第四章_电力系统潮流计算

1、第四章第四章 电力系统潮流计算电力系统潮流计算第四章 电力系统潮流计算l电力网络等值电路电力网络等值电路l简单电力系统潮流的分析方法简单电力系统潮流的分析方法l电力系统潮流的计算机算法电力系统潮流的计算机算法4.1.1 电压等级电压等级l用电设备的标准电压：网络额定电压或用电设备额定用电设备的标准电压：网络额定电压或用电设备额定电压电压各国电力系统都规定一定数量的标准电压各国电力系统都规定一定数量的标准电压指线电压，而不是相电压指线电压，而不是相电压l发电机额定电压发电机额定电压在同一电压等级下，比网络额定电压高在同一电压等级下，比网络额定电压高5%l变压器额定电压变压器额定电压在同一电压等级

2、下，一次侧等于网络额定电压在同一电压等级下，一次侧等于网络额定电压在同一电压等级下，二次侧比网络额定电压高在同一电压等级下，二次侧比网络额定电压高10%4.1.1 电压等级 电力网络中的电压分布4.1.2 标幺值标幺值l一一.标幺值的定义标幺值的定义l标幺值是相对值，是某种物理量的有名值与所选定的标幺值是相对值，是某种物理量的有名值与所选定的与有名值同单位的基准值之比，是一个无量纲的量与有名值同单位的基准值之比，是一个无量纲的量 基准值的选取基准值的选取阻抗、导纳的基准值为每相阻抗、导纳阻抗、导纳的基准值为每相阻抗、导纳电压、电流的基准值为线电压、线电流电压、电流的基准值为线电压、线电流功率的

3、基准值为三相功率功率的基准值为三相功率（单单位位与与有有名名值值相相同同）基准 值有名 值标幺值 l1、基本概念、基本概念1)有名制有名制：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。电压、电流和功率等进行计算。2)标幺制标幺制：在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导：在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。纳、电压、电流和功率等进行计算。3)基准值基准值：对于相对值的相对基准。：对于相对值的相对基准。三者之间的关系：三者之间的关系：同单位的基准值同单位的基准值有名值有名值标么值标么值 4.

4、1.2 标幺值标幺值l4）基本级基本级：将参数和变量归算至同一个电压级。一般：将参数和变量归算至同一个电压级。一般取网络中最高电压级为基本级。取网络中最高电压级为基本级。n标幺制的优点标幺制的优点：线电压和相电压的标幺值数值相等，三相功：线电压和相电压的标幺值数值相等，三相功率和单相功率的标幺值数值相等。率和单相功率的标幺值数值相等。n选择基准值的条件选择基准值的条件：v基准值的单位应与有名值的单位相同基准值的单位应与有名值的单位相同v各个物理量的基准值之间即阻抗、导纳、电压、电流、各个物理量的基准值之间即阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间也应符合电路的基本关系功率的基准值之间也应符合电

5、路的基本关系4.1.2 标幺值标幺值功率的基准值功率的基准值=100MVA 电压的基准值电压的基准值=参数和变量归算的额定电压参数和变量归算的额定电压BBBBBBBBYZZIUIUS/133 BBBBBBBBBUSIUSYSUZ3/22 223BBBBBBSZZUUYYSUIIS 5个基准值中先选定个基准值中先选定SB和和UB，然后根据电路基本关系，然后根据电路基本关系求出每相阻抗、导纳和线电流的基准值求出每相阻抗、导纳和线电流的基准值4.1.2 标幺值标幺值（1）功率基准值）功率基准值SBBBBPjQPQSjPjQSSS （2）电压基准值）电压基准值UB（一般取线电压）（一般取线电压）（3）

6、电流基准值）电流基准值UB（一般取线电流）（一般取线电流）（4）阻抗基准值）阻抗基准值ZBBBBBZRjXRXZjRjXZZZZ （5）导纳基准值）导纳基准值YBBBBBYGjBGBYjGjBYYYY 2、各参数或变量标幺值的计算、各参数或变量标幺值的计算4.1.2 标幺值标幺值l用标么值表示的公式用标么值表示的公式l在正序情况下，阻抗在正序情况下，阻抗Z中电压降落用有名值表示时中电压降落用有名值表示时l在正序情况下，阻抗在正序情况下，阻抗Z中电压降落用标幺值表示时中电压降落用标幺值表示时ZIUU321 BBBBBBZZIIZIZIUUUU 3321*2*1ZIUU *2*1ZUSUU 4.1

7、.2 标幺值标幺值（6）标幺值之间也应符合电路的基本关系）标幺值之间也应符合电路的基本关系l标么值表示公式，同理标么值表示公式，同理l功率表达式功率表达式l接地导纳接地导纳l中的功率：中的功率：l阻抗中的阻抗中的l功率损耗功率损耗*3 IUSIUS*2*2233 YUSYUYUSYYZUQPZUSZISZ22222333 ZUQPSZ2224.1.2 标幺值标幺值三相对称系统中用有名值和用标幺值表示公式对三相对称系统中用有名值和用标幺值表示公式对照表照表4.1.2 标幺值标幺值名称名称有名值有名值标幺值标幺值功率表达式功率表达式阻抗压降阻抗压降接地导纳中的功率接地导纳中的功率阻抗中的功率损耗阻

8、抗中的功率损耗 IUS3ZIUU321 *2YUSY ZUQPSZ222 IUS*21ZUSZIUU *YYUS 2*2*2*2*SZUQPZ 二、基准值改变时标么值的换算二、基准值改变时标么值的换算l电力系统元件一般以标么值或百分数的形式给出，其电力系统元件一般以标么值或百分数的形式给出，其基准值为对应元件本身的额容量基准值为对应元件本身的额容量SN和额定电压和额定电压UN。阻。阻抗基准值为抗基准值为l阻抗有名值阻抗有名值l取容量和电压的基准值为取容量和电压的基准值为SB和和UB。NNNSUZ2 NNNNNSUZZZjXRZ2* 22*22*2*BNNBNBBNNNBBBUUSSZUSSUZ

9、SUZZZZ4.1.2 标幺值标幺值l其他量的标么值换算其他量的标么值换算将将ZN*或或YN*通过基准值通过基准值SN和和UN先先还原成有名值还原成有名值Z或或Y，再求出以统一的再求出以统一的SB和和UB为基准值时的标幺值为基准值时的标幺值Z*或或Y*BNNUUUU* 22*NBBNNUUSSYY NBBNNUUSSII* BNNNSSjQPjQPS* 4.1.2 标幺值标幺值4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路 l由于变压器的存在，多级电压电力系统等值电由于变压器的存在，多级电压电力系统等值电路，各元件参数、各节点电压、各支路电流均路，各元件参数、各节点电压、各支路电

10、流均要归算到某一电压级，即基本级或基准级要归算到某一电压级，即基本级或基准级l1、单电压等级电力网的标么值等值电路、单电压等级电力网的标么值等值电路 取相同的基准容量取相同的基准容量SB和基准电压和基准电压UB，原则上，原则上二者可是任何数值，一般取网络额定电压作为二者可是任何数值，一般取网络额定电压作为基准电压。基准电压。l2、多电压等级电力网的标么值等值电路、多电压等级电力网的标么值等值电路la、有名值的电压级归算、有名值的电压级归算 对于多电压级网络，无论是标么制还是有名制，都需将对于多电压级网络，无论是标么制还是有名制，都需将参数或变量归算至同一电压级参数或变量归算至同一电压级基本级。

11、基本级。lb、采用标幺值，有两种归算方法、采用标幺值，有两种归算方法)()()(21221221kkUUkkXXkkRR )1()1()1(21221221kkIIkkGGkkBB 4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路 参数归算法：将网络各元件阻抗、导纳以及网参数归算法：将网络各元件阻抗、导纳以及网络中各点电压、电流的有名值都归算到基本级，络中各点电压、电流的有名值都归算到基本级，然后除以与基本级相对应的阻抗、导纳、电压然后除以与基本级相对应的阻抗、导纳、电压和电流的基准值。和电流的基准值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU3 4.1.

12、3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路 变比分子为基本级一侧的电压，分母为待归算级变比分子为基本级一侧的电压，分母为待归算级一侧的电压。一侧的电压。220KV10KV35KV110KV500KV500KV242:52535:11110:38.5500:121T-4T-3T-2T-1多电压级网络多电压级网络 如需将如需将10KV侧的参数和变量归算至侧的参数和变量归算至500KV侧，侧，则变压器则变压器T-1、T-2、T-3、的变比、的变比k1、k2、k3应分别应分别取取35/11、110/38.5、500/1214.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路 基本级归

13、算法：基本级归算法： 将未经归算的各元件阻抗、导纳以及网将未经归算的各元件阻抗、导纳以及网络中各点电压、电流的有名值除以由基本级归算到这些量络中各点电压、电流的有名值除以由基本级归算到这些量所在电压级的阻抗、导纳、电压和电流的基准值，实际操所在电压级的阻抗、导纳、电压和电流的基准值，实际操作中只需归算基准电压，即将基准电压由基本级归算到这作中只需归算基准电压，即将基准电压由基本级归算到这些量所在电压级。些量所在电压级。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU 34.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路 变比分子为待归算级一侧的电压，分母为基本级一

14、侧的电压。变比分子为待归算级一侧的电压，分母为基本级一侧的电压。220KV10KV35KV110KV500KV500KV242:52535:11110:38.5500:121T-4T-3T-2T-1多电压级网络多电压级网络 同样取同样取500KV侧为基本级，则需将侧为基本级，则需将500KV侧的基侧的基准值归算至其他电压等级侧，如准值归算至其他电压等级侧，如10KV等级，则变压等级，则变压器器T-1、T-2、T-3、的变比、的变比k1、k2、k3应分别取应分别取11/35、38.5/110、121/500缺点：因变压器分接头位置的改变，参数需重新计算缺点：因变压器分接头位置的改变，参数需重新计

15、算4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路 4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路一、变压器的一、变压器的形标幺值等值电路形标幺值等值电路l建立电力网络标幺值等值电路的关键是建立变压器建立电力网络标幺值等值电路的关键是建立变压器标幺值等值电路标幺值等值电路l带理想变压器的双绕组变压器等值电路带理想变压器的双绕组变压器等值电路理想变压器：只反映变比关系而没有励磁电流且漏理想变压器：只反映变比关系而没有励磁电流且漏阻抗等于零的变压器阻抗等于零的变压器 将漏阻抗和励磁导纳归算到将漏阻抗和励磁导纳归算到1次侧次侧 通过理想变压器，直接引入通过理想变压器，直接引

16、入2次侧的电压和电流次侧的电压和电流1I1UTZTY2I2U1I1UTZTY2I2U2U2I2N1N:UU4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路l带理想变压器的三绕组变压器等值电路带理想变压器的三绕组变压器等值电路将漏阻抗和励磁导纳归算到将漏阻抗和励磁导纳归算到3次侧次侧 通过理想变压器，直接引入通过理想变压器，直接引入1次侧与次侧与2次侧的电压和电次侧的电压和电流流1I1UT3Z2I2U3I3UTY1I1UT3Z2I2U3I3UTYT1ZT2ZT1ZT2Z3N1N:UU3N2N:UU4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路l以理想变压器为界，两侧各取

17、所在的网络电压作为基以理想变压器为界，两侧各取所在的网络电压作为基准电压，将两侧的参数化为标幺值准电压，将两侧的参数化为标幺值双绕组变压器，理想变压器左侧参数的标幺值双绕组变压器，理想变压器左侧参数的标幺值理想变压器右侧参数的标幺值理想变压器右侧参数的标幺值B1B1*11B1*1B21BT*T21BBT*T3SUII,UUUSUYY,USZZ B2B2*22B2*23SUII,UUU 4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路理想变压器变比的标幺值理想变压器变比的标幺值 即即 kUU:UU:12B2N1B1N1B1N2B2NUUUUk *1I*1UT*ZT*Y*2U*2I*:

18、1 k4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路l双绕组变压器的双绕组变压器的形标幺值等值电路形标幺值等值电路 kIIkIZUU121T12 12T2T21221T1TT2111UUkZ1UZkk1kIIUUkZ1UkZkkZUUkI 1I1UTZ2U2Ik:11I1UZ2U2I1Y2Y T22T1T11ZkkYkZkYkZZ4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路l三绕组变压器的三绕组变压器的形标幺值等值电路形标幺值等值电路3B3N2B2N233B3N1B1N13/UU/UUk/UU/UUk 1UT3Z2I2U3I3UTYT113ZkT223ZkT113

19、131ZkkT1213131ZkkT223231ZkkT2223231Zkk4.1.3 电力网络的标幺值等值电路电力网络的标幺值等值电路l二二. 基于变压器基于变压器形等值电路的电力网标幺值形等值电路的电力网标幺值等值电路等值电路变压器变压器形等值电路中的参数与形等值电路中的参数与k有关，表明有关，表明这种模型的确体现了变压器改变电压大小的功这种模型的确体现了变压器改变电压大小的功能。在多电压等级电网中采用变压器能。在多电压等级电网中采用变压器形等值形等值由于不需要将不同电压等级的参数和变量归算由于不需要将不同电压等级的参数和变量归算至同一个电压等级，为形成整个网络的等值电至同一个电压等级，为

20、形成整个网络的等值电路带来了极大的方便路带来了极大的方便第四章 电力系统潮流计算l电力网络等值电路电力网络等值电路l简单电力系统潮流的分析方法简单电力系统潮流的分析方法l电力系统潮流的计算机算法电力系统潮流的计算机算法基本要求：基本要求： 加强对电力系统运行潮流的了解，培养计算能力。加强对电力系统运行潮流的了解，培养计算能力。重点：重点：（1）线路运行相量图的画法；）线路运行相量图的画法；（2）电压损耗、功率损耗有关的定义式；）电压损耗、功率损耗有关的定义式；（3）辐射形网络潮流计算）辐射形网络潮流计算电力网络特性计算所需的原始数据：l用户变电所的负荷功率及其容量用户变电所的负荷功率及其容量l

21、电源的供电电压和枢纽变电所的母线电压电源的供电电压和枢纽变电所的母线电压l绘制等值电路所需的各元件参数和相互之间的绘制等值电路所需的各元件参数和相互之间的关联、关系等等关联、关系等等电力系统潮流电力系统潮流l潮流是电力网络中功率的分布情况潮流是电力网络中功率的分布情况潮流计算植根于电路的基本定律：潮流计算植根于电路的基本定律：KCL、KVL在电路中，将三个或三个以上元件的连接点称为在电路中，将三个或三个以上元件的连接点称为节点节点，连接两个节点的分支称为连接两个节点的分支称为支路，支路，电力网络分析沿用上述电力网络分析沿用上述定义定义电路计算中通常给定各节点的电路计算中通常给定各节点的注入电流

22、注入电流，潮流计算给定，潮流计算给定各节点的各节点的注入功率注入功率节点注入功率与节点电压呈非线性的关系，在数学上，节点注入功率与节点电压呈非线性的关系，在数学上，潮流计算是求解非线性方程组潮流计算是求解非线性方程组潮流由电力系统的状态确定，简单地说，状态就是各节潮流由电力系统的状态确定，简单地说，状态就是各节点的电压情况点的电压情况4.2.1 电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路上的电压降落和功率损耗l线路采用线路采用型等值电路型等值电路l已知末端电压和功率，求始已知末端电压和功率，求始端电压和功率端电压和功率末端导纳支路的功率末端导纳支路的功率阻抗支路的功率损耗阻抗支路的功率损耗Y/2Y

23、/21SZ1U2U1S2S2Sy1Sy2Sy222SSS Z21SSS 22y22UUYS* ZUSS222z 4.2.1 电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路上的电压降落和功率损耗2U1UUdUUl已知末端电压，则始端电压已知末端电压，则始端电压l设末端电压的相角为设末端电压的相角为0度度ZUSUU* 2221Y/2Y/21SZ1U2U1S2S2Sy1Sy2S 222222222221j jjURQXPUXQRPUXRUQPUU222222URQXPUUXQRPU 2221UUUU 4.2.1 电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路上的电压降落和功率损耗2U1UUdUUl线路两端电压幅值差

24、主要由纵线路两端电压幅值差主要由纵分量决定，而电压相角差主要分量决定，而电压相角差主要由横分量决定由横分量决定l线路较短时两端电压相角差一线路较短时两端电压相角差一般不大，可近似认为般不大，可近似认为l对高压输电网对高压输电网22221UXQRPUU UUU 21RX 2222222222UXPURQXPUUXQUXQRPU 4.2.1 电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路上的电压降落和功率损耗l始端导纳支路的功率始端导纳支路的功率l始端功率始端功率l已知始端电压和功率，也已知始端电压和功率，也可以求出末端电压和功率可以求出末端电压和功率Y/2Y/21SZ1U2U1S2S2Sy1Sy2Sy111SSS 11y12UUYS* U 1U2UU U U Ud 并并作作出出相相量量图图。，求求末末端端电电压压及及功功率率，始始端端电电压压为为为为。已已知知其其始始端端输输入入功功率率，为为，导导线线单单位位长长度度的的参参数数度度为为单单回回架架空空电电力力线线路路，长长某某kV240MV.A)50120(1066. 242. 0108. 0r200kmkV220:kmS61km1km1jbxex 解：由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示。解：由题意，首先求线路参数