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课程设计说明书题目名称：某系统短路计算系部：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：电力工程系课程设计任务书学年学期年月日教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日摘要电能是现代社会中最重要，也是最方便的能源。
电能具有许多优势，它能够方便地转化为别种形式的能，它的输送和分派易于实现；它的应用规模也很灵活。
电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引发的。
发生短路时，系统从一种状态剧变到另一种状态，并伴随产生复杂的暂态现象。
所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情形。
在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。
关于各类不对称短路，都能够对短路点列写各序网络的电势方程，依照不对称短路的不同类型列写边界条件方程。
联立求解这些方程能够求得短路点电压和电流的各序分量。
关键词：短路各序网络不对称短路目录1 课程设计的题目及目的 (1)1.1 课程设计选题 (1)1.2 课程设计的目的 (1)2 短路电流计算的大体概念和方式 (2)2.1 大体概念的介绍 (2)2.2 电力系统各序网络的制定 (2)2.3 不对称三相量的分解 (3)2.4 短路电流计算的大体方式 (4)3 计算进程及步骤 (6)3.1 系统C的正序电抗的计算 (6)3.2 K点发生接地短路的电流计算 (8)3.3 短路时发电机和系统C故障电流计算 (10)4 仿真实验 (13)4.1 基于公用资源的交直流电力系统分析程序包有以下应用功能 (13)4.2 仿真结果部份截图 (14)5 结果分析 (18)5.1 短路电流计算结果的应用 (18)5.2 阻碍短路电流的因素及限制短路电流的方法 (19)总结 (20)致谢 (21)1 课程设计的题目及目的1.1 课程设计选题如下图发电机G ，变压器T 一、T2和线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。
电力系统短路故障的计算机算法程序设计电力系统短路故障是电力系统中最常见的一种故障，如果不及时处理，将会给电力系统的运行带来极大的安全隐患，甚至引发爆炸或火灾等事故。
为了尽快提供对电力系统短路故障的解决方案，我们可以借助计算机算法程序对短路故障进行高效、精准的计算和分析。
电力系统短路故障是指电力系统中存在的一种异常电路状况，是指电路中两个或多个电线之间的电阻过小，或者两个或多个电线直接连接，从而导致电流突然增大的现象。
电力系统短路故障可能由多种原因引起，例如设备漏电、设备老化、接线松动等等。
为了及时发现和解决电力系统短路故障问题，我们需要通过计算机算法程序的帮助来进行快速、精确的解决。
首先，我们需要利用计算机算法程序来识别和确定电力系统短路故障的位置。
例如，电流差分法是一种常用的短路故障定位算法，可以通过测量电路两端点的电流来确定故障的位置。
在计算机算法程序中，我们可以通过编写合适的算法来实现电流差分法，从而在短时间内找到故障点。
其次，我们需要使用计算机算法程序来计算电力系统中短路故障的电流、电压和功率等关键参数。
通过计算这些参数，我们可以更全面、准确地了解故障的性质和严重程度，为故障的处理提供更科学、合理的依据。
例如，我们可以使用数字仿真算法来模拟电力系统中短路故障的电路特性，从而获得更详细、精准的计算结果。
最后，我们需要使用计算机算法程序来快速、准确地分析和处理电力系统短路故障。
在故障处理方面，计算机算法程序可根据实时的监测数据以及预设的参数进行分析和处理。
例如，在防止电力系统短路故障引发火灾等事故方面，计算机算法程序能够快速启动电源，及时切断不稳定电路，确保在短时间内使故障得到解决，有效降低了故障给电力系统带来的隐患。
综上所述，计算机算法程序对电力系统短路故障的处理具有非常重要的作用。
通过适当的计算机算法程序设计，我们可以有效地提高电力系统短路故障的处理效率和准确性，从而保障电力系统的稳定运行，防止电力系统短路故障可能造成的安全事故。
目录第一部分电力系统短路故障电流计算任务 (1)一．题目二．设计目的与要求三．主要内容四．基本原理五、计算实例六、短路电流计算的步骤七、对称短路计算原理框图第二部分手工计算所得结果 (8)一、元件参数计算及等值电路二、不对称短路电流和容量的计算第三部分本题目的计算机解法 (13)一、计算机程序编写二、计算机设计序所得结果第四部分课程设计总结 (20)第一部分电力系统短路故障电流计算任务一．题目电力系统短路故障电流的计算机计算二．设计目的与要求电力系统发生短路故障造成的危害性是最大的。
作为电力系统三大计算之一，分析短路故障的参数更为重要。
通过课程设计, 使学生巩固电力系统三相短路计算的基本原理与方法，掌握短路电流的数值求解方法，开发系统短路故障电流的计算程序。
同时，通过软件开发，也有助于计算机操作能力和软件开发能力的提高。
要求手工计算和计算机仿真出给定系统短路后的短路电流（含支路电流）和节点电压。
开发语言：FORTRAN 或C 语言或MATLAB软件。
三．主要内容1. 形成算例系统节点导纳矩阵,准备原始数据，并手工计算短路电流。
2. 复习系统三相短路的基本原理，建立数学模型。
3. 确定合适的数值计算方法（矩阵直接求逆，节点优化编号，LR 分解）。
4. 上机编程调试，分析。
5. 仿真算例系统的短路电流﹑支路电流和节点电压，并与手工计算比较。
6. 上机演示答辩，书写该课程设计说明书。
四．基本原理1、数学模型的建立电力网络的数学模型是指将网络的有关参数和变量及其相互关系归纳起来所组成的﹑可反映网络性能的数学方程式。
（节点电压方程﹑回路电流方程）2、本次设计，拟采用运用节点导纳矩阵的节点电压方程。
IB=YBUB3、三相对称短路计算原理及不对称短路计算原理2、计算方法的确定本次设计采用“线性方程组求解的直接法与LR 分解法”。
五、计算实例1．电力系统图电力系统图如上图所示，系统中)3(f 点发生三相短路故障，编程分析与计算产生最大可能的故障电流和功率。
《电力系统分析》课程设计报告题目：3G9bus短路电流计算系别电气工程学院专业班级 10级电气四班学生姓名学号指导教师提交日期 2012年12月10日目录一、设计目的 (3)二、短路电流计算的基本原理和方法 (3)2.1电力系统节点方程的建立 (3)2.2利用节点阻抗矩阵计算短路电流 (4)三、3G9bus短路电流在计算机的编程 (6)3.1、三机九节点系统 (6)3.3输出并计算结果 (13)四．总结 (15)一、设计目的1.掌握电力系统短路计算的基本原理；2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB 语言或FORTRAN 或C 语言或C++语言）；3.采用计算机语言对短路计算进行计算机编程计算。
二、短路电流计算的基本原理和方法2.1电力系统节点方程的建立利用节点方程作故障计算，需要形成系统的节点导纳（或阻抗）矩阵。
一般短路电流计算以前要作电力系统的潮流计算，假定潮流计算的节点导纳矩阵已经形成，在此基础上通过追加支路的方式形成电力短路电流计算的节点导纳矩阵YN 。
1）对发电机节点在每一发电机节点增加接地有源支路 i E 与i i i Z R jX =+串联 求短路稳态解:i QiE E =i i qiZ R jX =+求短路起始次暂态电流解:i i E E ''= i i i Z R jX ''=+一般情况下发电机定子绕组电阻忽略掉，并将i E 与i i i Z R jX =+的有源支路转化成电流源i i i I E Z =与导纳1i i i i i Y G B R jX =+=+并联的形式2）负荷节点的处理负荷节点在短路计一算中一般作为节点的接地支路，并用恒定阻抗表示，其数值由短路前瞬间的负荷功率和节点实际电压算出，即首先根据给定的电力系统运行方式制订系统的等值电路，并进行各元件标么值参数的计算，然后利用变压器和线路的参数形成不含发电机和负荷的节点导纳矩阵 YN 。
电力系统分析的计算机算法课程设计一、介绍电力系统是当前现代社会不可或缺的基础设施，而其稳定运行和可靠性对整个社会的发展有着至关重要的影响。
为了提高电力系统的运行效率和稳定性，计算机科学与电力工程相结合的发展成为必不可少的趋势。
因此，在研究电力系统时，计算机算法的应用变得越来越重要。
本课程设计的主要目的是学习在电力系统分析中使用计算机算法的基本技能。
从基本的概念开始讲解，通过大量的案例分析，使学生了解和应用计算机算法在电力系统分析中的作用。
二、课程内容2.1 电力系统的基础知识•线路参数计算•短路电流计算•流程线路计算•输电线路优化2.2 计算机算法在电力系统中的应用•大电网模拟•变电站规划•电力负荷预测•电力系统故障诊断2.3 实践项目2.3.1 线路参数计算实践项目•针对某一电力系统，设计算法程序实现线路参数的计算，并进行测试和分析。
2.3.2 电力负荷预测实践项目•收集历史数据和相关统计资料，通过设计算法程序预测未来的负荷，并进行测试和分析。
2.3.3 电力系统故障诊断实践项目•针对某一电力系统，设计算法程序实现故障诊断，并进行测试和分析。
三、课程特点3.1 理论与实践相结合本课程既包含电力系统基础知识的讲解，也涵盖了计算机算法在电力系统中的实际应用。
学生需要完成多个实践项目，以深化对理论的理解。
3.2 案例分析本课程将通过多个案例来加深学生对于计算机算法在电力系统应用的理解。
在案例分析中，学生将会掌握如何在电力系统分析中运用计算机算法。
3.3 团队合作本课程要求学生组建团队，合作完成各种实践项目。
团队协作的过程中学生可以互相帮助、交流和学习。
四、课程评估学生的评估以实践项目为主，包括以下几个方面：•算法设计及程序实现（30%）•实验结果分析与报告（40%）•课堂作业及参与度（30%）五、总结本课程旨在将电力系统与计算机算法相结合，为学生提供一个掌握电力系统分析的计算机技能的机会，并将其应用到实践中。
电力系统短路计算课程设计1. 引言电力系统短路计算是电力系统工程中的重要内容之一。
它用于确定电力系统中各个组件（如发电机、变压器、线路、开关等）的短路电流以及电力系统的短路容量。
本课程设计旨在帮助学生深入理解电力系统短路计算的基本原理和方法，培养学生的问题分析和解决能力。
2. 实验目的•掌握电力系统短路计算的基本原理和方法；•学习使用电力系统短路计算软件进行短路计算；•培养学生的实际操作能力和数据处理能力。
3. 实验内容本次课程设计包括以下实验内容：1.了解电力系统短路计算的基本原理和方法；2.学习使用PSS/E软件进行短路计算；3.对示例电力系统进行短路计算，并绘制短路电流分布图；4.分析短路电流对电力系统设备的影响。
4. 实验步骤4.1 实验准备安装PSS/E软件并了解其基本操作。
4.2 系统建模•根据实验要求，选择合适的电力系统进行建模；•绘制电力系统的单线图。
4.3 数据采集•从电力系统实际运行数据中采集所需的电气参数；•对采集到的数据进行整理和校验。
4.4 短路计算•使用PSS/E软件对电力系统进行短路计算；•分析计算结果，得到各个节点的短路电流。
4.5 短路电流分布•根据计算结果，绘制电力系统的短路电流分布图；•分析电力系统中短路电流的分布规律。
4.6 设备影响分析•根据短路电流分布图，分析短路电流对电力系统设备的影响；•提出相应的设备保护措施。
5. 结果与分析根据实际操作和数据处理的结果，对电力系统短路计算进行结果分析。
可以对不同节点的短路电流进行比较，并针对计算结果进行讨论和总结。
6. 实验总结本次课程设计通过实际操作和数据处理，加深了对电力系统短路计算基本原理和方法的理解。
同时，培养了学生的实际操作能力和问题分析能力。
通过分析电力系统的短路电流分布，提出了针对电力系统设备的保护措施。
本次课程设计对于提高学生的专业素养和解决实际工程问题具有一定的指导意义。
7. 参考文献1.电力系统短路计算教程2.PSS/E软件使用手册。
目录1手工计算 (1)2两相接地短路计算框图 (5)3两相接地短路源程序 (6)4结果输出 (11)设计总结 (19)2两相接地短路计算框图两相接地短路计算流程框图如图2.1所示。
图2.1两相接地短路计算流程框图3两相接地短路源程序clear all;format long eY1=[-j*40.000000 j*10.000000 j*10 j*20 0j*10 -j*40 j*10 0 j*20.000000j*10 j*10 -j*20 0 0j*20.000000 0 0 -j*25 00 j*20.000000 0 0 -j*25.000000]; %输入正序负序导纳矩阵Y0=[-j*86.666667 j*33.333333 j*33.333333 j*20.000000 j*33.333333 -j*86.666667 j*33.333333 0j*33.333333 j*33.333333 -j*66.666667 0j*20.000000 0 0 -j*27.142857]; %输入零序导纳矩阵、N1=input('please input 网络节点数：');N2=input('please input 零序网络节点数：');N3=input('please input 短路节点号：');disp('fault表示输入短路类型1表示单相a短路2表示两相bc短路3表示两相bc短路接地')fault=input('please input fault的值：');%求正序和负序因子表YY1=zeros(N1,N1);for m=1:N1for n=m :N1if n==mYY1(m,m)=Y1(m,m);for k=1:m-1YY1(m,m)=YY1(m,m)-YY1(k,m)*YY1(k,m)*YY1(k,k);endelseYY1(m,n)=Y1(m,n);for k=1:m-1YY1(m,n)=YY1(m,n)-YY1(k,m)*YY1(k,n)*YY1(k,k); %原来的程序在这里出错将n写成m了endYY1(m,n)=YY1(m,n)/YY1(m,m);endendendfor m=1:N1YY1(m,m)=1/YY1(m,m);%原来的程序在这里出错将yy写出y了endYY2=YY1;disp('正序因子表');YY1disp('负序因子表');YY2%求零序因子表if fault~=2YY0=zeros(N2,N2);for m=1:N2for n=m :N2if n==mYY0(m,m)=Y0(m,m);for k=1:m-1YY0(m,m)=YY0(m,m)-YY0(k,m)*YY0(k,m)*YY0(k,k);endelseYY0(m,n)=Y0(m,n);for k=1:m-1YY0(m,n)=YY0(m,n)-YY0(k,m)*YY0(k,n)*YY0(k,k); %原来的程序在这里出错将n写成m了endYY0(m,n)=YY0(m,n)/YY0(m,m);%原来的程序在这里出错将yy写出y了endendendfor m=1:N2YY0(m,m)=1/YY0(m,m);enddisp('零序因子表');YY0end%正负序阻抗矩阵第N3列元素f1=zeros(1,N1);h1=zeros(1,N1);z1=zeros(N1,N1);for k=1:N1if k==N3f1(1,k)=1;h1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);endif k>N3for m=N3:k-1 %将k写成N1了f1(1,k)=f1(1,k)-YY1(m,k)*f1(1,m);endh1(1,k)=f1(1,k)*YY1(k,k);endenddisp('f1的值');f1disp('h1的值');h1for m=N1:-1:1z1(m,N3)=h1(1,m);for k=m+1:N1z1(m,N3)=z1(m,N3)-YY1(m,k)*z1(k,N3);%将-写成+了endendz2=z1;disp('正序阻抗矩阵第N3列元素');disp('z1=');disp(z1(:,:));disp('负序阻抗矩阵第N3列元素');disp('z2=');disp(z2(:,:));%求零序阻抗矩阵第3列元素z0=zeros(N1,N1);if fault~=2f0=zeros(1,N2);h0=zeros(1,N2);for k=1:N2if k==N3f0(1,k)=1;h0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);endif k>N3for m=N3:k-1f0(1,k)=f0(1,k)-YY0(m,k)*f0(1,m); %将k写成N1了endh0(1,k)=f0(1,k)*YY0(k,k);endenddisp('f0的值');f0disp('h0的值');h0for m=N2:-1:1z0(m,N3)=h0(1,m);for k=m+1:N2z0(m,N3)=z0(m,N3)-YY0(m,k)*z0(k,N3);%将-写成+了endenddisp('零序阻抗矩阵第N3列元素');disp('z0=');disp(z0);end%求短路电流ZFF1=z1(3,3);ZFF2=ZFF1ZFF0=z0(3,3);IF1=0;IF2=0;IF0=0;if fault==1;IF1=1/(ZFF0+ZFF1+ZFF2);IF2=IF1;IF0=IF1;elsefault==2;IF1=1/(ZFF1+ZFF2);IF2=-IF1;if fault==3IF1=1/(ZFF1+ZFF2*ZFF0/(ZFF0+ZFF2));IF2=-IF1*ZFF0/(ZFF2+ZFF0);IF0=-IF1*ZFF2/(ZFF2+ZFF0);endenddisp('ZFF1 ZFF2 ZFF0的值分别为：');ZFF1ZFF2ZFF0disp('正序短路电流');IF1 %正序短路电流disp('负序短路电流');IF2 %负序短路电流disp('零序短路电流');IF0 %零序短路电流%求节点电压V1=zeros(N1,1);V2=zeros(N1,1);V0=zeros(N1,1);%由于z0矩阵中的编号和实际中的编号不一样所以要进行转换%用于求节点电压的零序阻抗矩阵第N3列元素for k=1:N1V1(k,1)=1-IF1*z1(k,N3);V2(k,1)=-IF2*z2(k,N3);V0(k,1)=-IF0*z0(k,N3);enddisp('节点正序电压');V1disp('节点负序电压');V2disp('节点零序电压');V0%计算短路点的线路电压a=-1/2+sqrt(3)/2*j;if fault==1Vfb=j*[(a*a-a)*ZFF2+(a*a-1)*ZFF0]*IF1;Vfc=j*[(a-a*a)*ZFF2+(a-1)*ZFF0]*IF1;Vfa=0;elseif fault==2Vfa=2*j*ZFF2*IF1;Vfb=-1/2*Vfa;Vfc=-1/2*Vfa;elseif fault==3Vfa=j*3*ZFF2*ZFF0/(ZFF2+ZFF0)*IF1;Vfb=0;Vfc=0;endendenddisp('短路点的线路电压');VfaVfbVfc4结果输出please input 网络节点数：5please input 零序网络节点数：3please input 短路节点号：3fault表示输入短路类型1表示单相a短路2表示两相bc短路3表示两相bc短路接地please input fault的值：3正序因子表YY1 =Columns 1 through 20 +2.500000000000000e-002i -2.500000000000000e-0010 +2.666666666666667e-002iColumns 3 through 4-2.500000000000000e-001-5.000000000000000e-001-3.333333333333333e-001-1.333333333333333e-0010 +7.500000000000000e-002i -4.999999999999999e-0010 +9.090909090909090e-002iColumn 5-5.333333333333333e-001-4.999999999999999e-001-5.454545454545453e-0010 +1.294117647058823e-001i负序因子表YY2 =Columns 1 through 20 +2.500000000000000e-002i -2.500000000000000e-0010 +2.666666666666667e-002iColumns 3 through 4-2.500000000000000e-001-5.000000000000000e-001-3.333333333333333e-001-1.333333333333333e-0010 +7.500000000000000e-002i -4.999999999999999e-0010 +9.090909090909090e-002iColumn 5-5.333333333333333e-001-4.999999999999999e-001-5.454545454545453e-0010 +1.294117647058823e-001i零序因子表YY0 =Columns 1 through 20 +1.153846149408284e-002i -3.846153792899409e-0010 +1.354166654947917e-002iColumn 3-3.846153792899409e-001-6.249999859375003e-0010 +3.999999730000024e-002if1的值f1 =Columns 1 through 40 01.000000000000000e+000 4.999999999999999e-001Column 57.727272727272725e-001h1的值h1 =Columns 1 through 2Columns 3 through 40 +7.500000000000000e-002i 0 +4.545454545454544e-002iColumn 50 +9.999999999999994e-002i正序阻抗矩阵第N3列元素z1=Columns 1 through 2Columns 3 through 40 +1.249999999999999e-001i 00 +1.249999999999999e-001i 00 +1.749999999999999e-001i 00 +9.999999999999994e-002i 00 +9.999999999999994e-002i 0Column 5负序阻抗矩阵第N3列元素z2=Columns 1 through 2Columns 3 through 40 +1.249999999999999e-001i 00 +1.249999999999999e-001i 00 +1.749999999999999e-001i 00 +9.999999999999994e-002i 00 +9.999999999999994e-002i 0Column 5f0的值f0 =0 0 1h0的值h0 =Columns 1 through 2Column 30 +3.999999730000024e-002i零序阻抗矩阵第N3列元素z0=Columns 1 through 2Columns 3 through 40 +2.499999775000020e-002i 00 +2.499999775000020e-002i 00 +3.999999730000024e-002i 0Column 5ZFF2 =0 +1.749999999999999e-001i ZFF1 ZFF2 ZFF0的值分别为：ZFF1 =0 +1.749999999999999e-001i ZFF2 =0 +1.749999999999999e-001i ZFF0 =0 +3.999999730000024e-002i 正序短路电流IF1 =0 -4.817927212390837e+000i 负序短路电流IF2 =0 +8.963585018948790e-001i 零序短路电流IF0 =0 +3.921568710495959e+000i 节点正序电压V1 =3.977590984511458e-0013.977590984511458e-0011.568627378316038e-0015.182072787609166e-0015.182072787609166e-001节点负序电压V2 =1.120448127368598e-0011.120448127368598e-0011.568627378316038e-0018.963585018948785e-0028.963585018948785e-002节点零序电压V0 =9.803920893887014e-0029.803920893887014e-0021.568627378316038e-001短路点的线路电压Vfa =0 +4.705882134948112e-001i Vfb =Vfc =设计总结通过这样一次课程设计，我对用计算计解决电力系统短路计算问题的算法有了一定的认识和实际应用能力。
电力系统分析课程设计-电力系统短路故障的计算机算法程序设计 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 电力系统分析课程设计 电力系统短路故障的计算机 算法程序设计
姓 名____刘佳琪___ 学 号_2014409436__ 班 级__20144094___ 指导教师___鲁明芳____ 目录 1 目的与原理 ……………………………………………………………………………1 1.2 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 ……………………………1 1.2 设计原理 ……………………………………………………………………………1 1.2.1计算机计算原理 ………………………………………………………………1 1.2.2电力系统短路计算计算机算法 ………………………………………………2
2 计算机编程环境及编程语言的选择 ………………………………………………2
2.1 优势特点 ……………………………………………………………………………2 2.1.1编程环境 ………………………………………………………………………3 2.1.2简单易用 ………………………………………………………………………3 2.1.3强处理能力 ……………………………………………………………………3 2.1.4图形处理 ………………………………………………………………………3 2.1.5模块集和工具箱 ………………………………………………………………4 2.1.6程序接口 ………………………………………………………………………4 2.1.7应用软件开发 …………………………………………………………………4
3 对称故障的计算机算法 ……………………………………………………………5
3.1 用阻抗矩阵计算三相短路电流 …………………………………………………7 3.2 用节点导纳矩阵计算三相短路电流 ………………………………………………9
4 附录 程序清单 ………………………………………………………………………14
4.1 形成节点导纳矩阵 ………………………………………………………………14 4.2 形成节点阻抗矩阵 ………………………………………………………………15 4.2 对称故障的计算 …………………………………………………………………17 1 目的与原理 1.1 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 电力系统正常运行的破坏多半是由于短路故障引起的，发生短路时，系统从一种状态剧变成另一种状态，并伴随复杂的暂态现象。所谓短路故障，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。 本文根据电力系统三相对称短路的特点，建立了合理的三相短路的数学模型，在此基础上， 形成电力系统短路电流实用计算方法；节点阻抗矩阵的支路追加法。编制了对任意一个电力系统在任意点发生短路故障时三相短路电流及其分布的通用计算程序，该办法适用于各种复杂结构的电力系统。从一个侧面展示了计算机应用于电力系统的广阔前景。 根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统计算程序使同学对电力系统分析有进一步理解，同时加强计算机实际应用能力的训练。 电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障，一般说来，最严重的短路是三相短路。当发生短路时， 其短路电流可达数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此，当发生短路时，继电保护装置必须迅速切除故障线路，以避免故障部分继续遭受危害，并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来，这要求电气设备必须有足够的 机械强度和热稳定度，开关电气设备必须具备足够的开断能力，即必须经得起可能最大短路的侵扰而不致损坏。因此，电力系统短路电流计算是电力系统运行分析，设计计算的重要环节，许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂，随着生产发展，技术进步系统日趋扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随之增大，采用计算机辅助计算势在并行。 1.2 设计原理
1.2.1 计算机计算原理 应用计算机进行电力系统计算，首先要掌握电力系统相应计算的数学模型；其次是运用合理的计算方法；第三则是选择合适的计算机语言编制计算程序。 建立电力系统计算的相关数学模型，就是建立用于描述电力系统相应计算的有关参数间的相互关系的数学方程式。该数学模型的建立往往要突出问题的主要方，即考虑影响问题的主要因素，而忽略一些次要因素，使数学模型既能正确地反映实际问题，又使计算不过于复杂。 运用合理的计算方法，就是要求所选用的计算方法能快速准确地得出正确结果，同时还应要求在解算过程中占用内存少，以利于提高计算机的解题规模。 选择合适的语言编写程序，就是首先确定用什么计算机语言来编制程序；其次是做出计算的流程图；第三根据流程图用选择的语言编写计算程序。然后上机调试，直到语法上无错误。 所编制的程序难免存在逻辑错误。因此先用一个已知结果的系统作为例题进行计算。用程序计算的结果和已知结果相比较，如果结果相差甚远就要逐步分析程序的计算步骤，查出问题的出处；如果结果比较接近，则逐步分析误差来源；直到结果正确为止。 最后将所编制出的正确计算程序，用于电力系统的实际计算。
1.2.2 电力系统短路计算计算机算法 一般在电力系统短路计算中，多数情况下只要计算短路电流、电压的周期分量起始值。因此，电力系统短路电流计算的数学模型，可归结为求解短路故障初始状态下的等值电路稳态解的问题。对于三相对称短路，可建立一相等值电路的计算模型，对于不对称短路，则可应用对称分量法建立系统的正、负、零序网络，从而建立故障计算的序网络模型。
2 计算机编程环境及编程语言的选择 本课程设计采用数学建模软件MATLAB2015a为主要设计工具。 MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。 2.1 优势特点 1) 高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 2) 具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化； 3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握； 4) 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户提供了大量方便实用的处理工具。
2.1.1 编程环境 MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
2.1.2 简单易用 MATLAB是一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特征与C++语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
2.1.3 强处理能力 MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而且经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。 2.1.4 图形处理 MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
2.1.5 模块集和工具箱 MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。
