电力系统短路故障的计算机算法程序设计

1、等中科放大善Huazhwg University Of Sclenoo & Technology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：用气工程及其白动化班 级：设计者：学 号：华中科技大学电气与电子工程学院目录1 课程设计说明 (3)2 选用所用语言的理由 (3)3 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)5 设计实际应用 (4)6 . 设计体会 (10)7 参考资料 (10)八附录(程序源代码) (10)8一.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

2、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（double a

3、口，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

4、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 = M(°)/Zf(6-10)V = V (0) -Zif* 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2-122JI Ja 5- E -C) - 一输入数据如下：5 5 7 1,1,0.15 1,2,0.105 2,3,0.065 2,4,0.08 3,4,0.054,5,0.1845,5

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*j节点阻抗矩阵为：0.11813837*j0.09583523*j0.09017095*j0.08581381*j0.04673029*j9.52380943*j-37.40842819*j15.38461590*j12.50000000*j0.00000000*j0.09583523*j0.16291989*j0.15329060*j0.14588347*j0.07944150*j0.00000000*j15.38461

6、590*j-35.38461685*j20.00000000*j0.00000000*j0.09017095*j0.15329060*j0.18598767*j0.16113926*j0.08774910*j0.00000000*j12.50000000*j20.00000000*j-37.93478394*j5.43478251*j0.08581381*j0.14588347*j0.16113926*j0.17287450*j0.09413958*j0.00000000*j0.00000000*j0.00000000*j5.43478251*j-9.98023701*j0.04673029*

7、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

8、*jIII55= -2.144548*j 习题610133 o.工 42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:0.00000000*j 0.0000000*j-13.87163544*j 0.0000000*j 9.52380943*j0.00000000*j-8.33333302*j 0.00000000*j4.76190472*j9.52380943*j0.000000*j-15.26333618*j2.29600048*j0.00000000*j4.7

9、6190472*j2.29600048*j-10.99336338*j0.00000000*j0.00000000*j3.44352627*j3.93545866*j节点阻抗矩阵为：0.18042089*j0.06035720*j0.15778695*j0.10562509*j0.06035720*j0.20652170*j0.08791157*j0.15141298*j0.15778695*j0.08791157*j0.22982012*j0.15384525*j0.10562509*j0.15141298*j0.15384525*j0.26497272*j0.12996729*j0.121

10、77899*j0.18930019*j0.21311322*j0.00000000*j3.44352627*j3.93545866*j-7.37898493*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= -1.6

11、74195*jIII13= -1.674195*jIII22= -1.288588*jIII24= -1.288588*jIII34= -0.161989*jIII35= -1.512206*jIII45= -1.450577*j习题611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:9-10.00000000*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：0.1

12、3846155*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

13、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 <stdio.h>#include <math.h>#include <conio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <mal

14、loc.h>#define N 100#define M 100#define BYTE unsigned charinit ();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

15、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

16、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 ： %dnn",net0.node,net0.line);printf (" 以下为线路阻抗： nn");printf (" 始节点 末节电 电抗 n"

17、);for (i=0; i<net0.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/n

18、eti.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;19fclose (fp);fp = fopen ("result.txt","w");fprintf(fp,"

19、;%s"," fclose(fp);节点导纳矩阵为：printf("*n");节点导纳矩阵为*nn");for (i=0; i<net0.node; i+ )for (j=0; j<net0.node; j+ ) printf ("%.8f*jt",-yyij); fp = fopen ("result.txt","a");fprintf(fp,"%.8f*jt",-yyij);fclose(fp);printf ("n");fp =

20、 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(

21、n*sizeof(int);for (k=0; k<=n-1; k+) d=0.0;for (i=k; i<=n-1; i+)for (j=k; j<=n-1; j+) l=i*n+j; p=fabs(al);if (p>d) d=p; isk=i; jsk=j;该矩阵为奇异矩阵 n");if (d+1.0=1.0) free(is); free(js); printf(" 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 (j

22、sk!=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<=n-1; i+)if (i!=k) u=i*n+k; au=-au*al;for (k=n-1; k

23、>=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;为矩a=(float *)malloc(net0.node*net0.node*sizeof(float);/阵分配动态存储空间for (i=0;i<net0.node

24、;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;i<net0.node;i+ )for (j=0;j<net0.node;j+ )aij=yyij;i=brinv(*a,net0.node);for (i=0;i<net0.node;i+ )for (j=0;j<net0.no

25、de;j+ )zzij=(float) aij;printf("*节点阻抗矩阵为*nn"); for (i=0; i<net0.node; i+ ) for (j=0; j<net0.node; j+ ) printf ("%.8f*jt",zzij);fp=fopen("result.txt","a");fprintf (fp,"%.8f*jt",zzij); fclose(fp);printf ("n");fp=fopen("result.txt&q

26、uot;,"a");fprintf (fp,"n");fclose(fp);printf ("n");fp = fopen ("result.txt","a");fprintf(fp,"n");fclose(fp); int Short_Select() int ss;printf (" 请选择短路故障点 : ");scanf ("%d",&ss);printf(" nn");return ss;/ 计算节点

27、电流, 节电电压 , 短路点注入单位电流时解线性方程得各节电电压Count_If()BYTE Num; / 网络的节点数BYTE sss;int i,j;float E;FILE *fp;printf(" 请输入短路前电压，短路前为空载:");scanf("%f",&E);AAA: sss=Short_Select();fp=fopen("result.txt","a");fprintf(fp,"%s %dnn%s%3fnn","短路节点为 :",sss,"

28、 短路前电压为( 忽略负荷电流的影响) ： ",E);fclose(fp);if (sss>net0.node|sss<1)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 电为 :",sss,-Ifsss,"短路节点电压为 :");fclose(fp);printf("*短 路 电 流*n");printf ("If%d=%f*j nn",sss,-Ifsss);printf("*短 路 节 点 电为 :*n");for (i=0;i<net0.node;i+ )流为压Voli=(float)(E-zzsss-1i*Ifsss);printf (&q