下载文档原格式
电力系统分析课程设计-三相短路故障分析计算机算法(总17页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--课程设计报告题目三相短路故障分析计算机算法课程名称电力系统分析院部名称龙蟠学院专业 08电气工程及其自动化班级M08电气工程及其自动化学生姓名顾辰蛟学号02课程设计地点C314课程设计学时一周指导教师朱一纶金陵科技学院教务处制成绩电力系统课程设计《三相短路故障分析计算机算法设计》一． 基础资料1. 电力系统简单结构图如图25MWcos 0.8N ϕ=cos 0.85N ϕ=''0.13d X =火电厂110MW负载图1 电力系统简单结构图''0.264d X =2．电力系统参数如图1所示的系统中K （3）点发生三相短路故障，分析与计算产生最大可能的故障电流和功率。
（1）发电机参数如下：发电机G1：额定的有功功率110MW ，额定电压N U =；次暂态电抗标幺值''d X =，功率因数N ϕcos = 。
发电机G2：火电厂共两台机组，每台机组参数为额定的有功功率25MW ；额定电压U N =；次暂态电抗标幺值''d X =；额定功率因数N ϕcos =。
（2）变压器铭牌参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。
变压器T1：型号SF7-10/，变压器额定容量10MV ·A ，一次电压110kV ，短路损耗59kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。
变压器T2：型号，变压器额定容量·A ，一次电压110kV ，短路损耗148kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。
变压器T3：型号SFL7-16/，变压器额定容量16MV ·A ，一次电压110kV ，短路损耗86kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。
三相短路分析及短路电流计算三相短路分析及短路电流计算是电力系统中一个重要的问题，在电力系统运行和设计中起着至关重要的作用。
理解和计算三相短路电流对于保护设备和系统的可靠性至关重要。
下面我将详细介绍三相短路分析及短路电流计算的内容。
1.三相短路分析三相短路是指三相电源之间或电源与负载之间发生短路故障，造成电流突然增加。
三相短路会导致电流剧增，电网负载增大，电网发电机负荷骤降。
因此，对于电力系统而言，短路是一种严重的故障。
短路的原因主要有以下几种：-外部因素，如雷击、设备故障等；-人为因素，如误操作、设备维护不当等。
短路的位置主要有以下几种：-发电机绕组内部；-输电线路中；-终端设备终端内部。
短路的类型主要有以下几种：-对地短路（单相接地短路、双相接地短路）；-相间短路；-相对地短路；-三相短路。
短路电流是指在短路发生时，电路中的电流值。
短路电流的计算是电力系统设计、保护设备选择、线路容量选择的重要依据。
正确计算短路电流能够保证系统的安全运行。
短路电流的计算包括以下步骤：-确定故障位置和类型；-确定电路参数，包括发电机额定电流、负载电流、接地电阻等；-选择合适的计算方法，如对称分量法、复杂网络法、解耦法等；-根据选定的计算方法进行计算，并考虑系统运行时的各种条件，如电源电压波动、电源短路容量等；-对计算结果进行验证和分析，确保结果的准确性。
在进行短路电流计算时，还需要考虑以下几个因素：-各种设备的短路容量，包括母线、断路器、继电器等；-系统的整体阻抗和电流限制；-瞬时电流和持续电流的功率损耗；-预测设备短路容量的变化趋势。
总之，三相短路分析及短路电流计算对于电力系统的正常运行和设备的保护至关重要。
准确计算短路电流能够帮助电力系统工程师定位和解决故障，从而确保系统的安全运行。
三相短路故障分析与计算的算法设计（1）“三相短路故障分析与计算的算法设计”电力系统专业本科课程设计论文学生姓名：学号：专业：电力系统及其自动化日期：摘要电力系统发生三相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，分析与计算三相短路故障的参数更为重要。
本设计是通过两种不同的方法进行分析与计算三相短路故障的各参数，进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。
基于Matlab最重要的组件之一Simulink中的电力元件库（SimPowerSystems）构建电力系统仿真模型，在Matlab的平台下仿真电力系统为工程设计和维修提供依据，同时也为电力研究带来大大的便利，利用Simulink中的画图工具搭建电力系统模型也是进行电力系统故障分析的常用方法，它让电力研究者从大量繁琐的理论分析及复杂的矩阵计算中解脱出来，让庞大的电力系统很直观的呈现在研究者的面前，从而将庞大的电力网搬进了计算机，为研究带来了巨大的便利。
关键词：三相短路计算，Matlab，SimPowerSystems，仿真目录1.绪论1.1电力系统三大计算1.2电力系统短路故障概述2.短路电流计算（解析法）2.1参数数据2.2电抗标幺值定义2.3短路次暂态电流（功率）标幺值计算2.4各元件电抗标幺值2.5三相短路电流及短路功率3.导纳矩阵形成与计算（Y 矩阵法）3.1导纳矩阵等值电路3.2导纳计算公式3.3变压器变比的定义3.4导纳矩阵的形成3.5三相短路电流及短路功率4.计算机算法设计4.1计算机编程语言4.2程序流程4.3程序清单及说明4.4程序结果及分析5.基于Matlab电力系统模型搭建与仿真5.1Matlab简介5.2总体设计5.2.1设计内容概述5.2.2设计方案简介5.3详细设计5.3.1电力元件设计5.3.2电力系统模型的搭建5.3.3电力系统模型三相短路仿真6．结论7．致谢8．参考文献9．附录9.1系统等值电路图9.2计算机算法设计流程图9.3计算机算法设计程序清单9.4Matlab电力系统模型仿真图绪论1.1电力系统三大计算1.潮流计算研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。
三相短路的实用计算一、运算曲线法1、运算曲线：事先制作好的一种计算三相短路电流周期分量有效值的曲线。
2、运算曲线法：利用运算曲线求短路发生后任意时刻t 所对应的短路电流周期分量有效值的方法。
算法的适用条件：计及自动励磁调节作用的发电机组供电的三相短路电流周期分量有效值的计算。
3. )X ,t (f I ca )t (KP **=其中：*∑**+=1''x x X d ca （计算电抗标么值）*∑1x 为从短路点至发电机端点的外电路电抗标么值。
4. 曲线中，t=0s 对应于次暂态短路电流；t=4s 对应于稳态短路电流。
注意：运算曲线法中标么值的计算必须以发电机（或等值发电机）的额定容量为基准值，并且等值图中发电机以次暂态电抗''dx 代表。
二、计算步骤1. 忽略负荷，画等值电路，发电机以次暂态电抗''d x 代表；2．取B S ， av B U U =，计算各元件参数；3．网络化简。
依据电源的类型以及距离短路点的电气距离远近将电源划分成几组，每一组等值成一个等值电源，容量为⋅⋅⋅⋅⋅⋅∑∑,,21N N S S ，无限大容量电源单独为一组。
求出各等值电源至短路点的)(B ca X *；4．将)(B ca X *归算成对应于各等值电源容量下的)(N ca X *B N B ca N ca S S X X ⋅=**)()(无限大容量电源的)(B ca X *不必归算。
5．查曲线，求出*I 。
若)(N ca X *〉3.45，则)(1N ca X I **=； 无限大容量电源的)(1B ca X I **∞= 6．计算有名值，av 1N 11U 3S I I ⋅⋅=∑*，av 2N 22U 3S I I ⋅⋅=∑*，av U 为短路点所在电压等级的平均额定电压。
无限大容量电源：av B U 3S I I ⋅⋅=*7．短路点的短路电流：n I I I I I +⋅⋅⋅+++=321注：各组的短路电流归算成有名值以后才能加减。
三相短路故障分析与计算及其程序设计首先，我们来介绍三相短路故障的定义和特点。
三相短路故障是指三相电源之间或三相电源与大地之间发生的短路现象。
它的特点是发生瞬间，短路电流非常大，会导致电压降低、设备损坏、线路过载和停电等问题。
针对三相短路故障，我们需要进行以下分析与计算：1.短路电流计算：短路电流是指在短路点的瞬时电流值。
它的大小直接影响到电力设备的安全性能。
短路电流的计算方法一般有阻抗法、复合法和解析法等。
其中，阻抗法是最常用的方法。
通过测量电源电压、设备电压和短路电流等参数，可以计算出短路电流的大小。
2.短路电流传播计算：短路电流传播是指短路电流在电力系统中的传输过程。
短路电流传播计算主要包括节点电位法和分布参数法等。
节点电位法是计算电力设备节点电位的方法。
通过遍历电力系统的所有节点，计算每个节点的电位差，从而得出短路电流传播的路径。
3.短路电流定位计算：短路电流定位是指确定短路故障点的位置。
短路故障点的位置对于维修和恢复电力系统的供电很关键。
常用的短路电流定位方法有追溯法、相对法和电压法等。
追溯法是通过追溯电力设备的运行状态和瞬时测量数据，推测短路故障点的位置。
在三相短路故障分析与计算的过程中，可以设计相应的程序来辅助实施。
程序设计的关键是根据电力系统的拓扑结构、元件参数和测量数据，实现短路电流的计算、传播和定位。
程序的具体设计需要根据实际情况进行，但一般包括以下几个步骤：1.数据输入：程序需要用户输入电力系统的拓扑结构、元件参数和测量数据等。
这些数据可以通过数据库或者手动输入的方式获取。
2.短路电流计算：根据输入的电力系统数据，程序通过相关的计算方法，计算出短路电流的大小。
3.短路电流传播计算：程序根据短路电流的大小和拓扑结构，实现短路电流传播的计算。
这可以通过节点电位法或分布参数法来实现。
4.短路电流定位计算：程序根据短路电流的传播路径，结合测量数据，实现短路电流的定位计算。
这可以通过追溯法或电压法来实现。
电力系统三相对称短路电流计算_实用计算方法和程序电力系统三相对称短路电流计算是电力系统中常见的一项计算工作。
计算三相对称短路电流有助于评估系统的短路能力，确保系统的正常运行和设备的安全性。
本篇文章将介绍电力系统三相对称短路电流的实用计算方法和程序。
首先，我们需要先了解一些基本的电路参数和公式。
在三相对称系统中，短路电流是由以下公式计算得出：I=U/Z其中，I表示短路电流，U表示电压，Z表示短路阻抗。
根据短路故障类型的不同，Z可以分为三种情况：对称短路阻抗Zs、负序短路阻抗Z2和零序短路阻抗Z0。
接下来，我们将介绍两种常用的计算方法和程序。
方法一：直接计算法直接计算法是一种较为简单直接的计算方法，适用于系统较简单、负载较少的情况。
步骤一：确定短路故障点的位置和类型。
常见的短路故障类型有对称短路、单相接地短路和两相接地短路。
步骤二：根据短路故障类型确定所需的短路参数，如短路阻抗Zs、负序短路阻抗Z2和零序短路阻抗Z0。
步骤三：根据系统的电压等级和拓扑结构选取合适的计算方法和程序。
对于一般的配电系统，可以使用常见的短路电流计算软件，如ETAP、CYME等。
步骤四：输入所需的系统参数和短路参数，进行计算。
计算的结果一般包括三个方向的对称短路电流、负序短路电流和零序短路电流。
方法二：梯级计算法梯级计算法是一种逐步递推计算的方法，适用于系统结构复杂、负载多变的情况。
步骤一：将电力系统划分为若干个较小的区域，每个区域由一个发电机和若干个负载组成。
步骤二：根据每个区域的电源和负载参数确定区域内的电压和短路阻抗，并计算出各区域内的对称短路电流、负序短路电流和零序短路电流。
步骤三：根据区域之间的连接关系和相应的变压器参数，逐步计算各区域之间的短路电流。
步骤四：将各区域之间的短路电流相加，得到整个系统的短路电流。
需要注意的是，梯级计算法需要依赖于电力系统的拓扑结构和参数，对于大型复杂系统，计算过程较为繁琐，因此需要借助计算软件进行计算。
电力系统三相短路实用计算简介三相短路是指电力系统中三相电源间发生短路故障，导致电流异常高，可能造成严重的损坏甚至事故。
因此，对电力系统进行短路计算是非常重要的，可以有效地预防事故发生，保障电力系统的平安运行。
本文档将介绍三相短路的根本概念和计算方法，并给出一个实际的计算例如。
三相短路计算的根本概念短路电流短路电流是在短路位置上的电流值。
当电力系统中的短路发生时，电流会突然增大，可能会到达很高的数值。
短路电流的大小直接影响到系统设备和保护装置的选择。
短路阻抗短路阻抗是电力系统在短路位置上的阻抗值。
它是指系统在故障点发生前后的阻抗差异。
短路阻抗的大小直接关系到短路电流的大小。
短路计算方法三相短路计算是指根据电力系统各个环节的电流、电压和阻抗等参数来计算短路电流的方法。
常用的短路计算方法包括：•对称分量法：将三相短路电流分解成正序、负序和零序三个分量，然后进行计算。
•变压器等值法：将变压器视为简化模型进行计算，忽略其中的细节。
•线路模型法：根据线路的参数和拓扑结构来计算短路电流。
实际计算例如假设有一个电力系统，其中包括一台发电机、一台变压器和一条输电线路。
我们需要计算在发生故障时的短路电流。
首先，我们需要收集系统的参数数据，包括发电机的功率、电压和短路阻抗，变压器的变比和短路阻抗，以及线路的阻抗和长度等。
然后，我们可以使用对称分量法来计算短路电流。
对称分量法将三相短路电流分解为正序、负序和零序三个分量。
通过对称分量法，我们可以根据系统的参数数据计算出各个分量的电流值。
最后，将三个分量的电流值合并得到系统的总短路电流值。
根据这个值，我们可以评估系统设备和保护装置的选型，以确保系统在短路故障发生时能够正常运行。
总结三相短路计算是电力系统中至关重要的一项工作。
通过合理的短路计算，可以有效地预防事故发生，保障电力系统的平安运行。
本文档介绍了三相短路计算的根本概念和计算方法，并给出了一个实际的计算例如。
希望这些内容对理解和应用三相短路计算有所帮助。
电力系统三相短路的分析计算
三相短路是指电力系统中三相导体之间发生短路故障，通常是由于设
备故障或外部原因引起的。
三相短路可能引起电流突然增大，电流过大很
容易导致设备的损坏或损坏。
因此，对三相短路进行及时的分析和计算非
常重要。
三相短路的分析计算主要包括以下几个方面：
1.短路电流计算：根据电力系统的拓扑结构和设备参数，通过计算和
仿真得到短路电流。
这是确定系统中短路故障的重要步骤，可以帮助工程
师了解系统中电流的大小和方向。
2.短路电流传播计算：根据系统中设备的参数，计算短路电流在系统
中的传播路径和传播过程。
这可以帮助工程师确定短路故障的类型和位置，以及各个设备受到的短路电流大小。
3.设备保护装置设定计算：根据短路电流的计算结果，确定设备保护
装置的动作时间和动作电流。
这可以帮助工程师对电力系统的保护装置进
行设置和校验，确保系统中的设备在短路故障发生时能够及时动作，保护
设备的安全运行。
4.短路电流对设备的影响计算：根据短路电流的计算结果，分析短路
故障对系统中设备的影响。
这可以帮助工程师评估设备的稳定性和可靠性，确保设备能够在短路故障发生时正常运行。
总之，电力系统三相短路的分析计算是电力系统工程中的重要任务之一、通过对短路电流的计算和分析，可以帮助工程师了解系统中的故障状态，确定短路故障的类型和位置，并对设备的保护装置进行设置和校验，
以确保系统的安全运行。
电力系统三相短路的分析与计算电力系统三相短路是指电力系统中发生的由于过大的电流流过电气设备、电缆、电缆接头、电线路等导体元件而引起的电气故障。
三相短路是一种严重的故障，可能导致设备损坏、事故发生甚至火灾爆炸。
因此，对电力系统三相短路进行准确分析和计算是非常重要的。
首先，我们来看一下三相短路的类型。
三相短路可以分为对称短路和不对称短路两种情况。
对称短路是指三相短路电流大小相等，相位相同的短路；不对称短路是指三相短路电流大小不等，相位差大于120度的短路。
接下来，我们介绍一下三相短路的分析方法。
三相短路的分析可以采用阻抗法、复数法和对称分量法等方法进行。
其中，阻抗法是最常用的一种方法。
阻抗法的基本原理是利用设备和导线的等效阻抗来分析三相短路。
首先，需要测量或查表得到电源电压、设备电流和电源电阻的值。
然后，根据欧姆定律和基尔霍夫定律，利用等效电路模型计算电路中电流和电压的数值。
最后，通过计算得到的电压和电流值，可以得出电力系统中设备的功率损耗、电流大小等信息。
接下来，我们来看一下三相短路计算的具体步骤。
首先，需要收集电力系统的相关信息，包括电源电压、设备电流、电源电阻等。
然后，根据短路的类型选择相应的计算方法。
对于对称短路，可以使用复数法进行计算；对于不对称短路，可以使用对称分量法进行计算。
在计算中，可以采用手动计算或使用专业软件进行模拟计算。
最后，根据计算结果对电力系统的安全性进行评估，并采取相应的措施进行处理。
三相短路的分析和计算是一项复杂的工作，需要对电力系统和相关理论有较深入的了解。
在实际工作中，应该高度重视电力系统的安全问题，采取相应的预防措施和应急措施，保障电力系统的正常运行和人员的安全。
同时，还需要不断学习和更新电力系统的相关知识，提高自身的技术水平。
总结起来，电力系统三相短路的分析与计算是一项重要的工作，需要掌握相应的理论和方法。
只有进行准确的分析和计算，才能及时发现电力系统中的故障，保障电力系统的安全和可靠运行。
某电力系统三相短路故障计算与分析电力系统的三相短路故障是指电力系统中三相线路之间、线路与地之间发生低阻抗短路故障。
这种故障会带来严重的电气安全隐患，甚至导致设备的损坏甚至发生火灾等事故。
因此，对电力系统的三相短路故障进行计算与分析具有重要意义。
为了进行三相短路故障计算与分析，我们首先需要了解电力系统的基本参数，包括电压、电流、阻抗等信息。
通过对电力系统的拓扑结构进行建模，可以建立系统节点之间的电位方程以及支路之间的电流方程。
以节点电压为未知数，利用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，可以得到节点电流和支路电流之间的关系。
接下来，我们可以根据三相短路故障的特性，在短路点附近建立等效电路模型。
对于三相短路故障，通常可以采用对称分量法进行分析。
通过将三相短路故障转化为正序、负序和零序三个独立的故障计算问题，可以更加简化和明确问题的处理过程。
正序短路是指故障时三相电压和电流的幅值相等，相位角相差120度的情况。
负序短路则是指三相电流和电压的相位相同，但幅值不相等的情况。
零序短路是指三相电流和电压的幅值都为零的情况。
对于电力系统的三相短路故障的计算，通常可以采用负序等效法和正序等效法来进行分析。
负序等效法是指将负序短路等效为对称短路，从而将三相短路问题转化为正序短路问题的方法。
正序等效法则是指将正序短路等效为对称短路，从而简化三相短路故障计算的方法。
对于短路故障计算过程中所得到的电流和电压值，我们还可以通过对故障电流和故障电压进行比较，来判断是否存在故障点的位置。
比如，如果故障电流较大，而故障点附近的电压较低，那么可以判断故障点位置在电流流动方向上的接地侧。
通过对电力系统的三相短路故障进行计算和分析，可以确定故障点的位置和故障类型，为故障排除和设备维修提供准确的依据。
同时，还可以对系统的保护装置进行校验和调整，提高电力系统的安全性和可靠性。
总之，电力系统的三相短路故障计算与分析是电力系统运行和维护中至关重要的一环。
三相短路电流的计算机算法 - 电力配电学问一、节点阻抗矩阵n节点系统（n不包括参考节点）的节点电压方程为可以简写为：IB=YBUB两边同左乘YB-1=ZB，则节点电压方程变为：ZBIB=UBZB称为节点阻抗矩阵。
或可见，对角元Zii称为自阻抗，其物理意义为：除节点i以外，其余节点都开路，在节点i注入单位电流时，节点i上的电压。
因此， Zii 等于从节点i向整个网络看进去的等值阻抗。
可见，非对角元Zij称为互阻抗，或称为转移阻抗，其物理意义为：除节点j以外，其余节点都开路，在节点j注入单位电流时，节点i上的电压。
明显， Zij=ZjiZB为没有零元素的对称矩阵。
[例1]在图示电力系统中，发电机均为汽轮发电机；三条线路完全相同，长66km，电抗为x1=0.4Ω/km。
试求以标么值表示的节点阻抗矩阵。
解：取功率基准值SB=50MVA，各级电压基准值UB=Uav=115、10.5kV，计算各元件的电抗标幺值，并做出等值电路。
1、短路电流的网络计算模型2、用节点阻抗矩阵计算三相短路电流假如形成了节点阻抗矩阵ZB，则ZB中的对角元素Zkk就是从节点k向整个网络看进去的等值阻抗。
所以k点的三相短路电流（从k 点流出）为：(8-44)k点发生三相短路时，，所以，从k点流出的电流为：(8-40)任意支路(i-j)的电流为：(8-45)其中zij为i与j节点之间的支路阻抗。
3、用节点导纳矩阵计算三相短路电流在形成了节点阻抗矩阵YB后，则ZB=YB-1，或依据定义，在k点三相短路时，在节点k注入单位电流，其余节点的注入电流为零（即：开路），节点k上的电压即为节点k的自阻抗，其它节点上的电压即为各节点与节点k之间的互阻抗。
解出各节点电压后即可得到所需的自阻抗、互阻抗（转移阻抗）：然后，计算过程同“7.2.2”节。
[例2]在例7-1中，③节点发生三相短路，试计算：1）③节点的电流；2）三个节点的电压；3）三条线路中电流。
第五章电力系统三相短路故障的分析计算第一节电力系统故障概述一、短路的种类电力系统的故障主要是短路故障和断线故障，其中大多数是短路故障，尤以单相短路最为普遍。
所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相或相与地（或中性线）之间的连接，短路主要有一下几种类型：短路分为对称短路和不对称短路两相短路对称短路：三相短路；不对称短路：两相短路、单相短路接地和两相短路接地；电力系统的故障除了短路之外还有断线故障，主要有单相或者两相断线等，他们也属于不对称故障，分析计算方法与不对称短路的分析计算方法类似。
二、电力系统短路的后果发生短路时，短路电流可能达到很大的数值，如几十kA甚至几百kA。
这样大的电流所产生的热和力的作用会使电气设备遭受破坏；严重时可能造成大面积停电和安全稳定事故。
发生短路的原因：电气设备载流部分绝缘损坏；过电压(雷击等)和任何机械损伤(如掘沟时损伤电缆等)引起；运行人员的误操作(如未拆地线就合闸，或者带负荷拉隔离刀闸等)；鸟兽跨越裸露的载流部分。
电力系统短路的发生概率110kv线路上78.0％容量为6000kw以上的发电机7.5％110kv变压器8.5％110kv母线8.0％再将110kv线路上各种类型短路故障的相对几率列表如下：三相短路5％两相短路4％单相短路83％两相短路接地8％三、电力系统短路计算的目的1.作为选择电气设备(电器、母线、瓷瓶、电缆等)的依据。
2.继电保护的设计和调整。
3.接线图的比较和选择4.在确定输电线对铁道讯号系统和通信的干扰影响5.进行事故分析和稳定性计算时，都需要计算短路电流。
第二节 无限大容量电源供电系统的三相短路一、无限大容量电源的定义无限大功率电源指的是电源外部有扰动发生时，仍能保持端电压和频率恒定的电源。
实际上，真正的无限大功率电源是没有的，它只能是一个相对的概念。
一般，当供电电源内阻抗小于短路回路总阻抗的10%时，便可作为无限大功率电源处理。
无穷大功率电源的特点： （1）电源的电压幅值恒定； （2）电源的频率恒定； （3）电源的内阻抗为零。
三相短路故障分析与计算的算法设计算法设计包括以下几个步骤：1.故障检测：首先需要检测到是否发生了三相短路故障。
常用的方法是通过电流传感器来实时监测电路中的电流变化，一旦电流超过了设定的阈值，就可以判断发生了故障。
2.故障点定位：一旦检测到故障发生，就需要定位故障点的位置。
通常使用的方法是测量电压和电流的相位差，并根据相位差的变化来判断故障点的位置。
3.故障电流计算：在确认了故障点的位置后，需要计算故障电流的大小。
通常使用的方法是利用欧姆定律和基尔霍夫定律，结合电阻、电流和电压的关系来计算故障电流。
4.故障影响分析：在故障电流计算完成后，需要对故障的影响进行分析。
主要包括故障对系统的电压和频率的影响、故障对设备的保护和继电器的操作的影响等。
5.故障处理方案设计：根据故障分析的结果，设计合理的故障处理方案。
包括保护装置的动作策略设计、故障隔离与恢复、故障修复等。
以上是对三相短路故障分析与计算算法的一个简单设计，下面将详细说明每个步骤。
1.故障检测：使用电流传感器对电路中的电流进行实时监测，一旦电流超过了设定的阈值，就认为发生了故障。
2.故障点定位：测量电压和电流的相位差，根据相位差的变化来判断故障点的位置。
相位差的变化可以通过故障点附近的设备的电压和电流进行测量得到。
3.故障电流计算：利用欧姆定律和基尔霍夫定律，结合电阻、电流和电压的关系来计算故障电流。
根据故障点的位置和电路的拓扑结构，可以利用基尔霍夫定律建立电流方程，然后利用欧姆定律求解电流。
4.故障影响分析：分析故障对系统的电压和频率的影响，以及对设备的保护和继电器的操作的影响。
需要考虑故障电流的大小、系统的容量和电源的能力，以及设备的额定容量和保护装置的动作特性等。
5.故障处理方案设计：根据故障分析的结果，设计合理的故障处理方案。
包括保护装置的动作策略设计、故障隔离与恢复、故障修复等。
同时，还需要进行相关的安全措施，确保故障处理的安全性。
总结：三相短路故障分析与计算的算法设计是电力系统中重要的任务之一、本文介绍了一种简单的算法设计，包括了故障检测、故障点定位、故障电流计算、故障影响分析和故障处理方案设计等步骤。
本科课程设计报告课程名称:电力系统课程设计设计题目:某电力系统三相短路故障计算与分析专业班级:学生姓名:学生学号:指导教师:教师职称:起止日期:学生邮箱:某电力系统三相短路故障计算与分析摘要：本设计以电力系统三相短路实用计算方法为依据，以一个典型多电源的电力系统为例，计算电力系统各母线上发生三相短路时的短路电流和短路容量。
首先对原始材料进行分析；然后根据电力系统各元件的等效电路，计算电力系统各元件的次暂态参数，根据各元件的连接关系画出等值电路图；之后，选择三相短路故障点，对每一个故障点进行短路电流的计算，即等效变换成电源和转移阻抗的形式，进而求出短路容量；最后综合各短路点的计算结果，分析各个计算结果的意义。
关键词：三相对称短路；标幺制；转移电抗Abstract: This design is based on the practical calculation method of three-phase short circuit in the power system, taking a typical multi-source power system as an example, to calculate the short-circuit current and short-circuit capacity of the three-phase short circuit on the bus of the power system. Firstly, the original material is analyzed. Then according to the equivalent circuit of each element of the power system, the sub-transient parameters of each element of the power system are calculated, and the equivalent circuit diagram is drawn according to the connection relation of each element. Then, select the three-phase short-circuit fault points, calculate the short-circuit current at each fault point, that is, convert it into the form of power supply and transfer impedance, and then calculate the short-circuit capacity; Finally, the significance of each calculation result is analyzed by synthesizing the calculation results of each short circuit point. Key words: three-phase symmetrical short circuit; The MAO system; Transfer reactance目录第1章设计任务分析 (4)1.1 设计任务分析 (4)1.1.1 电力系统原始资料 (4)1.1.2 设计要求 (5)1.2 三相短路的实用计算 (6)1.2.1 三相短路实用计算的基本假设 (6)1.2.2 三相短路实用计算的方法 (6)第2章系统等值电路绘制 (10)2.1 电力系统的稳态标幺值等值电路 (10)2.1.1 标幺值的定义 (10)2.1.2 不同基准值标幺值间的换算 (10)2.1.3 多电压等级网络的标幺值等值电路 (11)2.2 次暂态参数计算 (11)2.2.1 次暂态参数确定方法 (11)2.2.2 次暂态参数详细计算 (12)2.3 系统等值电路绘制 (13)第3章三相对称短路计算 (15)3.1 短路点的选择和短路故障的确定 (15)3.2 各故障点的短路计算 (15)3.2.1 短路故障点在K（1） (15)3.2.2 短路故障点在K（2） (18)3.2.3 短路故障点在K（3） (20)3.2.4 短路故障点在K（4） (22)3.2.5 短路故障点在K（5） (25)3.2.6 短路故障点在K（6） (28)第4章三相对称短路分析 (31)4.1 短路计算的意义 (31)4.1.1 短路的危害 (31)4.1.2 计算短路电流的目的 (31)4.2 各点短路计算结果汇总与分析 (32)总结 (33)参考文献 (34)第1章设计任务分析1.1 设计任务分析本设计题目是某电力系统三相短路故障计算与分析，电力系统发生三相短路故障造成的危害十分巨大。
湖北民族学院“三相短路故障分析与计算的算法设计”电气工程专业课程设计论文题目: 三相短路故障分析与计算（手算或计算机算)组序：第三组指导老师：***专业：电气工程及其自动化日期： 2015年6月摘要本设计主要研究目的是通过手算和计算机程序设计实现三相短路电流的计算。
电力系统发生三相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，分析与计算三相短路故障的参数更为重要。
通过分析与计算三相短路故障的各参数，可以进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。
关键词：三相短路计算电力系统故障分析AbstractThe purpose of this design research is to calculate by hand and computer programming to realize three-phase short-circuit current calculation.In three-phase power system fault caused by the harmfulness is the biggest of all. As one of three power system calculation, analysis and calculates the parameters of three phase short circuit fault is more important.By analyzing and calculating the parameters of the three-phase short-circuit fault, short-circuit fault can be further improved the accuracy and speed of the analysis and calculation, for the safe operation of power system planning and design, and provide important basis equipment selection, relay protection, etc.Keywords: three phase short-circuit calculation power system Failure Analysis目录1、设计背景 (4)1.1电力系统三大计算 (4)1.1.1 潮流计算 (4)1.1.2 短路故障计算 (4)1.1.3稳定性计算 (4)1.2 电力系统短路故障概述 (4)1.2.1 短路原因及危害 (5)2、分析方法 (6)2.1 手算 (6)2.1.1 解析法 (6)2.1.2 Y矩阵法 (6)2.2 用Matlab搭建并仿真 (6)2.3 利用程序语言计算 (7)3、短路电流计算 (8)3.1 参数数据 (8)3.2电抗标幺值定义 (8)3.3短路次暂态电流（功率）标幺值计算 (10)3.4 各元件电抗标幺值 (11)3.4.1 电力系统等值电路 (11)3.4.2各元件电抗标幺值的计算 (11)3.4.3 等值简化电路图 (13)3.5三相短路电流及短路功率 (13)4、程序设计 (14)4.1 计算机算法设计流程图 (14)4.2 计算机算法设计程序清单 (14)4.3 程序结果分析 (18)5、心得 (19)参考文献 (20)1 设计背景1.1电力系统三大计算1.1.1 潮流计算研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。
潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
1.1.2 短路故障计算主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、电压及其在电力网中的分布。
短路电流计算是故障分析的的主要内容。
短路电流计算的目的，是确定短路故障的严重程度，选择电气设备参数。
整定继电保护，分析系统中负序及零序电流的分布，从而确定其对电气设备和系统的影响。
1.1.3稳定性计算给定运行条件下的电力系统，在受到扰动后，重新回复到运行平衡状态的能力。
系统中的多数变量可维持在一定的范围，使整个系统能稳定运行。
根据性质的不同，电力系统稳定性可分为功角稳定、电压稳定和频率稳定三类。
1.2 电力系统短路故障概述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必行。
短路故障（横向故障）：电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。
短路类型有4种：单相接地短路（发生概率最大的短路类型）；两相短路；两相短路接地；三相短路（对称短路、最严重的短路类型）。
1.2.1 短路原因及危害原因：客观（绝缘破坏：架空线绝缘子表面放电，大风、冰雹、台风）、主观（误操作）。
危害：短路电流大（热效应、电动效应）、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。
解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器等。
2 分析方法 2.1 手算法2.1.1 解析法短路点的电抗标幺值为1.006 *X j=短路点的次暂态短路电流为''9.22() I KA =2.1.2 Y矩阵法短路点的电抗标幺值为1/0.909111*X Y j==短路点的导纳标幺值为1.1 11Y j=-短路点的次暂态短路电流为'' 1.1111I Y UK=⨯=''''10.08()I I KAK==解析法误差大，每一短路处需要逐一分析与计算。
Y矩阵计算时考虑对地电容，变压器实际变比，则误差小；Y矩阵对角元素将各节点的等值短路电抗（阻抗）均求出；使分析其他点的短路故障提供了更容易更直观的参数值；Y矩阵程序通用性强等特点。
本设计使用的是解析法。
2.2 用Matlab搭建并仿真用Matlab中Simulink组件的SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型，然后在电动机母线上设置三相短路，运行该系统，通过测量元件获得该母线三相短路的短路电流。
在Matlab的SimPowerSystems工具箱中利用相关的电力元件搭建仿真模型并运行系统，设置短路点得出访真结果。
2.3 利用程序语言计算根据三相短路网络计算模型,利用节点阻抗矩阵的计算原理,形成网络的节点阻抗矩阵,从而给出一种基于三相短路电流的节点阻抗矩阵计算短路电流的计算机流程图，并借此编辑程序语言。
3 短路电流计算3.1 参数数据设基准容量SB=100MV ·A ；基准电压UB=UavkV 。
（1）SB 的选取是为了计算元件参数标幺值计算方便，取SB=100MV ·A ，可任意设值但必须唯一值进行分析与计算。
（2）UB 的选取是根据所设计的题目可知系统电压有110kV 、6kV 、10kV ，而平均额定电压分别为115、6.3、10.5kV 。
平均电压Uav 与线路额定电压相差5%的原则，故取UB=Uav 。
（3）''I 为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的时间t 等于初值（零）时的有效值。
满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。
（4）M i 为冲击电流，即为短路电流的最大瞬时值（满足产生最大短路电流的三个条件及时间K t =0.01s ）。
一般取冲击电流M i =2×M K ×''I =2.55''I 。
（5）M K 为短路电流冲击系数，主要取决于电路衰减时间常数和短路故障的时刻。
其范围为1≤M K ≤2，高压网络一般冲击系数M K =1.8。
3.2电抗标幺值定义（1）发电机电抗标幺值N B G G P S 100%X X •=N ϕcos 公式①式中 %X G ——发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数的%X 100X G "=⨯d ；B S ——已设定的基准容量（基值功率），A MV •；N P ——发电机的额定有功功率，MWNϕcos ——发电机额定有功功率因数。
（2）负载电抗标幺值L 2L 2L Q S U X = 公式② 式中 U ——元件所在网络的电压标幺值；L S ——负载容量标幺值；L Q ——负载无功功率标幺值。
（3）变压器电抗标幺值NT B K T S S 100%U X •= 公式③ 变压器中主要指电抗，因其电抗T T R X >>，即T R 可忽略，由变压器电抗有名值推出变压器电抗标幺值为100%U S U U S X K NT 2NT 2B B T ••= 公式④ 式中 K U %——变压器阻抗电压百分数；B S ——基准容量，MV •ANT S 、NT U ——变压器铭牌参数给定额定容量，MV •A 、额定电压，kV ；B U ——基准电压B U 取平均电压av U ，kV 。
（4）线路电抗标幺值l x 02B B W U S X =公式⑤ 式中 0x ——线路单位长度电抗；l ——线路长度，km ；B S ——基准容量，MV •A ；B U ——输电线路额定平均电压，基准电压av U U B =，kV 。
输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗W W R X >>，故≈W R 0。
由于不做特殊说明，故电导、电纳一般不计，故而只求电抗标幺值。
（5）电动机电抗标幺值（近似值）N B ML P S 6.51X ⨯=cos N ϕ 公式⑥式中 B S ——设定的基准容量，MV •A ； N P ——电动机额定的有功功率，MW ；cos N ϕ——电动机额定有功功率因数。
3.3短路次暂态电流（功率）标幺值计算（1）短路次暂态电流标幺值（''*I ）*''''*E I K X = （取''E 1=）''''*I I = （kA ）公式⑦ 基准容量100MV A B S =•；基准电压B av U U =(kV)。
