电力系统分析穆刚简单电力网络的计算和分析课件

1、课程负责人：穆 钢 教 授申 报 单位：东北电力大学 简单电力网络的计算和分析第三章课程负责人：穆 钢 教 授简单电力网络的计算和分析第三章介绍简单电力网络潮流分布的目的（物理概念）掌握各种简单电力网络潮流分布的手算方法引言9/25/2022介绍简单电力网络潮流分布的目的（物理概念）掌握各种简单电力网问题的提出9/25/2022问题的提出9/24/2022主要内容3 电力网络的简化方法及其应用4 电力网络潮流的调整控制2 辐射型和环型网络中潮流分布1 电力线路和变压器运行状况的计算和分析9/25/2022主要内容3 电力网络的简化方法及其应用4 电力网络潮流的调整电力线路的物理模型和等值电路电

2、力线路和变压器运行状况的计算和分析型等值电路P 第一节 9/25/2022电力线路的物理模型和等值电路电力线路和变压器运行状况的计算和 1.电力线路的功率损耗计算 一.电力线路的功率损耗和电压降落9/25/2022 1.电力线路的功率损耗计算 一.电力线路的功率损耗和电图31中，设末端电压为 ，末端功率为 ，则末端导纳支路的功率为阻抗支路末端的功率为阻抗支路中损耗的功率为9/25/2022图31中，设末端电压为 ，末端功率为 ，则末始端导纳支路的功率为始端功率为阻抗支路中始端的功率为未知量，怎么求呢？9/25/2022始端导纳支路的功率为始端功率为阻抗支路中始端的功率为未知量，2. 电力线路的

3、电压降落计算 电压降落:线路始末两端电压的相量差9/25/20222. 电力线路的电压降落计算 电压降落:线路始末两端电压的相则上式可改写为 再令: 取与实轴重合，如图32。则由可得9/25/2022则上式可改写为 再令: 取与实轴重合，如图32。则由可得9电压降落: 电压损耗： 电压偏差： 电压调整(其中 为线路末端空载时的电压数值)3.衡量电压质量的指标9/25/2022电压降落: 电压损耗： 电压偏差： 电压调整(其中 为线二、电力线路上电能损耗式中 为电能损耗， 为有功功率损耗， 为时间。更为精确的计算方法如下式:另一种方法是由最大负荷利用小时数与最大负荷时的功率损耗求得，即9/25/

4、2022二、电力线路上电能损耗式中 为电能损耗， 为有功功率其中，可以根据最大负荷利用小时数 直接查取最大负荷损耗时间 。 表31所列就这种最大负荷损耗时间 与最大负荷利用小时数 的关系.9/25/2022其中，可以根据最大负荷利用小时数 直接查取最大负荷5600570058005900595070004850500051005200525065004200435045004600465060003600375039504000410055003000320034003500360050002500270029003000315045002000220024002600275040001600

5、180020002150235035001250140016001800200030009501100125015001700250070080010001200150020001.000.950.900.850.80表31 最大负荷损耗时间 与最大负荷利用小时数 的关系 有表可见, 不仅与 有关,还与线路传输功率的功率因数有关. 9/25/2022560057005800590059507000485050 求出电能损耗后就可求出另一个标志经济性能的指标:线损率%=式中 为线路末端输出的电能.9/25/2022 求出电能损耗后就可求出另一个标志经济性能的指标:电力变压器的物理模型和等值电路变

6、压器的物理模型三.变压器的功率损耗、电压降落9/25/2022电力变压器的物理模型和等值电路变压器的物理模型三.变压器的功阻抗支路末端的功率为变压器的功率损耗9/25/2022阻抗支路末端的功率为变压器的功率损耗9/24/2022阻抗支路中始端的功率为始端导纳支路的功率为始端功率为仅希注意，变压器励磁支路的无功功率与线路支路的无功功率符号相反。9/25/2022阻抗支路中始端的功率为始端导纳支路的功率为始端功率为仅希注意变压器阻抗支路电压降落类似电力线路的电压降落,变压器阻抗中电压降落的纵,横分量分别为:变压器始端的电压为: 各物理量意义见9/25/2022变压器阻抗支路电压降落类似电力线路的

7、电压降落,变压器阻抗中2. 由电压损耗的纵分量、横分量 1. 由电压损耗纵分量 可知降低电压损耗的方法有：提高电压等级；增大导线截面积；减小线路中流过的无功功率。讨论：9/25/20222. 由电压损耗的纵分量、横分量 1. 由电压损耗纵分量 可线路(变压器)两端电压相角差；主要取决于输送的有功功率。线路(变压器)两端电压幅值差，主要取决于输送的无功功率；对于高压输电网（RX）,则 9/25/2022线路(变压器)两端电压相角差；主要取决于输送的有功功率。线路第二节 辐射型和环型网络中潮流分布9/25/2022第二节 辐射型和环型网络中潮流分布9/24/2022一. 简单辐射形网络的潮流计算简

8、化等值电路jBL/2jBL/29/25/2022一. 简单辐射形网络的潮流计算简化等值电路jBL/2jBL/辐射形网络电压、功率的关系: 非线性迭代解1. 已知同一点的电压、功率: 递推计算已知始端电压和功率已知末端电压和功率9/25/2022辐射形网络电压、功率的关系: 非线性迭代解1. 已知同一点2. 已知一端电压与另一端功率:两步计算:设全网为额定电压, 计算功率损耗(不计电压损耗), 推算全网功率分布、始端功率;由始端电压、功率向末端推算电压损耗(不再另算功率损耗), 计算各母线电压。若 结束,否则将 作为 继续回代,称该方法为前推回代法9/25/20222. 已知一端电压与另一端功率

9、:两步计算:设全网为额定电压,二. 运算负荷与运算功率1. 变电所的运算负荷简化等值电路9/25/2022二. 运算负荷与运算功率1. 变电所的运算负荷简化等值电路9变电所等值负荷: 变电所运算负荷: 等值负荷 + 一次母线所连线路充电功率的1/2 其中9/25/2022变电所等值负荷: 变电所运算负荷: 等值负荷 + 一次母线所2. 发电厂的运算功率简化等值电路9/25/20222. 发电厂的运算功率简化等值电路9/24/2022发电厂等值功率: 发电厂运算功率: 等值功率 升压母线所连的线路充电功率的1/2。9/25/2022发电厂等值功率: 发电厂运算功率: 等值功率 升压母线所连三.

10、闭环形网络中的潮流分布9/25/2022三. 闭环形网络中的潮流分布9/24/2022基本解题思路两步计算（1）设全网为额定电压, 不考虑功率损耗, 求网络的基本功率分布;（2）依基本功率分布, 在功率分点将闭式网打开, 分别按开式网计算.闭环形网络可分为:两端供电网和简单环式网络9/25/2022基本解题思路两步计算（1）设全网为额定电压, 不考虑功率损1、两端供电网的基本功率分布9/25/20221、两端供电网的基本功率分布9/24/2022U4SaZ3114Z23Z12SbSLD2SLD3IaU123简化等值电路9/25/2022U4SaZ3114Z23Z12SbSLD2SLD3IaU1

11、其中为功率的自然分布, 为强制功率.假设则有9/25/2022其中为功率的自然分布, 为强制功率.假设则有9/24/202 无功分点：说明：不计损耗基本功率分布: 不计功率损耗的分布, 反映电流分布功率分点: 功率从两侧供给有功分点:9/25/2022 无功分点：说明：不计损耗基本功率分布: 不计功率损耗的分布称上式为潮流计算的负荷矩公式推广到n个负荷节点:9/25/2022称上式为潮流计算的负荷矩公式推广到n个负荷节点:9/24/22、环网的基本潮流分布 9/25/20222、环网的基本潮流分布 9/24/2022Ia1SLD2SLD3Sa23I23ILD2ILD3I31环网等效电路的潮流分

12、布 9/25/2022Ia1SLD2SLD3Sa23I23ILD2ILD3I31环设1，2，3节点电压相等, 环网初功率分布:同理,由负荷矩公式可得:9/25/2022设1，2，3节点电压相等, 环网初功率分布:同理,由负荷矩公设忽略网络中的功率损耗， 打开网络成辐射网： Sa12Z12SLD231Z23SbSLD19/25/2022设忽略网络中的功率损耗， 打开网络成辐射网： Sa12Z12设节点2为功率分点，则在2点将环网打开:找功率分点-环路上电压最低点 Sa12Z12SLD2Z3131Z23SbSLD3SLD22图中9/25/2022设节点2为功率分点，则在2点将环网打开:找功率分点-

13、环路说明功率的自然分布各段线路负荷的分布取决于阻抗循环功率取决于电压差 的取向闭式网的基本功率分布：两端电源电压相等时的自然功率分布 + 与负荷无关的循环功率9/25/2022说明功率的自然分布各段线路负荷的分布取决于阻抗循环功率 的产生：两端供电； 环路中变压器变比不匹配。A12A21如：，则：A11A2 1:K11:K2T1T2A2选择正方向如图，则：9/25/2022 的产生：两端供电；A12A21如：，则：A11A第三节 电力网络的简化方法及其应用一. 等值电源法等值电源法图263-等值电路9/25/2022第三节 电力网络的简化方法及其应用一. 等值电源法等值电源法图中等值电源和等值

14、电抗分别为:9/25/2022图中等值电源和等值电抗分别为:9/24/2022二. 负荷移置法移置后)(b将一个负荷移置两处，两处的负荷由下式确定：移置前a()9/25/2022二. 负荷移置法移置后)(b将一个负荷移置两处，两处的负荷由移置后)(b将两个负荷移置一处，该处的位置由下式确定：9/25/2022移置后)(b将两个负荷移置一处，该处的位置由下式确定：9/2第四节 电力网络潮流的调整控制两端供电网-电源容量受到限制辐射形网络-潮流取决于负荷环形网络-潮流按阻抗分布9/25/2022第四节 电力网络潮流的调整控制两端供电网-电源容量受到一. 调整控制潮流的必要性1. 各线段导线单位长度

15、参数相同时:2.各线段导线单位长度参数不相同时:9/25/2022一. 调整控制潮流的必要性1. 各线段导线单位长度参数相同时这时的网络损耗为:令可求得有功功率损耗最小时的功率分布:9/25/2022这时的网络损耗为:令可求得有功功率损耗最小时的功率分布:9/有功功率损耗最小时的功率分布应按线段的电阻分布而不是阻抗分布. 由上述可见9/25/2022有功功率损耗最小时的功率分布应按线段的电阻分布而不是阻抗分布二. 潮流调控的措施 作用:限流,串联在重载线路上可避免该线路过载. 作用:以容抗抵偿线路感抗,起转移其他重载线路流通功率的目的.串联电抗作用:产生一环流或强制循环功率.串联电容附加串联加压器9/25/2022二. 潮流调控的措施 作用:限流,串联在重载线路上 目前,随着电力电子技术的迅速发展,为潮流控制提供了新的可供选择的方案.1.晶闸管控制串联电容器 电力系统中广泛采用的潮流调控措施有: 利用对晶闸管触发相位的控制,与电容器一起形成一个可调节的容抗,用来补偿输电线路的感抗9/25/2022 目前,随着电力电子技术的迅速发展,为潮流控制提供了新的2.静止同步补偿器 由交流器组成的无功补偿装置,既可发无功功率,又可