電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ) (8).ppt

,NorthChinaElectricPowerUniversity,電力工程系,DepartmentofElectricalEngineering,電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)PowerSystemAnalysisBasis（三）,任建文,第三章簡單電力網(wǎng)的計(jì)算與分析,本章主要內(nèi)容：,1.潮流計(jì)算的目的及內(nèi)容,2.電壓降落（損耗、偏移）、功率損耗的計(jì)算,3.手算潮流的原理和方法,1)輻射型：,2)兩端型：,3)環(huán)網(wǎng)型：,同一電壓等級(jí)：已知末端電壓或首末端電壓,不同電壓等級(jí)：歸算電壓或折算參數(shù),計(jì)算自然功率（力矩原理）、強(qiáng)迫功率,找功率分點(diǎn)、打開、按輻射型計(jì)算,單級(jí)：從電源點(diǎn)打開無強(qiáng)迫功率,多級(jí)：電磁環(huán)網(wǎng)歸算法、等值法,4.潮流調(diào)整：,自然分布、串聯(lián)電容、串聯(lián)電抗、附加串聯(lián)加壓器,第三章簡單電力網(wǎng)的計(jì)算與分析,潮流計(jì)算的目的及內(nèi)容,穩(wěn)態(tài)計(jì)算不考慮發(fā)電機(jī)的參數(shù)電力網(wǎng)計(jì)算（潮流計(jì)算）,負(fù)荷（P，Q）,潮流計(jì)算,給定,發(fā)電機(jī)（P，V）,求解,各母線電壓,各條線路中的功率及損耗,計(jì)算目的,用于電網(wǎng)規(guī)劃選接線方式、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面,用于運(yùn)行指導(dǎo)確定運(yùn)行方式、供電方案、調(diào)壓措施,用于繼電保護(hù)整定、設(shè)計(jì),第一節(jié)基本概念,一、負(fù)荷的表示,*,負(fù)荷一般以功率表示：單位P（kw）、Q（kvar）、S（kva）,第一節(jié)基本概念,二、電壓降落、電壓損耗、電壓偏移,目的：對(duì)于一條線路（變壓器）有負(fù)荷流過時(shí)，首末端電壓不等，造成電壓損耗，可以推導(dǎo)已知端的S和U時(shí)求另一端的S和U,1、已知U2及S2求U1,*,*,以U2為參考電壓,縱分量,橫分量,*,*,*,*,*,縱分量,橫分量,2、已知U1及S1求U2,3、實(shí)際計(jì)算時(shí)的簡化（按二次項(xiàng)式展開取前兩項(xiàng)）,電壓降落,電壓損耗,電壓損耗百分比：,不超過10%,當(dāng)Q為負(fù)值即容性負(fù)載時(shí)，U可能為負(fù)值，末端電壓高于首端電壓,電壓偏移,電壓偏移%,反映供電電壓質(zhì)量,電壓調(diào)整,電壓調(diào)整%,U20為線路末端空載電壓,三、功率損耗,線路、變壓器存在阻抗和導(dǎo)納，消耗P和Q消耗能量，產(chǎn)生熱量，老化設(shè)備,1、線路中功率損耗的計(jì)算,末端導(dǎo)納中的損耗,阻抗中的損耗,首端導(dǎo)納中的損耗,三、功率損耗,2、線路上的電能損耗,輸電效率,有關(guān)負(fù)荷的系數(shù),最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù),年負(fù)荷率,年負(fù)荷損耗率K(年負(fù)荷率)+(1-K)(年負(fù)荷率)2,線損率%,最大負(fù)荷損耗時(shí)間：max與Tmax及功率因數(shù)有關(guān),3、變壓器中功率損耗的計(jì)算,第二節(jié)輻射型網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算,一、同一電壓等級(jí)開式網(wǎng)計(jì)算,計(jì)算時(shí)，開式網(wǎng)負(fù)荷一般以集中負(fù)荷表示，并且在計(jì)算中總是作為已知量,已知：末端電壓Ua時(shí)，求Ud及Sd，或已知首末端電壓Ud時(shí)，求Ua及Sd,合并簡化,1、已知Ua時(shí)（精確計(jì)算）,末端導(dǎo)納消耗功率：,注入a點(diǎn)的功率：,段線路中功率損耗：,段線路中電壓降落：,第一步,確定B點(diǎn)電壓：,第二步：同第一步方法相同，求第II、III段中的壓降及功率損耗,B點(diǎn)的等值負(fù)荷：,最終：,說明：各線路電壓降縱分量相位不同，不能做代數(shù)相加,2、已知Ud時(shí)（簡化計(jì)算）,取各點(diǎn)電壓為UN，計(jì)算各點(diǎn)對(duì)地電納中的功率Qi，然后與負(fù)荷合并,再計(jì)算各點(diǎn)功率，仍從第I段起算功耗及各點(diǎn)注入功率,I段,II段,最后計(jì)算各點(diǎn)電壓，以Ud為參考，由III段回算,III段,其余以此類推,3、35KV及以下線路的簡化處理,忽略線路電納,計(jì)算電壓時(shí)不考慮線路中的損耗,各段中損耗,各段電壓降落縱分量,電壓損耗,作業(yè)：電網(wǎng)如圖所示，線路額定電壓110KV，首端電壓為118KV，求運(yùn)行中各點(diǎn)電壓及各斷線路中功率損耗,二、不同電壓等級(jí)開式網(wǎng)計(jì)算,電網(wǎng)中有變壓器時(shí)需歸算：降壓一次側(cè)，升壓二次側(cè),折算后的阻抗與具有變比為K的理想變壓器串聯(lián),只用折算后的參數(shù),這種方法在兩側(cè)電壓經(jīng)變壓器時(shí)要?dú)w算,開始時(shí)按一次側(cè)（或二次側(cè)）額定電壓計(jì)算，計(jì)算結(jié)果反歸算,第三節(jié)兩端供電網(wǎng)計(jì)算,概念：兩個(gè)電源同時(shí)從兩側(cè)向網(wǎng)內(nèi)供電兩端供電網(wǎng),模型：,等值圖：略去導(dǎo)納支路,推導(dǎo)過程：,兩邊取共扼乘3UN,不考慮網(wǎng)絡(luò)中功率損耗時(shí),同理從a端推導(dǎo)：,對(duì)于有n+1段，n個(gè)負(fù)荷的情況：,物理解釋：,第一部分：,力矩原理，自然分布,第二部分：,強(qiáng)迫循環(huán)功率,上述推導(dǎo)初步功率分布（不計(jì)線路功率損耗）,幾點(diǎn)說明：,兩端網(wǎng)絡(luò)從功率點(diǎn)分開，按開式網(wǎng)計(jì)算功率損耗及電壓降,計(jì)算循環(huán)功率時(shí)，兩端電壓及額定電壓已有效值帶入計(jì)算（各點(diǎn)電壓的相位差角不大）,均一電力網(wǎng)絡(luò)：,功率分點(diǎn)某一節(jié)點(diǎn)功率，有兩側(cè)電源供給，標(biāo)記有功與無功功率分點(diǎn)可能不在同一點(diǎn)上,求功耗時(shí)，功率分點(diǎn)電壓未知，近似以UN代,如單位長度電阻相同：,第四節(jié)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算,一、單電壓等級(jí)環(huán)形網(wǎng)的潮流計(jì)算,概念：單電壓級(jí)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)環(huán)路中無變壓器接入,模型：,等值圖：從母線1上將環(huán)網(wǎng)分開，把變壓器損耗記入負(fù)載,Z31,1,3,Z23,2,Z12,1,推導(dǎo)：按兩端供電網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，取U1=U1,二、多級(jí)電壓閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算,概念：電磁環(huán)網(wǎng)閉式電網(wǎng)中具有變壓器接入,模型：,推導(dǎo)：有兩種解題方法,1、歸算法，折算到線路側(cè),當(dāng)k1k2時(shí)，兩端有壓降：,有循環(huán)功率：,2、用型等值網(wǎng)絡(luò),利用兩端供電的公式計(jì)算（比較麻煩）,第五節(jié)電力網(wǎng)絡(luò)的簡化方法及其應(yīng)用,一、電力網(wǎng)的簡化方法,推導(dǎo)：,結(jié)論：,1、等值電源法,2、負(fù)荷轉(zhuǎn)移法,(1)二點(diǎn)變一點(diǎn),(2)一點(diǎn)變二點(diǎn),3、消去節(jié)點(diǎn)法,采用負(fù)荷移置和星網(wǎng)變換,二、簡單電力網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的實(shí)踐（第二版書）,P123例3-5：等效電源法及負(fù)荷轉(zhuǎn)移法求解。結(jié)論：等效電源法可得真解，負(fù)荷轉(zhuǎn)移法不能隨意使用,P124例3-6：多環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)利用負(fù)荷轉(zhuǎn)移法求解。計(jì)算過程：先消節(jié)點(diǎn)（負(fù)荷轉(zhuǎn)移）化簡網(wǎng)絡(luò)，形成主環(huán)，算主環(huán)網(wǎng)潮流，再把負(fù)荷移回原處，求原網(wǎng)潮流，在功率分點(diǎn)處解開算功率損耗，最后計(jì)算電壓降落。結(jié)論：負(fù)荷轉(zhuǎn)移法可以在各節(jié)點(diǎn)電壓的大小和相位相差不大情況下使用。,P129例3-7：計(jì)及負(fù)荷靜態(tài)電壓特性后的潮流計(jì)算。結(jié)論：費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，一般不考慮。,作業(yè),1、某電力系統(tǒng)等值電路如圖2所示，已知ZAB=4+j24歐，若始末兩端電壓有效值分別為240kv和220kv,末端無功為QB=150Mvar,末端有功未知。求：末端功率因數(shù)和始端視在功率。,2、一環(huán)形電力系統(tǒng)如圖4所示，電源點(diǎn)在D點(diǎn)，負(fù)荷在A，B，C點(diǎn)，其中從A經(jīng)D到C的弧形距離為400米，弧線AB和BC的長度分別是200米和100米。圖中BC作為環(huán)網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線，為使BC之間不流過電流，試求電源D的具體位置應(yīng)在何處？（其中線路單位長度的阻抗相同，各負(fù)荷功率因數(shù)也相同）。,第六節(jié)電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制,潮流調(diào)整,開式網(wǎng)無法調(diào)整，取決于各點(diǎn)負(fù)荷,環(huán)網(wǎng)變壓器分接頭，一般用于調(diào)整無功功率,兩端供電電源電壓或功率（幅度?。?一、調(diào)整控制潮流的必要性及調(diào)控原理,功率自然分布,單位長度參數(shù)相等時(shí)按長度分布,不等時(shí)，取有功功耗最小按電阻分布,缺點(diǎn)：有時(shí)不能滿足安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的要求,手段,串聯(lián)電容串聯(lián)在阻抗相對(duì)過大的線路上,附加串聯(lián)加壓器產(chǎn)生環(huán)流或強(qiáng)制循環(huán)功率,串聯(lián)電抗限流，避免該線段過載,調(diào)控原理：附加串聯(lián)加壓器產(chǎn)生強(qiáng)迫循環(huán)功率,加入附加電動(dòng)勢：,考慮到RX，取R=0，則：,串聯(lián)電勢,縱向產(chǎn)生強(qiáng)迫循環(huán)功率的無功部分,橫向產(chǎn)生強(qiáng)迫循環(huán)功率的有功部分,改變電壓大小改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率的分布,改變電壓相位改變網(wǎng)絡(luò)中有功功率的分布,舉例說明：,二、具體實(shí)現(xiàn)方法,1、串聯(lián)電抗原理上存在缺陷，未使用,2、串聯(lián)電容,高壓輸電系統(tǒng)中提高穩(wěn)定,中壓配電系統(tǒng)中改善電壓質(zhì)量,未能作為控制潮流手段須開關(guān)頻繁投切,3、借附加串聯(lián)加壓器控制潮流,4、借靈活交流輸電裝置控制潮流,概念：靈活交流輸電系統(tǒng)是指以晶閘管（即可控硅）置換傳統(tǒng)交流輸電系統(tǒng)中各種機(jī)械式調(diào)節(jié)器和開關(guān)后所呈現(xiàn)的新系統(tǒng),可控串聯(lián)電容,改變晶閘管的觸發(fā)角可平滑地并在較大范圍內(nèi)改變其容抗,可控移相器,仍是串聯(lián)加壓器,以晶閘管和電源變壓器二次側(cè)若干個(gè)繞組替代了原用以調(diào)節(jié)附加電動(dòng)勢