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文檔簡介

1、第三章第三章 簡單電力網絡的計算和分析簡單電力網絡的計算和分析3.1 電力線路和變壓器運行狀況的計算電力線路和變壓器運行狀況的計算思考題與公式要求思考題與公式要求l基本概念:電壓降落、電壓損耗、電壓偏移、電壓基本概念:電壓降落、電壓損耗、電壓偏移、電壓調整、最大負荷利用小時數、年負荷率、最大負荷調整、最大負荷利用小時數、年負荷率、最大負荷損耗時間、年負荷損耗率、線路輸電效率。損耗時間、年負荷損耗率、線路輸電效率。l高壓輸電線路分別在空載、帶純感性負載和純有功高壓輸電線路分別在空載、帶純感性負載和純有功負載時,首末端電壓的幅值與相位的關系是什么?負載時,首末端電壓的幅值與相位的關系是什么?l什么

2、是變壓器的銅耗與鐵耗?什么是變壓器的銅耗與鐵耗?l必須掌握的公式:必須掌握的公式:對地導納的功率損耗公式,串聯(lián)阻抗的功率損耗與對地導納的功率損耗公式,串聯(lián)阻抗的功率損耗與電壓降落(橫分量和縱分量)計算公式。電壓降落(橫分量和縱分量)計算公式。 3.1 電力線路和變壓器運行狀況的計算電力線路和變壓器運行狀況的計算l3.1.1 電力線路運行狀況的計算電力線路運行狀況的計算3.1.1.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗電力線路上的電壓降落和功率損耗(1)電力線路的等值電路、功率和電壓)電力線路的等值電路、功率和電壓(2)電力線路的功率計算)電力線路的功率計算 (3)電力線路的電壓計算)電力線路的電壓

3、計算 線路的潮流計算實例線路的潮流計算實例3.1.1.2 電力線路上的電能損耗電力線路上的電能損耗l3.1.2 電力線路運行狀況的分析電力線路運行狀況的分析l3.1.3 變壓器運行狀況的計算變壓器運行狀況的計算3.1.1.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗電力線路上的電壓降落和功率損耗電力線路的等值電路、功率與電壓電力線路的等值電路、功率與電壓1YS2YSzSdU(1)(1)已知末端電壓已知末端電壓 和功率求解首和功率求解首 端電壓和功率端電壓和功率( (2)2)已知首端電壓已知首端電壓 和功率求解末和功率求解末 端電壓和功率端電壓和功率3.1.1.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗電力線路上

4、的電壓降落和功率損耗電力線路的功率計算電力線路的功率計算l對地對地導納支路的功率損耗計算公式導納支路的功率損耗計算公式(3-13-1)l串聯(lián)阻抗支路的功率損耗計算公式選擇串聯(lián)阻抗支路的功率損耗計算公式選擇(3-2)l已知末端功率與電壓求串聯(lián)阻抗的功率損耗已知末端功率與電壓求串聯(lián)阻抗的功率損耗l已知首端功率與電壓求串聯(lián)阻抗的功率損耗已知首端功率與電壓求串聯(lián)阻抗的功率損耗l電力線路的功率分布計算電力線路的功率分布計算電力線路的功率計算電力線路的功率計算對地對地導納支路的功率損耗計算公式導納支路的功率損耗計算公式 導納的共軛導納的共軛2I*3 33SUSUIIIYU物理意義物理意義電力線路的功率計算

5、電力線路的功率計算串聯(lián)阻抗支路的功率損耗計算公式選擇串聯(lián)阻抗支路的功率損耗計算公式選擇*12123 3 3ZSU IorU IordUIeqY正確?正確?電力線路的功率計算電力線路的功率計算已知末端功率與電壓求串聯(lián)阻抗的功率損耗已知末端功率與電壓求串聯(lián)阻抗的功率損耗電力線路的功率計算電力線路的功率計算已知首端功率與電壓求串聯(lián)阻抗的功率損耗已知首端功率與電壓求串聯(lián)阻抗的功率損耗電力線路的功率計算電力線路的功率計算電力線路的功率分布計算電力線路的功率分布計算zS支路及節(jié)支路及節(jié)點的功率點的功率平衡原則平衡原則支路首端功支路首端功率等于末端率等于末端功率加功率功率加功率損耗損耗節(jié)點的流入節(jié)點的流入與

6、流出功率與流出功率相等相等3.1.1.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗電力線路上的電壓降落和功率損耗電力線路的電壓計算電力線路的電壓計算l電壓質量指標電壓質量指標l已知末端功率和電壓計算首端電壓已知末端功率和電壓計算首端電壓l參考末端電壓的電壓降落橫分量與縱分量參考末端電壓的電壓降落橫分量與縱分量l已知首端功率和電壓計算末端電壓已知首端功率和電壓計算末端電壓l參考首端電壓的電壓降落橫分量與縱分量參考首端電壓的電壓降落橫分量與縱分量l參考首端或末端電壓的電壓降落相量圖參考首端或末端電壓的電壓降落相量圖電力線路的電壓計算電力線路的電壓計算電壓質量指標電壓質量指標* Page-75電力線路的電壓計

7、算電力線路的電壓計算已知末端功率和電壓計算首端電壓已知末端功率和電壓計算首端電壓.共軛共軛3dUIZ電壓的復數計算,復雜電力線路的電壓計算電力線路的電壓計算參考末端電壓的電壓降落橫分量與縱分量參考末端電壓的電壓降落橫分量與縱分量Page-74 (3-4)電壓的實數計算電力線路的電壓計算電力線路的電壓計算已知首端功率和電壓計算末端電壓已知首端功率和電壓計算末端電壓電力線路的電壓計算電力線路的電壓計算參考首端電壓的電壓降落橫分量與縱分量參考首端電壓的電壓降落橫分量與縱分量Page-74 (3-4)電力線路的電壓計算電力線路的電壓計算參考首端或末端電壓的電壓降落相量圖參考首端或末端電壓的電壓降落相量

8、圖相角差中為什么有正負號相角差中為什么有正負號1212()UUdU U2121()UUdUU負號負號超前角超前角滯后角滯后角線路的潮流計算實例l線路的潮流計算例題線路的潮流計算例題l線路的潮流計算實例線路的潮流計算實例-結果結果1l線路的潮流計算實例線路的潮流計算實例-結果結果2線路的潮流計算例題線路的潮流計算例題221 1 ,11,/21,11USj Yj Zj 已知:計算:11US和線路的潮流計算實例-結果12222222*222222,/2,YiiZP RQ XUUP XQ RUUSU YPQSZU1YS2YSzSdU公式:公式:222*22222222221 1/ 211(1)/ 2Y

9、UUSSSSYUPjjQjUU 解:線路的潮流計算實例-結果222222212122122222*112222222221222*22222212222122()()()1tan1/2 /2ZYYZYRXXRUUUUUXRRXUUSZSYSSSSSPQPQUUUPQPQUUUPQUUPQPUZQYjU1YS2YSzSdU3.1.1.2 電力線路的電能損耗電力線路的電能損耗Page-76l理論計算公式理論計算公式l常用的基本概念常用的基本概念l基于年負荷損耗率的工程計算法基于年負荷損耗率的工程計算法l基于年最大負荷損耗時間的工程計算法基于年最大負荷損耗時間的工程計算法l兩個經濟性指標:輸電效率與

10、線損率兩個經濟性指標:輸電效率與線損率3.1.1.2 電力線路的電能損耗計算電力線路的電能損耗計算理論計算公式理論計算公式Page-763.1.1.3 電力線路的電能損耗計算電力線路的電能損耗計算常用的基本概念常用的基本概念*Page-773.1.1.3 電力線路的電能損耗計算電力線路的電能損耗計算基于年負荷損耗率的工程計算法基于年負荷損耗率的工程計算法年負荷率低時年負荷率低時k取小值取小值3.1.1.3 電力線路的電能損耗計算電力線路的電能損耗計算基于年最大負荷損耗時間的工程計算法基于年最大負荷損耗時間的工程計算法*3.1.1.3 電力線路的電能損耗計算電力線路的電能損耗計算輸電效率與線損率

11、輸電效率與線損率或網損率或網損率Page-76Page-783.1.2 電力線路運行狀況的分析電力線路運行狀況的分析l空載線路的首末端電壓空載線路的首末端電壓 Page-78l純無功負載線路的首末端電壓純無功負載線路的首末端電壓Page-79l純有功負載線路的首末端電壓純有功負載線路的首末端電壓Page-793.1.2 電力線路運行狀況的分析電力線路運行狀況的分析空載線路的首末端電壓空載線路的首末端電壓1U2U2I2/ 2UU BXU空載運行時,只有線路對地充電空載運行時,只有線路對地充電電容,其電流超前電壓電容,其電流超前電壓900,相應,相應線路末端功率為線路末端功率為純容性無功純容性無功

12、。2IRjX1U2U2S222222BSPjQUj電阻很小的電阻很小的高壓線路空載運行時,末段電壓高于首端電壓高壓線路空載運行時,末段電壓高于首端電壓,該現(xiàn)象在空載運行的高壓電纜中尤為突出。該現(xiàn)象在空載運行的高壓電纜中尤為突出。2222222222PR Q XPXQRU BXU BRdUUj UjjUU線路壓降為:線路壓降為:122()UUIRjX2/ 2jU BR0R 21UU3.1.2 電力線路運行狀況的分析電力線路運行狀況的分析純無功負荷線路的首末端電壓純無功負荷線路的首末端電壓2222Q XQRdUUj UjUU線路壓降為:線路壓降為:2IRjX1U2U22SjQ首端電壓幅值始終高于末

13、端但相位滯后于末端,且電壓降首端電壓幅值始終高于末端但相位滯后于末端,且電壓降落的橫分量與縱分量之比為常數。落的橫分量與縱分量之比為常數。/tgR X3.1.2 電力線路運行狀況的分析電力線路運行狀況的分析純有功負荷線路的首末端電壓純有功負荷線路的首末端電壓2222PRPXdUUj UjUU線路壓降為:線路壓降為:2IRjX1U2U22SP首端電壓幅值始終高于末端但相位超前于末端,且電壓降首端電壓幅值始終高于末端但相位超前于末端,且電壓降落的縱分量與橫分量之比為常數。落的縱分量與橫分量之比為常數。/tgR X3.1.3.1 變壓器的電壓降落、功率損耗和電能損變壓器的電壓降落、功率損耗和電能損耗

14、耗變電所變壓器的等值電路與功率損耗變電所變壓器的等值電路與功率損耗l已知末端功率和電壓已知末端功率和電壓3.1.3.1 變壓器的電壓降落、功率損耗和電能損變壓器的電壓降落、功率損耗和電能損耗耗變壓器的電能損耗變壓器的電能損耗l銅耗銅耗:變壓器線圈電阻中的電能損耗:變壓器線圈電阻中的電能損耗maxmaxZTPW鐵耗鐵耗:變壓器鐵芯電導中的電能損耗:變壓器鐵芯電導中的電能損耗TPW0YTT為變壓器實際投運時間。當無具體數值時,為變壓器實際投運時間。當無具體數值時,可取為可取為8 8000000h。3.1.3.2 節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率基本概念基本概念l節(jié)點

15、注入功率節(jié)點注入功率:電源向網絡:電源向網絡注入注入的功率的功率l發(fā)電廠的發(fā)電廠的等值電源功率等值電源功率等于發(fā)電廠電源側的功率減去等于發(fā)電廠電源側的功率減去變壓器的功率損耗。它等于發(fā)電廠負荷側節(jié)點的注入變壓器的功率損耗。它等于發(fā)電廠負荷側節(jié)點的注入功率。功率。l變電所的變電所的等值負荷功率等值負荷功率等于變電所負荷側的功率加上等于變電所負荷側的功率加上變壓器的功率損耗。即負荷從網絡吸取的功率。變壓器的功率損耗。即負荷從網絡吸取的功率。l運算負荷運算負荷或運算功率:將發(fā)電廠或變電所或運算功率:將發(fā)電廠或變電所(高壓高壓)母線母線上所連線路對地電納中無功功率的一半并入等值負荷上所連線路對地電納中

16、無功功率的一半并入等值負荷或者等值電源功率,稱為或者等值電源功率,稱為變電所或發(fā)電廠的運算負荷變電所或發(fā)電廠的運算負荷。3.1.3.2 節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率等值電源與等值負荷的等值電路等值電源與等值負荷的等值電路22113.1.3.2 節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率變電所的運算負荷等值電路變電所的運算負荷等值電路223.1.3.2 節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率發(fā)電廠的運算負荷等值電路發(fā)電廠的運算負荷等值電路3.2 輻射形和環(huán)形網絡的潮流分布輻射形和環(huán)形網絡的潮流分布l3.2.1 輻

17、射形網絡中的潮流分布輻射形網絡中的潮流分布Page-82 3.2.1.1 輻射形網絡的定義和手算潮流法原理輻射形網絡的定義和手算潮流法原理3.2.1.2 簡單輻射形網絡及其等值電路簡單輻射形網絡及其等值電路3.2.1.3 簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)3.2.1.4 例例3-1例例3-3 Page-83 3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例(補充)(補充)l3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布掌握輻射形和環(huán)形網絡的手算潮流方法,深刻理解不計功掌握輻射形和環(huán)形網絡的手算潮流方法,深刻理解不計功率損耗、不

18、計電壓降落的橫分量等近似條件對計算的影響率損耗、不計電壓降落的橫分量等近似條件對計算的影響3.2.1.1 輻射形網絡的定義和手算潮流法原理輻射形網絡的定義和手算潮流法原理l輻射形網絡(開式網絡)的定義:任何負荷只能從一輻射形網絡(開式網絡)的定義:任何負荷只能從一個方向得到功率。包括單回線或雙回線的放射式、干個方向得到功率。包括單回線或雙回線的放射式、干線式和鏈式。線式和鏈式。l輻射形網絡的手算潮流方法原理輻射形網絡的手算潮流方法原理(1)已知末端(或首端)功率和電壓,從末端(或)已知末端(或首端)功率和電壓,從末端(或首端)向始端逐級計算功率損耗和電壓損耗。(首端)向始端逐級計算功率損耗和電

19、壓損耗。(電壓電壓功率同步計算法功率同步計算法,適用于,適用于等值單輻射串接網絡等值單輻射串接網絡)(2)已知末端功率和首端電壓,第一步:假設)已知末端功率和首端電壓,第一步:假設全網全網各節(jié)點電壓為額定電壓各節(jié)點電壓為額定電壓,從末端向始端(,從末端向始端(前推前推)進行)進行功率分布計算。第二步:由已知的首端電壓和第一步功率分布計算。第二步:由已知的首端電壓和第一步中求得的首端功率,從首端向末端(中求得的首端功率,從首端向末端(回代回代)進行電壓)進行電壓分布計算,此時不再重新計算功率分布。(分布計算,此時不再重新計算功率分布。(前推回代前推回代法法,適用于,適用于任意分支輻射網絡任意分支

20、輻射網絡)3.2.1.2 簡單輻射形網絡及其等值電路簡單輻射形網絡及其等值電路參數歸算至節(jié)點參數歸算至節(jié)點2側側簡單輻射網簡單輻射網不含多個變壓器分支不含多個變壓器分支分支等值運算負荷分支等值運算負荷3.2.1.3 簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)l(1)基于末端功率和電壓的潮流計算過程)基于末端功率和電壓的潮流計算過程方法:由末端向始端逐級計算功率損耗和電壓損耗方法:由末端向始端逐級計算功率損耗和電壓損耗l(2)基于首端功率和電壓的潮流計算過程)基于首端功率和電壓的潮流計算過程方法:由首端向末端逐級計算功率損耗和電壓損耗方法:由首端向末端逐級計算功率損耗和電壓損耗

21、l(3)基于末端功率和首端電壓的潮流計算過程)基于末端功率和首端電壓的潮流計算過程第一步:功率分布計算第一步:功率分布計算。假設全網各節(jié)點電壓為。假設全網各節(jié)點電壓為額定電額定電壓(基本級?)壓(基本級?),從末端向始端進行功率分布計算。,從末端向始端進行功率分布計算。第二步:電壓分布計算第二步:電壓分布計算。由已知的首端電壓和第一步中。由已知的首端電壓和第一步中求得的首端功率,從首端向末端進行電壓分布計算,此求得的首端功率,從首端向末端進行電壓分布計算,此時不再重新計算功率分布。時不再重新計算功率分布。3.2.1.3 簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)基于末端功率和

22、首端電壓的功率分布計算基于末端功率和首端電壓的功率分布計算UN3.2.1.3 簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)基于末端功率和首端電壓的功率分布計算(續(xù))基于末端功率和首端電壓的功率分布計算(續(xù))UN3.2.1.3 簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)基于末端功率和首端電壓的功率分布計算(續(xù))基于末端功率和首端電壓的功率分布計算(續(xù))UN3.2.1.3 簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)基于末端功率和首端電壓的功率分布計算(續(xù))基于末端功率和首端電壓的功率分布計算(續(xù))UN3.2.1.3 簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)

23、簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)基于末端功率和首端電壓的電壓分布計算基于末端功率和首端電壓的電壓分布計算3.2.1.3 簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)簡單輻射形網絡手算潮流法的實現(xiàn)基于末端功率和首端電壓的電壓分布計算(續(xù))基于末端功率和首端電壓的電壓分布計算(續(xù))3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例l(1)算例已知條件)算例已知條件l(2)形成等值電路)形成等值電路l(3)負荷及線路參數計算)負荷及線路參數計算l(4)變壓器參數計算)變壓器參數計算l(5)包含參數的等值電路)包含參數的等值電路l(6)功率分布計算)功率分布計算l(7)電壓分布計算)

24、電壓分布計算3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例算例已知條件算例已知條件3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例形成等值電路形成等值電路3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例負荷及線路參數計算負荷及線路參數計算3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例變壓器參數計算變壓器參數計算3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例包含參數的等值電路包含參數的等值電路110/11k 3.

25、2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例功率分布計算功率分布計算ZTSYTS2YSZLS1YS3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例功率分布計算(續(xù))功率分布計算(續(xù))ZTSYTS2YSZLS1YS3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例功率分布計算(續(xù))功率分布計算(續(xù))ZTSYTS2YSZLS1YS3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例功率分布計算(續(xù))功率分布計算(續(xù))ZTSYTS2YSZLS1YS3.2.1.5

26、基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例電壓分布計算電壓分布計算YTS2YSLdU1YSAUBUCUTdUCU3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例電壓分布計算(續(xù))電壓分布計算(續(xù))3.2.1.5 基于首端電壓末端功率的潮流計算算例基于首端電壓末端功率的潮流計算算例電壓分布計算(續(xù))電壓分布計算(續(xù))3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布簡單環(huán)形網絡的定義簡單環(huán)形網絡的定義l環(huán)形網絡(閉式網絡):任何負荷都能從兩個或兩個環(huán)形網絡(閉式網絡):任何負荷都能從兩個或兩個以上的方向得到功率,包括環(huán)網和雙端(電源

27、)供電以上的方向得到功率,包括環(huán)網和雙端(電源)供電網絡。網絡。純環(huán)網純環(huán)網不含輻射阻抗導納分支不含輻射阻抗導納分支分支等值運算負荷分支等值運算負荷3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡潮流計算的手算方法原理環(huán)形網絡潮流計算的手算方法原理l(1)不計功率損耗和電壓損耗,確定環(huán)形網絡的功率)不計功率損耗和電壓損耗,確定環(huán)形網絡的功率分布,即環(huán)形網絡功率分布,即環(huán)形網絡功率初分布的計算初分布的計算。l(2)根據初分布功率,確定環(huán)形網絡的)根據初分布功率,確定環(huán)形網絡的功率分點功率分點,在,在功率分點將環(huán)形網絡分解為輻射形網絡。功率分點將環(huán)形網絡分解為輻射形網絡。l(3)基于首

28、端電壓和末端功率基于首端電壓和末端功率,考慮功率損耗和電壓,考慮功率損耗和電壓降落,求解經分解的輻射形網絡的潮流。降落,求解經分解的輻射形網絡的潮流。1)功率分布計算)功率分布計算2)電壓分布計算)電壓分布計算3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布雙端供電網絡的等值電路雙端供電網絡的等值電路3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布 雙端供電網絡的回路功率方程雙端供電網絡的回路功率方程近似條件:近似條件:忽略功率損耗和電壓損耗忽略功率損耗和電壓損耗,假設支路首末端功率相同,且,假設支路首末端功率相同,且所有節(jié)點電壓等于額定值。所有節(jié)點電壓等于額定值。則支路電流為:則支路

29、電流為:回路功率方程為回路功率方程為:3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布 雙雙端供電網絡中的功率分布公式端供電網絡中的功率分布公式3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布 雙端供電網絡功率分布中的節(jié)點間阻抗雙端供電網絡功率分布中的節(jié)點間阻抗3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布 雙端供電網絡的一般功率分布與循環(huán)功率雙端供電網絡的一般功率分布與循環(huán)功率循環(huán)功率循環(huán)功率潮流調整的關鍵潮流調整的關鍵*循環(huán)功率方向循環(huán)功率方向由由 壓降方向確定壓降方向確定一般環(huán)形網絡的一般環(huán)形網絡的功率分布:功率分布:功率按阻抗分布功率按阻抗分布dU注意公式中的阻注意公式中的阻抗和電壓降落的抗和電壓降落的共軛計算共軛計算3.2.2 環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)形網絡中的潮流分布環(huán)式網絡中的功率分布環(huán)式網絡

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