兩端供電網(wǎng)絡(luò)手工潮流分析

學號：1251401114《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》課程設(shè)計（2012級本科）題目： 兩端供電網(wǎng)絡(luò)手工潮流分析系（部）院： 物理與機電工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化作者姓名： 孔德斌 指導教師： 劉永科職稱:副教授完成日期：2015年06月20日A,LGJ-120/80kmDm=5mDm=5mA,LGJ-120/80kmDm=5mDm=5mtj.2xSF-15/110II? -SF-20/110河西學院本科生課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目兩端供電網(wǎng)絡(luò)手工潮流分析作者姓名孔德斌學院、專業(yè)、年級物電學院電氣工程專業(yè)12級指導教師姓名、職稱劉永科副教授任務(wù)下達日期2015年5月20日一、設(shè)計原始資料卜LGJ-95/60kmLGJ-95/50kmDm=5m▼15+j12MVA+20+j15MVA▼15+j12MVA圖所示為兩端供電網(wǎng)絡(luò)，已知電源A點電壓為117KV,電源端B點電壓112KV。二、設(shè)計任務(wù).對給定網(wǎng)絡(luò)進行參數(shù)計算。.對給定網(wǎng)絡(luò)進行手工潮流計算。.繪制網(wǎng)絡(luò)潮流分布圖。三、設(shè)計要求.設(shè)計及計算說明書（1）說明書要求書寫整齊，條理分明，表達正確、語言正確。（2）計算書內(nèi)容：為各設(shè)計內(nèi)容最終成果、確定提供依據(jù)進行的技術(shù)分析、論證和定量計算等。（3）計算書要求：計算無誤，分析論證過程簡單明了，各設(shè)計內(nèi)容列表匯總。2.圖紙（1）繪制分析所需的必要圖紙（2）圖紙要求：用標準符號繪制，布置均勻，設(shè)備符號大小合適，清晰美觀。

四、論文（設(shè)計）進度安排階段論文（設(shè)計）各階段名稱起止日期1熟悉設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計題目及設(shè)計背景資料5.20?5.252查閱有關(guān)資料5.26?5.273閱讀設(shè)計要求必讀的參考資料5.28?5.294書寫設(shè)計說明書5.30?6.155小組答辯質(zhì)疑6.21?6.226上交設(shè)計成果6.30五、需收集和閱讀的資料及參考文獻（指導教師指定）［1］：陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第三版）［M］，北京，中國電力出版社，2007［2］：何仰贊，溫增銀.《電力系統(tǒng)分析》第三版［M］，武漢,華中科技大學出版社，2002［3］：陳悅.《電氣工程畢業(yè)設(shè)計指南電力系統(tǒng)分冊》［M］，北京，中國水利水電出版社，2008教研室意見負責人簽名：年月日摘要潮流計算是在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決定系統(tǒng)運行狀態(tài)的邊界條件的情況下確定系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的一種基本方法，是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運營中不可缺少的一個重要組成部分?？梢哉f,它是電力系統(tǒng)分析中最基本、最重要的計算,是系統(tǒng)安全、經(jīng)濟分析和實時控制與調(diào)度的基礎(chǔ)。常規(guī)潮流計算的任務(wù)是根據(jù)給定的運行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如各母線上的電壓（幅值及相角）、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析的基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)運行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進行潮流計算以比較運行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟性。同時，為了實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也需要進行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時，采用離線潮流計算；在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控中，則采用在線潮流計算。是電力系統(tǒng)研究人員長期研究的一個課題。它既是對電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和運行方式的合理性、可靠性及經(jīng)濟性進行定量分析的依據(jù)，又是電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定計算的基礎(chǔ)。TOC\o"1-5"\h\z目錄 1\o"CurrentDocument"一、電力系統(tǒng)潮流計算 2\o"CurrentDocument"二、潮流計算的意義 2\o"CurrentDocument"三、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布計算 3\o"CurrentDocument"四、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計任務(wù) 5\o"CurrentDocument"五、詳細解法 51、對給定網(wǎng)絡(luò)進行參數(shù)計算 5（1）線路L1 5（2）線路L2 6\o"CurrentDocument"（3）線路L3 6（4）變壓器T1 7（5）變壓器T2 7電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路圖 82、計算運算負荷 8（1）計算2點的運算負荷 8（2）計算3點的運算負荷 9（3）電力網(wǎng)絡(luò)的簡化等值電路 93、計算近似功率分布 9（1）計算初步功率分布 9（2）計算循環(huán)功率 10（3）計算各線段的功率損耗 104、計算功率分布和電壓分布 11（1）左側(cè)電網(wǎng)A.2-3 11a、計算功率分布 11b、計算電壓分布 11（2）右側(cè)電網(wǎng)bf3 12a、計算功率分布 12b、計算電壓分布 125、計算變電所低壓母線電壓（根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路圖） 12（1）變電所I 12（2）變電所H 13電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布圖 13\o"CurrentDocument"六、需收集和閱讀的資料及參考文獻 14\o"CurrentDocument"七、總結(jié) 14八、附錄（手工潮流計算說明書及其手繪圖紙） 15、電力系統(tǒng)潮流計算電力系統(tǒng)潮流計算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行情況的一種基本電氣計算。它的任務(wù)是根據(jù)給定的運行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如各母線上的電壓(幅值及相角)、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。電力系統(tǒng)潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析的基礎(chǔ)。二、潮流計算的意義(1)在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計算,合理規(guī)劃電源容量及接入點,合理規(guī)劃網(wǎng)架，選擇無功補償方案，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。(2)在編制年運行方式時,在預(yù)計負荷增長及新設(shè)備投運基礎(chǔ)上,選擇典型方式進行潮流計算,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,并對規(guī)劃、基建部門提出改進網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進度的建議。(3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導發(fā)電廠開機方式,有功、無功調(diào)整方案及負荷調(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。(4)預(yù)想事故、設(shè)備退出運行對靜態(tài)安全的影析及作出預(yù)想的運行方式調(diào)整^方^案。總結(jié)為在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)和規(guī)劃方案的研究中，都需要進行潮流計算以比較運行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟性。同時，為了實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也需要進行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時，采用離線潮流計算；在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控中，則采用在線潮流計算。三、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布計算將最簡單的兩端供電網(wǎng)絡(luò)簡化，得到兩端供電網(wǎng)的等值電路如圖。其兩端電壓大小不等、相位不同，U中U。1 4~

S

C23兩端供電網(wǎng)的等值電路由于兩端電壓U產(chǎn)U4，它們之間存在相量差dU二U1-U4，就使得由節(jié)點1到節(jié)點4產(chǎn)生了一個循環(huán)功率，以SC表示 一~UdU循環(huán)功率 S=——N c* * *^^1+Z2+Z3兩端供電網(wǎng)絡(luò)中，各線路中流過的功率可以看作是兩個功率分量的疊加。其一為兩端電壓相等時的環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的近似功率；另一為循環(huán)功率（注意循環(huán)功率的方向與dU的取向有關(guān)）。兩端供電網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布：***+Z2+Z3S2Z1+S3[Z1+Z2J

= -~ ~ ~S =S-S23a2由此可見，區(qū)域性開式網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域性閉式網(wǎng)絡(luò)在計算上的不同點就在于功率分布的計算，后者的功率分布是分兩步完成的。當網(wǎng)絡(luò)各線段的R/X值相等時，稱之為均一網(wǎng)絡(luò)。這類網(wǎng)絡(luò)在不計功率損耗影響時，自然功率分布的有功分量和無功分量是互不影響的。這時，他們是按電阻或電抗分布的，即：tQRQ=i=1iiBAR￡之QRQ=0__i_AaR￡將式~=~-~中的電阻換為相應(yīng)的電抗也是正確的，特別是全網(wǎng)導線截23a2面相同時，功率的自然分布按長度分布，即：S=三"B S=哈屋-A l￡ ~B l￡應(yīng)該注意：環(huán)流高鼓功率的計算與網(wǎng)絡(luò)是否均一無關(guān)?？梢宰C明：在閉式電力網(wǎng)絡(luò)中，欲使有功功率損耗最小，應(yīng)使功率分布按電阻分布，即：c1nSl ￡￡ jnSlAS =IJ S =i=1Ri 由此可見：均一網(wǎng)A-opt R B-opt R絡(luò)功率的自然分布也就是有功損耗最小時的分布。因此，在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)接近均一。對于非均一網(wǎng)絡(luò)，要達此目的，必須采用一定的措施。四、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計任務(wù)已知：兩端供電網(wǎng)絡(luò)如圖所示。已知電源A點電壓117KV,電源端B點電壓112KV,計算網(wǎng)絡(luò)功率分布和電壓分布。LGJ-120/80km LGJ-95/60kmLGJ-95/50kmD=5m2xSF—15/110IISF-20/110ri'20+j15MVAJ15+j12MVA查表得:=40.5kw,Uk%=10.5,10%=3.5SF-15/110=40.5kw,Uk%=10.5,10%=3.5SF—20,110:額定變比110.11kv,pk二157kw,p0=48.6kw,USF—20,110:額定變比110.11kv,pk五、詳細解法1、對給定網(wǎng)絡(luò)進行參數(shù)計算選取110kv作為電壓的基本級，計算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫出等值電路。（1）線路L1L1:LGJ—120/80km，D=5m（查表得LGJ—120型線路的直徑15.2mm）r=￡_=31.5Q/=027Q/1s120■■km'km嘿+0.嘿+0.0157?km=0.423&kmX=0.1445lgi+0.0157=0.1445xlg1 rg1=0b1=7Dx10—6= 2OOox10-6skm=2.69x10—6skmlg-m 1g

即：r1=0.27Q/km,x1=0.423Q/km,g1=0,b1=2.69x10-6sikmRL11=0.27x80=21.6Q,XL11=33.84Q,BL1=2.15x10一4s線路導納上的功率損耗AS =-jB1~U2=-j1x2.15x10-4x1102=-j1.3MVarYL12N2(2)線路L2L2:LGJ-95/60km,D=5m(查表得LGJ—95型線路的直徑為13.8mm)=2=31=2=31.5q'1S95 /km=0.33Qkm翳翳+0.0157Qkm=0-429QkmX=0.14451gL+0.0157=0.1445xlg1 rg=01b1=-Dr-x10-6=/x10-6八m=2.65x10-641g丁 1gk即：r=0.33Q/km，x=0.429Q/km，g=0，b=2.65x10-6s/km1 1 1 1RL2=0.33x60=19.8Q，Xl2=25.74Q，BL2=1.59x10-4s線路導納上的功率損耗：AS =-j鼠U2=-j1x1.59x10-4x1102=-j0.96MVarYL22N2（3）線路L3L3:LGJ-95/50km，D=5L3:LGJ-95/50km，r=￡_=31.5。/=033Q1s95km,kmX=0.14451gDm+0.0157=0.1445xlg5000+0.0157Q=0.429Q10r 66.9 ,km『kmb1- x10-6-季lg rm g6.9x10"6*」'km=2.65x10b1- x10-6-季lg rm g6.9x10"6*」'km=2.65x10-6s^km即：,=0.33Q/km,%]=0.429Q/km,g1-0,b-2.65x10-6s/kmRL3-0.33x50-16.5Q,XL33-21.45Q,B33=1.33x10-4s線路導納上的功率損耗ASYL3鼠U2--j1x1.33x10-4x1102--j0.81MVar2N2(4)變壓器T1T1:SF-15/110PU2—K_N11000S2N128x11021000x152=6.88Q;并聯(lián)參數(shù):U%U2—K N1100SNP

0

1000U2N1I%S100U2N110.5x1102-84.7Q100x1540.5 3.35x10-6S1000x1102Mk-及x10-6SZ-1(R+jX)=3.44+j42.35QT2TTY=2(G—jB)=(6.7—j86.4)x10-6S變壓器導納支路的功率損耗~ASYT1=2x(G+jB)U2=2x(3.35+j43.4)x10-6x1102=0.081+j1.05MVA(5)變壓器T2T2:SF—20/110U%U2U%U2—K N1100SNP

0

1000U2N1I%S、

100U2N1忘篝二38x10-6SPU2 157x1102—k—N1-= =4.75Q;1000S2 1000x202N10.5x1102二63.53Q100x1548.6 =4.02x10-6S1000x1102變壓器導納支路的功率損耗:~A~ASYT2=(G+jB)U=(4.02+j38)x10-6x1102=0.049+j0.46MVA電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路圖（如下所示）A21.6+j33.84i-j1.3-j0.96/0.96-j0.81,

3—16.5+j21.45B均1.3AS-A21.6+j33.84i-j1.3-j0.96/0.96-j0.81,

3—16.5+j21.45B均1.3AS-=0.08并j1.0519.8+j25.74 -S一T2-j0.81+YT1LisT1 YT2=0.049+j0.464.75+lj63.5333.44+j42.3533.44+j42.35S'=20+j152S'=20+j1532、計算運算負荷（1（1）計算2點的運算負荷~~ASZT1P2+Q2卷(RT1+jXT1)N202+1521102(3.44+j42.35)=0.18+j2.2MVA???ST1=S；+A~zT=20+j15+0.18+j2.2=20.18+jV7.2MVA??? ? ? ?S=S'+A?+AS+AS+AS=20+j15+0.18+j2.2+0.081+j1.05-j1.3-j0.96=20.26+j15.99MVA(2)計算3點的運算負荷AS=P'2+Q(R+jX)ZT1U2 T2 T2N152+122= (4.75+j63.53)1102=0.15+j1.97MVA? ? ? 一 _ __S=S'+AS=15+j15+0.15+j1.97=15.15+j13.97MVAT2 3 ZT3??????S3=S3'+竺=15+j12+0.15+j1.97+0.049+j0.46-j0.96-j0.81=15.2+j1266MVA(3)電力網(wǎng)絡(luò)的簡化等值電路如圖2-3：A 21.6+j33.84219.8+j25.743 16.5+j21.45BTOC\o"1-5"\h\z? 1I 1I 1I ?-j1?3U二^一》 —S一號 《S'— 眄0.81a 23 j b20.26+j15.99 15.2+j12.66圖2-33、計算近似功率分布(1)計算初步功率分布根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路圖，以兩端供電網(wǎng)絡(luò)的計算方法計算功率分布根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路圖，~S(2+2)+SZS—2'23 3B， 32Ba ZA2+Z23+Z2B_(20.26+j1.99)X(36.3—j47.2)+(15.2+j12.66)x(16.5—j21.45)— 57.9-j81―15.79+j13.57MVA? ~Z+~(Z+Z)S―2A2。3(A2__里―19.6+j15.08MVAb ZA2+Z23+Z3B校核：S+S=(15.79+j13.57)+(19.6+j15.08)—35.39+j28.65MVAabS+S=(20.26+j15.99)+(15.2+j12.66)=35.46+j28.65MVA2 3S-+S-—S-+S-可見計算無誤ab2 3(2)計算循環(huán)功率因為兩端供電電壓U豐U，所以存在循環(huán)功率，且流向為B到A,AB其值為S—U嚴—110x(117—112)—3.21+j4.5MVAc^ 59.7-j81z(3)計算各線段的功率損耗S，一S+S=15.79+j13.57+3.21+j4.5=19+j18.07MVAaac=19.67+j15.08-3.21-j4.5=16.46+j10.58MVAS'23=S'+S2=19+j18.07-20.26-j15.99=-1.26+j2.08S'23由近似功率分布計算可見：P=-1.26MW<0有功功率從節(jié)點3流向節(jié)點2,所23以有功功率的分布為2節(jié)點；。=2.08MVar>0無功功率從節(jié)點2流向節(jié)點3,23因此在電壓最低點將電網(wǎng)拆分為兩個：3VA((21.6+j33.84 19.8+j25.74SSS23=-1.26+j2.08圖3-316.5+j21.45 BSS3VA((21.6+j33.84 19.8+j25.74SSS23=-1.26+j2.08圖3-316.5+j21.45 BSS|— —~|--8 ?-j0.8120.26+j15.99，Sb=16.46+j10.584、計算功率分布和電壓分布(1)左側(cè)電網(wǎng)At2t3已知：首端電壓U=117kv，末端功率S'=-1.26+j2.08MVAA 23 “a、計算功率分布? ? P'2+Qf2S〃=S'+-23__—(R+jX)23U2 23 23N=-1.26+j2.08+L26；.2。82(19.8+j25.74)=-1.25+j2.09MVAS=S〃+S=-1.25+j2.09+20.26+j15.99=19+j18.08MVA~,P'2+Q'2=S1'+'A(&2+"a2)N=19=j18.08+以；：082(21.6+j33.84)=20.23+j20MVA=S+(-j1.3)=20.23+j20-j1.3=20.23+j18.7MVA1b、計算電壓分布PR+QX=U—―A2 1—AUA11720.23*21.6+20*33.84生=117 =107.49kv空A2+QQX23二107.49_一1.25X19.8+2.09X25.74二⑼名人107.49(2)右側(cè)電網(wǎng)BT3已知：始端電壓U=112kv，末端功率S'=16.46+J10.58MVAB ba、計算功率分布?，P'2+0'2=S，+j__(R+jX)b U2 3B 3BN=16.46+j10.58+16.462+10.582110(16.5+j21.45)+=16.46+j10.58+16.462+10.582110(16.5+j21.45)+16.98+j11.26MVA=S4+(-j0.81)=16.98+j11.26-j0.81=16.98+j10.45MVAb、計算電壓分布PR+QXU=U--^-^B3B UB-112-16.98X16.5+q6X21.45二107.34h1125、計算變電所低壓母線電壓(根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路圖)(1)變電所I：PR+QX二U_T1T1 T1T12 U220.1