電力系統(tǒng)分析(第2版)課件：簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算

簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算3.4電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制潮流：指電力系統(tǒng)中電壓（各節(jié)點(diǎn)）、功率（各支路有功和無(wú)功）的穩(wěn)態(tài)分布。潮流計(jì)算的目的及方法計(jì)算方法：人工計(jì)算（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，分析潮流特性和基本概念）；計(jì)算機(jī)計(jì)算（復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)）。給定潮流計(jì)算：負(fù)荷（P、Q）發(fā)電機(jī)（P、V）求各母線電壓各條線路中的功率及損耗計(jì)算目的：判斷元件狀態(tài)：線路、變壓器是否過(guò)負(fù)荷及節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量；用于電網(wǎng)規(guī)劃：選接線方式、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面；用于運(yùn)行指導(dǎo)：確定系統(tǒng)運(yùn)行方式、供電方案、調(diào)壓措施。

一、電力線路的功率損耗和電壓降落說(shuō)明：P、Q、U

的單位分別為MW、Mvar和kV。電力線路的π型等值電路電力線路的功率損耗3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落已知末端功率和電壓:已知始端功率和電壓:阻抗中的功率損耗同理對(duì)一般電力系統(tǒng)，G=0，則電力線路的充電功率(容性無(wú)功)導(dǎo)納中的功率損耗3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落電力線路中各功率之間的關(guān)系（經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)）注意：線路始端輸入的無(wú)功功率Q1未必一定大于末端輸出的無(wú)功功率Q2！顯然，因Why?輸電效率：電力線路末端輸出的有功功率與始端輸入的有功功率之比，即感性負(fù)荷時(shí):電力線路的電壓降落電壓降落：線路首末端電壓的相量差。電力線路的電壓相量圖線路首端電壓為：縱分量

橫分量

（為相量）3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落如果已知線路首端的功率和始端電壓U1，則電力線路的電壓相量圖其中：3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落計(jì)算線路阻抗中的功率損耗和電壓降落的縱、橫分量時(shí)，應(yīng)采用同一點(diǎn)的功率和電壓值。上述公式均是按感性負(fù)荷下推導(dǎo)的，若為容性負(fù)荷，上述各公式中無(wú)功功率前面的符號(hào)應(yīng)變號(hào)。近似計(jì)算時(shí)，可忽略電壓降落的橫分量，則3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落一般情況下，

線路始末端電壓的數(shù)值差主要取決于電壓降落的縱分量ΔU

；電壓的相角差主要取決于電壓降落的橫分量δU。幾點(diǎn)說(shuō)明:

上述公式適用于單相形式或三相形式；可用于標(biāo)幺制或有名制。3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落對(duì)高壓電力網(wǎng)，因此，高壓輸電網(wǎng)有如下功率傳輸規(guī)律：線路兩端電壓幅值差ΔU，主要是由輸送Q產(chǎn)生（或ΔU是傳送Q的條件），無(wú)功功率從電壓高的一端流向電壓低的一端。線路兩端電壓相角差δ，主要是由輸送的P而產(chǎn)生（或δ是傳送P的條件），有功功率從電壓相位超前的一端流向電壓相位滯后的一端。結(jié)論：線路的電壓水平主要受無(wú)功功率分布的影響，相位角的大小主要受有功功率分布的影響。3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落空載線路：末端電壓可能高于始端，即產(chǎn)生電壓過(guò)高現(xiàn)象(電纜更突出)。末端電壓高于始端電壓！線路越長(zhǎng)，末端電壓升高越多！解決方法：在線路末端加裝并聯(lián)電抗器。一般線路輕載時(shí)，末端電壓也會(huì)升高。3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落（為數(shù)值）電壓質(zhì)量指標(biāo)：電壓損耗:線路首末端電壓的代數(shù)差

近似計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為電壓損耗等于電壓降落的縱分量，即

常以百分值表示：始端電壓偏移：末端電壓偏移：電壓偏移:網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與額定電壓的數(shù)值差（為數(shù)值）3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落電壓調(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）不計(jì)線路對(duì)地導(dǎo)納時(shí)，電壓調(diào)整就等于電壓損耗，即

二、變壓器的功率損耗和電壓降落變壓器的等效電路阻抗中的功率損耗導(dǎo)納中的功率損耗3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落變壓器阻抗支路中的電壓降落變壓器電源端的電壓為說(shuō)明：功率損耗也可由變壓器銘牌上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得：可變損耗不變損耗3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落

三、電力網(wǎng)的電能損耗電力線路的電能損耗嚴(yán)格計(jì)算工作量大，且不實(shí)用，工程上常利用最大負(fù)荷損耗時(shí)間計(jì)算。最大負(fù)荷損耗時(shí)間：全年電能損耗除以最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗，即則3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落變壓器的電能損耗阻抗支路的電能損耗：導(dǎo)納支路的電能損耗：（經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)）電力網(wǎng)的網(wǎng)損率（線損率）供電量：電力系統(tǒng)中所有發(fā)電廠的總發(fā)電量與廠用電量之差；網(wǎng)損（線損）：所有送電、變電和配電環(huán)節(jié)中所造成的損耗；網(wǎng)損率（線損率）：電網(wǎng)中的線損電量占電網(wǎng)供電量的百分，即變電所的運(yùn)算負(fù)荷變電所的運(yùn)算負(fù)荷變電所的運(yùn)算負(fù)荷等值負(fù)荷功率負(fù)荷功率等值負(fù)荷功率：指變電所從網(wǎng)絡(luò)中吸取的功率。3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落

三、運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率

變電所的運(yùn)算負(fù)荷：指變電所高壓母線從系統(tǒng)吸取的等值功率。

發(fā)電廠的運(yùn)算功率等值電源功率：指電源向網(wǎng)絡(luò)注入的功率

。發(fā)電廠的運(yùn)算功率發(fā)電廠的運(yùn)算功率等值電源功率電源功率發(fā)電廠的運(yùn)算功率：指發(fā)電廠高壓母線輸入系統(tǒng)的等值功率。說(shuō)明：在計(jì)算運(yùn)算負(fù)荷功率或電源功率時(shí)，常采用工程近似方法，即變壓器損耗和電納功率都是按電網(wǎng)額定電壓計(jì)算的。3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落已知同一端的電壓和功率已知末端電壓和末端功率的潮流計(jì)算示意圖

一、簡(jiǎn)單開式網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的內(nèi)容和步驟利用適當(dāng)公式“齊頭并進(jìn)”由末端逐段向首端計(jì)算功率和電壓，最終求出首端電壓和首端功率。已知不同端的電壓和功率采用“一來(lái)、二去”分兩步進(jìn)行的逐步逼近法來(lái)求解：“一來(lái)”：假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)電壓為線路額定電壓，由末端向首端逐段進(jìn)行功率計(jì)算，直到推出首端節(jié)點(diǎn)的功率；“二去”：用已知的首端電壓和推得的首端功率，從首端開始往回逐段計(jì)算電壓降落，從而求出各節(jié)點(diǎn)的電壓。3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算按精確計(jì)算法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)；由已知系統(tǒng)接線圖作出系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖，并進(jìn)行簡(jiǎn)化；求各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算功率或運(yùn)算負(fù)荷；根據(jù)已知條件的具體情況，在簡(jiǎn)化的等值電路上，選用前述“兩類過(guò)程”之一，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率和電壓分布。已知末端功率和首端電壓的潮流計(jì)算示意圖簡(jiǎn)單開式網(wǎng)的潮流計(jì)算的步驟如下：3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算

二、同一電壓等級(jí)開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算系統(tǒng)圖等值電路簡(jiǎn)化后的等值電路3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算已知末端電壓和末端功率求和求和3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算已知首端電壓和末端功率由末端向首端進(jìn)行功率計(jì)算（各節(jié)點(diǎn)均為額定電壓）3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算由首端向末端逐段計(jì)算電壓降落或3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算求和

三、不同電壓等級(jí)開式網(wǎng)的潮流計(jì)算變壓器用折算后的阻抗和具有變比為K的理想變壓器串聯(lián)來(lái)表示（圖b）變壓器只用折算后的阻抗表示，其二次側(cè)的線路參數(shù)也折算到一次側(cè)（圖c）在計(jì)算中要注意，經(jīng)過(guò)理想變壓器時(shí)，兩側(cè)的功率不變，但電壓需要折算?？砂凑胀浑妷旱燃?jí)開式網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算，但計(jì)算結(jié)束后應(yīng)將和電壓用變比K進(jìn)行相反的折算以還原成實(shí)際電壓。

3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算解：（1）參數(shù)計(jì)算：線路：變壓器：節(jié)點(diǎn)2的運(yùn)算負(fù)荷3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算（2）設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓，由末端向首端求功率分布。3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算（3）根據(jù)給定的首端電壓，由首端向末端求電壓分布。不計(jì)橫分量時(shí)：3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算

一、環(huán)式網(wǎng)絡(luò)中

的潮流計(jì)算找功率分點(diǎn)設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓，忽略電壓損耗和功率損耗，求網(wǎng)絡(luò)的初步功率分布；3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算閉式網(wǎng)潮流計(jì)算分兩步進(jìn)行：按照初步功率分布，將閉式網(wǎng)分解成兩個(gè)開式網(wǎng)，再對(duì)這兩個(gè)開式網(wǎng)分別進(jìn)行潮流計(jì)算。計(jì)算初步功率分布∴

同理可得：

在節(jié)點(diǎn)1將網(wǎng)絡(luò)打開，可得到一個(gè)兩端電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓，將代入得：3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算回路電壓方程：n個(gè)節(jié)點(diǎn)：

對(duì)均一電力網(wǎng)：計(jì)算結(jié)果校驗(yàn)：3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算——力矩法公式找出功率分點(diǎn)功率分點(diǎn)是指功率由兩側(cè)供給的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，也是該環(huán)路上電壓最低的點(diǎn)。功率分點(diǎn)分為有功功率分點(diǎn)和無(wú)功功率分點(diǎn)。重要概念！3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算有功功率分點(diǎn)無(wú)功功率分點(diǎn)注意：當(dāng)有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)不一致時(shí)，應(yīng)從無(wú)功功率分點(diǎn)處將網(wǎng)絡(luò)拆開。Why?若有功功率分點(diǎn)和無(wú)功功率分點(diǎn)相同，則以▼標(biāo)注；若不相同，有功功率分點(diǎn)標(biāo)以▼，無(wú)功功率分點(diǎn)標(biāo)以▽。因高壓電網(wǎng)中，電壓損耗主要是無(wú)功功率流動(dòng)所引起的。

二、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算兩端電源電壓令，則

設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓，并將代入得：∴

3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算同理：以上兩式均由兩部分組成：第一部分為兩端電壓相等時(shí)的功率分布（自然功率）；第二部分的值與兩端電壓降落和線路總阻抗有關(guān)，稱為循環(huán)功率，用表示。推廣到n個(gè)節(jié)點(diǎn)：循環(huán)功率3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算

圖中QF1打開時(shí)：即端口開路電壓差正方向與循環(huán)功率在通過(guò)此端口時(shí)正方向一致。循環(huán)功率的正方向與電壓降落的方向一致。在單電源環(huán)網(wǎng)中，變壓器變比不匹配也有可能出現(xiàn)循環(huán)功率：對(duì)于無(wú)源的外電路，由高電位流向低電位；對(duì)于有源的內(nèi)電路，由低電位流向高電位。說(shuō)明：環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)功率3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻难h(huán)功率三、閉式網(wǎng)的分解及潮流計(jì)算

設(shè)節(jié)點(diǎn)2為功率分點(diǎn)，則在節(jié)點(diǎn)2點(diǎn)處將網(wǎng)絡(luò)分解：分解后電路然后可按開式網(wǎng)的方法進(jìn)行潮流計(jì)算（一般已知電源端電壓）：3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算與已知末端負(fù)荷時(shí)和始端電壓的開式網(wǎng)潮流計(jì)算相同。思路：假設(shè)全網(wǎng)電壓均為額定電壓，由功率分點(diǎn)逐段向電源端推算功率損耗。再由得到的電源端功率和已知的電源電壓向功率分點(diǎn)逐段求電壓降落，并計(jì)算出各點(diǎn)電壓。原電路(“一來(lái)二去”)a)系統(tǒng)接線圖解：（1）求初步功率分布，確定功率分點(diǎn)。從A母線將環(huán)網(wǎng)拆開(圖b)

3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算全網(wǎng)導(dǎo)線型號(hào)一致，按均一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算:校核：計(jì)算無(wú)誤B點(diǎn)是功率分點(diǎn)3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算b)

A點(diǎn)拆開后的兩端供電網(wǎng)絡(luò)c)功率分點(diǎn)拆開后的等效網(wǎng)絡(luò)由A點(diǎn)向B點(diǎn)求電壓分布（忽略橫分量）：3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算（3）網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算由B點(diǎn)向A′點(diǎn)逐段計(jì)算功率分布：3.3簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算由A′點(diǎn)向B點(diǎn)計(jì)算電壓分布：可見(jiàn)：由兩側(cè)推算出的B點(diǎn)電壓基本相等，功率分點(diǎn)B點(diǎn)是全網(wǎng)電壓最低點(diǎn)。3.4電力系統(tǒng)潮流的調(diào)整控制

一、調(diào)整控制潮流的必要性功率分布與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，與各線路阻抗有關(guān)。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流按阻抗分布，線路功率按阻抗反比分配。特點(diǎn)：其功率是不加控制的按阻抗分布——功率自然分布。存在的問(wèn)題：功率分布不均：一些線路過(guò)負(fù)荷，另一些線路欠負(fù)荷；不是經(jīng)濟(jì)功率分布：網(wǎng)絡(luò)中功率損耗不是最小。3.4電力系統(tǒng)潮流的調(diào)整控制若各段線路參數(shù)相同很大過(guò)負(fù)荷！功率按長(zhǎng)度分布若各段線路參數(shù)不同，且功率按阻抗分布分析如下：——網(wǎng)損最小。解得用表示3.4電力系統(tǒng)潮流的調(diào)整控制什么叫經(jīng)濟(jì)功率分布？可見(jiàn)：功率的經(jīng)濟(jì)分布取決于網(wǎng)絡(luò)各線段的電阻，即按電阻分布。3.4電力系統(tǒng)潮流的調(diào)整控制為保證安全、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)供電的要求，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的潮流進(jìn)行控制。

二、調(diào)整潮流控制的手段串聯(lián)電容：其作用是抵償線路的感抗，將其串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)中阻抗相對(duì)過(guò)大的線路上，起到轉(zhuǎn)移其他重載線路上流通功率的作用。開式網(wǎng)潮流：取決于各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷；環(huán)式網(wǎng)潮流：不采取附加措施時(shí)按阻抗分布；兩端供電網(wǎng)絡(luò)：可借調(diào)整兩端電源功率或電壓適當(dāng)控制無(wú)法控制調(diào)整幅度有限總結(jié)：缺點(diǎn)：須頻繁投切開關(guān)——作為控制潮流手段未能推廣應(yīng)用。電力電子技術(shù)快速發(fā)展之前調(diào)整控制潮流的手段理論上有三種：3.4電力系統(tǒng)潮流的調(diào)整控制附