第3章簡單電力網(wǎng)絡的計算和分析

1、1簡單電力網(wǎng)絡的計算和分析簡單電力網(wǎng)絡的計算和分析姜彤華北電力大學2011-01-142穩(wěn)態(tài)計算l 為了使電力系統(tǒng)能夠安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行，為了使電力系統(tǒng)能夠安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行，在電力系統(tǒng)的設計、運行以及研究工作中，需要在電力系統(tǒng)的設計、運行以及研究工作中，需要針對系統(tǒng)的不同運行狀態(tài)，做多種多樣的計算。針對系統(tǒng)的不同運行狀態(tài)，做多種多樣的計算。本章主要研究穩(wěn)態(tài)計算。本章主要研究穩(wěn)態(tài)計算。l 穩(wěn)態(tài)計算：穩(wěn)態(tài)計算：不考慮發(fā)電機的參數(shù)，作為功率注入元或者電壓恒定的不考慮發(fā)電機的參數(shù)，作為功率注入元或者電壓恒定的邊界節(jié)點。邊界節(jié)點。根據(jù)給定的有功、無功負荷，發(fā)電機的有功出力和機端根據(jù)給定的有功、

2、無功負荷，發(fā)電機的有功出力和機端母線電壓幅值，求解電力網(wǎng)中其它各母線的電壓、各條母線電壓幅值，求解電力網(wǎng)中其它各母線的電壓、各條線路中的功率以及功率損耗。線路中的功率以及功率損耗。也叫潮流計算，不僅經(jīng)常進行，還是其它計算的基礎。也叫潮流計算，不僅經(jīng)常進行，還是其它計算的基礎。3潮流計算的作用l電力系統(tǒng)規(guī)劃中用于選擇系統(tǒng)的接線方式、電力系統(tǒng)規(guī)劃中用于選擇系統(tǒng)的接線方式、選擇電氣設備及導線的截面；在電力系統(tǒng)選擇電氣設備及導線的截面；在電力系統(tǒng)的運行中，用于確定運行方式和合理的供的運行中，用于確定運行方式和合理的供電方案，確定電壓調(diào)整措施等；提供繼電電方案，確定電壓調(diào)整措施等；提供繼電保護、自動裝置

3、的設計與整定依據(jù)。保護、自動裝置的設計與整定依據(jù)。 4電壓降落l定義：定義：電力網(wǎng)中任意兩點電壓的相量差。電力網(wǎng)中任意兩點電壓的相量差。l產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：電力系統(tǒng)中一條線路或一臺變壓器中有功率電力系統(tǒng)中一條線路或一臺變壓器中有功率S流流過是，其首端和末端的電壓就會有所不同。過是，其首端和末端的電壓就會有所不同。l舉例分析：舉例分析：發(fā)電機通過一條線路向一個用戶供電。已知線路發(fā)電機通過一條線路向一個用戶供電。已知線路末端電壓末端電壓U2和負荷和負荷SL。5簡單電力系統(tǒng)電壓降落分析l線路的首端電壓為：線路的首端電壓為：l將電流用功率表示：將電流用功率表示：12UUZ I*222*22SPjQI

4、UU12222222222()()UUUPjQRjXUP RQ XP XQ RjUU負荷為感性622UjUUd電壓降落橫分量電壓降落橫分量 2U222221)(UUUU2221UUUtg電壓降落縱分量電壓降落縱分量 2U222UXQRP222URQXP電壓降落電壓降落l表達式表達式其中：其中：l首端電壓有效值：首端電壓有效值：l首末端電壓相位差：首末端電壓相位差：71UIUUdRIXI jU2U電壓電壓降落降落電壓降落的電壓降落的縱分量縱分量電壓電壓降落降落的橫的橫分量分量電壓降落向量圖8需要注意的問題l公式公式l成立的條件：成立的條件：負荷為負荷為感性負荷感性負荷，即，即SPjQ已知節(jié)點已知

5、節(jié)點2的的電壓電壓U2和和負荷負荷S2l提出疑問：提出疑問：如果已知的是如果已知的是節(jié)點節(jié)點1的電壓和負荷，如何求解？的電壓和負荷，如何求解？如果是如果是容性負荷容性負荷怎么辦？怎么辦？2222P RQ XUU2222P XQ RUU9假設假設：已知首端功率和電壓，負荷為感性，求末端電壓l線路的末端電壓為：線路的末端電壓為：l將電流用功率表示：將電流用功率表示：21UUZ I*111*11SPjQIUU12111111111()()UUUPjQRjXUPRQ XPXQ RjUU只是換了下標，公式形式與前一樣10比較兩者的關系l已知首端電壓和功率，求末端電壓已知首端電壓和功率，求末端電壓l已知末

6、端電壓和功率，求首端電壓已知末端電壓和功率，求首端電壓l兩者表達式并不相同，這是因為選擇的參兩者表達式并不相同，這是因為選擇的參考向量不同導致的?？枷蛄坎煌瑢е碌?。l計算結(jié)果一定滿足：計算結(jié)果一定滿足：222212222P RQ XP XQ RUUUUjUU 111121111PRQ XPXQ RUUUUjUU 112211212211,UUUUUUtgtgUUUU 11l表達式表達式其中：其中：l注意：這個公式是在感性負荷的情況下得注意：這個公式是在感性負荷的情況下得到的，如果是到的，如果是容性負荷容性負荷，則上述公式中，則上述公式中無無功功率前的符號應變號。功功率前的符號應變號。dUUj

7、U 電壓降落橫分量電壓降落橫分量 U電壓降落縱分量電壓降落縱分量 UPRQXUPXQRU電壓降落的通式表達電壓降落的通式表達1221UUU100%21BUUUU電壓損耗l定義：定義：電力網(wǎng)任意兩點電壓有效值之差，近似等于電壓電力網(wǎng)任意兩點電壓有效值之差，近似等于電壓降落的縱分量。降落的縱分量。l電壓損耗百分比：電壓損耗百分比：電壓損耗與相應線路標稱電壓相比稱為電壓損耗電壓損耗與相應線路標稱電壓相比稱為電壓損耗百分值百分值13電壓偏移l定義：定義：網(wǎng)絡中某點的實際電壓有效值與相應線路標稱電網(wǎng)絡中某點的實際電壓有效值與相應線路標稱電壓的差值稱之為該點的電壓偏移。壓的差值稱之為該點的電壓偏移。l電壓

8、偏移百分值：電壓偏移百分值：與標稱電壓的比值的百分值與標稱電壓的比值的百分值 100UU-U%BB電壓偏移14電壓調(diào)整l定義：定義：線路末端空載與負載時電壓的數(shù)值差。線路末端空載與負載時電壓的數(shù)值差。l電壓調(diào)整百分比：電壓調(diào)整百分比：20220U -U100U電壓調(diào)整%15之間的關系和區(qū)別l 電壓降落電壓降落電力網(wǎng)中任意電力網(wǎng)中任意兩點兩點電壓的相量差。電壓的相量差。向量，幅值和相角（實部和虛部）向量，幅值和相角（實部和虛部）l 電壓損耗電壓損耗電力網(wǎng)任意電力網(wǎng)任意兩點兩點電壓有效值之差。電壓有效值之差。近似等于電壓降落的縱分量。近似等于電壓降落的縱分量。l 電壓偏移電壓偏移某點某點的電壓有效

9、值與相應線路標稱電壓之差。的電壓有效值與相應線路標稱電壓之差。衡量某一點的電壓質(zhì)量。衡量某一點的電壓質(zhì)量。l 電壓調(diào)整電壓調(diào)整某點某點的電壓有效值與相應線路空載電壓之差。的電壓有效值與相應線路空載電壓之差。衡量某一點的電壓空載與負載時的差值。衡量某一點的電壓空載與負載時的差值。16輸電效率l定義：定義：線路末端輸出有功功率線路末端輸出有功功率P1與線路始端輸入有功與線路始端輸入有功功率功率P2的比值，常以百分值表示。的比值，常以百分值表示。l因為線路始端有功功率因為線路始端有功功率P1總大于末端有功總大于末端有功功率功率P2，因此輸電效率總小于，因此輸電效率總小于1。21P100P輸電效率%1

10、7功率損耗l 功率損耗的產(chǎn)生：功率損耗的產(chǎn)生：電力線路、變壓器等設備具有阻抗和導納；電力線路、變壓器等設備具有阻抗和導納；電流流過阻抗和導納將產(chǎn)生有功和無功功率損耗。電流流過阻抗和導納將產(chǎn)生有功和無功功率損耗。l 損耗對電力系統(tǒng)運行實不利的：損耗對電力系統(tǒng)運行實不利的：迫使投入運行的發(fā)電設備容量大于用戶的實際負荷迫使投入運行的發(fā)電設備容量大于用戶的實際負荷l多裝設發(fā)電機組多裝設發(fā)電機組l多消耗大量的一次能源多消耗大量的一次能源損耗產(chǎn)生的熱量會加速電氣絕緣的老化損耗產(chǎn)生的熱量會加速電氣絕緣的老化l損耗過大時，可能因過熱而燒毀絕緣和融化導體，致使設損耗過大時，可能因過熱而燒毀絕緣和融化導體，致使設

11、備損壞，影響系統(tǒng)的安全運行。備損壞，影響系統(tǒng)的安全運行。18電力線路功率損耗 l已知線路末端電壓和三相負荷，線路用已知線路末端電壓和三相負荷，線路用型型等值電路表示：等值電路表示：l則線路的功率損耗由三個部分組成：則線路的功率損耗由三個部分組成：線路末端導納中的功率損耗線路末端導納中的功率損耗阻抗中的功率損耗阻抗中的功率損耗線路首端導納中的功率損耗線路首端導納中的功率損耗 19線路型等值電路PjQ線路末端導納中的功率損耗線路首端導納中的功率損耗線路阻抗中的功率損耗20l線路首端導納中的功率損耗線路首端導納中的功率損耗l線路末端導納中的功率損耗線路末端導納中的功率損耗22221BUQB21121

12、BUQB線路首末端功率損耗21線路阻抗中的功率損耗l已知首端電壓和首端功率已知首端電壓和首端功率l已知末端電壓和末端功率已知末端電壓和末端功率22222222222222222222333333SPQPI RRRUUSPQQI XXXUU22221112112222111211333333SPQPI RRRUUSPQQI XXXUU22線路阻抗中的功率損耗計算通式XUQPQRUQPP222222l 注意：其中注意：其中P、Q和和U是線路中是線路中某一端某一端節(jié)點所對應節(jié)點所對應的有功功率、無功功率和電壓幅值。的有功功率、無功功率和電壓幅值。23電力線路功率損耗l線路末端導納中的功率損耗線路末端

13、導納中的功率損耗l阻抗中的功率損耗阻抗中的功率損耗l線路首端導納中的功率損耗線路首端導納中的功率損耗21121BUQB22221BUQB222222PQPQPRQXUU24變壓器中的功率損耗l變壓器中的功率損耗包括兩個部分：變壓器中的功率損耗包括兩個部分：可變損耗可變損耗：ZT中的功率損耗與通過變壓器的負荷中的功率損耗與通過變壓器的負荷有關，是隨機的。有關，是隨機的。固定損耗固定損耗：YT中的功率損耗只與電網(wǎng)的電壓有關，中的功率損耗只與電網(wǎng)的電壓有關，變化范圍小，可當作是不變的。變化范圍小，可當作是不變的。ZTYT2520()TTNSQXQU 雙繞組變壓器l有功功率損耗有功功率損耗l無功功率損

14、耗無功功率損耗20()TTNSPRPU 26變壓器功率損耗的簡化計算l根據(jù)銘牌值計算根據(jù)銘牌值計算RT和和XTl并且實際計算時，一般設并且實際計算時，一般設U1=UN，U2=UNl直接利用出廠參數(shù)計算功率損耗：直接利用出廠參數(shù)計算功率損耗：22200%100%100kkTRTXNNTGTBNP SUSPQSSIPPQS 27l計算步驟計算步驟開式網(wǎng)潮流計算 1、計算元件參數(shù)、計算元件參數(shù)2、形成等值電路、形成等值電路3、計算電壓降落和功率損耗、計算電壓降落和功率損耗281、計算元件參數(shù)l計算線路和變壓器參數(shù)計算線路和變壓器參數(shù)線路用線路用型等值模型型等值模型變壓器用變壓器用型等值模型型等值模型

15、111RrlXxlBbl2220022%1000100%1000100KNNNKTTNNNTTNNP UUURXSSPISGBUU292、形成等值電路la.畫出等值電路圖畫出等值電路圖lb.將歸算后的參數(shù)標于圖中將歸算后的參數(shù)標于圖中l(wèi)c.簡化等值電路簡化等值電路30同一電壓等級開式網(wǎng)l 畫出等值電路圖，并標注參數(shù)畫出等值電路圖，并標注參數(shù)31同一電壓等級開式網(wǎng)l 簡化等值電路圖簡化等值電路圖222cBBB222bBBB323、計算電壓降落和功率損耗l計算方法：計算方法：逐段向另一端推算。逐段向另一端推算。l例如，已知末端電壓例如，已知末端電壓Ua和末端功率和末端功率SLa求其求其它各點功率和

16、電壓，則有它各點功率和電壓，則有a點逐段計算，最點逐段計算，最后推算到后推算到d點。點。l對同一電壓等級開式網(wǎng)的計算步驟的分析，對同一電壓等級開式網(wǎng)的計算步驟的分析，來學習有功計算開式網(wǎng)潮流的方法。來學習有功計算開式網(wǎng)潮流的方法。33同一電壓等級開式網(wǎng)計算l 第一步：設第一步：設Ua為參考電壓為參考電壓1、計算第、計算第段線路末端電納中的功率損耗段線路末端電納中的功率損耗2、確定送往、確定送往a點的負荷點的負荷3、求第、求第段線路阻抗中的電壓降落及功率損耗段線路阻抗中的電壓降落及功率損耗22aBQUaLaSSj Q 222222aaaaaaaaaaaaP RQ XP XQ RUUj UjUUP

17、QPQSPj QRjXUU &34同一電壓等級開式網(wǎng)計算l 第一步：設第一步：設Ua為參考電壓為參考電壓4、計算、計算b點電壓點電壓5、計算功率、計算功率Sal 第二步：計算第第二步：計算第段線路電壓降落和功率損耗段線路電壓降落和功率損耗1、計算第、計算第段線路末端電納中的功率損耗段線路末端電納中的功率損耗2、確定送往、確定送往b點的負荷點的負荷baUUUaaSSS 22bbbBQUbaLbbSSSj Q 35同一電壓等級開式網(wǎng)計算l 第二步：計算第第二步：計算第段線路電壓降落和功率損耗段線路電壓降落和功率損耗3、求第、求第段線路阻抗中的電壓降落及功率損耗段線路阻抗中的電壓降落及功率損

18、耗4、計算、計算c點電壓點電壓5、計算功率、計算功率SbcbUUUbbSSS 222222bbbbbbbbbbbbPRQ XP XQ RUUj UjUUPQPQSPj QRjXUU &36同一電壓等級開式網(wǎng)計算l 第三步：計算第第三步：計算第段線路電壓降落和功率損耗段線路電壓降落和功率損耗1、計算第、計算第段線路末端電納中的功率損耗段線路末端電納中的功率損耗2、確定送往、確定送往c點的負荷點的負荷3、 求第求第段線路阻抗中的電壓降落及功率損耗段線路阻抗中的電壓降落及功率損耗22cccBQUcbLccSSSj Q 222222ccccccccccccPRQ XP XQ RUUj UjUU

19、PQPQSPj QRjXUU &37同一電壓等級開式網(wǎng)計算l 第三步：計算第第三步：計算第段線路電壓降落和功率損耗段線路電壓降落和功率損耗4、計算、計算d點電壓點電壓5、計算功率、計算功率Scl 第四步：計算第四步：計算d點的功率注入點的功率注入1、計算第、計算第段線路首端的電納中的功率損耗段線路首端的電納中的功率損耗2、計算、計算d點功率注入量點功率注入量dcUUUccSSS 22dBQUdcSSj Q 38同一電壓等級開式網(wǎng)的電壓向量圖aUUUUUUUbUcUdU39同一電壓等級開式網(wǎng)潮流的近似算法l 上述計算是嚴格而精確的。上述計算是嚴格而精確的。條件：已知同一個點的電壓和功率。

20、條件：已知同一個點的電壓和功率。l 但是：電力網(wǎng)中通常已知首端電壓但是：電力網(wǎng)中通常已知首端電壓Ud和各節(jié)點負和各節(jié)點負荷，并不知道荷，并不知道Ua。也就是，已知某個節(jié)點的電壓和另一個節(jié)點的功率也就是，已知某個節(jié)點的電壓和另一個節(jié)點的功率采用近似算法進行計算。采用近似算法進行計算。l 處理方法：處理方法：假定假定a、b、c各點電壓等于額定電壓各點電壓等于額定電壓UN，根據(jù)已知節(jié)點，根據(jù)已知節(jié)點的功率計算系統(tǒng)中其它各個部分的功率損耗。的功率計算系統(tǒng)中其它各個部分的功率損耗。然后由計算得到的功率，根據(jù)已知節(jié)點的電壓，計算各然后由計算得到的功率，根據(jù)已知節(jié)點的電壓，計算各點電壓降落，得到各節(jié)點電壓。

21、點電壓降落，得到各節(jié)點電壓。40同一電壓等級開式網(wǎng)潮流的近似計算l 第一步：已知負荷功率第一步：已知負荷功率SLa，、，、SLb和和SLc。假設各。假設各點電壓等于額定電壓點電壓等于額定電壓UN，計算各部分功率損耗，計算各部分功率損耗1、各電納中的無功功率、各電納中的無功功率2、合并負荷和對地支路中的無功功率、合并負荷和對地支路中的無功功率3、簡化等值電路、簡化等值電路22222222NNNNBBBBQUQUQUQUbcbcaLabLbcLcdSSj QSSj QSSj QSj Q bc41同一電壓等級開式網(wǎng)潮流的近似計算l 第二步：計算各條線路阻抗上的功率損耗第二步：計算各條線路阻抗上的功率

22、損耗1、計算第、計算第段線路阻抗上的功率損耗段線路阻抗上的功率損耗2、計算、計算b點注入功率點注入功率Sb222222aaaaNNPQPQSPj QRjXUU bbSSS42同一電壓等級開式網(wǎng)潮流的近似計算l 第二步：計算各條線路阻抗上的功率損耗第二步：計算各條線路阻抗上的功率損耗3、計算第、計算第段線路阻抗上的功率損耗段線路阻抗上的功率損耗4、計算、計算c點注入功率點注入功率Sc222222bbbbNNPQPQSPj QRjXUU ccSSS43同一電壓等級開式網(wǎng)潮流的近似計算l 第二步：計算各條線路阻抗上的功率損耗第二步：計算各條線路阻抗上的功率損耗5、計算第、計算第段線路阻抗上的功率損耗

23、段線路阻抗上的功率損耗6、計算、計算d點注入功率點注入功率Sd222222ccccNNPQPQSPj QRjXUU ddSSS44同一電壓等級開式網(wǎng)潮流的近似計算l 第三步：已知首端電壓第三步：已知首端電壓Ud，根據(jù)所得到的功率分，根據(jù)所得到的功率分布計算電壓降落布計算電壓降落1、以、以Ud為參考電壓，計算電壓為參考電壓，計算電壓UcddddddcdP RQ XP XQ RUUj UjUUUUU 45同一電壓等級開式網(wǎng)潮流的近似計算l 第三步：已知首端電壓第三步：已知首端電壓Ud，根據(jù)所得到的功率分，根據(jù)所得到的功率分布計算電壓降落布計算電壓降落2、計算電壓、計算電壓UbccccccbcPRQ

24、 XP XQ RUUj UjUUUUU 46同一電壓等級開式網(wǎng)潮流的近似計算l 第三步：已知首端電壓第三步：已知首端電壓Ud，根據(jù)所得到的功率分，根據(jù)所得到的功率分布計算電壓降落布計算電壓降落3、計算電壓、計算電壓UabbbbbbabP RQ XP XQ RUUj UjUUUUU 47同一電壓等級開式網(wǎng)潮流計算方法總結(jié)l計算元件參數(shù)計算元件參數(shù)l畫出等值電路畫出等值電路l并進行簡化并進行簡化l計算功率損耗和電壓降落計算功率損耗和電壓降落48計算功率損耗和電壓降落第一類l第一類：已知同一點的電壓和功率第一類：已知同一點的電壓和功率方法：逐段向另一端推算。對于某段線路按方法：逐段向另一端推算。對于

25、某段線路按如下步驟計算：如下步驟計算：l1、計算該段線路已知端電納中的功率損耗；、計算該段線路已知端電納中的功率損耗；l2、確定送往該點的負荷；、確定送往該點的負荷；l3、求該段線路阻抗中的電壓降落及功率損耗；、求該段線路阻抗中的電壓降落及功率損耗；l4、計算該段線路另一端電壓；、計算該段線路另一端電壓；l5、計算該段線路另一端節(jié)點流出功率。、計算該段線路另一端節(jié)點流出功率。49計算功率損耗和電壓降落第二類l第二類：已知某一點的電壓和另一點的功第二類：已知某一點的電壓和另一點的功率率方法：采用簡化方法計算。具體計算步驟如下：方法：采用簡化方法計算。具體計算步驟如下：l1、設全網(wǎng)為標稱電壓，由末

26、端向首端推算，僅計及、設全網(wǎng)為標稱電壓，由末端向首端推算，僅計及元件中的功率損耗而不計算電壓降落，從而求全網(wǎng)的元件中的功率損耗而不計算電壓降落，從而求全網(wǎng)的功率分布；功率分布；l2、由始端電壓及上一步計算的始端功率向末端推算，、由始端電壓及上一步計算的始端功率向末端推算，求各節(jié)點的電壓，此時不必重新計算功率損耗和功率求各節(jié)點的電壓，此時不必重新計算功率損耗和功率分布。分布。50同一電壓等級開式網(wǎng)潮流計算l 以上方法可以推廣到含有以上方法可以推廣到含有n段線路和段線路和n個集中負荷個集中負荷的開式電力網(wǎng)。的開式電力網(wǎng)。l 對于下圖所示的同一電壓等級開式電力網(wǎng)，同樣對于下圖所示的同一電壓等級開式電

27、力網(wǎng)，同樣可以根據(jù)網(wǎng)絡的已知條件，用前述方法計算?？梢愿鶕?jù)網(wǎng)絡的已知條件，用前述方法計算。51例題l標稱電壓為220kV、長度為200km的單回輸電線路，已知線路末端負荷和末端電壓，如下圖所示：線路參數(shù)為：r1=0.1/km，x1=0.4/km，b1=2.510-6 S/km 。試求線路始端電壓U1和始端功率S1。 52不同電壓等級開式網(wǎng)計算l 在多電壓級網(wǎng)絡中，由于各元件的參數(shù)一般是以其所處的電壓等級的電壓求得的，為了建立多電壓級網(wǎng)絡的等值電路，必須將各元件的阻抗、導納及這些元件所處的電壓級的電壓、電流歸算到同一電壓等級中去，該電壓等級稱為基本級，通常取網(wǎng)絡中的最高電壓級為基本級。53不同電

28、壓等級開式網(wǎng)計算l 這種電力網(wǎng)計算的特殊性在于變壓器的表示方式，一旦變壓器的表示方式確定之后 ，即可制定電力網(wǎng)的等值電路，并根據(jù)已知條件，按計算同一電壓等級電力網(wǎng)的類似方法進行計算。l 變壓器有兩種表示方式：第一種：用折算后的阻抗于具有變比為k的理想變壓器串連等值電路表示變壓器第二種：將變壓器只有折算后的阻抗表示，需要把線路參數(shù)按變比k折算54變壓器的兩種表示方式l第一種：用折算后的阻抗與具有變比為k的理想變壓器串連等值電路表示變壓器l第二種：將變壓器只有折算后的阻抗表示，需要把線路參數(shù)按變比k折算55多電壓等級參數(shù)歸算212212nnRR k kkXXk kk212212nnGGk kkBB

29、k kk212212nnUUk kkIIk kkA-歸算前的參數(shù)歸算前的參數(shù)A-歸算后的參數(shù)歸算后的參數(shù)k-變壓器的變比，變壓器的變比，k的分子是向著基本級一側(cè)的電壓，分母是的分子是向著基本級一側(cè)的電壓，分母是向著待歸算一側(cè)的電壓。向著待歸算一側(cè)的電壓。56遠距離輸電的穩(wěn)態(tài)運行特性l電力系統(tǒng)中，當架空線路的實際長度超過電力系統(tǒng)中，當架空線路的實際長度超過300km及電纜線路長度超過及電纜線路長度超過100km時，一時，一般不能忽略線路參數(shù)的分布性質(zhì)。般不能忽略線路參數(shù)的分布性質(zhì)。l本節(jié)介紹內(nèi)容：本節(jié)介紹內(nèi)容：長線方程長線方程自然功率自然功率57長線方程l 通過分析之后可以得到考慮長線路的分布參

30、數(shù)特通過分析之后可以得到考慮長線路的分布參數(shù)特性，可以得到長線中距線路末端性，可以得到長線中距線路末端x處的電壓和電處的電壓和電流的表達式：流的表達式：l A1和和A2是積分常數(shù)，由邊界條件確定。其中是積分常數(shù)，由邊界條件確定。其中U2和和I2表示已知末端電路的電壓和電流。表示已知末端電路的電壓和電流。1212xxxxccUAeA eAAIeeZZ1222221212ccAUZ IAUZ I58波阻抗和傳播常數(shù)l波阻抗波阻抗l傳播常數(shù)傳播常數(shù)1111cccrj LZRjXgj C1111gj Crj Lj波阻抗和傳播常數(shù)僅取決于線路單位長度的阻抗和導納波阻抗和傳播常數(shù)僅取決于線路單位長度的阻抗

31、和導納59簡化波阻抗和傳播常數(shù)l 一般設計高壓線路時，一般設計高壓線路時，不應使電暈產(chǎn)生，即不應使電暈產(chǎn)生，即g10：l 高壓線路有高壓線路有r1直流或者直流直流或者直流交流的變換交流的變換l換流器換流器：一般用三相橋式整流電路，整流橋的六個臂：一般用三相橋式整流電路，整流橋的六個臂采用可控硅整流器。每臂稱為一個閥臂或閥。采用可控硅整流器。每臂稱為一個閥臂或閥。l控制器控制器l保護器保護器l換流變壓器換流變壓器65運行方式l單極運行方式單極運行方式l雙極運行方式雙極運行方式l同級運行方式同級運行方式66單極運行方式l單極系統(tǒng)以負極性運行。直流架空線路受單極系統(tǒng)以負極性運行。直流架空線路受雷擊的

32、幾率以及電暈引起的無線電干擾都雷擊的幾率以及電暈引起的無線電干擾都比用正極性運行時小。比用正極性運行時小。Metallic return(Optional)ACsystemACsystem-67雙極運行方式l 通常情況下，注入兩級的電流相等，沒有接地電通常情況下，注入兩級的電流相等，沒有接地電流。有時，會用第三根導線將中點連接。流。有時，會用第三根導線將中點連接。ACsystemACsystem+-68同級運行方式l 兩條輸電線路同級，通常都用負極。由于大地回兩條輸電線路同級，通常都用負極。由于大地回路會對地下管道腐蝕，因此通常接入回流線路。路會對地下管道腐蝕，因此通常接入回流線路。ACsys

33、temACsystem-69換流原理l整流：把三相交流點變換成直流電整流：把三相交流點變換成直流電l逆變：把直流電變換成三相交流電逆變：把直流電變換成三相交流電l整流和逆變是直流輸電的兩個最重要的緩整流和逆變是直流輸電的兩個最重要的緩解，組成這兩部分的換流器，一般由一組解，組成這兩部分的換流器，一般由一組可控的三相橋式整流電路串連（或并聯(lián)）可控的三相橋式整流電路串連（或并聯(lián)）而成。而成。l以單組整流橋的運行狀態(tài)為例，分析換流以單組整流橋的運行狀態(tài)為例，分析換流器工作原理。器工作原理。70HVDC電路分析71HVDC電路分析l不考慮電源電抗器，不考慮觸發(fā)延遲時：不考慮電源電抗器，不考慮觸發(fā)延遲時

34、：03 63 22.341.35dLNLNLLLLVEEEEl考慮觸發(fā)延遲，考慮電源阻抗時：考慮觸發(fā)延遲，考慮電源阻抗時：0(coscos ),2ddVV其中l(wèi)考慮電源阻抗，換相重疊角引起電壓下降：考慮電源阻抗，換相重疊角引起電壓下降：0cosddVV72HVDC電路分析結(jié)論l通過以上分析，可以得到多橋換流器母線通過以上分析，可以得到多橋換流器母線電壓電流公式如下：電壓電流公式如下：000013 21.30533coscoscos60.78dLLLLdddcdddcddLddVBTEBTEVVI BXVVI BXVVIBTIBTI或73HVDC系統(tǒng)控制等值模型l 電力系統(tǒng)圖電力系統(tǒng)圖Three

35、-phaseacThree-phaseacRectifierInverterDC LineIdl 等值電路圖等值電路圖IdVdrVdiRcrRL-Rci0cosdrV0cosdiVl 電壓特性電壓特性0cosdiV0cosdrVdrVdiV74HVDC系統(tǒng)控制數(shù)學推導coscosdordoidcrLciVVIRRRdrdrdPV I2dididdrLdPV IPR Il直流電流直流電流l整流端輸入功率整流端輸入功率l逆變端輸出功率逆變端輸出功率75HVDC系統(tǒng)控制目標l 當交流系統(tǒng)電壓波動時，能夠保護直流部分不產(chǎn)當交流系統(tǒng)電壓波動時，能夠保護直流部分不產(chǎn)生大的波動。生大的波動。l 保持直流電壓

36、接近整定值。保持直流電壓接近整定值。l 維持發(fā)送和接受端的功率因子足夠高。維持發(fā)送和接受端的功率因子足夠高。保證換流站額定功率保證換流站額定功率減小所聯(lián)交流系統(tǒng)的損耗減小所聯(lián)交流系統(tǒng)的損耗當負荷增大時，減小壓降當負荷增大時，減小壓降減少換流站吸收的額定功率減少換流站吸收的額定功率l 使逆變器和整流器不發(fā)生換相失敗。使逆變器和整流器不發(fā)生換相失敗。76HVDC系統(tǒng)控制常用手段l 定觸發(fā)角控制定觸發(fā)角控制(constant ignition angle)l 定電流控制定電流控制(constant current)l 定熄弧角控制定熄弧角控制(constant extinction angle)ImVdIdFFAGEADHBER