电力系统短路故障的计算机算法程序设计.doc

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，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_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。IfVf（0）/Zff （6-10）ViVi（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：5 5 71,1,0.151,2,0.1052,3,0.0652,4,0.083,4,0.054,5,0.1845,5,0.22.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*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: 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*jIII24= -0.527499*jIII34= 2.672048*jIII45= 2.144548*jIII55= -2.144548*j习题610输入数据：5 5 71,1,0.231,3,0.1052,2,0.282,4,0.213,4,0.435543,5,0.29044,5,0.2541输出数据：节点导纳矩阵为：-13.87163544*j 0.0000000*j9.52380943*j0.00000000*j 0.0000000*j0.00000000*j-8.33333302*j0.00000000*j4.76190472*j0.00000000*j9.52380943*j0.000000*j -15.26333618*j 2.29600048*j 3.44352627*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: If5=-2.962783*j短路节点电压为:Vol1= 0.614935Vol2= 0.639195Vol3= 0.439145Vol4= 0.368592Vol5= 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611312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*j0.00000000*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: 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*jIII12= -2.100000*jIII23= -2.100000*jIII33= -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）#include #include #include #include #include #include #define N 100#define M 100#define BYTE unsigned charinit ();int brinv(double a, int n);out_Y();int short_Select();Count_If();struct powernet BYTE 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,&net0.node,&net0.line,&net0.hanghao); printf(本系统节点数：%d, 支路数：%d nn,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=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 (result.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.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); 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; for (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=(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+ ) 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,%s If%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)(E-z