簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述(ppt 63頁(yè)).ppt

1、電力系統(tǒng)分析,第二章 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算,第二章 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的主要方法，其實(shí)質(zhì)是求解表述電力網(wǎng)絡(luò)變量關(guān)系的非線性方程,電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的目的：確定系統(tǒng)各處電壓和電力網(wǎng)的功率分布，即潮流分布,潮流計(jì)算主要是確定電壓與功率的分布，因此用功率代替 電流 可得,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,一、網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落,1電壓降落：串聯(lián)阻抗元件首末兩端電壓的相量差,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,以 為基準(zhǔn)，即,相量圖,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,以 為基準(zhǔn)，即,相量圖,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中

2、的電壓降落和功率損耗,電壓降落統(tǒng)一表達(dá)式,說(shuō)明2：?jiǎn)挝唬鹤杩?；電壓kV； 功率MVA、MW、Mvar,特別注意：計(jì)算電壓降落時(shí)，必須用同一端的電壓與功率,說(shuō)明1：在采用有名制進(jìn)行計(jì)算時(shí)，借用單相電路進(jìn)行三相計(jì) 算，即 為節(jié)點(diǎn)1、2的線電壓相量， 為支路12兩側(cè) 的三相復(fù)功率,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,計(jì)算公式的簡(jiǎn)化,高壓輸電線路的特性 XR，可令R 0，則,2、其他電壓質(zhì)量指標(biāo),110kV以下系統(tǒng)橫分量U可略去不計(jì)，則,電壓損耗：兩點(diǎn)間電壓模值之差，常用百分?jǐn)?shù)表示； 電壓偏移：線路始、末端電壓與線路額定電壓數(shù)值之差，常用 百分?jǐn)?shù)表示,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,1、串

3、聯(lián)阻抗支路功率損耗的計(jì)算,二、網(wǎng)絡(luò)元件中的功率損耗,以 為基準(zhǔn)，即,以 為基準(zhǔn)，即,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,2、并聯(lián)導(dǎo)納支路功率損耗的計(jì)算,注：無(wú)功 QP 的正負(fù)與電納 B 的正負(fù)相反,正向計(jì)算：已知,反向計(jì)算：已知,正反向計(jì)算原理完全相同，逐步遞推即可，只是推算方向不同,3、電力線路的功率損耗計(jì)算,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,以反向推算為例,已知 ，設(shè),2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所示,線路末端已知,則,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,設(shè),首先計(jì)算線路末端功率,線路阻抗功率損耗,線路首端電壓,線路首端功率

4、,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,4、變壓器的功率損耗計(jì)算,正反向計(jì)算原理完全相同，逐步 遞推即可，只是推算方向不同,以正向計(jì)算為例： ；設(shè),正向計(jì)算：已知,反向計(jì)算：已知,例題2-2：一臺(tái)型號(hào)為SFL1-31500/110 ，變比為110/11kV的降壓 變壓器，已知始端電壓為108kV，輸入功率為20j15MVA，其 歸算到110kV側(cè)參為： 。試求變壓器末端電壓和功率,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,解：設(shè),首先計(jì)算導(dǎo)納支路功率損耗,2.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,阻抗中功率損耗,變壓器末端輸出功率,變壓器末端電壓,末端實(shí)際電壓,因此，變壓器末端電壓和輸出功率,2

5、.1 網(wǎng)絡(luò)元件中的電壓降落和功率損耗,三、運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率：關(guān)于變電所和發(fā)電廠的簡(jiǎn)化計(jì)算,2.2 電能損耗,最大負(fù)荷損耗時(shí)間max：全年電能損耗W除以最大負(fù) 荷時(shí)的功率損耗Pmax，即：,一、線路中電能損耗,2.2 電能損耗,輸電效率：指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率 的比值，常以百分?jǐn)?shù)表示,線損率或網(wǎng)損率： 線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值,二、變壓器中電能損耗： 包括電阻中的銅耗和電導(dǎo)中鐵耗兩部分,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,由已知電氣接線 圖作出等值電路； 簡(jiǎn)化等值電路； 用逐段推算法從 一端向另一端逐 個(gè)元件地確定電 壓和功率傳輸,一、簡(jiǎn)單開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)潮流分布計(jì)

6、算,1、基本步驟,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,潮流計(jì)算分析以簡(jiǎn)化等值電路（c）為例進(jìn)行分析,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,已知 ；設(shè) ，則,2、已知同一節(jié)點(diǎn)的電壓和功率時(shí)，逐段推算潮流分布,求得潮流分布結(jié)果后，根據(jù)需要將各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓歸算至原電壓等級(jí),2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,已知 ；設(shè) ，則,結(jié)論：這是一種將電壓和功率由已知節(jié)點(diǎn)向未知節(jié)點(diǎn)逐段交替遞 推的方法,求得潮流分布結(jié)果后，根據(jù)需要將各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓歸算至原電壓等級(jí),2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,例題24： 如圖所示電力系統(tǒng)，相關(guān)參數(shù)已標(biāo)注在圖中。如要求變壓器低壓側(cè)電壓為36kV，試計(jì)算電源處母線電壓及輸入功率,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)

7、的潮流分布計(jì)算,解：根據(jù)已知條件求得110kV等值電路： Z12=ZL ，Z23=ZT ，Y10= Y20 = jBL /2,設(shè),節(jié)點(diǎn)3側(cè)實(shí)際電壓歸算到110kV側(cè),2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,阻抗Z23中功率損耗,節(jié)點(diǎn)2的電壓,導(dǎo)納支路Y20功率損耗,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,2）根據(jù) ，按照將電壓和功率由已知節(jié)點(diǎn)向未知節(jié)點(diǎn) 逐段交替遞推的方法，可得,3）需進(jìn)行往返反復(fù)推算，直至滿足精度要求。示意如下,3、已知不同節(jié)點(diǎn)的電壓和功率時(shí)，循環(huán)往返推算潮流分布,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,說(shuō)明1：該計(jì)算已屬迭代范疇,每一次往或返 推算時(shí)，推算 始端均采

8、用已 知節(jié)點(diǎn)電壓或 功率； 即,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,說(shuō)明2：在實(shí)際工程應(yīng)用中，往往認(rèn)為一次往返計(jì)算便可得足 夠精度結(jié)果的潮流分布，即,注意：一返過(guò)程只是為了得到末端電壓，不需再進(jìn)行功率分布推算，直接利用一去過(guò)程的功率計(jì)算結(jié)果推算電壓降落既可得電壓分布結(jié)果,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,例題2-5：如圖所示簡(jiǎn)單系統(tǒng)，額定電壓為110kV雙回輸電線路，長(zhǎng)度為80km，其單位長(zhǎng)度參數(shù)為： ， ，變電所裝有兩臺(tái)容量為15MVA 的變壓器，變比為110/11kV，2臺(tái)并聯(lián)后歸算到110kV側(cè)參數(shù)為： ， ；若線路首端實(shí)際運(yùn) 行電壓為121kV， 。試計(jì)算線路始端輸入功率和變壓器末端電壓（忽

9、略電壓降落橫分量,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,解：輸電線路的等值電阻、電抗和電納分別為,等值電路,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,阻抗Z23中功率損耗,節(jié)點(diǎn)2的電壓,導(dǎo)納支路Y20 、Y20功率損耗,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,一返過(guò)程：根據(jù)推算出的各段功率分布和已知的 ，計(jì)算節(jié)點(diǎn)2、3的電壓，不需要重新推算各段功率分布,阻抗Z12中功率損耗,節(jié)點(diǎn)1的電壓,導(dǎo)納支路Y10功率損耗,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,U3實(shí)際電壓為,線路首端輸入功率為,變壓器末端實(shí)際電壓為,作業(yè)題： 有一回電壓等級(jí)為110kV的輸電線路： ； 末端接一臺(tái)變比為110/11/kV的降壓變壓器，其歸算到110k

10、V側(cè) 的參數(shù)為： 。 如圖所示：（A、B、C分別表示三個(gè)節(jié)點(diǎn)，忽略電壓降落橫分 量），試求： 若要求C點(diǎn)電壓為12kV，試計(jì)算A點(diǎn)電壓和輸 入功率（計(jì)算過(guò)程只寫(xiě)計(jì)算公式，注意標(biāo)清楚各量的下標(biāo)）。 若 A 點(diǎn)實(shí)際電壓為115kV，求B、C兩點(diǎn)實(shí)際電壓（ 要求有 計(jì)算結(jié)果,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,1、基本步驟： 計(jì)算運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率，得到僅有串聯(lián)阻抗的簡(jiǎn)化等值電路； 假設(shè)全網(wǎng)為額定電壓且不考慮各元件損耗，計(jì)算初步功率分布； 按初步功率公布結(jié)果在功率分點(diǎn)處將閉式網(wǎng)絡(luò)分解為兩個(gè)開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)，分別按開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算方法（上 次課內(nèi)容）計(jì)算潮流分布,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,一、閉式網(wǎng)絡(luò)潮流分

11、布計(jì)算,1）簡(jiǎn)單環(huán)網(wǎng)的初步功率分布計(jì)算： 以最簡(jiǎn)單的單一環(huán)網(wǎng)為例，主要由一個(gè)電源供電,2、閉式網(wǎng)絡(luò)的初步功率分布計(jì)算,思考：計(jì)算初步功率分布的目的是什么,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖及各元 件參數(shù)計(jì)算等值電路并化簡(jiǎn)， 得僅含串聯(lián)阻抗元件的等值 電路,第一步：簡(jiǎn)化等值電路,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,第二步：假設(shè)全網(wǎng)為額定電壓且不考慮各元件損耗，用回路電流 法解該簡(jiǎn)化等值電路,Sa為流經(jīng)阻抗Z12 的功率，Sb為流經(jīng)阻抗Z31的功率,同理可得,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,Sa、Sb的計(jì)算即初步功率計(jì)算，其關(guān)系可用一個(gè)等值兩端供電網(wǎng)絡(luò)圖表示（即兩端電壓相等,計(jì)算結(jié)果的校驗(yàn)

12、,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,第三步：擴(kuò)展到相應(yīng)的多節(jié)點(diǎn)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算中,其中m 為除所流出功率節(jié)點(diǎn)外的其余各節(jié)點(diǎn),計(jì)算結(jié)果的校驗(yàn),2）兩端供電網(wǎng)絡(luò)的初步功率分布計(jì)算（兩端電壓不相等,第一步：兩端供電網(wǎng)絡(luò)和環(huán)網(wǎng)之間的等效,回路電壓為0的單一環(huán)網(wǎng)等值于兩端電壓大小相等、相位 相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)； 兩端電壓大小不相等、相位不相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)，可 等值于回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng),第二步：用回路電流法求解等值簡(jiǎn)單環(huán)網(wǎng),2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,與回路電壓為0的環(huán)網(wǎng)相比,不同在于循環(huán)功率SC 的出現(xiàn),同理,循環(huán)功率SC,a. 求得網(wǎng)絡(luò)功率分布后，確定其功率分點(diǎn)以及流向功率分點(diǎn)的 功率；b.

13、在功率分點(diǎn)（網(wǎng)絡(luò)最低電壓點(diǎn)）將環(huán)網(wǎng)解開(kāi)，將環(huán)形 網(wǎng)絡(luò)看成兩個(gè)射形開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)；由功率分點(diǎn)開(kāi)始，分別從其兩側(cè) 逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,3、閉式網(wǎng)絡(luò)的分解及潮流分布計(jì)算（以簡(jiǎn)單單一環(huán)網(wǎng)為例,1）基本思路,2）功率分點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的功率是由兩側(cè)向其流動(dòng)的；分為有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)，分別用“”和“”表示,當(dāng)有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)不一致時(shí)，常常在無(wú)功分點(diǎn)解開(kāi)網(wǎng)絡(luò),一般情況下，功率分點(diǎn)總是該網(wǎng)絡(luò)的最低電壓點(diǎn),討論：當(dāng)有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)不一致時(shí)，將在哪一個(gè)分點(diǎn)解開(kāi)網(wǎng)絡(luò),設(shè)全網(wǎng)都為額定電壓UN，從無(wú)功分點(diǎn)3開(kāi)始，以 為 推算始端，分別向1和1方向推算：一去過(guò)程計(jì)算功率分布

14、；一返過(guò)程利用功率分布結(jié)果計(jì)算電壓分布,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,設(shè)節(jié)點(diǎn)3為無(wú)功功率分點(diǎn)，則,3）網(wǎng)絡(luò)的分解和潮流計(jì)算,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,補(bǔ)充例題：如圖所示：已知閉式網(wǎng)參數(shù)如下： ， ；負(fù)荷參數(shù)： ， ；試求閉式網(wǎng)絡(luò)潮流分布及B點(diǎn)電壓。 （A、B、C分別表示三個(gè)節(jié)點(diǎn)，忽略電壓降落橫分量,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,解：將簡(jiǎn)單環(huán)網(wǎng)等效成等值兩端供電網(wǎng)絡(luò),1、初步功率計(jì)算,驗(yàn)證,2、網(wǎng)絡(luò)的分解：由初步功率結(jié)果可知，C點(diǎn)為功率分點(diǎn)，在 節(jié)點(diǎn)C將網(wǎng)絡(luò)分解成兩個(gè)開(kāi)式網(wǎng)絡(luò),2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,3、潮流分布計(jì)算：設(shè),一去過(guò)程： 利用 從功率分點(diǎn)C分別向A和A推算功率分布,

15、a,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,b,一返過(guò)程：利用一去過(guò)程功率分布計(jì)算結(jié)果推算電壓分布,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,a）利用 和 計(jì)算節(jié)點(diǎn)C電壓,b）利用 和 計(jì)算節(jié)點(diǎn)B電壓,利用 和 計(jì)算節(jié)點(diǎn)C電壓,近似取,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,潮流分布圖,2.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算,二、電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整手段,串聯(lián)電容：抵償線路的感抗，將其串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)中阻抗相對(duì)過(guò)大 的線路上，可起轉(zhuǎn)移其他重載線路上流通功率的作用。 串聯(lián)電抗：限流，將其串聯(lián)在重載線路上可避免該線路過(guò)載。 但其上的電壓損耗增大，影響電壓質(zhì)量，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定 性有影響，一般不用。 附加串聯(lián)加壓器：產(chǎn)生一環(huán)流或強(qiáng)制循環(huán)功

16、率，使強(qiáng)制循環(huán)功 率與自然分布功率的疊加可達(dá)到理想值,網(wǎng)絡(luò)中有功功率損耗最小的功率分布取決于各段的電阻,使潮流按有功功率損耗最小進(jìn)行分布,一、潮流調(diào)控的目的,2.4 網(wǎng)絡(luò)變換,一、等值電源法,兩個(gè)或兩個(gè)以上有源支路向同一節(jié)點(diǎn)供電時(shí)，可用一個(gè)等值有源支路替代。替代后，網(wǎng)絡(luò)中其他部分的電壓、電流、功率保持不變,2.4 網(wǎng)絡(luò)變換,1）利用戴維南定律，求等值電源支路阻抗,2）等值電源電勢(shì),回顧：戴維南定律,2.4 網(wǎng)絡(luò)變換,3）從等值電源支路功率還原求各原始支路功率,2.4 網(wǎng)絡(luò)變換,將一個(gè)負(fù)荷移置兩處,二、負(fù)荷移置法,2.4 網(wǎng)絡(luò)變換,將兩個(gè)負(fù)荷移至一處,負(fù)荷移置法也可利用環(huán)網(wǎng)初步功率計(jì)算方法確定移至后的 功率或阻抗,2.4 網(wǎng)絡(luò)變換,三、消去節(jié)點(diǎn)法：由兩部分組成，即負(fù)荷移置和星-網(wǎng)變換,2.4 網(wǎng)絡(luò)變換,任意兩個(gè)頂點(diǎn)的阻抗,星網(wǎng)互換最簡(jiǎn)單形式：Y形和形的互換,