简单电力系统网络潮流的分析与计算

1、第一节 电力线路和变压器的功率损耗和电压降落第二节 开式网络的潮流分布第三节 环形网络的潮流计算第第三三章章 简单电力网络潮流的分析与计算简单电力网络潮流的分析与计算 本章阐述的是电力系统正常运行状况的分析与计算，重点在电压、电流、功率的分布，即潮潮流分布流分布。本章主要阐述两个问题：1.电力线路和变压器的运行状况的计算和分析2.简单电力网络的潮流分布和控制第一节 电力线路和变压器的功率损耗和电压降落一、电力线路的功率损耗和电压降落一、电力线路的功率损耗和电压降落1电力线路的功率损耗已知条件：末端电压U2，末端功率S2=P2+jQ2，求解线路中的功率损耗和始端电压和功率。 其中其中z zR+R

2、+jXjX，Y YG+G+jBjB是每相阻抗和导纳，是每相阻抗和导纳，U U为相电压，为相电压，S S为单相功率为单相功率 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1S222222222*22 2121 212yyyQjPjBUGUUYUUYS解过程1：从末端向始端推导。1）2）阻抗支路末端功率222222222jQPQjPjQPSSSyyy3）阻抗支路中损耗的功率ZZzQjPXUUPjRUUPjXRUUPZUSS222 22 2222 22 2222 22 2222 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1SS2=P2+jQ2

3、 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1S4）阻抗支路始端功率112221jQPQjPjQPSSSZZZ5）始端导纳支路的功率 1121211*1121212yyyQjPjBUGUUUYS6) 始端功率111111111jQPQjPjQPSSSyyY2电力线路的电压降落 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1S其幅值为： UjUUURQXPjUXQRPUjXRUjQPUZUSUZIUU222222222222*222221 2221UUUU0j22e UU设末端电压为称为电压降落的横分量称为电压降落的纵分量UU222222

4、URQXPUUXQRPU向量图：UjUUU21 已知始端电压U1，始端功率S1=P1+jQ1，以及线路参数。求解的是线路中的功率损耗和末端电压和功率。UUUtg21相角(功率角)为：解过程2：从始端向末端推导。1）功率的求取同上2）电压的求取应注意符号111221211111111112,UUUtgUUUUURQXPUUXQRPUUjUUU 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1S 以上电压计算公式是以相电压形式导出的，也适用于线电压，但此时的功率S为三相功率例题例题 如图示简单网络，已知如图示简单网络，已知2节点电压和功率，求节点电压和功率，求1节点节点电

5、压和功率电压和功率2j10(2) U2=60kvS2=30+j20MVA-j0.5*10-4s1 1 1）电压降落：指线路始末两端电压的相量差。）电压降落：指线路始末两端电压的相量差。 为相量。为相量。 2 2）电压损耗：指线路始末两端电压的有效值之差。）电压损耗：指线路始末两端电压的有效值之差。 常以百分值表示：常以百分值表示： 3 3）电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电压的电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电压的 数值差。为数值。标量以百分值表示数值差。为数值。标量以百分值表示100%21NUUUU电压质量指标21 -UUUd100%100%2211NNNNNNUUUUUUU

6、U4) 电压调整：指线路末端空载与负载时电压的数值差。电压调整：指线路末端空载与负载时电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：为数值。标量以百分值表示：100%20220UUU电压调整 5)输电效率：指线路末端输出有功功率与线路始端输入输电效率：指线路末端输出有功功率与线路始端输入 有功功率的比值，以百分数表示有功功率的比值，以百分数表示%100%12PP6) 线损率或网损率：线路上损耗的电能与线路始端输入线损率或网损率：线路上损耗的电能与线路始端输入 的电能的比值的电能的比值%100%100%11zzzWWWWW线损率1.变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗用变压器的 型电路1)功率a.变

7、压器阻抗支路中损耗 的功率 S1 S1 S2=S2 ZT U1 SyT YT U2 ZTZTTTTTTZTQjPXUQPjRUQPjXRUQPZUSS 222222222222222222222二、变压器运行状况的计算和分析二、变压器运行状况的计算和分析b.变压器励磁支路损耗的功率c.变压器始端功率 2)电压降落 （为变压器阻抗中电压降落的纵、横分量） 注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的 无功功率符号相反YTYTTTTTTYTQjPUjBUGUjBGUUYS2121211*1YTZTSSSS21222222,URQXPUUXQRPUTTTTTT S1 S1 S2=S2 ZT U1

8、SyT YT U2 四、运算负荷和运算功率四、运算负荷和运算功率返回返回第二节 开式网络的潮流分布一、简单开式网络的潮流计算一、简单开式网络的潮流计算步骤：1.计算网络元件参数，可用有名值或者标么值进行计算， 作出等值网络图，并进行简化。2.潮流计算 （1）已知末端负荷末端负荷及末端电压末端电压，由末端始端推算 （2）已知末端负荷末端负荷及始端电压始端电压，先假设末端电压 和已知的 向始端推算出 ，在由 向末端推算 ，依此类推，知道满足已给 出的末端负荷及始端电压为止。)0(2U)0(2S) 1 (1) 1 (1,SU) 1 (1)0(1,SU)1 (2)1 (2,SU例题：返回返回第三节第三

9、节 环形网络的潮流计算环形网络的潮流计算一、环形网络的潮流分布一、环形网络的潮流分布第一步：将单一环网等值电路简化为只有线路阻抗的简化等值电路。1)根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路；2)以发电机端点为始端，并将发电厂变压器的励磁支路移至负荷侧；3)将同一节点下的对地支路合并，并将等值电路图重新编号；4)在全网电压为额定电压的假设下，计算各变电所的运算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应节点。 1 Sb Z12 2 S2 Sa Ia Z31 Z23 S3 第二步：用简化的回路电流法解该简化等值电路 0)()(323122312IIIZIIZIZaaa 1 Sb Z12 2 S2 Sa

10、 Ia Z31 Z23 S3 的运算负荷电流、分别为节点 32,32II的功率，为流经阻抗3131*23*12*331*231*23*3*2*312*23*12)(0)()(ZZZZSZSZZSSSSZSSZSZaaaa设全网额定电压为UN，将 代入上式，得：NUSI3*用相同的方法求解的功率，为流经阻抗1231*23*12*221*321*23*)(ZZZZSZSZZSb0)()(323122312IIIZIIZIZaaa Sa Sb 1 2 3 1 Z12 Z23 Z31 S2 S3 31*23*12*331*231*23*)(ZZZSZSZZSa31*23*12*221*321*23*)

11、(ZZZSZSZZSb 1 Sb Z12 2 S2 Sa Ia Z31 Z23 S3 由此，扩展到相应的多节点网络的计算当中：*)(ZZSSmZZSSmmbmma的其余各节点为除所流出功率节点外32SSSSba 上述公式是在假设全网电压为平均额定电压，且相位也相同得条件下得出的，也就是假设网络中没有功率损耗重要概念n功率分点功率分点：网络中某些节点的功率是由两侧向其流动的。分为有功分点和无功分点 。n在环网潮流求解过程中，在功率分点处将环网解列。n当有功分点和无功分点不一致时，将在哪一个分点解列？ 在无功分点处解列，因为电网应在电压最低处解列，而电压的损耗主要为由无功功率流动引起的，无功分点的

12、电压往往低于有功分点的电压。第三步：计算整个网络的功率分布 Sa Sb 1 2 3 1 Z12 Z23 Z31 S2 S3 Sa 1 2 3 Z12 Z23 S2 Sb 3 1 Z31 S3 例题：单环网如图所示，各线段长度和2、3节点所带负荷标于图中，其中Z12Z23Z311j3，U137kv，忽略每段的功率损耗和电压损耗的横分量，试求功率的初步分布并求最低点电压 回路电压为0的单一环网等值于两端电压大小相等、相位相同的两端供电网络。同时，两端电压大小不相等、相位不相同的两端供电网络，也可等值于回路电压不为0的单一环网。 Sa Sc Sb U1 2 3 U4 1 Z12 Z23 Z34 4

13、S2 S3 二、二端供电网络的潮流分布二、二端供电网络的潮流分布 以回路电压不为0的单一环网为例，其求解过程为：1)设节点1、4的电压差为：2)用简化的回路电流法解简化等值电路3)通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近似认为是额定电压：UdUU41UdIIIZIIZIZaaa)()(323421312UdUSSSZSSZSZNaaa)()(3*2*312*23*12NUSI3*n流经阻抗Z12功率为：n流经阻抗Z43功率为：34*23*12*34*23*12*221*321*32*)(ZZZUdUZZZSZSZZSNb称为循环功率,34*23*12*ZZZUdUSNc34*23*12*3

14、4*23*12*334*234*23*)(ZZZUdUZZZSZSZZSNa如何确定如何确定ScSc的方向？的方向？循环功率Sc的正方向与电压降落的方向有关。1、对于无电源的外电路，在电路断口处，Sc由 高电位流向低电位。2、对于有电源的内电路，如电路的其他部分， Sc均由低电位流向高电位 1 1）已知功率分点电压。）已知功率分点电压。 由于功率分点总是网络中最低电压点，可在该点将环网解开，即将环形网络看作为两个辐射形网络，由功率分点开始，分别从其两侧逐段向电源端推算电压降落相功率损耗。这时运用的计算公式与计算辐射形网络时完全相同。三、环形网络的潮流计算三、环形网络的潮流计算 上述的功率分布是在假设电压为网络的额定电压条件下求得的，还必须计算网络中各线段的电压降落和功率损耗。方能获得潮流分布计算的最终结果。 2 2）已知电源端电压。）已知电源端电压。 在功率分点将环网解开，看作为两个辐射形网络，由功率分点开始，分别从其两侧逐段向电源端推算。