故障计算是电力系统分析计算中的重要分支，随着我国电力系统的规模不断扩大，网络结构的越发复杂，电网运行方式的频繁变化，出现了很多新的情况，现有的故障计算处理方法和相应的软件产品不能适应电网发展的要求。本文深入研究了故障计算的特点，对电网的数学模型和互感线路组的处理进行深刻的论述，提出根据故障的不同类型，选取不同的电网数学模型的方法，设计了通用的稀疏矩阵模型，改进了传统的基于多口网络理论的故障计算方法，提出了利用故障端口综合矩阵进行故障计算的方程，建立了的零序互感线路组的统一处理模型，定位于故障计算模块作为新型电力系统应用软件体系中的基础计算功能模块一部分，结合面向对象的技术，对故障计算模块进行了详尽的设计。 　　对于电网的数学模型，考虑到基于节点导纳矩阵和基于节点阻抗矩阵的数学模型在处理不同类型的系统故障时，各有优点，本文认为要兼顾以上两种模型的优点，对于多重复杂故障和跨线故障采用节点导纳矩阵模型，而对于各类简单短路故障则采用节点阻抗矩阵模型；文中提出建立一个通用的稀疏矩阵模型，同时利用面向对象编程的多态继承机制，可从基类模型派生出针对各模块的特点而作出优化的子类模型，适用于电力系统计算的各模块，提高应用软件的可移植性和可维护性。 　　对于故障计算的算法，本文基于对称分量法和多口网络理论，结合故障口的边界条件在通用的端口矩阵的基础上进行修正，形成一个适应任意重复杂故障的端口综合阻抗系数矩阵来进行故障计算，具有物理意义明确、计算方便的优点。 　　互感线路的处理是故障计算的关键，本文着重研究了互感线路组对零序节点导纳矩阵的影响以及互感线路支路电流的求取，建立了一个互感线路组的统一处理模型，可适应在互感线路组上不同运行方式的变化，灵活方便求取支路电流。 　　针对传统电力系统应用软件结构的缺陷，文中提出一种新型的电力系统应用软件体系结构，把故障计算功能模块作为系统基础数据计算模块的一部分，通过封装及数据的接口，可为其它高级应用程序提供基础数据服务，便于实现数据的共享，软件扩充、升级和维护，减少不必要的开发。对于故障计算功能模块的设计，本文使用面向对象的方法，对功能模块进行需求分析和总体设计，开发了相应的程序，使用EMTP对故障计算的数据进行校核，故障计算结果可通过接口支持继电保护测试仪的输出。实践证明，本文提出的方法是正确可行的，具广阔的实用前景和推广前景。