電力系統短路故障的計算機算法程序設計

電力系統短路故障的計算機算法程序設計DOC課程設計報告——電力系統短路故障的計算機算法程序設計專業(yè)：電氣工程與其自動化班級：設計者：學號：華中科技大學電氣與電子工程學院電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第1頁。電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第1頁。目錄一．課程設計說明-------------------------------------(3)二．選用所用語言的理由-------------------------------(3)三．程序主框圖子框圖與主要數據變量的說明-------------(3)四．程序說明〔計算公式與出處〕-----------------------(4)五．設計實際應用-------------------------------------(4)六.設計體會-----------------------------------------(10)七．參考資料----------------------------------------(10)八．附錄〔程序源代碼〕-------------------------------(10)電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第2頁。電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第2頁。一．課程設計說明1.課程設計題目為：電力系統短路故障的計算機算法程序設計。2.實際任務為：編寫計算機程序完成三相對稱短路電流的實際計算。要求形成可執(zhí)行文件，程序合格，輸入輸出數據以文件形式。其中，輸入數據為：節(jié)點數，支路數，故障節(jié)點，支路首段號，支路末端號，支路電抗值。輸出數據為：節(jié)點導納矩陣，阻抗矩陣，故障點，故障點電流，支路電流，各節(jié)點電壓。并以《電力系統分析》課本例題6-1，習題6-10,6-11為例進展計算和驗算。二．選用所用語言的理由這次課程設計我選用的語言是C語言，原因是在大學階段只接觸過C語言，C語言有一定的根底，而且C語言完全能勝任這次編程任務。電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第3頁。三．程序主框圖子框圖與主要數據變量的說明電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第3頁。從duanlu.txt輸入數據從duanlu.txt輸入數據根據輸入形成導納矩陣對導納矩陣求逆，得到阻抗矩陣通過課本上的公式，通過阻抗矩陣求故障時各點電壓，各支路電流用戶輸入短路點和短路前電壓〔設負荷電流無影響〕輸出結果到result.txt文件主要變量說明如下：init();〔數據輸入函數，形成節(jié)點導納矩陣〕brinv(doublea[],intn);〔矩陣求逆函數〕out_Y();〔形成節(jié)點阻抗矩陣〕short_Select();〔輸入短路點〕Count_If();〔計算出短路時各節(jié)點電壓和各支路電流〕floatyy[M][M]〔導納矩陣〕,zz[M][M]〔阻抗矩陣〕;floatIf[M]〔短路節(jié)點電流〕;floatVol[M]〔各節(jié)點電壓〕;floatIII[M]〔各支路電流〕;電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第4頁。structpowernet電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第4頁。{BYTEnode;BYTEline;BYTEhanghao;inthead_node;intend_node;floatreact;}net[N]；〔電力網絡結構體，用來表示電力網絡各參數〕四．程序說明〔計算公式與出處〕短路計算過程如下：輸入數據－－形成節(jié)點導納矩陣并求逆－－節(jié)點阻抗矩陣－－選擇短路點f，輸入短路前電壓－－通過公式〔6-10〕計算短路電流If――通過公式〔6-11〕計算節(jié)點電壓－－用公式〔6-9〕計算短路后支路電流。If＝Vf〔0〕/Zff〔6-10〕Vi＝Vi〔0〕-Zif*If〔6-11〕Ipq=(Vp-Vq)*(-Ypq)(6-9)各公式引自《電力系統分析》上冊第六章。五．設計實際應用電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第5頁。例6-3題電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第5頁。輸入數據如下：5571,1,0.151,2,0.1052,3,0.0652,4,0.083,4,0.054,5,0.1845,5,0.22.txt文件輸出數據：節(jié)點導納矩陣為：-16.19047546*j 9.52380943*j 0.00000000*j 0.00000000*j 0.00000000*j 電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第6頁。9.52380943*j -37.40842819*j 15.38461590*j 12.50000000*j 0.00000000*j 電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第6頁。0.00000000*j 15.38461590*j -35.38461685*j 20.00000000*j 0.00000000*j 0.00000000*j 12.50000000*j 20.00000000*j -37.93478394*j 5.43478251*j 0.00000000*j 0.00000000*j 0.00000000*j 5.43478251*j -9.98023701*j 節(jié)點阻抗矩陣為：0.11813837*j 0.09583523*j 0.09017095*j 0.08581381*j 0.04673029*j 0.09583523*j 0.16291989*j 0.15329060*j 0.14588347*j 0.07944150*j 0.09017095*j 0.15329060*j 0.18598767*j 0.16113926*j 0.08774910*j 0.08581381*j 0.14588347*j 0.16113926*j 0.17287450*j 0.09413958*j 0.04673029*j 0.07944150*j 0.08774910*j 0.09413958*j 0.15146215*j 短路節(jié)點為:3電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第7頁。電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第7頁。短路前電壓為(忽略負荷電流的影響)：1.000000短路點的電流為:If[3]=-5.376700*j短路節(jié)點電壓為:Vol[1]=0.515178Vol[2]=0.175802Vol[3]=0.000000Vol[4]=0.133602Vol[5]=0.528199各支路電流為:III[1][1]=-3.232147*jIII[1][2]=-3.232147*j電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第8頁。III[2][3]=-2.704651*j電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第8頁。III[2][4]=-0.527499*jIII[3][4]=2.672048*jIII[4][5]=2.144548*jIII[5][5]=-2.144548*j習題6—10輸入數據：5571,1,0.231,3,0.1052,2,0.282,4,0.213,4,0.43554電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第9頁。3,5,0.2904電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第9頁。4,5,0.2541輸出數據：節(jié)點導納矩陣為：-13.87163544*j0.0000000*j 9.52380943*j 0.00000000*j0.0000000*j 0.00000000*j -8.33333302*j 0.00000000*j 4.76190472*j 0.00000000*j 9.52380943*j 0.000000*j-15.26333618*j2.29600048*j3.44352627*j 0.00000000*j 4.76190472*j 2.29600048*j-10.99336338*j 3.93545866*j 0.00000000*j 0.00000000*j 3.44352627*j 3.93545866*j -7.37898493*j 節(jié)點阻抗矩陣為：0.18042089*j 0.06035720*j 0.15778695*j 0.10562509*j 0.12996729*j 0.06035720*j 0.20652170*j 0.08791157*j 0.15141298*j 0.12177899*j 電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第10頁。0.15778695*j 0.08791157*j 0.22982012*j 0.15384525*j 0.18930019*j 電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第10頁。0.10562509*j 0.15141298*j 0.15384525*j 0.26497272*j 0.21311322*j 0.12996729*j 0.12177899*j 0.18930019*j 0.21311322*j 0.33752048*j 短路節(jié)點為:5短路前電壓為(忽略負荷電流的影響)：1.000000短路點的電流為:If[5]=-2.962783*j短路節(jié)點電壓為:Vol[1]=0.614935Vol[2]=0.639195Vol[3]=0.439145Vol[4]=0.368592電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第11頁。電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第11頁。Vol[5]=0.000000各支路電流為:III[1][1]=-1.674195*jIII[1][3]=-1.674195*jIII[2][2]=-1.288588*jIII[2][4]=-1.288588*jIII[3][4]=-0.161989*jIII[3][5]=-1.512206*jIII[4][5]=-1.450577*j習題6—11電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第12頁。3電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第12頁。312輸入數據：3341,1,0.21,2,0.22,3,0.13,3,0.15輸出數據：節(jié)點導納矩陣為：-10.00000000*j 5.00000000*j 0.00000000*j 5.00000000*j -15.00000000*j 10.00000000*j 0.00000000*j 10.00000000*j -16.66666603*j 節(jié)點阻抗矩陣為：0.13846155*j 0.07692308*j 0.04615385*j 0.07692308*j 0.15384616*j 0.09230770*j 0.04615385*j 0.09230770*j 0.11538462*j 短路節(jié)點為:3電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第13頁。短路前電壓為(忽略負荷電流的影響)：1.050000電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第13頁。短路點的電流為:If[3]=-9.099999*j短路節(jié)點電壓為:Vol[1]=0.630000Vol[2]=0.210000Vol[3]=-0.000000各支路電流為:III[1][1]=-2.100000*jIII[1][2]=-2.100000*jIII[2][3]=-2.100000*jIII[3][3]=-7.000000*j六．設計體會電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第14頁。這次設計體會良多，首先是通過短路電流的計算，熟悉了以前電力系統分析的課程，鞏固了專業(yè)知識，同時通過C語言的使用也使幾乎已經忘干凈的C語言技能得以回復和鞏固。電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第14頁。七．參考資料《電力系統分析》上冊，第三版，何仰贊溫增銀華中科技大學《程序設計根底》〔C語言〕王載新曾大亮楊有安X珂梅清華大學八．附錄〔程序源代碼〕#include<stdio.h>#include<math.h>#include<conio.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include<malloc.h>#defineN100#defineM100#defineBYTEunsignedcharinit();intbrinv(doublea[],intn);out_Y();電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第15頁。intshort_Select();電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第15頁。Count_If();structpowernet{BYTEnode;BYTEline;BYTEhanghao;inthead_node;intend_node;floatreact;}net[N];floatyy[M][M],zz[M][M];floatIf[M];floatVol[M];floatIII[M];voidmain(){init();//輸入原始數據電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第16頁。out_Y();//形成節(jié)點導納、節(jié)點阻抗電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第16頁。Count_If();//計算短路電流，節(jié)點電壓，支路電流}init(){inti,j;floattemp=0;FILE*fp;if((fp=fopen("duanlu.txt","r"))==NULL){printf("程序使用方法：\n\n在與程序的同一文件夾下建立duanlu.txt文本文件\nduanlu.txt文本文件第一行輸入的是：節(jié)點數支路數輸入數據的行數。\n〔例如：

335〕。表示3個節(jié)點，3個支路,txt文件里輸入有5行數據〔不包括本行〕。\n回車另起一行為：首節(jié)點，末節(jié)電，支路電抗?！怖纾?，2，0.15〕\n\n");B: gotoB;}電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第17頁。電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第17頁。fscanf(fp,"%d%d%d",&net[0].node,&net[0].line,&net[0].hanghao);printf("本系統節(jié)點數：%d,支路數：%d\n\n",net[0].node,net[0].line);printf("以下為線路阻抗：\n\n");printf("始節(jié)點末節(jié)電電抗\n");for(i=0;i<net[0].hanghao;i++){fscanf(fp,"%d,%d,%f",&net[i].head_node,&net[i].end_node,&net[i].react);printf("%4d,%8d,%15f*j\n",net[i].head_node,net[i].end_node,net[i].react);}printf("\n");for(i=0;i<=net[0].hanghao-1;i++)//互導納形成{yy[net[i].head_node-1][net[i].end_node-1]=-1/net[i].react;yy[net[i].end_node-1][net[i].head_node-1]=-1/net[i].react;}for(i=0;i<=net[0].hanghao-1;i++)//自導納形成{for(j=0;j<=net[0].hanghao-1;j++)電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第18頁。{電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第18頁。if(net[j].head_node==(i+1)||net[j].end_node==(i+1))temp=1/net[j].react+temp;}yy[i][i]=temp;temp=0;}fclose(fp);fp=fopen("result.txt","w");fprintf(fp,"%s","節(jié)點導納矩陣為：\n");fclose(fp);printf("************************節(jié)點導納矩陣為：******************************\n\n");for(i=0;i<net[0].node;i++){for(j=0;j<net[0].node;j++){printf("%.8f*j\t",-yy[i][j]);fp=fopen("result.txt","a"); fprintf(fp,"%.8f*j\t",-yy[i][j]); fclose(fp); } printf("\n");電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第19頁。 fp=fopen("result.txt","a");電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第19頁。 fprintf(fp,"\n"); fclose(fp);}printf("\n"); fp=fopen("result.txt","a"); fprintf(fp,"\n"); fclose(fp);}intbrinv(doublea[],intn){int*is,*js,i,j,k,l,u,v;doubled,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;j<=n-1;j++){l=i*n+j;p=fabs(a[l]);if(p>d){d=p;is[k]=i;js[k]=j;}}電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第20頁。if(d+1.0==1.0)電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第20頁。{free(is);free(js);printf("該矩陣為奇異矩陣\n");return(0);}if(is[k]!=k)for(j=0;j<=n-1;j++){u=k*n+j;v=is[k]*n+j;p=a[u];a[u]=a[v];a[v]=p;}if(js[k]!=k)for(i=0;i<=n-1;i++){u=i*n+k;v=i*n+js[k];p=a[u];a[u]=a[v];a[v]=p;}l=k*n+k;a[l]=1.0/a[l];for(j=0;j<=n-1;j++)if(j!=k){u=k*n+j;a[u]=a[u]*a[l];}for(i=0;i<=n-1;i++)if(i!=k)for(j=0;j<=n-1;j++)電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第21頁。if(j!=k)電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第21頁。{u=i*n+j;a[u]=a[u]-a[i*n+k]*a[k*n+j];}for(i=0;i<=n-1;i++)if(i!=k){u=i*n+k;a[u]=-a[u]*a[l];}}for(k=n-1;k>=0;k--){if(js[k]!=k)for(j=0;j<=n-1;j++){u=k*n+j;v=js[k]*n+j;p=a[u];a[u]=a[v];a[v]=p;}if(is[k]!=k)for(i=0;i<=n-1;i++){u=i*n+k;v=i*n+is[k];p=a[u];a[u]=a[v];a[v]=p;}}free(is);free(js);return(1);電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第22頁。}電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第22頁。out_Y(){inti,j;double**a;a=(float**)malloc(net[0].node*net[0].node*sizeof(float));//為矩陣分配動態(tài)存儲空間for(i=0;i<net[0].node;i++) {a[i]=(float*)malloc(net[0].node*sizeof(float)); }FILE*fp;fp=fopen("result.txt","a");fprintf(fp,"%s","節(jié)點阻抗矩陣為：\n");fclose(fp);for(i=0;i<net[0].node;i++)for(j=0;j<net[0].node;j++){a[i][j]=yy[i][j];}i=brinv(*a,net[0].node);電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第23頁。for(i=0;i<net[0].node;i++)電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第23頁。for(j=0;j<net[0].node;j++){zz[i][j]=(float)a[i][j];}printf("************************節(jié)點阻抗矩陣為：******************************\n\n");for(i=0;i<net[0].node;i++){for(j=0;j<net[0].node;j++) {printf("%.8f*j\t",zz[i][j]);fp=fopen("result.txt","a"); fprintf(fp,"%.8f*j\t",zz[i][j]); fclose(fp); } printf("\n"); fp=fopen("result.txt","a"); fprintf(fp,"\n"); fclose(fp);}printf("\n");電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第24頁。 fp=fopen("result.txt","a");電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第24頁。 fprintf(fp,"\n"); fclose(fp);}intShort_Select(){intss;printf("請選擇短路故障點:");scanf("%d",&ss);printf("\n\n");returnss;}//計算節(jié)點電流,節(jié)電電壓,短路點注入單位電流時解線性方程得各節(jié)電電壓Count_If(){BYTENum;//網絡的節(jié)點數BYTEsss;inti,j;電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第25頁。 floatE;電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第25頁。FILE*fp; printf("請輸入短路前電壓，短路前為空載:"); scanf("%f",&E);AAA:sss=Short_Select();fp=fopen("result.txt","a");fprintf(fp,"%s%d\n\n%s%3f\n\n","短路節(jié)點為:",sss,"短路前電壓為(忽略負荷電流的影響)：",E);fclose(fp);if(sss>net[0].node||sss<1) {printf("短路點選擇錯誤,"); gotoAAA; }II[sss]=1;Num=net[0].node;If[sss]=E/zz[sss-1][sss-1]; fp=fopen("result.txt","a"); fprintf(fp,"%sIf[%d]=%f*j\n\n%s\n\n","短路點的電流為:",sss,-If[sss],"短路節(jié)點電壓為:"); fclose(fp);電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第26頁。電力系統短路故障的計算機算法程序設計全文共29頁，當前為第26頁。printf("If[%d]=%f*j\n\n",sss,-If[sss]);printf("****************************短路節(jié)點電壓為:************************\n");for(i=0;i<net[0].node;i++){Vol[i]=(float)(E-zz[sss-1][i]*If[sss]);printf(