -3.232147*jIII12= -3.232147*jIII23= -2.704651*j.III

8、24= -0.527499*jIII34= 2.672048*jIII45= 2.144548*jIII55= -2.144548*j习题 610输入数据 ：5 5 71,1,0.231,3,0.1052,2,0.282,4,0.213,4,0.435543,5,0.2904.4,5,0.2541输出数据 ：节点导纳矩阵为：-13.87163544*j0.0000000*j 9.52380943*j0.00000000*j 0.0000000*j0.00000000*j-8.33333302*j 0.00000000*j4.76190472*j0.00000000*j9.52380943*j0

9、.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*j.0

10、.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 : If5=-2.962783*j短路节点电压为 :Vol1= 0.614935Vol2= 0.639195Vol3= 0.439145Vol4=

11、 0.368592.Vol5= 0.000000各支路电流为 :III11= -1.674195*jIII13= -1.674195*jIII22= -1.288588*jIII24= -1.288588*jIII34= -0.161989*jIII35= -1.512206*jIII45= -1.450577*j习题 611.123输入数据 ：3 3 41,1,0.21,2,0.22,3,0.13,3,0.15输出数据 ：节点导纳矩阵为：-10.00000000*j5.00000000*j0.00000000*j5.00000000*j-15.00000000*j10.00000000*j0

12、.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*j.0.04615385*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 : If3=-9.099999*j短路节点电压为 :Vol1= 0.630000Vol2= 0.210000Vol3= -0.000000各支路电流为 :III11= -2.100000*jI

13、II12= -2.100000*jIII23= -2.100000*j.III33= -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程序设计基础（C语言）王载新曾大亮 有安 珂梅 清华大学八附录（程序源代码）#include #include #include #include #include #include #define N 100#define M 100#define B

14、YTE unsigned char.init ();int brinv(double a, int n);out_Y();int short_Select();Count_If();struct powernetBYTE node;BYTE line;BYTE hanghao;int head_node;int end_node;float react;netN;float yyMM,zzMM;float IfM;float VolM;float IIIM;void main().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

15、压，支路电流init()int i,j;float temp=0;FILE *fp;if (fp = fopen (duanlu.txt,r) = NULL)printf( 程序 使用 方法 ： nn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：3 3 5 ）。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 ）nn);B: goto B;fscanf(fp,%d %d %d,&

16、net0.node,&net0.line,&net0.hanghao);printf(本系统节点数：%d,支路数：%dnn,net0.node,net0.line);printf (以下为线路阻抗： nn);printf (始节点末节电电抗 n);for (i=0; inet0.hanghao; i+ )fscanf(fp,%d,%d,%f,&neti.head_node,&neti.end_node,&neti.react);printf(%4d,%8d,%15f*jn,neti.head_node,neti.end_node,neti.react);printf(n);for (i=0;i

17、=net0.hanghao-1;i+ )/互导纳形成yyneti.head_node-1neti.end_node-1=-1/neti.react;.yyneti.end_node-1neti.head_node-1=-1/neti.react;for (i=0;i=net0.hanghao-1;i+ )/自导纳形成for (j=0;j=net0.hanghao-1;j+ )if (netj.head_node=(i+1)|netj.end_node=(i+1)temp =1/netj.react+temp;yyii=temp;temp=0;fclose (fp);fp = fopen (re

18、sult.txt,w);fprintf(fp,%s,节点导纳矩阵为： n);fclose(fp);printf(*节点导纳矩阵为：*nn);for (i=0; inet0.node; i+ )for (j=0; jnet0.node; j+ )printf (%.8f*jt,-yyij);.fp = fopen (result.txt,a);fprintf(fp,%.8f*jt,-yyij);fclose(fp);printf (n);fp = fopen (result.txt,a);fprintf(fp,n);fclose(fp);printf (n);fp = fopen (result

19、.txt,a);fprintf(fp,n);fclose(fp);int brinv(double a,int n) int *is,*js,i,j,k,l,u,v; double d,p; is=(int*)malloc(n*sizeof(int); js=(int*)malloc(n*sizeof(int); for (k=0; k=n-1; k+) d=0.0;.for (i=k; i=n-1; i+)for (j=k; jd) d=p; isk=i; jsk=j;if (d+1.0=1.0) free(is); free(js); printf(该矩阵为奇异矩阵 n);return(0

20、);if (isk!=k)for (j=0; j=n-1; j+) u=k*n+j; v=isk*n+j; p=au; au=av; av=p;if (jsk!=k)for (i=0; i=n-1; i+) u=i*n+k; v=i*n+jsk; p=au; au=av; av=p;l=k*n+k;al=1.0/al;for (j=0; j=n-1; j+).if (j!=k) u=k*n+j; au=au*al; for (i=0; i=n-1; i+)if (i!=k)for (j=0; j=n-1; j+) if (j!=k) u=i*n+j;au=au-ai*n+k*ak*n+j;fo

21、r (i=0; i=0; k-) if (jsk!=k)for (j=0; j=n-1; j+) u=k*n+j; v=jsk*n+j; p=au; au=av; av=p;if (isk!=k)for (i=0; i=n-1; i+) u=i*n+k; v=i*n+isk;.p=au; au=av; av=p;free(is); free(js);return(1);out_Y()int i,j;double *a;a=(float*)malloc(net0.node*net0.node*sizeof(float);/为矩阵分配动态存储空间for (i=0;inet0.node;i+)ai=

22、(float*)malloc(net0.node*sizeof(float);FILE *fp;fp=fopen(result.txt,a);fprintf(fp,%s,节点阻抗矩阵为： n);fclose(fp);for (i=0;inet0.node;i+ )for (j=0;jnet0.node;j+ ).aij=yyij;i=brinv(*a,net0.node);for (i=0;inet0.node;i+ )for (j=0;jnet0.node;j+ )zzij=(float) aij;printf(*节点阻抗矩阵为：*nn);for (i=0; inet0.node; i+ )

23、for (j=0; jnet0.node|sss1)printf (短路点选择错误 ,);goto AAA;IIsss=1;Num=net0.node;.Ifsss=E/zzsss-1sss-1;fp=fopen(result.txt,a);fprintf(fp,%sIf%d=%f*jnn%snn,短路点的电流为 :,sss,-Ifsss,短路节点电压为 :);fclose(fp);printf(*短路电流为*n);printf (If%d=%f*j nn,sss,-Ifsss);printf(*短路节点电压为 :*n); for (i=0;inet0.node;i+ )Voli=(float

24、)(E-zzsss-1i*Ifsss); printf (Vol%d=%fnn,i+1,Voli); fp=fopen(result.txt,a); fprintf(fp,Vol%d= %fnn,i+1,Voli); fclose(fp);printf(*支路电流为：*n);fp=fopen(result.txt,a);.fprintf(fp,%sn,各支路电流为 :);fclose(fp);for (i=0;inet0.hanghao;i+ )if (neti.head_node!=neti.end_node)IIIi=(Volneti.head_node-1-Volneti.end_nod

25、e-1)*yyneti.head_node-1neti.end_node-1;printf(III%d%d= %f*jnn,neti.head_node,neti.end_node,IIIi);fp=fopen(result.txt,a);fprintf(fp,III%d%d= %f*jnn,neti.head_node,neti.end_node,IIIi);fclose(fp);if(neti.head_node=neti.end_node).IIIi=(E-Volneti.head_node-1)/neti.react;printf(III%d%d= %f*jnn,neti.head_node,neti.end_node,-IIIi);fp=fopen(result.txt,a);fprintf(fp,III%d%d= %f*jnn,neti.head_node,neti.end_node,-IIIi);fclose(fp);printf(结果已保存至 result.txt文件中 nn);goto AAA;.