两端供电网络手工潮流分析

学号：1251401114《电力系统稳态分析》课程设计（2012级本科）题目： 两端供电网络手工潮流分析系（部）院： 物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名： 孔德斌 指导教师： 刘永科职称:副教授完成日期：2015年06月20日A,LGJ-120/80kmDm=5mDm=5mA,LGJ-120/80kmDm=5mDm=5mtj.2xSF-15/110II• -SF-20/110河西学院本科生课程设计任务书设计题目两端供电网络手工潮流分析作者姓名孔德斌学院、专业、年级物电学院电气工程专业12级指导教师姓名、职称刘永科副教授任务下达日期2015年5月20日一、设计原始资料卜LGJ-95/60kmLGJ-95/50kmDm=5m▼15+j12MVA+20+j15MVA▼15+j12MVA图所示为两端供电网络，已知电源A点电压为117KV,电源端B点电压112KV。二、设计任务.对给定网络进行参数计算。.对给定网络进行手工潮流计算。.绘制网络潮流分布图。三、设计要求.设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。（2）计算书内容：为各设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算等。（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2.图纸（1）绘制分析所需的必要图纸（2）图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。

四、论文（设计）进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料5.20〜5.252查阅有关资料5.26〜5.273阅读设计要求必读的参考资料5.28〜5.294书写设计说明书5.30〜6.155小组答辩质疑6.21〜6.226上交设计成果6.30五、需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）［1］：陈珩.电力系统稳态分析（第三版）［M］，北京，中国电力出版社，2007［2］：何仰赞，温增银.《电力系统分析》第三版［M］，武汉,华中科技大学出版社，2002［3］：陈悦.《电气工程毕业设计指南电力系统分册》［M］，北京，中国水利水电出版社，2008教研室意见负责人签名：年月日摘要潮流计算是在给定电力系统网络结构、参数和决定系统运行状态的边界条件的情况下确定系统稳态运行状态的一种基本方法，是电力系统规划和运营中不可缺少的一个重要组成部分。可以说,它是电力系统分析中最基本、最重要的计算,是系统安全、经济分析和实时控制与调度的基础。常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。是电力系统研究人员长期研究的一个课题。它既是对电力系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的依据，又是电力系统静态和暂态稳定计算的基础。TOC\o"1-5"\h\z目录 1\o"CurrentDocument"一、电力系统潮流计算 2\o"CurrentDocument"二、潮流计算的意义 2\o"CurrentDocument"三、两端供电网络的近似功率分布计算 3\o"CurrentDocument"四、两端供电网络的设计任务 5\o"CurrentDocument"五、详细解法 51、对给定网络进行参数计算 5（1）线路L1 5（2）线路L2 6\o"CurrentDocument"（3）线路L3 6（4）变压器T1 7（5）变压器T2 7电力网络的等值电路图 82、计算运算负荷 8（1）计算2点的运算负荷 8（2）计算3点的运算负荷 9（3）电力网络的简化等值电路 93、计算近似功率分布 9（1）计算初步功率分布 9（2）计算循环功率 10（3）计算各线段的功率损耗 104、计算功率分布和电压分布 11（1）左侧电网A.2-3 11a、计算功率分布 11b、计算电压分布 11（2）右侧电网bf3 12a、计算功率分布 12b、计算电压分布 125、计算变电所低压母线电压（根据电力网络的等值电路图） 12（1）变电所I 12（2）变电所H 13电力网络的潮流分布图 13\o"CurrentDocument"六、需收集和阅读的资料及参考文献 14\o"CurrentDocument"七、总结 14八、附录（手工潮流计算说明书及其手绘图纸） 15、电力系统潮流计算电力系统潮流计算是研究电力系统稳定运行情况的一种基本电气计算。它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压(幅值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。二、潮流计算的意义(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架，选择无功补偿方案，满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节，供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案，满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影析及作出预想的运行方式调整^方^案。总结为在电力系统运行状态和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。三、两端供电网络的近似功率分布计算将最简单的两端供电网络简化，得到两端供电网的等值电路如图。其两端电压大小不等、相位不同，U中U。1 4~

S

C23两端供电网的等值电路由于两端电压U产U4，它们之间存在相量差dU二U1-U4，就使得由节点1到节点4产生了一个循环功率，以SC表示 一~UdU循环功率 S=——N c* * *^^1+Z2+Z3两端供电网络中，各线路中流过的功率可以看作是两个功率分量的叠加。其一为两端电压相等时的环式网络的近似功率；另一为循环功率（注意循环功率的方向与dU的取向有关）。两端供电网络的近似功率分布：***+Z2+Z3S2Z1+S3[Z1+Z2J

= -~ ~ ~S =S-S23a2由此可见，区域性开式网络与区域性闭式网络在计算上的不同点就在于功率分布的计算，后者的功率分布是分两步完成的。当网络各线段的R/X值相等时，称之为均一网络。这类网络在不计功率损耗影响时，自然功率分布的有功分量和无功分量是互不影响的。这时，他们是按电阻或电抗分布的，即：tQRQ=i=1iiBAR£之QRQ=0__i_AaR£将式~=~-~中的电阻换为相应的电抗也是正确的，特别是全网导线截23a2面相同时，功率的自然分布按长度分布，即：S=三"B S=哈屋-A l£ ~B l£应该注意：环流高鼓功率的计算与网络是否均一无关。可以证明：在闭式电力网络中，欲使有功功率损耗最小，应使功率分布按电阻分布，即：c1nSl ££ jnSlAS =IJ S =i=1Ri 由此可见：均一网A-opt R B-opt R络功率的自然分布也就是有功损耗最小时的分布。因此，在进行网络规划设计时，应使网络接近均一。对于非均一网络，要达此目的，必须采用一定的措施。四、两端供电网络的设计任务已知：两端供电网络如图所示。已知电源A点电压117KV,电源端B点电压112KV,计算网络功率分布和电压分布。LGJ-120/80km LGJ-95/60kmLGJ-95/50kmD=5m2xSF—15/110IISF-20/110ri'20+j15MVAJ15+j12MVA查表得:=40.5kw,Uk%=10.5,10%=3.5SF-15/110=40.5kw,Uk%=10.5,10%=3.5SF—20,110:额定变比110.11kv,pk二157kw,p0=48.6kw,USF—20,110:额定变比110.11kv,pk五、详细解法1、对给定网络进行参数计算选取110kv作为电压的基本级，计算网络参数，并画出等值电路。（1）线路L1L1:LGJ—120/80km，D=5m（查表得LGJ—120型线路的直径15.2mm）r=£_=31.5Q/=027Q/1s120■■km'km嘿+0.嘿+0.0157®km=0.423&kmX=0.1445lgi+0.0157=0.1445xlg1 rg1=0b1=7Dx10—6= 2OOox10-6skm=2.69x10—6skmlg-m 1g

即：r1=0.27Q/km,x1=0.423Q/km,g1=0,b1=2.69x10-6sikmRL11=0.27x80=21.6Q,XL11=33.84Q,BL1=2.15x10一4s线路导纳上的功率损耗AS =-jB1~U2=-j1x2.15x10-4x1102=-j1.3MVarYL12N2(2)线路L2L2:LGJ-95/60km,D=5m(查表得LGJ—95型线路的直径为13.8mm)=2=31=2=31.5q'1S95 /km=0.33Qkm翳翳+0.0157Qkm=0-429QkmX=0.14451gL+0.0157=0.1445xlg1 rg=01b1=-Dr-x10-6=/x10-6八m=2.65x10-641g丁 1gk即：r=0.33Q/km，x=0.429Q/km，g=0，b=2.65x10-6s/km1 1 1 1RL2=0.33x60=19.8Q，Xl2=25.74Q，BL2=1.59x10-4s线路导纳上的功率损耗：AS =-j鼠U2=-j1x1.59x10-4x1102=-j0.96MVarYL22N2（3）线路L3L3:LGJ-95/50km，D=5L3:LGJ-95/50km，r=£_=31.5。/=033Q1s95km,kmX=0.14451gDm+0.0157=0.1445xlg5000+0.0157Q=0.429Q10r 66.9 ,km『kmb1- x10-6-季lg rm g6.9x10"6*」'km=2.65x10b1- x10-6-季lg rm g6.9x10"6*」'km=2.65x10-6s^km即：,=0.33Q/km,%]=0.429Q/km,g1-0,b-2.65x10-6s/kmRL3-0.33x50-16.5Q,XL33-21.45Q,B33=1.33x10-4s线路导纳上的功率损耗ASYL3鼠U2--j1x1.33x10-4x1102--j0.81MVar2N2(4)变压器T1T1:SF-15/110PU2—K_N11000S2N128x11021000x152=6.88Q;并联参数:U%U2—K N1100SNP

0

1000U2N1I%S100U2N110.5x1102-84.7Q100x1540.5 3.35x10-6S1000x1102Mk-及x10-6SZ-1(R+jX)=3.44+j42.35QT2TTY=2(G—jB)=(6.7—j86.4)x10-6S变压器导纳支路的功率损耗~ASYT1=2x(G+jB)U2=2x(3.35+j43.4)x10-6x1102=0.081+j1.05MVA(5)变压器T2T2:SF—20/110U%U2U%U2—K N1100SNP

0

1000U2N1I%S、

100U2N1忘篝二38x10-6SPU2 157x1102—k—N1-= =4.75Q;1000S2 1000x202N10.5x1102二63.53Q100x1548.6 =4.02x10-6S1000x1102变压器导纳支路的功率损耗:~A~ASYT2=(G+jB)U=(4.02+j38)x10-6x1102=0.049+j0.46MVA电力网络的等值电路图（如下所示）A21.6+j33.84i-j1.3-j0.96/0.96-j0.81,

3—16.5+j21.45B均1.3AS-A21.6+j33.84i-j1.3-j0.96/0.96-j0.81,

3—16.5+j21.45B均1.3AS-=0.08并j1.0519.8+j25.74 -S一T2-j0.81+YT1LisT1 YT2=0.049+j0.464.75+lj63.5333.44+j42.3533.44+j42.35S'=20+j152S'=20+j1532、计算运算负荷（1（1）计算2点的运算负荷~~ASZT1P2+Q2卷(RT1+jXT1)N202+1521102(3.44+j42.35)=0.18+j2.2MVA〜〜〜ST1=S；+A~zT=20+j15+0.18+j2.2=20.18+jV7.2MVA〜〜〜 〜 〜 〜S=S'+A〜+AS+AS+AS=20+j15+0.18+j2.2+0.081+j1.05-j1.3-j0.96=20.26+j15.99MVA(2)计算3点的运算负荷AS=P'2+Q(R+jX)ZT1U2 T2 T2N152+122= (4.75+j63.53)1102=0.15+j1.97MVA〜 〜 〜 一 _ __S=S'+AS=15+j15+0.15+j1.97=15.15+j13.97MVAT2 3 ZT3〜〜〜〜〜〜S3=S3'+竺=15+j12+0.15+j1.97+0.049+j0.46-j0.96-j0.81=15.2+j1266MVA(3)电力网络的简化等值电路如图2-3：A 21.6+j33.84219.8+j25.743 16.5+j21.45BTOC\o"1-5"\h\z• 1I 1I 1I •-j1・3U二^一》 —S一号 《S'— 眄0.81a 23 j b20.26+j15.99 15.2+j12.66图2-33、计算近似功率分布(1)计算初步功率分布根据电力网络的等值电路图，以两端供电网络的计算方法计算功率分布根据电力网络的等值电路图，~S(2+2)+SZS—2'23 3B， 32Ba ZA2+Z23+Z2B_(20.26+j1.99)X(36.3—j47.2)+(15.2+j12.66)x(16.5—j21.45)— 57.9-j81―15.79+j13.57MVA〜 ~Z+~(Z+Z)S―2A2。3(A2__里―19.6+j15.08MVAb ZA2+Z23+Z3B校核：S+S=(15.79+j13.57)+(19.6+j15.08)—35.39+j28.65MVAabS+S=(20.26+j15.99)+(15.2+j12.66)=35.46+j28.65MVA2 3S-+S-—S-+S-可见计算无误ab2 3(2)计算循环功率因为两端供电电压U丰U，所以存在循环功率，且流向为B到A,AB其值为S—U严—110x(117—112)—3.21+j4.5MVAc^ 59.7-j81z(3)计算各线段的功率损耗S，一S+S=15.79+j13.57+3.21+j4.5=19+j18.07MVAaac=19.67+j15.08-3.21-j4.5=16.46+j10.58MVAS'23=S'+S2=19+j18.07-20.26-j15.99=-1.26+j2.08S'23由近似功率分布计算可见：P=-1.26MW<0有功功率从节点3流向节点2,所23以有功功率的分布为2节点；。=2.08MVar>0无功功率从节点2流向节点3,23因此在电压最低点将电网拆分为两个：3VA((21.6+j33.84 19.8+j25.74SSS23=-1.26+j2.08图3-316.5+j21.45 BSS3VA((21.6+j33.84 19.8+j25.74SSS23=-1.26+j2.08图3-316.5+j21.45 BSS|— —~|--8 •-j0.8120.26+j15.99，Sb=16.46+j10.584、计算功率分布和电压分布(1)左侧电网At2t3已知：首端电压U=117kv，末端功率S'=-1.26+j2.08MVAA 23 “a、计算功率分布〜 〜 P'2+Qf2S〃=S'+-23__—(R+jX)23U2 23 23N=-1.26+j2.08+L26；.2。82(19.8+j25.74)=-1.25+j2.09MVAS=S〃+S=-1.25+j2.09+20.26+j15.99=19+j18.08MVA~,P'2+Q'2=S1'+'A(&2+"a2)N=19=j18.08+以；：082(21.6+j33.84)=20.23+j20MVA=S+(-j1.3)=20.23+j20-j1.3=20.23+j18.7MVA1b、计算电压分布PR+QX=U—―A2 1—AUA11720.23*21.6+20*33.84生=117 =107.49kv空A2+QQX23二107.49_一1.25X19.8+2.09X25.74二⑼名人107.49(2)右侧电网BT3已知：始端电压U=112kv，末端功率S'=16.46+J10.58MVAB ba、计算功率分布〜，P'2+0'2=S，+j__(R+jX)b U2 3B 3BN=16.46+j10.58+16.462+10.582110(16.5+j21.45)+=16.46+j10.58+16.462+10.582110(16.5+j21.45)+16.98+j11.26MVA=S4+(-j0.81)=16.98+j11.26-j0.81=16.98+j10.45MVAb、计算电压分布PR+QXU=U--^-^B3B UB-112-16.98X16.5+q6X21.45二107.34h1125、计算变电所低压母线电压(根据电力网络的等值电路图)(1)变电所I：PR+QX二U_T1T1 T1T12 U220.1