電氣工程基礎(chǔ)功率分布、潮流計(jì)算(NXPowerLite)(NXPowerLite)

1、1-173寧波大學(xué)信息學(xué)院電力系統(tǒng)概論電力系統(tǒng)概論 2-173第三章 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 &3.1 電力網(wǎng)的功率分布和電壓計(jì)算電力網(wǎng)的功率分布和電壓計(jì)算 &3.2 電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法&3.3 電力系統(tǒng)的頻率與有功功率電力系統(tǒng)的頻率與有功功率 &3.4 電力系統(tǒng)的電壓與無功功率電力系統(tǒng)的電壓與無功功率 &3.5 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行&3.6 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式3.1電力網(wǎng)的功率分布和電壓計(jì)算電力網(wǎng)的功率分布和電壓計(jì)算 &一、電力網(wǎng)的功率損耗一、電力網(wǎng)的功率損耗 &二、

2、電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的功率平衡和電壓平二、電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的功率平衡和電壓平衡衡 &三、開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算三、開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算 &四、兩端電源供電網(wǎng)的潮流計(jì)算四、兩端電源供電網(wǎng)的潮流計(jì)算&五、電磁環(huán)網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算五、電磁環(huán)網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 概述概述潮流計(jì)算的任務(wù)潮流計(jì)算的任務(wù) 針對(duì)具體的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)給定的負(fù)荷功率和電源針對(duì)具體的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)給定的負(fù)荷功率和電源母線電壓，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的母線電壓，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的電壓電壓和各支路中的和各支路中的功功率及功率損耗率及功率損耗。含經(jīng)典手算法及計(jì)算機(jī)算法。含經(jīng)典手算法及計(jì)算機(jī)算法電力系統(tǒng)潮流

3、計(jì)算潮流計(jì)算的作用潮流計(jì)算的作用 電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)（通過潮流計(jì)算,合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn),合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無功補(bǔ)償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求 ）； 電力系統(tǒng)運(yùn)行（穩(wěn)態(tài)、短路、穩(wěn)定等）：電力系統(tǒng)運(yùn)行（穩(wěn)態(tài)、短路、穩(wěn)定等）：發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考，用于日運(yùn)行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電廠開機(jī)方式,有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求；設(shè)備退出運(yùn)行對(duì)靜態(tài)安全的影響分析及作出運(yùn)行方式調(diào)整方案 ； 繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置整定計(jì)算等。繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置整定計(jì)算等。 5-173電力網(wǎng)接線方式電力網(wǎng)接線方

4、式無備用接線無備用接線( (開式電力網(wǎng)或單端電源開式電力網(wǎng)或單端電源電力網(wǎng)電力網(wǎng)) )單回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)絾位芈贩派涫?、干線式、鏈?zhǔn)絻?yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便缺點(diǎn)：可靠性差缺點(diǎn)：可靠性差適用范圍：普通負(fù)荷適用范圍：普通負(fù)荷負(fù)荷點(diǎn)電源點(diǎn)放射式放射式干線式干線式鏈?zhǔn)芥準(zhǔn)浇咏泳€線方方式式6-173放射式接線的優(yōu)點(diǎn)是各放射線路互不受影響，放射式接線的優(yōu)點(diǎn)是各放射線路互不受影響，供電可靠，并能保證電壓質(zhì)量，但用線較多，供電可靠，并能保證電壓質(zhì)量，但用線較多，該接線方式一般用于向容量較大的三級(jí)負(fù)荷或該接線方式一般用于向容量較大的三級(jí)負(fù)荷或一般的二級(jí)負(fù)荷供電。一般的二級(jí)負(fù)荷供

5、電。干線式、鏈?zhǔn)剑ㄗ冃蔚臉涓墒剑┙泳€方式的可干線式、鏈?zhǔn)剑ㄗ冃蔚臉涓墒剑┙泳€方式的可靠性不如放射式接線好，但其負(fù)荷點(diǎn)較多，所靠性不如放射式接線好，但其負(fù)荷點(diǎn)較多，所用的接線較少，如在干線或分支線的適當(dāng)?shù)胤接玫慕泳€較少，如在干線或分支線的適當(dāng)?shù)胤郊友b開關(guān)器件，也可以提高這種接線方式的可加裝開關(guān)器件，也可以提高這種接線方式的可靠性和靈活性?？啃院挽`活性。負(fù)荷點(diǎn)電源點(diǎn)接接線線方方式式7-173 有備用接線方式有備用接線方式無備用方式采用雙回線路(a) 單電源單環(huán)網(wǎng)(b)雙電源雙環(huán)網(wǎng)(c)兩端電源供電(d)(a)(b)(c)(d)雙回路網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)雙回路網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn) 簡(jiǎn)單方便、可靠性高簡(jiǎn)單方便、可靠性

6、高 經(jīng)濟(jì)性差經(jīng)濟(jì)性差環(huán)網(wǎng)供電的優(yōu)缺點(diǎn)環(huán)網(wǎng)供電的優(yōu)缺點(diǎn) 可靠、經(jīng)濟(jì)可靠、經(jīng)濟(jì) 操作復(fù)雜、故障時(shí)電壓質(zhì)量差操作復(fù)雜、故障時(shí)電壓質(zhì)量差閉式電力網(wǎng)閉式電力網(wǎng)接接線線方方式式8-173電磁環(huán)網(wǎng)電磁環(huán)網(wǎng)QF 復(fù)雜閉式網(wǎng)絡(luò)：如電磁環(huán)網(wǎng)，可靠性高，線路運(yùn)行、檢復(fù)雜閉式網(wǎng)絡(luò)：如電磁環(huán)網(wǎng)，可靠性高，線路運(yùn)行、檢修靈活，但接線多，投資大，操作較復(fù)雜，目前這種接修靈活，但接線多，投資大，操作較復(fù)雜，目前這種接線方式多用于發(fā)電廠之間，發(fā)電廠與樞紐變電站之間的線方式多用于發(fā)電廠之間，發(fā)電廠與樞紐變電站之間的聯(lián)系，供電網(wǎng)絡(luò)很少采用。聯(lián)系，供電網(wǎng)絡(luò)很少采用。 由于閉式電力網(wǎng)的負(fù)荷是由兩條及以上的電源線路供電，由于閉式電力網(wǎng)的

7、負(fù)荷是由兩條及以上的電源線路供電，因此供電的可靠性高，適用于對(duì)一級(jí)負(fù)荷的用戶供電。因此供電的可靠性高，適用于對(duì)一級(jí)負(fù)荷的用戶供電。 變壓器串聯(lián)接入的多電壓等級(jí)環(huán)網(wǎng)，稱為電磁環(huán)網(wǎng)。接接線線方方式式 電力網(wǎng)由線路和變壓器組成，電力網(wǎng)由線路和變壓器組成，因此，電力網(wǎng)的功率損耗也由因此，電力網(wǎng)的功率損耗也由線線路的功率損耗路的功率損耗和和變壓器的功率損變壓器的功率損耗耗所構(gòu)成。所構(gòu)成。 一、電力網(wǎng)的功率損耗電力系統(tǒng)潮流計(jì)算10-173（一）電力線路功率損耗的計(jì)算 LDS2S1S1SIC1QC2QRjX電力系統(tǒng)潮流計(jì)算一般采用一般采用型等值電路表示。中點(diǎn)型等值電路表示。中點(diǎn)1和點(diǎn)和點(diǎn)2之間之間的阻抗支路

8、就是電力網(wǎng)的一個(gè)的阻抗支路就是電力網(wǎng)的一個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)12圖中圖中:SLD為負(fù)荷功率，也稱為為負(fù)荷功率，也稱為線路線路末端功率，末端功率，S2為電力網(wǎng)為電力網(wǎng)環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)末端功率末端功率,S1為為環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)首端功率，首端功率，S1為為線路線路首端功率。首端功率。11-173（一）電力線路功率損耗的計(jì)算 LDS2S1S1SIC1QC2Q線路阻抗線路阻抗支路損耗支路損耗 23310lPI R23310lQI X線路阻抗中的功率損耗包含有功功率損耗和無功線路阻抗中的功率損耗包含有功功率損耗和無功功率損耗，它們的大小隨電流（或功率）的變化功率損耗，它們的大小隨電流（或功率）的變化而變化，稱為而變化，稱為變動(dòng)損耗

9、變動(dòng)損耗 RjX電力系統(tǒng)潮流計(jì)算12 式中，P , Pl 的單位為kW，Q , Ql 的單位為kvar 若已知通過線路環(huán)節(jié)的三相視在功率為S，線路運(yùn)行電壓為U，則變動(dòng)損耗可用下式計(jì)算： 22233221010lSPQPRRUU22233221010lSPQQXXUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算故有因?yàn)?USI323310lPI R23310lQI X線路導(dǎo)納線路導(dǎo)納支路損耗支路損耗 2C112C221212QBUQBU在工程計(jì)算中有時(shí)按在工程計(jì)算中有時(shí)按近似計(jì)算線路的電容近似計(jì)算線路的電容功率功率 固定損耗固定損耗 2C1C2NC1122QQBUQ電力系統(tǒng)潮流計(jì)算導(dǎo)納支路中還會(huì)消耗與負(fù)荷無關(guān)的固定導(dǎo)納支路

10、中還會(huì)消耗與負(fù)荷無關(guān)的固定電容功率（也稱充電功率），它和阻抗電容功率（也稱充電功率），它和阻抗支路中的無功功率損耗互為補(bǔ)償。支路中的無功功率損耗互為補(bǔ)償。 QC1， QC2靠近線路首（末）端的一半線路所消耗的容性無功靠近線路首（末）端的一半線路所消耗的容性無功功率功率(Mvar)； B線路的總電納（線路的總電納（1或或S）；）； U1， U2線路首（末）端線電壓（線路首（末）端線電壓（kV）；）；（二）變壓器功率損耗的計(jì)算變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗: 以雙繞組變壓器為例：以雙繞組變壓器為例：阻抗支路中的阻抗支路中的變動(dòng)損耗變動(dòng)損耗導(dǎo)納中的導(dǎo)納中的固定損耗固定損耗阻抗支路中的功率損耗（阻抗

11、支路中的功率損耗（與線路類似與線路類似）：222TTT22222TTT22SPQPRRUUSPQQXXUU20TT00(j)jSGB UPQ 導(dǎo)納支路中的功率損耗電力系統(tǒng)潮流計(jì)算15-173雙繞組雙繞組變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗 222TT0T022SPQPRPRPUU222TT0T022SPQQXQXQUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算PT變壓器總的有功功率損耗變壓器總的有功功率損耗(MW)；QT變壓器總的無功功率損耗變壓器總的無功功率損耗(Mvar)；P通過變壓器阻抗支路的有功功率通過變壓器阻抗支路的有功功率(MW)；Q通過變壓器阻抗支路的無功功率通過變壓器阻抗支路的無功功率(Mvar)；U與與P

12、、Q對(duì)應(yīng)的變壓器運(yùn)行電壓對(duì)應(yīng)的變壓器運(yùn)行電壓(kV)；RT變壓器一相繞組電阻變壓器一相繞組電阻()；XT變壓器一相繞組電抗變壓器一相繞組電抗()；P0變壓器的空載功率損耗變壓器的空載功率損耗(MW)；Q0變壓器的勵(lì)磁功率損耗變壓器的勵(lì)磁功率損耗(Mvar)。雙繞組變壓器的功率損耗雙繞組變壓器的功率損耗 2SNT2NPURS2SNTN%100UUXS 如果用如果用 、 、代入，并用變、代入，并用變壓器的額定電壓代替式中的運(yùn)行電壓，則可得壓器的額定電壓代替式中的運(yùn)行電壓，則可得0N0%100ISQ電力系統(tǒng)潮流計(jì)算用變壓器銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算功率損耗用變壓器銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算功率損耗 2S0NTN%100100U

13、SISQS2TS0N()SPPPS 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算PT變壓器總的有功功率損耗變壓器總的有功功率損耗(MW)；QT變壓器總的無功功率損耗變壓器總的無功功率損耗(Mvar)；PS變壓器的負(fù)載損耗變壓器的負(fù)載損耗(MW)；SN 變壓器的額定容量變壓器的額定容量(MVA)；US%變壓器負(fù)載電壓百分?jǐn)?shù)；變壓器負(fù)載電壓百分?jǐn)?shù)；I0 變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)。變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)。雙繞組變壓器的功率損耗雙繞組變壓器的功率損耗 三繞組變壓器三繞組變壓器功率損耗計(jì)算功率損耗計(jì)算 用等值電路用等值電路-型型計(jì)算計(jì)算222312TT1T2T30222123SSSPRRRPUUU222312TT1T2T30222123

14、SSSQXXXQUUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算S1、S2、S3通過變壓器高、中、低壓阻抗支路的視通過變壓器高、中、低壓阻抗支路的視在功率在功率(MVA)；U1、U2、U3歸算到同一電壓級(jí)，與歸算到同一電壓級(jí)，與S1、S2、S3相對(duì)相對(duì)應(yīng)的變壓器運(yùn)行電壓應(yīng)的變壓器運(yùn)行電壓(kV)；RT1、RT2、RT3歸算到同一電壓級(jí)的變壓器高、歸算到同一電壓級(jí)的變壓器高、中、低壓側(cè)的電阻中、低壓側(cè)的電阻()；XT1、XT2、XT3歸算到同一電壓級(jí)的變壓器高、歸算到同一電壓級(jí)的變壓器高、中、低壓側(cè)的電抗中、低壓側(cè)的電抗()。19-173三繞組變壓器功率損耗計(jì)算三繞組變壓器功率損耗計(jì)算 用銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算用銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算 22

15、2312TS1S2S30NNN()()()SSSPPPPPSSS222312TS1S2S30NNN()()()SSSQQQQQSSS電力系統(tǒng)潮流計(jì)算PS1、PS2、PS3變壓器高、中、低壓繞組變壓器高、中、低壓繞組歸算至額定容量后的等效負(fù)載損耗歸算至額定容量后的等效負(fù)載損耗(MW)；QS1、QS2、QS3變壓器高、中、低壓繞變壓器高、中、低壓繞組歸算至額定容量后的等效漏磁損耗組歸算至額定容量后的等效漏磁損耗(Mvar)。二、電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的功率平衡和電壓平衡二、電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的功率平衡和電壓平衡 &（一）（一）電壓降落、電壓損耗及電壓電壓降落、電壓損耗及電壓偏移偏移 &（二）電力網(wǎng)環(huán)節(jié)

16、首、末端功率和（二）電力網(wǎng)環(huán)節(jié)首、末端功率和電壓的平衡關(guān)系電壓的平衡關(guān)系 &（三）電力網(wǎng)環(huán)節(jié)中的功率傳輸方（三）電力網(wǎng)環(huán)節(jié)中的功率傳輸方向向 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（一）電壓降落、電壓損耗及電壓偏移（一）電壓降落、電壓損耗及電壓偏移 電壓降落電壓降落：電力網(wǎng)任意兩點(diǎn)電壓的電力網(wǎng)任意兩點(diǎn)電壓的。若已知環(huán)節(jié)末端電流若已知環(huán)節(jié)末端電流 或三相功率和末或三相功率和末端線電壓，則可畫出下圖所示端線電壓，則可畫出下圖所示線路線路電壓相量圖。電壓相量圖。2I2S220UU 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算)(3)(31221jXRIjXRIUUUd電流（或功率）通過電力網(wǎng)組件時(shí)，必然在組電流（或功率）通過電力網(wǎng)組件時(shí)，必

17、然在組件上產(chǎn)生電壓損失，故電力網(wǎng)各點(diǎn)電壓是不相件上產(chǎn)生電壓損失，故電力網(wǎng)各點(diǎn)電壓是不相同的。同的。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算2.23I R.2U.2I線路電壓相量圖.1UEDABCUU.23jI XdU1222221UUjUUUdUU注意到：222222222sin3cos3IUjIUjQPS2222222P RQ XUUP XQRUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算_22222_222223cos3sin3cos3sinUABBCI RI XUED CDI XI R當(dāng)已知條件為當(dāng)已知條件為 由相量圖可知：由相量圖可知： 時(shí)和22UI2.23I R.2U.2I.1UEDABCUU.23jI XdU縱分量縱分量橫分量橫分

18、量首、末端電壓的相位差則為首、末端電壓的相位差則為 222arctanUUU類似地，若已知環(huán)節(jié)首端電流類似地，若已知環(huán)節(jié)首端電流 或三相功或三相功率和環(huán)節(jié)首端線電壓率和環(huán)節(jié)首端線電壓 ，則，則1I1S110UU 2111jUUUU111arctanUUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力系統(tǒng)潮流計(jì)算據(jù)此可得線路首端電壓據(jù)此可得線路首端電壓U1 122221UUjUUUdUU222221)(UUUU或或 11111111URX-QPUUXQRPU25-173電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力系統(tǒng)潮流計(jì)算當(dāng)已知功率（或電流）和電壓為非同一點(diǎn)的值當(dāng)已知功率（或電流）和電壓為非同一點(diǎn)的值時(shí)，可用線路時(shí)，可用線路額定電壓額定電壓代

19、替代替實(shí)際運(yùn)行電壓實(shí)際運(yùn)行電壓近似近似計(jì)算電壓降落的縱、橫分量。計(jì)算電壓降落的縱、橫分量。對(duì)于同一線路環(huán)節(jié)，在用首、末端負(fù)荷功率計(jì)算對(duì)于同一線路環(huán)節(jié)，在用首、末端負(fù)荷功率計(jì)算其電壓降落時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓降落是相等的，即其電壓降落時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓降落是相等的，即dU1=dU2=dU。但電壓降落的縱分量和橫分量并。但電壓降落的縱分量和橫分量并不一定相等，即不一定相等，即U1U2，U1U2。如圖所示。如圖所示。如果通過線路環(huán)節(jié)的無如果通過線路環(huán)節(jié)的無功功率為容性的，式中功功率為容性的，式中的的Q需代負(fù)號(hào)進(jìn)行計(jì)算。需代負(fù)號(hào)進(jìn)行計(jì)算。注意注意2U1U2U1Uj2Uj1UUd 222221)(UUUU由于將其展

20、開成泰勒級(jí)數(shù)，取前兩項(xiàng)可得將其展開成泰勒級(jí)數(shù)，取前兩項(xiàng)可得 )(2)(2222221UUUUUU電壓損耗電壓損耗電力網(wǎng)中任意兩點(diǎn)電壓的電力網(wǎng)中任意兩點(diǎn)電壓的代數(shù)代數(shù)差差。其電壓損耗為。其電壓損耗為 12|UU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算由于一般高壓系統(tǒng)由于一般高壓系統(tǒng) 22UU 2222212)(UUUUU則則110kV以上電力網(wǎng)電壓損耗使用上式以上電力網(wǎng)電壓損耗使用上式計(jì)算：計(jì)算：2222212)(UUUUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算)(2)(2222221UUUUUU221UUU110kV及以下電壓等級(jí)的電力網(wǎng)，可忽略電壓降及以下電壓等級(jí)的電力網(wǎng)，可忽略電壓降落橫分量落橫分量U2 ，而將電壓損耗的計(jì)算公式簡(jiǎn)化為

21、，而將電壓損耗的計(jì)算公式簡(jiǎn)化為電壓降落的縱分量，即電壓降落的縱分量，即 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算工程實(shí)際中，線路電壓損耗常用線路額工程實(shí)際中，線路電壓損耗常用線路額定電壓定電壓UN的百分?jǐn)?shù)表示，即的百分?jǐn)?shù)表示，即 12N%100UUUU規(guī)程規(guī)定，電力網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的最大電規(guī)程規(guī)定，電力網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的最大電壓損耗一般不應(yīng)超過壓損耗一般不應(yīng)超過10% ；故障運(yùn)行時(shí)；故障運(yùn)行時(shí)一般不超過一般不超過15%20%。)(2)(2222221UUUUUU同理，若已知線路首端功率和電壓，則可得：同理，若已知線路首端功率和電壓，則可得：121111211212)()(2)(UUUUUUUUU121UUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電

22、壓偏移電壓偏移(差差)：電力網(wǎng)中任意點(diǎn)的實(shí)際電壓U同該處網(wǎng)絡(luò)額定電壓UN的數(shù)值差稱為電壓偏移。 NN%100UUmU電壓偏移的大小，直接反映了供電電壓的質(zhì)量電壓偏移的大小，直接反映了供電電壓的質(zhì)量 。一般來說，網(wǎng)絡(luò)中的電壓損耗愈大，各點(diǎn)的電一般來說，網(wǎng)絡(luò)中的電壓損耗愈大，各點(diǎn)的電壓偏移也就愈大。壓偏移也就愈大。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算31-173功率損耗計(jì)算功率損耗計(jì)算 小結(jié)小結(jié)2C112C221212QBUQBU固定損耗固定損耗 變動(dòng)損耗變動(dòng)損耗 線路線路22233221010lSPQPRRUU22233221010lSPQQXXUU32-173功率損耗計(jì)算功率損耗計(jì)算 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算銘牌計(jì)算銘牌

23、計(jì)算 傳統(tǒng)計(jì)算傳統(tǒng)計(jì)算 雙繞組變壓器雙繞組變壓器222TT0T022SPQPRPRPUU222TT0T022SPQQXQXQUU2S0NTN%100100USISQS2TS0N()SPPPS 33-173功率損耗計(jì)算功率損耗計(jì)算 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算銘牌計(jì)算銘牌計(jì)算 傳統(tǒng)計(jì)算傳統(tǒng)計(jì)算 三繞組變壓器三繞組變壓器222312TS1S2S30NNN()()()SSSPPPPPSSS222312TS1S2S30NNN()()()SSSQQQQQSSS222312TT1T2T30222123SSSPRRRPUUU222312TT1T2T30222123SSSQXXXQUUU34-173電壓降落計(jì)算電壓降落計(jì)

24、算 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算若已知環(huán)節(jié)末端電流若已知環(huán)節(jié)末端電流 或三相功率和末或三相功率和末端線電壓，端線電壓，2I2S220UU 122221UUjUUUdUU2222222P RQ XUUP XQRUU或2222212)(UUUUU221UUU電壓損耗電壓損耗35-173電壓降落計(jì)算電壓降落計(jì)算 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算若已知環(huán)節(jié)首端電流若已知環(huán)節(jié)首端電流 或三相功率和環(huán)或三相功率和環(huán)節(jié)首端線電壓節(jié)首端線電壓 ，則，則1I1S110UU 2111jUUUU111arctanUUU11111111URX-QPUUXQRPU或1211212)(UUUUU121UUU電壓損耗電壓損耗（二）電力網(wǎng)環(huán)節(jié)首、末端功

25、率和電壓的平衡關(guān)系（二）電力網(wǎng)環(huán)節(jié)首、末端功率和電壓的平衡關(guān)系以下圖所示的線路環(huán)節(jié)為例分三種情況進(jìn)行討論以下圖所示的線路環(huán)節(jié)為例分三種情況進(jìn)行討論 LDS2S1S1SIC1QC2QRjX電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力系統(tǒng)潮流計(jì)算已知線路末端的負(fù)荷功率和線已知線路末端的負(fù)荷功率和線路末端電壓路末端電壓 LDS2U已知線路首端的負(fù)荷功率和線路首已知線路首端的負(fù)荷功率和線路首端電壓端電壓 1S1U已知線路末端的負(fù)荷功率和已知線路末端的負(fù)荷功率和線路首端電壓線路首端電壓 LDS1U1U2U已知線路末端的負(fù)荷功率和線路末端電壓 LDS2U功率平衡關(guān)系 2LDC2LDLDC2LDLDC222( j)(j)( j)j

26、()jSSQPQQPQQPQ 電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的末端功率為電力系統(tǒng)潮流計(jì)算2U222222(j)jPQSRXPQU 電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的首端功率為 12222211(j)(j)()j()jSSSPQPQPPQQPQ 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算2U環(huán)節(jié)中的功率損耗為 線路的首端功率為 11C111C111C111( j)(j)( j)j()jSSQPQQPQQPQ 111arctanQP 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算2U電壓平衡關(guān)系 選為參考相量，可得電壓平衡關(guān)系為 220UU22222222221 URQXPjUXQRPUUjUUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算已知線路首端的負(fù)荷功率和線路首端電壓 1S1U這種條件下的功率平衡與電壓平衡關(guān)系同

27、上述方法，只不過是從首端至末端進(jìn)行分析。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算工程實(shí)際中的大多數(shù)情況都屬此類計(jì)算 已知線路末端的負(fù)荷功率和線路首端電壓 LDS1U功率平衡和電壓平衡計(jì)算一般分兩步進(jìn)行 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算功率平衡計(jì)算 2LDC2LDLDC2LDLDC222( j)(j)( j)j()jSSQPQQPQQPQ 22222N(j)jPQSRXPQU 12222211(j)(j)()j()jSSSPQPQPPQQPQ 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算1U11C111C111C111( j)(j)( j)j()jSSQPQQPQQPQ 電壓平衡計(jì)算11111111112 URQXPjUXQRPUUjUUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算如果

28、要進(jìn)行精確計(jì)算，則應(yīng)采用迭代法 迭代法的基本步驟是： 應(yīng)用假設(shè)的末端電壓和已知的末端功率逐段向首端推算，求出首端功率 ；再用給定的首端電壓和求得的首端功率逐段向末端推算，求出末端電壓 ；用已知的末端功率和計(jì)算得出的末端電壓向首端推算 ；如此類推，逐步逼近，直至結(jié)果收斂。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算功率損耗、電壓降落計(jì)算公式應(yīng)用注意點(diǎn) P、Q、U應(yīng)為同一點(diǎn)的值； 當(dāng)P、Q、U為非同一點(diǎn)值時(shí)，一般用線路額定電壓替代進(jìn)行近似計(jì)算； P、Q、U的單位。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算47，求末端電壓及功率。，始端電壓為為。已知其始端輸入功率，為，導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的參數(shù)度為單回架空電力線路，長(zhǎng)某kV240)50120(1066. 24

29、2. 0108. 0r200kmkV220:kmS61km1km1MV.Ajbxex解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所示。解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所示。11jXR 1U2U21Y1yS 2yS 21YjQP 11jQP )846 .21(200)42. 0108. 0(11jjjXRSjjY)1066. 2(22001066. 22461 AMVjjUYSy.)3216.15(2401066. 2)2(242111 在在節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1處導(dǎo)納產(chǎn)生的無功功率處導(dǎo)納產(chǎn)生的無功功率48，則線路末端的電壓，則線路末端的電壓設(shè)設(shè) 011UU kV33. 948.209)12.3634.

30、206()12.366 .33(240111111111112 jjURQXPjUXQRPUU線路阻抗上消耗的功率線路阻抗上消耗的功率AMVjjjXRUQPSZ.)22.270 . 7()846 .21(24032.65120)(22221212111jXR 1U2U21Y1yS 2yS 21YjQP 11jQP AMVjjjSjQPjQPy.)32.65120()3216.15(50120111 此時(shí)可以計(jì)算線路末端電壓此時(shí)可以計(jì)算線路末端電壓49所以末端功率所以末端功率 AMVjjjjSSjQPSyZ.)77.49113()67.11()22.270 . 7(32.651202112 在在

31、節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2處導(dǎo)納產(chǎn)生的無功功率處導(dǎo)納產(chǎn)生的無功功率AMVjjUYSy.)67.11(48.2091066. 2)2(242212 11jXR 1U2U21Y1yS 2yS 21YjQP 11jQP 50-173（三）電力網(wǎng)環(huán)節(jié)中的功率傳輸方向（三）電力網(wǎng)環(huán)節(jié)中的功率傳輸方向 在高壓電力網(wǎng)中 ，一般X R，令R=0，便有 221222jQ XP XUUUU電壓降落的電壓降落的縱分量縱分量 因傳輸因傳輸無功無功功率功率 產(chǎn)生產(chǎn)生電壓降落的電壓降落的橫分量橫分量 因傳輸因傳輸有功有功功率功率 產(chǎn)生產(chǎn)生電力系統(tǒng)潮流計(jì)算22222222221 URQXPjUXQRPUUjUUU51-173由電壓相量圖可

32、知21sinUU222P XUU電力系統(tǒng)潮流計(jì)算在高壓電力網(wǎng)中，由于在高壓電力網(wǎng)中，由于2U1U2U1Uj2Uj1UUd 221222jQ XP XUUUU即即52-173由此可得sin212XUUP 結(jié)論：結(jié)論：首末端電壓相位差首末端電壓相位差主要由通過主要由通過電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的有功功率有功功率決定，而與無決定，而與無功功率幾乎無關(guān)。功功率幾乎無關(guān)。 Sin0時(shí)，時(shí)，P2為正，為正，有功功率從電壓有功功率從電壓超前端向電壓滯后端輸送。超前端向電壓滯后端輸送。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算53-173當(dāng)不計(jì)當(dāng)不計(jì) U2 分量時(shí)，有分量時(shí)，有 2122Q XUUU21221222()U UUUU U

33、QXX電力系統(tǒng)潮流計(jì)算或54-173結(jié)論：結(jié)論：電壓的數(shù)值差電壓的數(shù)值差主要由通過電力主要由通過電力網(wǎng)環(huán)節(jié)的網(wǎng)環(huán)節(jié)的無功功率無功功率決定，而與有功功決定，而與有功功率幾乎無關(guān)率幾乎無關(guān) U1U2 時(shí)，時(shí)，Q2 為正，為正，感性無功功率感性無功功率是從電壓高的一端向電壓低的一端輸是從電壓高的一端向電壓低的一端輸送；同理，容性無功功率是從電壓低送；同理，容性無功功率是從電壓低的一端向電壓高的一端輸送。的一端向電壓高的一端輸送。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算21221222()U UUUU UQXX55-173線路線路空載運(yùn)行空載運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷的有功功率和時(shí)，負(fù)荷的有功功率和無功功率均為零，只有末端電容功率無功功

34、率均為零，只有末端電容功率QC2 通過線路阻抗支路通過線路阻抗支路 2222220202010URQjUXQUUjUUUCC電力系統(tǒng)潮流計(jì)算線路空載運(yùn)行時(shí)，其末端電壓將高于首線路空載運(yùn)行時(shí)，其末端電壓將高于首端電壓端電壓 ，這種由線路電容功率使其末端產(chǎn)，這種由線路電容功率使其末端產(chǎn)生工頻電壓升高的現(xiàn)象稱為生工頻電壓升高的現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)法拉第效應(yīng)（俗稱電容效應(yīng)）（俗稱電容效應(yīng)）1UU Ud2U12UU U 56-173三、開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算 開式電力網(wǎng)：開式電力網(wǎng)：用戶僅能從單方向獲用戶僅能從單方向獲取電能的電力網(wǎng)。取電能的電力網(wǎng)。開式電力網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算過開式電

35、力網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算過程，實(shí)際上是上節(jié)電力網(wǎng)程，實(shí)際上是上節(jié)電力網(wǎng)環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)功率與功率與電壓平衡關(guān)系的電壓平衡關(guān)系的反復(fù)應(yīng)用反復(fù)應(yīng)用。即應(yīng)用功。即應(yīng)用功率、電壓平衡關(guān)系式率、電壓平衡關(guān)系式逐個(gè)環(huán)節(jié)逐個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行計(jì)進(jìn)行計(jì)算，最終求出整個(gè)電力網(wǎng)的潮流分布。算，最終求出整個(gè)電力網(wǎng)的潮流分布。（關(guān)鍵要分析題意，找出已知條件。）（關(guān)鍵要分析題意，找出已知條件。）電力系統(tǒng)潮流計(jì)算110-220KV, 50km基本步驟：基本步驟：計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)并做等值電路；分析已知條件，進(jìn)行功率和電壓分布計(jì)算。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（一）區(qū)域網(wǎng)的潮流計(jì)算計(jì)算網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)并作計(jì)算網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)并作等值電路等值電路 電力系統(tǒng)潮流計(jì)

36、算 用線路額定電壓代替各點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行電壓，由用線路額定電壓代替各點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行電壓，由末端向首端逐段計(jì)算末端向首端逐段計(jì)算功率分布功率分布 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力系統(tǒng)潮流計(jì)算根據(jù)給定的根據(jù)給定的A點(diǎn)電壓和計(jì)算所得功率分布計(jì)算各點(diǎn)電壓點(diǎn)電壓和計(jì)算所得功率分布計(jì)算各點(diǎn)電壓 發(fā)電廠的運(yùn)算功率：發(fā)電廠的運(yùn)算功率：等于其發(fā)出的總功率減去廠等于其發(fā)出的總功率減去廠用電及地方負(fù)荷，再減去升壓變壓器中的總功率損用電及地方負(fù)荷，再減去升壓變壓器中的總功率損耗和與其高壓母線相連的所有線路電容功率的一半耗和與其高壓母線相連的所有線路電容功率的一半 . .變電所的運(yùn)算負(fù)荷：變電所的運(yùn)算負(fù)荷：等于其低壓母線負(fù)荷加上變等于其低壓

37、母線負(fù)荷加上變壓器的總功率損耗，再加上高壓母線上的負(fù)荷和與壓器的總功率損耗，再加上高壓母線上的負(fù)荷和與高壓母線相連的所有線路電容功率的一半。高壓母線相連的所有線路電容功率的一半。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算實(shí)際電力系統(tǒng)中實(shí)際電力系統(tǒng)中,負(fù)荷點(diǎn)往往不直接給出負(fù)荷功負(fù)荷點(diǎn)往往不直接給出負(fù)荷功率，而是率，而是降壓變電所或是固定出力的發(fā)電廠降壓變電所或是固定出力的發(fā)電廠。為。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常常將變電所處理為一個(gè)等值負(fù)荷，了簡(jiǎn)化計(jì)算，常常將變電所處理為一個(gè)等值負(fù)荷，稱為變電所的稱為變電所的運(yùn)算負(fù)荷運(yùn)算負(fù)荷。將固定出力的發(fā)電廠處。將固定出力的發(fā)電廠處理為一等值功率，稱為發(fā)電廠的理為一等值功率，稱為發(fā)電廠的運(yùn)算功率或負(fù)

38、的運(yùn)算功率或負(fù)的運(yùn)算負(fù)荷運(yùn)算負(fù)荷。 （圖（圖3.7 )地方網(wǎng)的特點(diǎn)： 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（二）地方網(wǎng)的潮流計(jì)算 線路較短 ；50km 電壓等級(jí)較低 ;35-110KV 輸送容量較小。地方網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算較區(qū)域網(wǎng)可作如下簡(jiǎn)化 ：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算忽略電力網(wǎng)等值電路中的忽略電力網(wǎng)等值電路中的導(dǎo)納支路導(dǎo)納支路； 忽略阻抗中的忽略阻抗中的功率損耗功率損耗；忽略電壓降落的忽略電壓降落的橫分量橫分量U ； 用線路額定電壓用線路額定電壓UN代替各點(diǎn)實(shí)際電壓代替各點(diǎn)實(shí)際電壓計(jì)算電壓損耗。計(jì)算電壓損耗。 說明功率分布由末端向首端逐個(gè)環(huán)節(jié)推功率分布由末端向首端逐個(gè)環(huán)節(jié)推算；最大電壓損耗由首端向末端逐點(diǎn)推算；最大

39、電壓損耗由首端向末端逐點(diǎn)推算；算； 線路線路最大電壓損耗最大電壓損耗是比較重要的運(yùn)是比較重要的運(yùn)行參數(shù)。行參數(shù)。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算地方網(wǎng)一般只需計(jì)算功率分布和最地方網(wǎng)一般只需計(jì)算功率分布和最大電壓損耗以及電壓最低點(diǎn)電壓；大電壓損耗以及電壓最低點(diǎn)電壓；一般情況下，對(duì)于有一般情況下，對(duì)于有n個(gè)集中負(fù)荷的個(gè)集中負(fù)荷的無無分支分支地方電力網(wǎng)，其電源點(diǎn)（假設(shè)為地方電力網(wǎng)，其電源點(diǎn)（假設(shè)為A點(diǎn)）點(diǎn)）的的輸出功率輸出功率為為 1nAiiSS為第個(gè)為第個(gè)i負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷復(fù)功率。負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷復(fù)功率。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算iS網(wǎng)絡(luò)總的電壓損耗為網(wǎng)絡(luò)總的電壓損耗為 1N1()nkkkkkUP RQ XU Pk 、 Qk

40、為通過第為通過第k段線路的有功功段線路的有功功率和無功功率；率和無功功率； Rk 、Xk 為第為第k段線路的段線路的電阻和電抗。電阻和電抗。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算對(duì)于對(duì)于有分支線有分支線的電力網(wǎng)，一般應(yīng)計(jì)的電力網(wǎng)，一般應(yīng)計(jì)算出電源點(diǎn)至各支線末端的電壓損耗，算出電源點(diǎn)至各支線末端的電壓損耗，然后比較它們的大小，方可確定網(wǎng)絡(luò)的然后比較它們的大小，方可確定網(wǎng)絡(luò)的最大電壓損耗和電壓最低點(diǎn)。最大電壓損耗和電壓最低點(diǎn)。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算四、兩端電源供電網(wǎng)的潮流計(jì)算四、兩端電源供電網(wǎng)的潮流計(jì)算閉式網(wǎng)：用戶能從兩個(gè)或兩個(gè)以上方向獲取電能的電力網(wǎng)，如兩端電源供電網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)、復(fù)雜網(wǎng)等。閉式電力網(wǎng)的功率分布既與負(fù)荷功率有

41、關(guān)，又與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和電源電壓等因素有關(guān)。 在閉式網(wǎng)中要精確求出功率分布，采用經(jīng)典計(jì)算法是很困難的。 工程實(shí)際中一般都采用計(jì)算機(jī)算法或近似經(jīng)典計(jì)算方法 。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)是最典型的電源電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)，在進(jìn)行功率分布計(jì)算時(shí)，只要在環(huán)形網(wǎng)的電源點(diǎn)將網(wǎng)絡(luò)拆開即可。 由于電力網(wǎng)絡(luò)多為線性網(wǎng)絡(luò)，故可應(yīng)用迭加原理對(duì)兩端供電網(wǎng)進(jìn)行分析計(jì)算。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（一）兩端電源電壓相等的供電網(wǎng)的功率分布（一）兩端電源電壓相等的供電網(wǎng)的功率分布電力系統(tǒng)潮流計(jì)算.ABUU的 兩 端 供 電 網(wǎng).AU.BUAabcB1Z3Z4Z2Z.AS.2S.3S.BS.aS.bS.cSaZaZbZbZcZc

42、ZABZ假定電壓為某一常數(shù)，如線路額定電壓，則當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)負(fù)荷Sa時(shí)，兩電源輸出的功率分別為 *aaAaaaABaaZZSSSZZZ*aaBaaaABaaZZSSSZZZ電力系統(tǒng)潮流計(jì)算bAbbABZSSZ*bBbbABZSSZcAccABZSSZcBccABZSSZ同理，若網(wǎng)絡(luò)中只有 Sb或 Sc 時(shí)，則有 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中三個(gè)負(fù)荷 Sa、 Sb、 Sc 同時(shí)存在時(shí)，應(yīng)用迭加原理可得A、B兩電源點(diǎn)的輸出功率為 abcabcAAaAbAcABZ SZ SZ SSSSSZabcabcBBaBbBcABZSZSZSSSSSZ電力系統(tǒng)潮流計(jì)算當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有個(gè)n負(fù)荷時(shí)，同理可得A、B兩電源的輸

43、出功率為 11niiiAABniiiBABZ SSZZ SSZ通常稱與負(fù)荷功率有關(guān)的電源輸出功率為供載功率。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算求出A、B兩電源的輸出功率后，即可應(yīng)用基氏電流定律求出網(wǎng)絡(luò)中另外各段的功率分布 ，即2AaSSS32BCbSSSSS電力系統(tǒng)潮流計(jì)算說明： .0.11110.0.11110jjnnnniiiii ii iiiiiAABABABABnnnniiiii ii iiiiiBABABABABZ SZS lPlQlSllZZ lZ SZS lPlQlSllZZ l電力系統(tǒng)潮流計(jì)算若網(wǎng)絡(luò)為均一電力網(wǎng) ，供載功率的計(jì)算可簡(jiǎn)化為 對(duì)于接近均一網(wǎng)，在計(jì)算供載功率時(shí)通常可將兩端供電網(wǎng)拆開為

44、兩個(gè)互不相關(guān)的電力網(wǎng)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中含有負(fù)荷有功功率和線路電抗，另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中含有負(fù)荷無功功率和線路電阻，稱為網(wǎng)絡(luò)折開法 1111,nniiiiiiAAABABnniiiiiiBBABABPXQ RPQXRPXQ RPQXR電力系統(tǒng)潮流計(jì)算這種供電網(wǎng)中，除了與負(fù)荷有關(guān)的供載功率外，還有由于兩個(gè)電源電壓不相等所產(chǎn)生的循環(huán)電流或循環(huán)功率電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（二）兩端電壓不相等供電網(wǎng)的功率分布（二）兩端電壓不相等供電網(wǎng)的功率分布由于供載功率和循環(huán)功率互相獨(dú)立，因而也可應(yīng)用迭加原理。計(jì)算步驟 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算計(jì)算供載功率；計(jì)算循環(huán)功率；在同一支路中迭加供載功率和循環(huán)功率；供載功率用 上節(jié)給出的公式計(jì)算循環(huán)功率按

45、下式計(jì)算 *N()ABciABUUUSZ電力系統(tǒng)潮流計(jì)算BBciSSS 22ciSSS 33ciSSS CiAASSS電力系統(tǒng)潮流計(jì)算如圖3.11所示的兩端供電網(wǎng)，當(dāng) 時(shí)的功率分布為 BAUU算出初步功率分布后，由可校驗(yàn) 和 的計(jì)算正確與否； 1nABiiSSSASBS功率分點(diǎn)：能從兩個(gè)方向獲取功率 的節(jié)點(diǎn)； 功率分點(diǎn)分為有功功率分點(diǎn)和無功功率分點(diǎn)，有功功率分點(diǎn)以“”標(biāo)注，無功功率分點(diǎn)則以“”標(biāo)注。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算確定了功率分點(diǎn)后，就可在功率分點(diǎn)處將閉式電力網(wǎng)拆開為開式電力網(wǎng)，然后應(yīng)用開式電力網(wǎng)的方法計(jì)算其最終功率分布和最大電壓損耗 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算五、電磁環(huán)網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算五、電磁環(huán)

46、網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算 電磁環(huán)網(wǎng)：變壓器串聯(lián)接入的多電壓等級(jí)環(huán)網(wǎng)。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算1T212T11:k21:k.1U.2U.S21:k.2U.1U.SB11:k21A1TZ2TZ11:k21A1TZ.S.2U.AU.1TS.2TS.BU2TZ2:1kB2.2U若已知低壓側(cè)的電壓為 ，則有 2U12AUkU22BUk U將等值電路從點(diǎn)2拆開，便得到了一個(gè)兩端供電電壓不相等的供電網(wǎng)。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算由兩端供電電壓不相等供電網(wǎng)的功率計(jì)算方法可得 *T2NHT1T1T2T1T2*T1NHT2T1T2T1T2()()ABABUUUZSSZZZZUUUZSSZZZZ電力系統(tǒng)潮流計(jì)算循環(huán)功率記為 *NHN

47、HT1T2T1T2()ABciUUUEUSZZZZ環(huán)路電勢(shì) 為222 111(1)(1)ABAkkEUUU kUkk電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電磁環(huán)網(wǎng)中的環(huán)路電勢(shì)，可根據(jù)等值電路空載狀態(tài)下任意處的開環(huán)電壓來確定 應(yīng)該注意的是，計(jì)算哪一電壓等級(jí)側(cè)的功率時(shí)，電磁環(huán)網(wǎng)中的參數(shù)就應(yīng)歸算到哪一側(cè)，開環(huán)點(diǎn)就應(yīng)選在哪一電壓等級(jí)。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力系統(tǒng)潮流計(jì)算圖3-16（a）為參數(shù)歸算到高壓側(cè)的空載環(huán)形網(wǎng)絡(luò)11:k21:k.2U.1U2TZ1TZ.iUii（a) 參數(shù)歸算到高壓側(cè)時(shí)的環(huán)路電勢(shì)；電力系統(tǒng)潮流計(jì)算假定循環(huán)功率為順時(shí)針方向，則環(huán)路電勢(shì)就等于點(diǎn)i處的開口電壓 ，即2H2 1222 11(1)iiiKEUUU

48、U kU kU kK 11: k21: k.2U.1U2TZ1TZ.PUPP（b) 參數(shù)歸算到低壓側(cè)時(shí)的環(huán)路電勢(shì)圖3-16（b）為參數(shù)歸算到低壓側(cè)的空載環(huán)形網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算若循環(huán)功率仍為順時(shí)針方向，則環(huán)路電勢(shì)就等于點(diǎn)P處的開口電壓，即 1112L2121(1)PPPUUUkEUUUkkkk 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力系統(tǒng)潮流計(jì)算當(dāng) 或 未知時(shí)，環(huán)路電勢(shì)還可分別由下式近似計(jì)算 2U1U2HNH12LNL1(1)(1)kEUkkEUk電路中的等值變比為21kkk等值變比的確定方法： 在環(huán)網(wǎng)中任選一起點(diǎn)和環(huán)繞方向，沿環(huán)網(wǎng)環(huán)行一周，遇到順環(huán)繞方向起升壓作用的變壓器時(shí)，乘以變比；反之，遇到順環(huán)繞方向起降壓

49、作用的變壓器時(shí)，除以變比，即可求得等值變比電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 電力系統(tǒng)運(yùn)行中，往往可通過改變變比或采用附加裝置在環(huán)網(wǎng)中產(chǎn)生一附加環(huán)路電勢(shì)而產(chǎn)生某一指定方向的循環(huán)功率來改善電磁環(huán)網(wǎng)的功率分布，以達(dá)到技術(shù)上或經(jīng)濟(jì)上的合理性。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算說明：采用的附加裝置主要有附加調(diào)壓變壓變壓器和基于FACTS技術(shù)的統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（SSSC）、晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）和晶閘管控制移相器（TCPST）等96-1733.2、電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法、電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流計(jì)算隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流計(jì)算幾乎均采用計(jì)算機(jī)來

50、進(jìn)行計(jì)算，它具有計(jì)算精度幾乎均采用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行計(jì)算，它具有計(jì)算精度高、速度快等優(yōu)點(diǎn)。高、速度快等優(yōu)點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)算法的主要步驟有：計(jì)算機(jī)算法的主要步驟有：（1）建立描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型；）建立描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型；（2）確定解算數(shù)學(xué)模型的方法；）確定解算數(shù)學(xué)模型的方法；（3）制定程序框圖，編寫計(jì)算機(jī)計(jì)算程序，并進(jìn)行）制定程序框圖，編寫計(jì)算機(jī)計(jì)算程序，并進(jìn)行計(jì)算；計(jì)算；（4）對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。）對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算97-173 1 1、電力系統(tǒng)潮流計(jì)算機(jī)算法的、電力系統(tǒng)潮流計(jì)算機(jī)算法的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 將網(wǎng)絡(luò)有關(guān)參數(shù)和變量及其相互關(guān)系歸納起來所組將網(wǎng)絡(luò)有關(guān)參數(shù)

51、和變量及其相互關(guān)系歸納起來所組成的、可以反映網(wǎng)絡(luò)性能的成的、可以反映網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)學(xué)方程式組數(shù)學(xué)方程式組，也可以說，也可以說是對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、變量和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間相互是對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、變量和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間相互關(guān)系的一種數(shù)學(xué)描述。關(guān)系的一種數(shù)學(xué)描述。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓方程節(jié)點(diǎn)電壓方程:以電路中節(jié)點(diǎn)以電路中節(jié)點(diǎn)電壓為未知量電壓為未知量,根據(jù)根據(jù)KCL寫出獨(dú)立的寫出獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程節(jié)點(diǎn)電流方程,然后聯(lián)立求解出節(jié)點(diǎn)然后聯(lián)立求解出節(jié)點(diǎn)電壓的方法電壓的方法 回路電流方程回路電流方程: 以回路電流為未知以回路電流為未知量，根據(jù)量，根據(jù)KVL列出獨(dú)立回路的電壓方程，列出獨(dú)立回路的電壓方程，然后聯(lián)

52、立求解的方法然后聯(lián)立求解的方法在電力系統(tǒng)潮流分布的計(jì)算中，廣在電力系統(tǒng)潮流分布的計(jì)算中，廣泛采用。泛采用。 電力網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模的數(shù)學(xué)模型型98-173在電工原理課中，已講過用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納在電工原理課中，已講過用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程，即：矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程，即： nnnUYI對(duì)于對(duì)于n n個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，它可展開成為：個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，它可展開成為： nnnnnnnnUUUYYYYYYYYYIII2121222211121121節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對(duì)角線元素稱為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對(duì)角線元素稱為自導(dǎo)納自導(dǎo)納，非對(duì)角元素稱為非對(duì)角元素稱為互導(dǎo)納互導(dǎo)納。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算99-173節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i的自導(dǎo)納

53、的自導(dǎo)納Yii在數(shù)值上等于與節(jié)點(diǎn)在數(shù)值上等于與節(jié)點(diǎn)i直接相連直接相連接的接的所有支路導(dǎo)納之和所有支路導(dǎo)納之和。由于各節(jié)點(diǎn)間總是通過線路或變壓器相互連接，由于各節(jié)點(diǎn)間總是通過線路或變壓器相互連接，故各節(jié)點(diǎn)的故各節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納不為零自導(dǎo)納不為零。節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i、j之間互導(dǎo)納之間互導(dǎo)納Yij的數(shù)值等于節(jié)點(diǎn)的數(shù)值等于節(jié)點(diǎn)i、j支路支路間間導(dǎo)納的負(fù)值導(dǎo)納的負(fù)值。Yji恒等于恒等于Yij，如節(jié)點(diǎn)，如節(jié)點(diǎn)i、j之間無直接聯(lián)系，則之間無直接聯(lián)系，則Yji=Yij=0。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣不僅是一個(gè)對(duì)稱矩陣（因此只需節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣不僅是一個(gè)對(duì)稱矩陣（因此只需求取這個(gè)矩陣的上三角或下三角部分。），而求取這個(gè)矩陣的上三角或下三角部

54、分。），而且也是一個(gè)稀疏矩陣（多數(shù)的元素為且也是一個(gè)稀疏矩陣（多數(shù)的元素為0 ）。）。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成和性質(zhì)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成和性質(zhì)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算100-173節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改 從原網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)從原網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i引出一導(dǎo)納為引出一導(dǎo)納為yik的支路，同時(shí)的支路，同時(shí)增加一節(jié)點(diǎn)增加一節(jié)點(diǎn)k。因網(wǎng)絡(luò)新增一節(jié)點(diǎn)。因網(wǎng)絡(luò)新增一節(jié)點(diǎn)k，故原節(jié)點(diǎn)，故原節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納導(dǎo)納矩陣將增加一階矩陣將增加一階。節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)i的自導(dǎo)納變化量的自導(dǎo)納變化量Yii與新增加的節(jié)點(diǎn)與新增加的節(jié)點(diǎn)k的對(duì)角元素的對(duì)角元素Ykk相等，即相等，即Yii=Ykk=yik；新增加的非對(duì)角元素；新增加的非對(duì)角元素Yik=Yki=-y

55、ik電力網(wǎng)電力網(wǎng)yikik電力系統(tǒng)潮流計(jì)算101-173節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改 在原網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)在原網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)i、j之間之間增加一導(dǎo)納為增加一導(dǎo)納為yij的支路。的支路。由于只增加了支路而未增由于只增加了支路而未增加節(jié)點(diǎn)，故原節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩加節(jié)點(diǎn)，故原節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的階數(shù)維持不變，但與陣的階數(shù)維持不變，但與節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i、j有關(guān)的元素應(yīng)作如有關(guān)的元素應(yīng)作如下修改：下修改： 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i、j自導(dǎo)納的變化量：自導(dǎo)納的變化量：Yii=Yjj=yij；節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)i、j之之間互導(dǎo)納的變化量：間互導(dǎo)納的變化量：Yij=Yji=-yij。電力網(wǎng)電力網(wǎng)yijij電力系統(tǒng)潮流計(jì)算102-173 在原網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)在

56、原網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)i、j之間切除一導(dǎo)納為之間切除一導(dǎo)納為yij的支的支路。相當(dāng)于增加一導(dǎo)納為路。相當(dāng)于增加一導(dǎo)納為-yij的支路的支路(與與2相反相反)，故與節(jié)點(diǎn)故與節(jié)點(diǎn)i、j相關(guān)的元素應(yīng)作如下修改：相關(guān)的元素應(yīng)作如下修改： 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i、j自導(dǎo)納的變化量：自導(dǎo)納的變化量：Yii=Yjj=-yij； 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i、j之間互導(dǎo)納的變化量：之間互導(dǎo)納的變化量：Yij=Yji=yij。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改yij電力網(wǎng)電力網(wǎng)ij電力系統(tǒng)潮流計(jì)算103-173 原有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)原有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i、j之間的導(dǎo)納由之間的導(dǎo)納由yij改變?yōu)楦淖優(yōu)閥ij。這種情況相當(dāng)于先切除一導(dǎo)納為這種情況相當(dāng)于先切除一導(dǎo)納為y

57、ij的支路，然后的支路，然后再并聯(lián)一導(dǎo)納為再并聯(lián)一導(dǎo)納為yij的支路，故應(yīng)用、的結(jié)的支路，故應(yīng)用、的結(jié)果可得：果可得： 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i、j自導(dǎo)納的變化量：自導(dǎo)納的變化量：Yii=Yjj=yij-yij； 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i、j之間互導(dǎo)納的變化量：之間互導(dǎo)納的變化量：Yij=Yji=yij-yij。電力網(wǎng)電力網(wǎng)ij-yijyij電力系統(tǒng)潮流計(jì)算104-173該圖表示某個(gè)三節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電該圖表示某個(gè)三節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路，根據(jù)（路，根據(jù)（b)b)可得其網(wǎng)絡(luò)方程為：可得其網(wǎng)絡(luò)方程為： 333232131332322212123132121111UYUYUYIUYUYUYIUYUYUYI電

58、力系統(tǒng)潮流計(jì)算如何求解？如何求解？105-173 在實(shí)際中，已知的節(jié)點(diǎn)注入量往往不在實(shí)際中，已知的節(jié)點(diǎn)注入量往往不是節(jié)點(diǎn)電流而是節(jié)點(diǎn)功率，為此用節(jié)點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)電流而是節(jié)點(diǎn)功率，為此用節(jié)點(diǎn)功率代替節(jié)點(diǎn)電流功率代替節(jié)點(diǎn)電流, ,得得 niUjQPUYiiinjjij, 2 , 11106-173 對(duì)于電力系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，需要對(duì)于電力系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，需要P P、Q Q 、U U和相角和相角四個(gè)變量才能確定其運(yùn)四個(gè)變量才能確定其運(yùn)行狀態(tài)。行狀態(tài)。n n個(gè)節(jié)點(diǎn)總共有個(gè)節(jié)點(diǎn)總共有4n4n個(gè)運(yùn)行變量。個(gè)運(yùn)行變量。而基本方程式只有而基本方程式只有n n個(gè)個(gè), ,將實(shí)部與虛部分將實(shí)部與虛部分開，則形成開，則形成

59、2n2n個(gè)實(shí)數(shù)方程式，僅可解得個(gè)實(shí)數(shù)方程式，僅可解得2n2n個(gè)未知運(yùn)行變量。必須將另外個(gè)未知運(yùn)行變量。必須將另外2n2n個(gè)變個(gè)變量作為已知量而預(yù)先給定。也即對(duì)每個(gè)量作為已知量而預(yù)先給定。也即對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，要給定兩個(gè)變量為已知條件，而節(jié)點(diǎn)，要給定兩個(gè)變量為已知條件，而另兩個(gè)變量作為待求量。另兩個(gè)變量作為待求量。107-173 根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行條件，按根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行條件，按給定變量的不同，一般將節(jié)點(diǎn)分為給定變量的不同，一般將節(jié)點(diǎn)分為三種類型。三種類型。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算108-173 2 2、節(jié)點(diǎn)的分類、節(jié)點(diǎn)的分類 （1）PQ節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) 這類節(jié)點(diǎn)的這類節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率有功功率和無

60、功功率是給定是給定的。節(jié)點(diǎn)電壓是待求量。通常變電所都的。節(jié)點(diǎn)電壓是待求量。通常變電所都是這一類型的節(jié)點(diǎn)，由于沒有發(fā)電機(jī)設(shè)是這一類型的節(jié)點(diǎn)，由于沒有發(fā)電機(jī)設(shè)備，故發(fā)電功率為零。若系統(tǒng)中某些發(fā)備，故發(fā)電功率為零。若系統(tǒng)中某些發(fā)電廠送出的功率在一定時(shí)間內(nèi)為固定時(shí)，電廠送出的功率在一定時(shí)間內(nèi)為固定時(shí)，則該發(fā)電廠母線可作為則該發(fā)電廠母線可作為PQ節(jié)點(diǎn)?？梢姡?jié)點(diǎn)?？梢?，電力系統(tǒng)中的絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)屬于這一類電力系統(tǒng)中的絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)屬于這一類型。型。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算109-173 （2）PU節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) 這類節(jié)點(diǎn)的這類節(jié)點(diǎn)的有功功率和電壓幅值有功功率和電壓幅值是給定是給定的，節(jié)點(diǎn)的無功功率和電壓的相位是待的，節(jié)點(diǎn)的無功功率和電壓的相位是待求量。這類節(jié)點(diǎn)必須有足夠的可調(diào)無功求量。這類節(jié)點(diǎn)必須有足夠的可調(diào)無功容量，用