簡單電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流的分析與計(jì)算

1、第一節(jié) 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落第二節(jié) 開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布第三節(jié) 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算第第三三章章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)潮流的分析與計(jì)算簡單電力網(wǎng)絡(luò)潮流的分析與計(jì)算 本章闡述的是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的分析與計(jì)算，重點(diǎn)在電壓、電流、功率的分布，即潮潮流分布流分布。本章主要闡述兩個(gè)問題：1.電力線路和變壓器的運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析2.簡單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布和控制第一節(jié) 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落一、電力線路的功率損耗和電壓降落一、電力線路的功率損耗和電壓降落1電力線路的功率損耗已知條件：末端電壓U2，末端功率S2=P2+jQ2，求解線路中的功率損耗和始端電壓和功率。 其中其中z zR+R

2、+jXjX，Y YG+G+jBjB是每相阻抗和導(dǎo)納，是每相阻抗和導(dǎo)納，U U為相電壓，為相電壓，S S為單相功率為單相功率 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1S222222222*22 2121 212yyyQjPjBUGUUYUUYS解過程1：從末端向始端推導(dǎo)。1）2）阻抗支路末端功率222222222jQPQjPjQPSSSyyy3）阻抗支路中損耗的功率ZZzQjPXUUPjRUUPjXRUUPZUSS222 22 2222 22 2222 22 2222 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1SS2=P2+jQ2

3、 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1S4）阻抗支路始端功率112221jQPQjPjQPSSSZZZ5）始端導(dǎo)納支路的功率 1121211*1121212yyyQjPjBUGUUUYS6) 始端功率111111111jQPQjPjQPSSSyyY2電力線路的電壓降落 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1S其幅值為： UjUUURQXPjUXQRPUjXRUjQPUZUSUZIUU222222222222*222221 2221UUUU0j22e UU設(shè)末端電壓為稱為電壓降落的橫分量稱為電壓降落的縱分量UU222222

4、URQXPUUXQRPU向量圖：UjUUU21 已知始端電壓U1，始端功率S1=P1+jQ1，以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和末端電壓和功率。UUUtg21相角(功率角)為：解過程2：從始端向末端推導(dǎo)。1）功率的求取同上2）電壓的求取應(yīng)注意符號(hào)111221211111111112,UUUtgUUUUURQXPUUXQRPUUjUUU 1S 1 2 2S Z 1U 1YS Y/2 Y/2 2YS 2U 2S1S 以上電壓計(jì)算公式是以相電壓形式導(dǎo)出的，也適用于線電壓，但此時(shí)的功率S為三相功率例題例題 如圖示簡單網(wǎng)絡(luò)，已知如圖示簡單網(wǎng)絡(luò)，已知2節(jié)點(diǎn)電壓和功率，求節(jié)點(diǎn)電壓和功率，求1節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電

5、壓和功率電壓和功率2j10(2) U2=60kvS2=30+j20MVA-j0.5*10-4s1 1 1）電壓降落：指線路始末兩端電壓的相量差。）電壓降落：指線路始末兩端電壓的相量差。 為相量。為相量。 2 2）電壓損耗：指線路始末兩端電壓的有效值之差。）電壓損耗：指線路始末兩端電壓的有效值之差。 常以百分值表示：常以百分值表示： 3 3）電壓偏移：指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的電壓偏移：指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的 數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示100%21NUUUU電壓質(zhì)量指標(biāo)21 -UUUd100%100%2211NNNNNNUUUUUUU

6、U4) 電壓調(diào)整：指線路末端空載與負(fù)載時(shí)電壓的數(shù)值差。電壓調(diào)整：指線路末端空載與負(fù)載時(shí)電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示：為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示：100%20220UUU電壓調(diào)整 5)輸電效率：指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入輸電效率：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，以百分?jǐn)?shù)表示有功功率的比值，以百分?jǐn)?shù)表示%100%12PP6) 線損率或網(wǎng)損率：線路上損耗的電能與線路始端輸入線損率或網(wǎng)損率：線路上損耗的電能與線路始端輸入 的電能的比值的電能的比值%100%100%11zzzWWWWW線損率1.變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗用變壓器的 型電路1)功率a.變

7、壓器阻抗支路中損耗 的功率 S1 S1 S2=S2 ZT U1 SyT YT U2 ZTZTTTTTTZTQjPXUQPjRUQPjXRUQPZUSS 222222222222222222222二、變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析二、變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析b.變壓器勵(lì)磁支路損耗的功率c.變壓器始端功率 2)電壓降落 （為變壓器阻抗中電壓降落的縱、橫分量） 注意：變壓器勵(lì)磁支路的無功功率與線路導(dǎo)納支路的 無功功率符號(hào)相反YTYTTTTTTYTQjPUjBUGUjBGUUYS2121211*1YTZTSSSS21222222,URQXPUUXQRPUTTTTTT S1 S1 S2=S2 ZT U1

8、SyT YT U2 四、運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率四、運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率返回返回第二節(jié) 開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布一、簡單開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算一、簡單開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算步驟：1.計(jì)算網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)，可用有名值或者標(biāo)么值進(jìn)行計(jì)算， 作出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并進(jìn)行簡化。2.潮流計(jì)算 （1）已知末端負(fù)荷末端負(fù)荷及末端電壓末端電壓，由末端始端推算 （2）已知末端負(fù)荷末端負(fù)荷及始端電壓始端電壓，先假設(shè)末端電壓 和已知的 向始端推算出 ，在由 向末端推算 ，依此類推，知道滿足已給 出的末端負(fù)荷及始端電壓為止。)0(2U)0(2S) 1 (1) 1 (1,SU) 1 (1)0(1,SU)1 (2)1 (2,SU例題：返回返回第三節(jié)第三

9、節(jié) 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算一、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布一、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布第一步：將單一環(huán)網(wǎng)等值電路簡化為只有線路阻抗的簡化等值電路。1)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計(jì)算等值電路；2)以發(fā)電機(jī)端點(diǎn)為始端，并將發(fā)電廠變壓器的勵(lì)磁支路移至負(fù)荷側(cè)；3)將同一節(jié)點(diǎn)下的對(duì)地支路合并，并將等值電路圖重新編號(hào)；4)在全網(wǎng)電壓為額定電壓的假設(shè)下，計(jì)算各變電所的運(yùn)算負(fù)荷和發(fā)電廠的運(yùn)算功率，并將它們接在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)。 1 Sb Z12 2 S2 Sa Ia Z31 Z23 S3 第二步：用簡化的回路電流法解該簡化等值電路 0)()(323122312IIIZIIZIZaaa 1 Sb Z12 2 S2 Sa

10、 Ia Z31 Z23 S3 的運(yùn)算負(fù)荷電流、分別為節(jié)點(diǎn) 32,32II的功率，為流經(jīng)阻抗3131*23*12*331*231*23*3*2*312*23*12)(0)()(ZZZZSZSZZSSSSZSSZSZaaaa設(shè)全網(wǎng)額定電壓為UN，將 代入上式，得：NUSI3*用相同的方法求解的功率，為流經(jīng)阻抗1231*23*12*221*321*23*)(ZZZZSZSZZSb0)()(323122312IIIZIIZIZaaa Sa Sb 1 2 3 1 Z12 Z23 Z31 S2 S3 31*23*12*331*231*23*)(ZZZSZSZZSa31*23*12*221*321*23*)

11、(ZZZSZSZZSb 1 Sb Z12 2 S2 Sa Ia Z31 Z23 S3 由此，擴(kuò)展到相應(yīng)的多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算當(dāng)中：*)(ZZSSmZZSSmmbmma的其余各節(jié)點(diǎn)為除所流出功率節(jié)點(diǎn)外32SSSSba 上述公式是在假設(shè)全網(wǎng)電壓為平均額定電壓，且相位也相同得條件下得出的，也就是假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中沒有功率損耗重要概念n功率分點(diǎn)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)和無功分點(diǎn) 。n在環(huán)網(wǎng)潮流求解過程中，在功率分點(diǎn)處將環(huán)網(wǎng)解列。n當(dāng)有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)不一致時(shí)，將在哪一個(gè)分點(diǎn)解列？ 在無功分點(diǎn)處解列，因?yàn)殡娋W(wǎng)應(yīng)在電壓最低處解列，而電壓的損耗主要為由無功功率流動(dòng)引起的，無功分點(diǎn)的

12、電壓往往低于有功分點(diǎn)的電壓。第三步：計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功率分布 Sa Sb 1 2 3 1 Z12 Z23 Z31 S2 S3 Sa 1 2 3 Z12 Z23 S2 Sb 3 1 Z31 S3 例題：單環(huán)網(wǎng)如圖所示，各線段長度和2、3節(jié)點(diǎn)所帶負(fù)荷標(biāo)于圖中，其中Z12Z23Z311j3，U137kv，忽略每段的功率損耗和電壓損耗的橫分量，試求功率的初步分布并求最低點(diǎn)電壓 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)。同時(shí)，兩端電壓大小不相等、相位不相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)，也可等值于回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)。 Sa Sc Sb U1 2 3 U4 1 Z12 Z23 Z34 4

13、S2 S3 二、二端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流分布二、二端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流分布 以回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)為例，其求解過程為：1)設(shè)節(jié)點(diǎn)1、4的電壓差為：2)用簡化的回路電流法解簡化等值電路3)通過近似方法，從功率中求取相應(yīng)的電流，電壓近似認(rèn)為是額定電壓：UdUU41UdIIIZIIZIZaaa)()(323421312UdUSSSZSSZSZNaaa)()(3*2*312*23*12NUSI3*n流經(jīng)阻抗Z12功率為：n流經(jīng)阻抗Z43功率為：34*23*12*34*23*12*221*321*32*)(ZZZUdUZZZSZSZZSNb稱為循環(huán)功率,34*23*12*ZZZUdUSNc34*23*12*3

14、4*23*12*334*234*23*)(ZZZUdUZZZSZSZZSNa如何確定如何確定ScSc的方向？的方向？循環(huán)功率Sc的正方向與電壓降落的方向有關(guān)。1、對(duì)于無電源的外電路，在電路斷口處，Sc由 高電位流向低電位。2、對(duì)于有電源的內(nèi)電路，如電路的其他部分， Sc均由低電位流向高電位 1 1）已知功率分點(diǎn)電壓。）已知功率分點(diǎn)電壓。 由于功率分點(diǎn)總是網(wǎng)絡(luò)中最低電壓點(diǎn)，可在該點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開，即將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)看作為兩個(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò)，由功率分點(diǎn)開始，分別從其兩側(cè)逐段向電源端推算電壓降落相功率損耗。這時(shí)運(yùn)用的計(jì)算公式與計(jì)算輻射形網(wǎng)絡(luò)時(shí)完全相同。三、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算三、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算 上述的功率分布是在假設(shè)電壓為網(wǎng)絡(luò)的額定電壓條件下求得的，還必須計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各線段的電壓降落和功率損耗。方能獲得潮流分布計(jì)算的最終結(jié)果。 2 2）已知電源端電壓。）已知電源端電壓。 在功率分點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開，看作為兩個(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò)，由功率分點(diǎn)開始，分別從其兩側(cè)逐段向電源端推算。