電力工程基礎(chǔ)系統(tǒng)篇

第3章電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)等值電路簡單電力系統(tǒng)潮流的分析方法電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法3.1.1電壓等級用電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電壓稱為電壓等級：網(wǎng)絡(luò)額定電壓或用電設(shè)備額定電壓各國電力系統(tǒng)都規(guī)定一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)電壓指線電壓，而不是相電壓發(fā)電機(jī)額定電壓在同一電壓等級下，比網(wǎng)絡(luò)額定電壓高5%變壓器額定電壓在同一電壓等級下，一次側(cè)為網(wǎng)絡(luò)額定電壓或比網(wǎng)絡(luò)額定電壓高5%在同一電壓等級下，二次側(cè)比網(wǎng)絡(luò)額定電壓高5%或10%高壓輸電的發(fā)展交流輸電各電壓等級首次出現(xiàn)的時間100年來世界上的輸電電壓等級提高了100倍電壓/kV10501102202873805257351150年份1890190719121926193619521959196519853.1.1電壓等級用電設(shè)備額定線電壓/kV發(fā)電機(jī)額定電壓/kV變壓器額定電壓/kV一次繞組二次繞組33.153.0，3.153.15，3.366.36.0，6.36.3，6.61010.510.0，10.510.5，11.0

15.7515.75

23.023.0

35

3538.5110

110121220

220242330

330345，363500

500525，550750

750788，825

我國規(guī)定的電壓等級我國首條750kV輸電線路2005年9月26日，我國第一個750kV輸變電示范工程—青海官亭至甘肅蘭州東長達(dá)140公里的750kV輸電線路和兩座750kV變電站投入運(yùn)行，該工程填補(bǔ)了我國輸變電線路500kV以上電壓等級的空白根據(jù)規(guī)劃，西北750kV輸變電示范工程建成投產(chǎn)后，還將建設(shè)官亭至西寧、蘭州東至銀川東、哈密到永登3條750kV輸電線路。到2010年，隨著青海拉西瓦水電站（規(guī)劃裝機(jī)430萬千瓦）的基本建成，西北750kV電網(wǎng)將形成以拉西瓦水電站為頂點(diǎn)、以陜西關(guān)中和寧夏銀川東分別為端點(diǎn)的倒“A”字形骨干網(wǎng)架，使西北750kV輸電線路總長達(dá)到4077公里我國首條750kV輸電線路我國首條750kV輸電線路是世界上海拔最高的750kV輸變電工程，世界上其他國家750kV工程海拔一般都在1500米以下，而我國750kV工程海拔在1735米至2873米之間，整個工程處于高海拔、時有沙塵暴、強(qiáng)紫外線、晝夜溫差大的環(huán)境下我國首次在750kV輸變電工程采用六分裂擴(kuò)徑導(dǎo)線3.1.2標(biāo)幺值標(biāo)幺值是相對值，是某種物理量的有名值與所選定的與有名值同單位的基準(zhǔn)值之比，是一個無量綱的量基準(zhǔn)值的選取阻抗、導(dǎo)納的基準(zhǔn)值為每相阻抗、導(dǎo)納電壓、電流的基準(zhǔn)值為線電壓、線電流功率的基準(zhǔn)值為三相功率5個基準(zhǔn)值中先選定SB和UB，然后根據(jù)上述關(guān)系求出每相阻抗、導(dǎo)納和線電流的基準(zhǔn)值

3.1.2標(biāo)幺值名稱有名值標(biāo)幺值功率表達(dá)式阻抗壓降接地導(dǎo)納中的功率阻抗中的功率損耗3.1.2標(biāo)幺值標(biāo)幺值換算：元件的額定容量SN和額定電壓UN一般不是所希望選取的基準(zhǔn)容量SB和基準(zhǔn)電壓UB，需要把元件以額定容量和額定電壓為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值ZN*或YN*換算成以SB和UB為基準(zhǔn)值時的標(biāo)幺值Z*或Y*將Z*或Y*通過基準(zhǔn)值SN和UN先還原成有名值Z或Y，再求出以統(tǒng)一的SB和UB為基準(zhǔn)值時的標(biāo)幺值Z*或Y*3.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路由于變壓器的存在，多級電壓電力系統(tǒng)等值電路，各元件參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)電壓、各支路電流均要?dú)w算到某一電壓級，即基本級或基準(zhǔn)級采用標(biāo)幺值，有兩種歸算方法先將各電壓等級的參變數(shù)的有名值歸算到基本級，然后再對基本級的基準(zhǔn)值計(jì)算標(biāo)幺值將基本級基準(zhǔn)值歸算到所計(jì)算電壓等級，應(yīng)用歸算到所計(jì)算電壓等級的基準(zhǔn)值，用未歸算的有名值計(jì)算標(biāo)幺值建立電力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)幺值等值電路的關(guān)鍵是建立變壓器標(biāo)幺值等值電路3.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路一、變壓器的Π形標(biāo)幺值等值電路帶理想變壓器的雙繞組變壓器等值電路理想變壓器：只反映變比關(guān)系而沒有勵磁電流且漏阻抗等于零的變壓器將漏阻抗和勵磁導(dǎo)納歸算到1次側(cè)通過理想變壓器，直接引入2次側(cè)的電壓和電流3.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路帶理想變壓器的三繞組變壓器等值電路將漏阻抗和勵磁導(dǎo)納歸算到3次側(cè)通過理想變壓器，直接引入1次側(cè)與2次側(cè)的電壓和電流3.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路以理想變壓器為界，兩側(cè)各取所在的網(wǎng)絡(luò)電壓作為基準(zhǔn)電壓，將兩側(cè)的參數(shù)化為標(biāo)幺值雙繞組變壓器，理想變壓器左側(cè)參數(shù)的標(biāo)幺值理想變壓器右側(cè)參數(shù)的標(biāo)幺值3.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路理想變壓器變比的標(biāo)幺值即3.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路雙繞組變壓器的Π形標(biāo)幺值等值電路3.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路三繞組變壓器的Π形標(biāo)幺值等值電路3.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路基于變壓器Π形等值電路的電力網(wǎng)標(biāo)幺值等值電路變壓器Π形等值電路中的參數(shù)與k有關(guān)，表明這種模型的確體現(xiàn)了變壓器改變電壓大小的功能在多電壓等級電網(wǎng)中采用變壓器Π形等值不需要將不同電壓等級的參數(shù)和變量歸算至同一個電壓等級，為形成整個網(wǎng)絡(luò)的等值電路帶來了極大的方便第3章電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)等值電路簡單電力系統(tǒng)潮流的分析方法電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法電力系統(tǒng)潮流潮流是電力網(wǎng)絡(luò)中功率的分布情況潮流計(jì)算植根于電路的基本定律：KCL、KVL在電路中，將三個或三個以上元件的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，連接兩個節(jié)點(diǎn)的分支稱為支路，電力網(wǎng)絡(luò)分析沿用上述定義電路計(jì)算中通常給定各節(jié)點(diǎn)的注入電流，潮流計(jì)算給定各節(jié)點(diǎn)的注入功率節(jié)點(diǎn)注入功率與節(jié)點(diǎn)電壓呈非線性的關(guān)系，在數(shù)學(xué)上，潮流計(jì)算是求解非線性方程組潮流由電力系統(tǒng)的狀態(tài)確定，簡單地說，狀態(tài)就是各節(jié)點(diǎn)的電壓情況3.2.1電力線路上的電壓降落和功率損耗線路采用Π型等值電路已知末端電壓和功率，求始端電壓和功率末端導(dǎo)納支路的功率阻抗支路的功率損耗3.2.1電力線路上的電壓降落和功率損耗已知末端電壓，則始端電壓設(shè)末端電壓的相角為0度3.2.1電力線路上的電壓降落和功率損耗線路兩端電壓幅值差主要由縱分量決定，而電壓相角差主要由橫分量決定線路較短時兩端電壓相角差一般不大，可近似認(rèn)為對高壓輸電網(wǎng)3.2.1電力線路上的電壓降落和功率損耗始端功率始端導(dǎo)納支路的功率已知始端電壓和功率，也可以求出末端電壓和功率3.2.1電力線路上的電壓降落和功率損耗無功功率在電力線路中傳輸也產(chǎn)生有功功率損耗電網(wǎng)無功功率損耗由等值電抗中消耗的無功功率和對地等值電納消耗的無功功率（充電功率）兩部分構(gòu)成超高壓線路在輕載時導(dǎo)致充電功率大于線路的輸送無功功率，此時若始端電壓保持正常水平，末端電壓則高于正常電壓水平，可能會引起末端連接的設(shè)備絕緣的損壞3.2.2變壓器中的電壓降落和功率損耗變壓器采用Γ型近似等效電路已知（歸算后）二次側(cè)的電壓和功率，求一次測電壓和功率3.2.3簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布電力網(wǎng)絡(luò)大致可以分為輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，輻射形網(wǎng)絡(luò)多用于配電網(wǎng)，而輸電網(wǎng)大多是環(huán)形網(wǎng)絡(luò)在輻射形網(wǎng)絡(luò)中，每條線路都有明確的始端和終端潮流計(jì)算是利用已知的負(fù)荷（功率）、節(jié)點(diǎn)電壓求取未知的節(jié)點(diǎn)電壓、線路功率分布和功率損耗3.2.3簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布3.2.3簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布當(dāng)母線4上的負(fù)荷功率給定時，可先假設(shè)一個略低于額定電壓值的母線4電壓，計(jì)算變壓器T2中的電壓降落和功率損耗，求得母線3電壓和該母線上的負(fù)荷功率計(jì)算對地導(dǎo)納支路功率和線路阻抗支路的電壓降落、功率損耗，得到母線2的電壓和負(fù)荷功率計(jì)算變壓器T1中的電壓降落和功率損耗，得到母線1的電壓和負(fù)荷功率3.2.3簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布若同時給定末端負(fù)荷功率始端電壓，必須反復(fù)推算（迭代）以獲得同時滿足兩個限制條件的結(jié)果（前推回代算法）假設(shè)末端電壓為線路額定電壓；用末端電壓和已知的末端功率，計(jì)算功率損耗（不計(jì)電壓降落），推算始端功率；用求得的始端功率和已知的始端電壓，計(jì)算電壓降落（不計(jì)功率損耗），推算末端電壓；用求得的末端電壓和末端功率再向前推算始端的功率，直到計(jì)算獲得的始端電壓和末端功率與給定值的誤差滿足計(jì)算要求為止

3.2.4簡單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布3.2.4簡單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布等值電路的回路方程式（順時針）設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓則3.2.4簡單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布等值電路的回路方程式（逆時針）設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓則3.2.4簡單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布等值兩端供電網(wǎng)絡(luò)：兩端電壓大小相等、相位相同3.2.4簡單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各線段的電壓降落和功率損耗確定功率分點(diǎn)以及流向功率分點(diǎn)的功率：功率分點(diǎn)是指網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的功率是由該節(jié)點(diǎn)的兩側(cè)向本節(jié)點(diǎn)流動的（有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)）在功率分點(diǎn)（分點(diǎn)不一致時以無功分點(diǎn)為準(zhǔn)，因?yàn)闊o功分點(diǎn)是電壓的低落點(diǎn)）將環(huán)網(wǎng)解開