電力系統(tǒng)分析穆剛簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析課件

1、課程負(fù)責(zé)人：穆 鋼 教 授申 報(bào) 單位：東北電力大學(xué) 簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析第三章課程負(fù)責(zé)人：穆 鋼 教 授簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析第三章介紹簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)潮流分布的目的（物理概念）掌握各種簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)潮流分布的手算方法引言9/25/2022介紹簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)潮流分布的目的（物理概念）掌握各種簡(jiǎn)單電力網(wǎng)問題的提出9/25/2022問題的提出9/24/2022主要內(nèi)容3 電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方法及其應(yīng)用4 電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制2 輻射型和環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中潮流分布1 電力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析9/25/2022主要內(nèi)容3 電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方法及其應(yīng)用4 電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整電力線路的物理模型和等值電路電

2、力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析型等值電路P 第一節(jié) 9/25/2022電力線路的物理模型和等值電路電力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和 1.電力線路的功率損耗計(jì)算 一.電力線路的功率損耗和電壓降落9/25/2022 1.電力線路的功率損耗計(jì)算 一.電力線路的功率損耗和電圖31中，設(shè)末端電壓為 ，末端功率為 ，則末端導(dǎo)納支路的功率為阻抗支路末端的功率為阻抗支路中損耗的功率為9/25/2022圖31中，設(shè)末端電壓為 ，末端功率為 ，則末始端導(dǎo)納支路的功率為始端功率為阻抗支路中始端的功率為未知量，怎么求呢？9/25/2022始端導(dǎo)納支路的功率為始端功率為阻抗支路中始端的功率為未知量，2. 電力線路的

3、電壓降落計(jì)算 電壓降落:線路始末兩端電壓的相量差9/25/20222. 電力線路的電壓降落計(jì)算 電壓降落:線路始末兩端電壓的相則上式可改寫為 再令: 取與實(shí)軸重合，如圖32。則由可得9/25/2022則上式可改寫為 再令: 取與實(shí)軸重合，如圖32。則由可得9電壓降落: 電壓損耗： 電壓偏差： 電壓調(diào)整(其中 為線路末端空載時(shí)的電壓數(shù)值)3.衡量電壓質(zhì)量的指標(biāo)9/25/2022電壓降落: 電壓損耗： 電壓偏差： 電壓調(diào)整(其中 為線二、電力線路上電能損耗式中 為電能損耗， 為有功功率損耗， 為時(shí)間。更為精確的計(jì)算方法如下式:另一種方法是由最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)與最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗求得，即9/25/

4、2022二、電力線路上電能損耗式中 為電能損耗， 為有功功率其中，可以根據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 直接查取最大負(fù)荷損耗時(shí)間 。 表31所列就這種最大負(fù)荷損耗時(shí)間 與最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 的關(guān)系.9/25/2022其中，可以根據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 直接查取最大負(fù)荷5600570058005900595070004850500051005200525065004200435045004600465060003600375039504000410055003000320034003500360050002500270029003000315045002000220024002600275040001600

5、180020002150235035001250140016001800200030009501100125015001700250070080010001200150020001.000.950.900.850.80表31 最大負(fù)荷損耗時(shí)間 與最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 的關(guān)系 有表可見, 不僅與 有關(guān),還與線路傳輸功率的功率因數(shù)有關(guān). 9/25/2022560057005800590059507000485050 求出電能損耗后就可求出另一個(gè)標(biāo)志經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo):線損率%=式中 為線路末端輸出的電能.9/25/2022 求出電能損耗后就可求出另一個(gè)標(biāo)志經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo):電力變壓器的物理模型和等值電路變

6、壓器的物理模型三.變壓器的功率損耗、電壓降落9/25/2022電力變壓器的物理模型和等值電路變壓器的物理模型三.變壓器的功阻抗支路末端的功率為變壓器的功率損耗9/25/2022阻抗支路末端的功率為變壓器的功率損耗9/24/2022阻抗支路中始端的功率為始端導(dǎo)納支路的功率為始端功率為僅希注意，變壓器勵(lì)磁支路的無(wú)功功率與線路支路的無(wú)功功率符號(hào)相反。9/25/2022阻抗支路中始端的功率為始端導(dǎo)納支路的功率為始端功率為僅希注意變壓器阻抗支路電壓降落類似電力線路的電壓降落,變壓器阻抗中電壓降落的縱,橫分量分別為:變壓器始端的電壓為: 各物理量意義見9/25/2022變壓器阻抗支路電壓降落類似電力線路的

7、電壓降落,變壓器阻抗中2. 由電壓損耗的縱分量、橫分量 1. 由電壓損耗縱分量 可知降低電壓損耗的方法有：提高電壓等級(jí)；增大導(dǎo)線截面積；減小線路中流過(guò)的無(wú)功功率。討論：9/25/20222. 由電壓損耗的縱分量、橫分量 1. 由電壓損耗縱分量 可線路(變壓器)兩端電壓相角差；主要取決于輸送的有功功率。線路(變壓器)兩端電壓幅值差，主要取決于輸送的無(wú)功功率；對(duì)于高壓輸電網(wǎng)（RX）,則 9/25/2022線路(變壓器)兩端電壓相角差；主要取決于輸送的有功功率。線路第二節(jié) 輻射型和環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中潮流分布9/25/2022第二節(jié) 輻射型和環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中潮流分布9/24/2022一. 簡(jiǎn)單輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算簡(jiǎn)

8、化等值電路jBL/2jBL/29/25/2022一. 簡(jiǎn)單輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算簡(jiǎn)化等值電路jBL/2jBL/輻射形網(wǎng)絡(luò)電壓、功率的關(guān)系: 非線性迭代解1. 已知同一點(diǎn)的電壓、功率: 遞推計(jì)算已知始端電壓和功率已知末端電壓和功率9/25/2022輻射形網(wǎng)絡(luò)電壓、功率的關(guān)系: 非線性迭代解1. 已知同一點(diǎn)2. 已知一端電壓與另一端功率:兩步計(jì)算:設(shè)全網(wǎng)為額定電壓, 計(jì)算功率損耗(不計(jì)電壓損耗), 推算全網(wǎng)功率分布、始端功率;由始端電壓、功率向末端推算電壓損耗(不再另算功率損耗), 計(jì)算各母線電壓。若 結(jié)束,否則將 作為 繼續(xù)回代,稱該方法為前推回代法9/25/20222. 已知一端電壓與另一端功率

9、:兩步計(jì)算:設(shè)全網(wǎng)為額定電壓,二. 運(yùn)算負(fù)荷與運(yùn)算功率1. 變電所的運(yùn)算負(fù)荷簡(jiǎn)化等值電路9/25/2022二. 運(yùn)算負(fù)荷與運(yùn)算功率1. 變電所的運(yùn)算負(fù)荷簡(jiǎn)化等值電路9變電所等值負(fù)荷: 變電所運(yùn)算負(fù)荷: 等值負(fù)荷 + 一次母線所連線路充電功率的1/2 其中9/25/2022變電所等值負(fù)荷: 變電所運(yùn)算負(fù)荷: 等值負(fù)荷 + 一次母線所2. 發(fā)電廠的運(yùn)算功率簡(jiǎn)化等值電路9/25/20222. 發(fā)電廠的運(yùn)算功率簡(jiǎn)化等值電路9/24/2022發(fā)電廠等值功率: 發(fā)電廠運(yùn)算功率: 等值功率 升壓母線所連的線路充電功率的1/2。9/25/2022發(fā)電廠等值功率: 發(fā)電廠運(yùn)算功率: 等值功率 升壓母線所連三.

10、閉環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布9/25/2022三. 閉環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布9/24/2022基本解題思路兩步計(jì)算（1）設(shè)全網(wǎng)為額定電壓, 不考慮功率損耗, 求網(wǎng)絡(luò)的基本功率分布;（2）依基本功率分布, 在功率分點(diǎn)將閉式網(wǎng)打開, 分別按開式網(wǎng)計(jì)算.閉環(huán)形網(wǎng)絡(luò)可分為:兩端供電網(wǎng)和簡(jiǎn)單環(huán)式網(wǎng)絡(luò)9/25/2022基本解題思路兩步計(jì)算（1）設(shè)全網(wǎng)為額定電壓, 不考慮功率損1、兩端供電網(wǎng)的基本功率分布9/25/20221、兩端供電網(wǎng)的基本功率分布9/24/2022U4SaZ3114Z23Z12SbSLD2SLD3IaU123簡(jiǎn)化等值電路9/25/2022U4SaZ3114Z23Z12SbSLD2SLD3IaU1

11、其中為功率的自然分布, 為強(qiáng)制功率.假設(shè)則有9/25/2022其中為功率的自然分布, 為強(qiáng)制功率.假設(shè)則有9/24/202 無(wú)功分點(diǎn)：說(shuō)明：不計(jì)損耗基本功率分布: 不計(jì)功率損耗的分布, 反映電流分布功率分點(diǎn): 功率從兩側(cè)供給有功分點(diǎn):9/25/2022 無(wú)功分點(diǎn)：說(shuō)明：不計(jì)損耗基本功率分布: 不計(jì)功率損耗的分布稱上式為潮流計(jì)算的負(fù)荷矩公式推廣到n個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn):9/25/2022稱上式為潮流計(jì)算的負(fù)荷矩公式推廣到n個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn):9/24/22、環(huán)網(wǎng)的基本潮流分布 9/25/20222、環(huán)網(wǎng)的基本潮流分布 9/24/2022Ia1SLD2SLD3Sa23I23ILD2ILD3I31環(huán)網(wǎng)等效電路的潮流分

12、布 9/25/2022Ia1SLD2SLD3Sa23I23ILD2ILD3I31環(huán)設(shè)1，2，3節(jié)點(diǎn)電壓相等, 環(huán)網(wǎng)初功率分布:同理,由負(fù)荷矩公式可得:9/25/2022設(shè)1，2，3節(jié)點(diǎn)電壓相等, 環(huán)網(wǎng)初功率分布:同理,由負(fù)荷矩公設(shè)忽略網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗， 打開網(wǎng)絡(luò)成輻射網(wǎng)： Sa12Z12SLD231Z23SbSLD19/25/2022設(shè)忽略網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗， 打開網(wǎng)絡(luò)成輻射網(wǎng)： Sa12Z12設(shè)節(jié)點(diǎn)2為功率分點(diǎn)，則在2點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)打開:找功率分點(diǎn)-環(huán)路上電壓最低點(diǎn) Sa12Z12SLD2Z3131Z23SbSLD3SLD22圖中9/25/2022設(shè)節(jié)點(diǎn)2為功率分點(diǎn)，則在2點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)打開:找功率分點(diǎn)-

13、環(huán)路說(shuō)明功率的自然分布各段線路負(fù)荷的分布取決于阻抗循環(huán)功率取決于電壓差 的取向閉式網(wǎng)的基本功率分布：兩端電源電壓相等時(shí)的自然功率分布 + 與負(fù)荷無(wú)關(guān)的循環(huán)功率9/25/2022說(shuō)明功率的自然分布各段線路負(fù)荷的分布取決于阻抗循環(huán)功率 的產(chǎn)生：兩端供電； 環(huán)路中變壓器變比不匹配。A12A21如：，則：A11A2 1:K11:K2T1T2A2選擇正方向如圖，則：9/25/2022 的產(chǎn)生：兩端供電；A12A21如：，則：A11A第三節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方法及其應(yīng)用一. 等值電源法等值電源法圖263-等值電路9/25/2022第三節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方法及其應(yīng)用一. 等值電源法等值電源法圖中等值電源和等值

14、電抗分別為:9/25/2022圖中等值電源和等值電抗分別為:9/24/2022二. 負(fù)荷移置法移置后)(b將一個(gè)負(fù)荷移置兩處，兩處的負(fù)荷由下式確定：移置前a()9/25/2022二. 負(fù)荷移置法移置后)(b將一個(gè)負(fù)荷移置兩處，兩處的負(fù)荷由移置后)(b將兩個(gè)負(fù)荷移置一處，該處的位置由下式確定：9/25/2022移置后)(b將兩個(gè)負(fù)荷移置一處，該處的位置由下式確定：9/2第四節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制兩端供電網(wǎng)-電源容量受到限制輻射形網(wǎng)絡(luò)-潮流取決于負(fù)荷環(huán)形網(wǎng)絡(luò)-潮流按阻抗分布9/25/2022第四節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制兩端供電網(wǎng)-電源容量受到一. 調(diào)整控制潮流的必要性1. 各線段導(dǎo)線單位長(zhǎng)度

15、參數(shù)相同時(shí):2.各線段導(dǎo)線單位長(zhǎng)度參數(shù)不相同時(shí):9/25/2022一. 調(diào)整控制潮流的必要性1. 各線段導(dǎo)線單位長(zhǎng)度參數(shù)相同時(shí)這時(shí)的網(wǎng)絡(luò)損耗為:令可求得有功功率損耗最小時(shí)的功率分布:9/25/2022這時(shí)的網(wǎng)絡(luò)損耗為:令可求得有功功率損耗最小時(shí)的功率分布:9/有功功率損耗最小時(shí)的功率分布應(yīng)按線段的電阻分布而不是阻抗分布. 由上述可見9/25/2022有功功率損耗最小時(shí)的功率分布應(yīng)按線段的電阻分布而不是阻抗分布二. 潮流調(diào)控的措施 作用:限流,串聯(lián)在重載線路上可避免該線路過(guò)載. 作用:以容抗抵償線路感抗,起轉(zhuǎn)移其他重載線路流通功率的目的.串聯(lián)電抗作用:產(chǎn)生一環(huán)流或強(qiáng)制循環(huán)功率.串聯(lián)電容附加串聯(lián)加壓器9/25/2022二. 潮流調(diào)控的措施 作用:限流,串聯(lián)在重載線路上 目前,隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,為潮流控制提供了新的可供選擇的方案.1.晶閘管控制串聯(lián)電容器 電力系統(tǒng)中廣泛采用的潮流調(diào)控措施有: 利用對(duì)晶閘管觸發(fā)相位的控制,與電容器一起形成一個(gè)可調(diào)節(jié)的容抗,用來(lái)補(bǔ)償輸電線路的感抗9/25/2022 目前,隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,為潮流控制提供了新的2.靜止同步補(bǔ)償器 由交流器組成的無(wú)功補(bǔ)償裝置,既可發(fā)無(wú)功功率,又可