簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述

電力系統(tǒng)分析第二章簡單電力系統(tǒng)分析和計算簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第1頁第二章簡單電力系統(tǒng)分析和計算2.5電力線路導線截面積選擇2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算2.2電能損耗2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗2.4網(wǎng)絡變換簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第2頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗

時尚計算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析主要方法，其實質是求解表述電力網(wǎng)絡變量關系非線性方程。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析目標：確定系統(tǒng)各處電壓和電力網(wǎng)功率分布，即時尚分布。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第3頁時尚計算主要是確定電壓與功率分布，所以用功率代替電流可得：2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗一、網(wǎng)絡元件中電壓降落1．電壓降落：串聯(lián)阻抗元件首末兩端電壓相量差。為電壓降落縱分量；為電壓降落橫分量。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第4頁

2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗①以為基準，即

相量圖簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第5頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗

②以為基準，即相量圖簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第6頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗★電壓降落統(tǒng)一表示式：☆說明2：單位：阻抗―Ω；電壓―kV；功率―MVA、MW、Mvar。尤其注意：計算電壓降落時，必須用同一端電壓與功率?！钫f明1：在采取有名制進行計算時，借用單相電路進行三相計算，即為節(jié)點1、2線電壓相量，為支路12兩側三相復功率。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第7頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗計算公式簡化：②高壓輸電線路特征X>>R，可令R

0，則：2、其它電壓質量指標：①110kV以下系統(tǒng)橫分量δU可略去不計，則：電壓損耗：兩點間電壓模值之差，慣用百分數(shù)表示；電壓偏移：線路始、末端電壓與線路額定電壓數(shù)值之差，慣用百分數(shù)表示。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第8頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗1、串聯(lián)阻抗支路功率損耗計算：

二、網(wǎng)絡元件中功率損耗①以為基準，即

②以為基準，即簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第9頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗2、并聯(lián)導納支路功率損耗計算：注：無功?QP正負與電納B正負相反。正向計算：已知反向計算：已知正反向計算原理完全相同，逐步遞推即可，只是推算方向不一樣。3、電力線路功率損耗計算：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第10頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗以反向推算為例：已知，設簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第11頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗例題2-1：一條220kV架空輸電線路，長度為210km，單位長度線路參數(shù)為：；線路末端負荷為100MW，，末端電壓為209kV。試求線路首端電壓和功率。解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所表示：線路末端已知：則簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第12頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗設首先計算線路末端功率：線路阻抗功率損耗：線路首端電壓：線路首端功率：，簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第13頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗4、變壓器功率損耗計算：正反向計算原理完全相同，逐步遞推即可，只是推算方向不一樣。以正向計算為例：；設正向計算：已知反向計算：已知簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第14頁例題2-2：一臺型號為SFL1-31500/110，變比為110/11kV降壓變壓器，已知始端電壓為108kV，輸入功率為20＋j15MVA，其歸算到110kV側參為：。試求變壓器末端電壓和功率。2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗解：設，首先計算導納支路功率損耗：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第15頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗阻抗中功率損耗：變壓器末端輸出功率：變壓器末端電壓：末端實際電壓：所以，變壓器末端電壓和輸出功率：，簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第16頁2.1網(wǎng)絡元件中電壓降落和功率損耗三、運算負荷和運算功率：關于變電所和發(fā)電廠簡化計算(a)變電所G（b）發(fā)電廠簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第17頁2.2電能損耗最大負荷損耗時間τmax：整年電能損耗?W除以最大負荷時功率損耗?Pmax，即：。

一、線路中電能損耗：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第18頁2.2電能損耗輸電效率：指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率比值，常以百分數(shù)表示：線損率或網(wǎng)損率：線路上損耗電能與線路始端輸入電能比值。二、變壓器中電能損耗：

包含電阻中銅耗和電導中鐵耗兩部分。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第19頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算①由已知電氣接線圖作出等值電路；②簡化等值電路；③用逐段推算法從一端向另一端逐個元件地確定電壓和功率傳輸。一、簡單開式網(wǎng)絡時尚分布計算:1、基本步驟：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第20頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算時尚計算分析以簡化等值電路（c）為例進行分析：已知同一節(jié)點電壓和功率時，逐段推算時尚分布；

已知不一樣節(jié)點電壓和功率時，循環(huán)往返推算時尚分布；

簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第21頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算①已知；設，則：2、已知同一節(jié)點電壓和功率時，逐段推算時尚分布：★求得時尚分布結果后，依據(jù)需要將各個節(jié)點電壓歸算至原電壓等級。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第22頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算②已知；設，則：結論：這是一個將電壓和功率由已知節(jié)點向未知節(jié)點逐段交替遞推方法?！锴蟮脮r尚分布結果后，依據(jù)需要將各個節(jié)點電壓歸算至原電壓等級。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第23頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算例題2－4：如圖所表示電力系統(tǒng)，相關參數(shù)已標注在圖中。如要求變壓器低壓側電壓為36kV，試計算電源處母線電壓及輸入功率。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第24頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算解：依據(jù)已知條件求得110kV等值電路：Z12=ZL，Z23=ZT，Y10=Y20=jBL/2設，節(jié)點3側實際電壓歸算到110kV側：

簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第25頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算阻抗Z23中功率損耗節(jié)點2電壓導納支路Y20功率損耗簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第26頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算阻抗Z12中功率損耗節(jié)點1電壓導納支路Y10功率損耗：結果：電源處母線電壓為輸入功率為簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第27頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算2）依據(jù)，按照將電壓和功率由已知節(jié)點向未知節(jié)點逐段交替遞推方法，可得；1）若已知，記為，假設節(jié)點4電壓為；3）需進行往返重復推算，直至滿足精度要求。示意以下：3、已知不一樣節(jié)點電壓和功率時，循環(huán)往返推算時尚分布：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第28頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算說明1：該計算已屬迭代范圍。每一次往或返推算時，推算始端均采取已知節(jié)點電壓或功率；即：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第29頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算說明2：在實際工程應用中，往往認為一次往返計算便可得足夠精度結果時尚分布，即：注意：一返過程只是為了得到末端電壓，不需再進行功率分布推算，直接利用一去過程功率計算結果推算電壓降落既可得電壓分布結果。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第30頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算例題2-5：如圖所表示簡單系統(tǒng)，額定電壓為110kV雙回輸電線路，長度為80km，其單位長度參數(shù)為：，，變電所裝有兩臺容量為15MVA變壓器，變比為110/11kV，2臺并聯(lián)后歸算到110kV側參數(shù)為：，；若線路首端實際運行電壓為121kV，。試計算線路始端輸入功率和變壓器末端電壓（忽略電壓降落橫分量）。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第31頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算解：輸電線路等值電阻、電抗和電納分別為：

一去過程：設，已知等值電路:簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第32頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算阻抗Z23中功率損耗節(jié)點2電壓導納支路Y20、Y?20功率損耗簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第33頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算一返過程：依據(jù)推算出各段功率分布和已知，計算節(jié)點2、3電壓，不需要重新推算各段功率分布。

阻抗Z12中功率損耗節(jié)點1電壓導納支路Y10功率損耗簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第34頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算由和計算U2由和計算U3U3實際電壓為線路首端輸入功率為變壓器末端實際電壓為簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第35頁作業(yè)題：有一回電壓等級為110kV輸電線路：；末端接一臺變比為110/11/kV降壓變壓器，其歸算到110kV側參數(shù)為：。如圖所表示：（A、B、C分別表示三個節(jié)點，忽略電壓降落橫分量），試求：①若要求C點電壓為12kV，試計算A點電壓和輸入功率（計算過程只寫計算公式，注意標清楚各量下標）。②若A點實際電壓為115kV，求B、C兩點實際電壓（要求有計算結果）。2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第36頁1、基本步驟：①計算運算負荷和運算功率，得到僅有串聯(lián)阻抗簡化等值電路；②假設全網(wǎng)為額定電壓且不考慮各元件損耗，計算初步功率分布；③按初步功率公布結果在功率分點處將閉式網(wǎng)絡分解為兩個開式網(wǎng)絡，分別按開式網(wǎng)絡時尚計算方法（上次課內容）計算時尚分布。2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算一、閉式網(wǎng)絡時尚分布計算：1）簡單環(huán)網(wǎng)初步功率分布計算：以最簡單單一環(huán)網(wǎng)為例，主要由一個電源供電。2、閉式網(wǎng)絡初步功率分布計算：思索：計算初步功率分布目標是什么？簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第37頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算依據(jù)網(wǎng)絡接線圖及各元件參數(shù)計算等值電路并化簡，得僅含串聯(lián)阻抗元件等值電路。第一步：簡化等值電路簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第38頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算第二步：假設全網(wǎng)為額定電壓且不考慮各元件損耗，用回路電流

法解該簡化等值電路Sa為流經(jīng)阻抗Z12功率，Sb為流經(jīng)阻抗Z31功率。同理可得：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第39頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算Sa、Sb計算即初步功率計算，其關系可用一個等值兩端供電網(wǎng)絡圖表示（即兩端電壓相等）：☆計算結果校驗：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第40頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算第三步：擴展到對應多節(jié)點環(huán)形網(wǎng)絡計算中其中m為除所流出功率節(jié)點外其余各節(jié)點。計算結果校驗：2）兩端供電網(wǎng)絡初步功率分布計算（兩端電壓不相等）：第一步：兩端供電網(wǎng)絡和環(huán)網(wǎng)之間等效◎回路電壓為0單一環(huán)網(wǎng)等值于兩端電壓大小相等、相位相同兩端供電網(wǎng)絡；◎兩端電壓大小不相等、相位不相同兩端供電網(wǎng)絡，可等值于回路電壓不為0單一環(huán)網(wǎng)。簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第41頁第二步：用回路電流法求解等值簡單環(huán)網(wǎng)2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算

與回路電壓為0環(huán)網(wǎng)相比,不一樣在于循環(huán)功率SC出現(xiàn)。同理：循環(huán)功率SC簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第42頁a.求得網(wǎng)絡功率分布后，確定其功率分點以及流向功率分點功率；b.在功率分點（網(wǎng)絡最低電壓點）將環(huán)網(wǎng)解開，將環(huán)形網(wǎng)絡看成兩個射形開式網(wǎng)絡；由功率分點開始，分別從其兩側逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算3、閉式網(wǎng)絡分解及時尚分布計算（以簡單單一環(huán)網(wǎng)為例）：

1）基本思緒2）功率分點網(wǎng)絡中一些節(jié)點功率是由兩側向其流動；分為有功分點和無功分點，分別用“▲”和“△”表示?！锂斢泄Ψ贮c和無功分點不一致時，經(jīng)常在無功分點解開網(wǎng)絡?！锲胀ㄇ闆r下，功率分點總是該網(wǎng)絡最低電壓點；討論：當有功分點和無功分點不一致時，將在哪一個分點解開網(wǎng)絡？簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第43頁設全網(wǎng)都為額定電壓UN，從無功分點3開始，以為推算始端，分別向1和1′方向推算：一去過程計算功率分布；一返過程利用功率分布結果計算電壓分布。2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算設節(jié)點3為無功功率分點，則

3）網(wǎng)絡分解和時尚計算：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第44頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算補充例題：如圖所表示：已知閉式網(wǎng)參數(shù)以下：，；負荷參數(shù)：，；試求閉式網(wǎng)絡時尚分布及B點電壓。（A、B、C分別表示三個節(jié)點，忽略電壓降落橫分量）簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第45頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算解：將簡單環(huán)網(wǎng)等效成等值兩端供電網(wǎng)絡：1、初步功率計算：驗證：2、網(wǎng)絡分解：由初步功率結果可知，C點為功率分點，在節(jié)點C將網(wǎng)絡分解成兩個開式網(wǎng)絡；簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第46頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算3、時尚分布計算：設一去過程：

利用從功率分點C分別向A和A′推算功率分布a）簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第47頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算b）一返過程：利用一去過程功率分布計算結果推算電壓分布簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第48頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算（a）利用和計算節(jié)點C電壓（b）利用和計算節(jié)點B電壓利用和計算節(jié)點C電壓近似取

簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第49頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算時尚分布圖：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第50頁2.3電力網(wǎng)絡時尚分布計算二、電力網(wǎng)絡時尚調整伎倆：串聯(lián)電容：抵償線路感抗，將其串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)中阻抗相對過大線路上，可起轉移其它重載線路上流通功率作用。串聯(lián)電抗：限流，將其串聯(lián)在重載線路上可防止該線途經(jīng)載。但其上電壓損耗增大，影響電壓質量，并對系統(tǒng)運行穩(wěn)定性有影響，普通不用。附加串聯(lián)加壓器：產生一環(huán)流或強制循環(huán)功率，使強制循環(huán)功率與自然分布功率疊加可到達理想值?！罹W(wǎng)絡中有功功率損耗最小功率分布取決于各段電阻。使時尚按有功功率損耗最小進行分布一、時尚調控目標：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算概述第51頁2.4網(wǎng)絡變換一、等值電源法：兩個或兩個以上有源支路向同一節(jié)點供電時，可用一個等值有源支路替換。替換后，網(wǎng)絡中其它部分電壓、電流、功