電力網(wǎng)的電壓和功率分布

1、1第十章2v網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗v開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布v閉式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布閉式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布v多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布v電力網(wǎng)的電能損耗電力網(wǎng)的電能損耗31. 網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落 元件首末端兩點(diǎn)電壓的向量差。3-1 網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗1U1S1IRjX2S2I2ULDS1221)()(IjXRIjXRUU4v若以若以 參考向量，已知參考向量，已知 , , 就是電壓降就是電壓降向量向量v把之分解為與把之分解為與 平行和垂直的兩個(gè)向量平行和垂直的兩個(gè)向量 和和22cos,I2U)(2jXRI2

2、UADBD2222222222sincossincosRIXIUBDXIRIUADAB1U2U522221)(UUDBADIjXRUUv式中 和 分別稱為電壓降落的縱分量和橫分量。v電力網(wǎng)習(xí)慣用功率運(yùn)算2U2U22222222URQXPUUXQRPU2222222222sincossincosRIXIUXIRIU22222222222sincosIjUIUjQPIUS2U2U6因此, 由末端電壓和功率可求得首端電壓122222222221UURQXPjUXQRPUUUUU222221)()(UUUU2221 -UUUtg1U2U2U2U7同樣同樣, ,也可由首端電壓和功率求得末端電壓。若以也可

3、由首端電壓和功率求得末端電壓。若以U U1 1為參考向?yàn)閰⒖枷蛄縿t：量則：212112)()(UUUU1111UUUtg11111111URQXPUUXQRPU1112UUUU21111111UURQXPjUXQRPU1U2U1U1U8兩種分解兩種分解: :特別注意特別注意: :計(jì)算電壓降落時(shí)計(jì)算電壓降落時(shí), ,必須用同一端的電壓與功率。必須用同一端的電壓與功率。功角為負(fù)值時(shí)，無(wú)功應(yīng)該改變符號(hào)功角為負(fù)值時(shí)，無(wú)功應(yīng)該改變符號(hào)22222222URQXPUUXQRPU11111111URQXPUUXQRPUUQRPXUUQXPRU2U2U2U1U1U1U21UU1U9電壓降落公式的分析電壓降落公式的

4、分析v高壓輸電線路的特性高壓輸電線路的特性 XR,XR,可令可令R R 0,0,則則：UQRPXUUQXPRUUPXUUQXU 純電抗元件中，電壓降落的縱分量是因傳送無(wú)功產(chǎn)生，橫分純電抗元件中，電壓降落的縱分量是因傳送無(wú)功產(chǎn)生，橫分量是因傳送有功產(chǎn)生；換句話說(shuō)，幅值差是傳送無(wú)功的條件，量是因傳送有功產(chǎn)生；換句話說(shuō)，幅值差是傳送無(wú)功的條件，相角差是傳送有功的條件；感性無(wú)功由電壓幅值高的一端流相角差是傳送有功的條件；感性無(wú)功由電壓幅值高的一端流向低的一端，有功從相位越前的一端流向滯后的一端。向低的一端，有功從相位越前的一端流向滯后的一端。2U2U2U1U1U1U21UU1U10電壓損耗和電壓偏移電

5、壓損耗和電壓偏移v電壓損耗電壓損耗: :兩點(diǎn)間電壓模值之差兩點(diǎn)間電壓模值之差v或表示為百分值或表示為百分值: :v電壓偏移電壓偏移: :線路始末端電壓與線路額定電線路始末端電壓與線路額定電壓之差壓之差1UOADBG2U2U221UAGUUU%100(%)NNUUU電壓偏移%100%21NUUUU112. 網(wǎng)絡(luò)元件的功率損耗1U1BQj2Bj1, 1ISjXR2, 2IS2U2Bj2BQj線路線路UTjBTGIS,RT+jXT變壓器變壓器131212(1) 電流流過(guò)串聯(lián)阻抗產(chǎn)生的功率損耗)()()()()()(2112122222jXRUSjXRIjXRUSjXRIS)(222222jXRUQP

6、)(212121jXRUQPXUQPjRUQP222222222222QjP 視在功率13(2) 電壓加在并聯(lián)導(dǎo)納產(chǎn)生的功率損耗20)(UjBGSTTNSIjPQjPS100%00000直接用變壓器空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算直接用變壓器空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算21211BUQB22212BUQB線路線路變壓器變壓器143-2 開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布v 開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)及其等值電路開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)及其等值電路v 電壓和功率分布的計(jì)算電壓和功率分布的計(jì)算15降壓變降壓變的處理的處理近似計(jì)算的原則：近似計(jì)算的原則：1、用、用UN求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷。求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷。2、從末段線路開(kāi)始，用、從末段線路開(kāi)始，用UN依次計(jì)算各段線依次

7、計(jì)算各段線路的功率損耗路的功率損耗3、用、用UA和已求得的功率分布，從和已求得的功率分布，從A點(diǎn)開(kāi)始點(diǎn)開(kāi)始逐段計(jì)算電壓降落，求得逐段計(jì)算電壓降落，求得Ub 、Uc和和Ud求得求得Ub和和 Uc、 Ud重復(fù)（重復(fù)（1）（）（3）UAbcd123 SLDb SLD cSLDdA(1) 已知供電點(diǎn)電壓和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)功率的計(jì)算方法16221NiBiUBQ33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSS用用U UN N求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷bcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B2/2 S L D b S L D cjQB1j B1/

8、2j B1/2j B2/2j B3/2j B3/2bbNLDbLDbBBLDbbjQPUBBQjPQjQjSS2212121比如：比如：17S d S b S cS3S3S1S2S1S2bcdA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2從末段線路開(kāi)始，用從末段線路開(kāi)始，用U UN N依次計(jì)算各段線路的功率損耗依次計(jì)算各段線路的功率損耗 ),()(,SS ),()(,SS ),()(,111112112b1222222223c2333332333LNLLNLLNLdSSSjXRUSSSSSSjXRUSSSSSSjXRUSSSS 1822222222222211111111)()(

9、,)()( ,bcbcccbbcbbcAbAbAbAAbAAbUUUUURQXPUUXQRPUUUUUURQXPUUXQRPU用用UA和已求得的功率分布，逐段計(jì)算電壓降落，求得和已求得的功率分布，逐段計(jì)算電壓降落，求得Ub、 Uc和和UdS d S b S cS3S3S1S2S1S2bcdA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/219含負(fù)荷變壓器的計(jì)算NTTNLDTTLDLDSIjPSjXRUSSSSSS100% , )()(00020首先計(jì)算出對(duì)應(yīng)高壓側(cè)的負(fù)荷功率，再求相應(yīng)的運(yùn)算功率首先計(jì)算出對(duì)應(yīng)高壓側(cè)的負(fù)荷功率，再求相應(yīng)的運(yùn)算功率T1AbcdSLDbSTS0LDdSSLDc

10、SLDdT2T320T1T2T3ASLDbSLDcSLDddbc21如果節(jié)點(diǎn)如果節(jié)點(diǎn)b b接發(fā)電機(jī)接發(fā)電機(jī)210BBbTbGbQjQjSSSS SGT1T2T3AbcdSLDcSLDd22最大電壓損耗和電壓最低點(diǎn)的電壓b cdScSdSbjQB1 Z1 Z2 Z3 A SdSb Sc d b c 1 3 223A L-1 bT c d SLD L-22 2、兩級(jí)電壓的開(kāi)式電力網(wǎng)、兩級(jí)電壓的開(kāi)式電力網(wǎng) A R1+jX1 ZTR2+jX2j B1/2j B1/2j B2/2bc dj B2/2cS0SLD方法一：方法一：包含理想變壓器，計(jì)算時(shí)，經(jīng)過(guò)理想變壓包含理想變壓器，計(jì)算時(shí)，經(jīng)過(guò)理想變壓器功率

11、保持不變，兩側(cè)電壓之比等于實(shí)際變比器功率保持不變，兩側(cè)電壓之比等于實(shí)際變比k k。24 A R1+ jX1 ZTR2+ j X2j B1/2j B1/2j B2/2b d j B2/2cS0方法二方法二：將線路：將線路L L2 2的參數(shù)歸算到的參數(shù)歸算到L L1 1電壓級(jí)電壓級(jí)222222222k/BBXkXRkR A L-1 bT c d SLD L-2253-3 閉式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布1 1、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的功率分布、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的功率分布(1) (1) 不計(jì)功率損耗的功率初分布不計(jì)功率損耗的功率初分布2121IIIIIIIZIZIZUUAAA2A1ZZZII,ISIIII,ISIIIII

12、I,IS11,IS22,IS26ZZZUUZZZIZZIZIZZZUUZZZIZIZZIAAAA12212121)()(SSZZZUUUZZZSZZSZSSSZZZUUUZZZSZSZZSCLDNAACLDNAA*1*2*2*1*2*1*2*1*)()()()(1SSS由前面的方程組可解出由前面的方程組可解出忽略功率損耗的功率分布計(jì)算式循環(huán)功率循環(huán)功率NNNUIUSUU后全式乘以對(duì)式各量取共軛值，然，并認(rèn)為忽略網(wǎng)絡(luò)功率損耗，令0由負(fù)荷決定由負(fù)荷決定的功率的功率27(2) (2) 計(jì)及功率損耗的功率分布計(jì)及功率損耗的功率分布v 功率分點(diǎn)：功率由兩功率分點(diǎn)：功率由兩個(gè)方向流入的節(jié)點(diǎn)個(gè)方向流入的節(jié)點(diǎn)

13、。 有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)可能出現(xiàn)在不同節(jié)點(diǎn)?？赡艹霈F(xiàn)在不同節(jié)點(diǎn)。v 將網(wǎng)絡(luò)在功率分點(diǎn)處將網(wǎng)絡(luò)在功率分點(diǎn)處解開(kāi)，形成兩個(gè)開(kāi)式解開(kāi)，形成兩個(gè)開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)，用前述的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)，用前述的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。算。A2A1SSS S S S122S1SSA2A1ZZZIS.,IS.,IS.,1.,1IS2.,2IS28閉式網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算過(guò)程閉式網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算過(guò)程292.2.沿線有沿線有k個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的情況個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的情況SSZUUUZSZSSSZUUUZSZSCLDNAAkiiCLDNAAkiiii*1*2*1*2*1*1*)()(A1A2iZ iZZS1SiSkk SIIS30與開(kāi)式

14、網(wǎng)計(jì)算方法相同與開(kāi)式網(wǎng)計(jì)算方法相同v有功和無(wú)功分點(diǎn)在同一處時(shí),功率分點(diǎn)處的電壓最低；v若不在同一點(diǎn)，則需分別計(jì)算實(shí)際電壓值，確定電壓最低點(diǎn)。例例3 33 33.閉式網(wǎng)的電壓損耗313-4 多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布一、兩臺(tái)并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級(jí)環(huán)網(wǎng)一、兩臺(tái)并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級(jí)環(huán)網(wǎng)32一、兩臺(tái)并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級(jí)環(huán)網(wǎng)v已知一次側(cè)電壓已知一次側(cè)電壓, ,則：則：AAAAUkUUkU22112*1*1*22*1*1*22*1*2*1*2*1*2*1)()(TTHNAATTLDTTTTHNAATTLDTTZZUUUZZSZSZZUUUZZSZS33環(huán)路電勢(shì)：環(huán)路電勢(shì)：循環(huán)功率：循環(huán)功率：1212

15、1211)(kkkUkkUUUEAAAA2*1*2*1*2*1*)(TTHNTTHNAAcZZUEZZUUUS循環(huán)功率計(jì)算34)(21kkUUUEAPP空空載載環(huán)路電勢(shì)的確定35阻抗歸算到低壓側(cè)阻抗歸算到低壓側(cè)1121122kkUkkkUUUEABee122*2*1*2*1*1kkkUZZUEZZUSBTTLNTTLNc36簡(jiǎn)化計(jì)算或電力網(wǎng)電壓未知簡(jiǎn)化計(jì)算或電力網(wǎng)電壓未知121211kkUEkkUELNHN2*1*1222*1*12211TTLNTTHNcZZkkUZZkkUS例例3537二、多個(gè)電壓級(jí)的環(huán)網(wǎng)二、多個(gè)電壓級(jí)的環(huán)網(wǎng)v環(huán)路電勢(shì)的確定環(huán)路電勢(shì)的確定 （1）作等值電路并進(jìn)行參數(shù)歸算；作

16、等值電路并進(jìn)行參數(shù)歸算； （2）空載時(shí)將環(huán)路斷開(kāi)，端口電壓即為環(huán)路電勢(shì)。）空載時(shí)將環(huán)路斷開(kāi)，端口電壓即為環(huán)路電勢(shì)。注意：注意：參數(shù)歸算等級(jí)與斷口所在位置一致參數(shù)歸算等級(jí)與斷口所在位置一致v循環(huán)功率計(jì)算循環(huán)功率計(jì)算*ZUESNc38三級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)舉例ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/1139v 選110kV作為參考電壓級(jí)，斷口選在110kV線路v 若若A A端電壓已知端電壓已知：v 若若B B端電壓已知：端電壓已知：111kkUkkkUUUEaAacbAPP)1 (11kUkkkUUUEBbacBPP0,1Ek的情況考慮40v 在環(huán)網(wǎng)中引入環(huán)路電勢(shì)使

17、之產(chǎn)生循環(huán)功率，是對(duì)環(huán)網(wǎng)進(jìn)在環(huán)網(wǎng)中引入環(huán)路電勢(shì)使之產(chǎn)生循環(huán)功率，是對(duì)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行潮流控制和改善功率分布的有效手段。行潮流控制和改善功率分布的有效手段。3-5 環(huán)網(wǎng)中的潮流控制2.2.閉式網(wǎng)絡(luò)中功率的經(jīng)濟(jì)分布閉式網(wǎng)絡(luò)中功率的經(jīng)濟(jì)分布3*2*1*3*2*2*1)(ZZZZZSZSSbc3*2*1*3*1*1*2)(ZZZZZSZSScb上式說(shuō)明功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是與阻抗成反比分布的。這種上式說(shuō)明功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是與阻抗成反比分布的。這種分布稱為功率的分布稱為功率的自然分布。自然分布。41欲使網(wǎng)絡(luò)功率損耗為最?。?22121222121122121322323222222122121323222121)()(

18、)()( RVQQPPRVQQQPPPRVQPRVQPRVQPRVQPRVSRVSRVSPbbcbcbL0)(2)(223212211211RVPPRVPPPRVPPPbcbL0)(2)(223212211211RVQQRVQQQRVQQPbcbL分別對(duì)分別對(duì)P1和和Q1求偏導(dǎo)，并令求偏導(dǎo)，并令其等于零其等于零42v求得求得v說(shuō)明功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中與電阻成反比分布，功說(shuō)明功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中與電阻成反比分布，功率損耗為最小。稱這種分布為率損耗為最小。稱這種分布為經(jīng)濟(jì)分布。經(jīng)濟(jì)分布。v只有每段線路的比值只有每段線路的比值R/XR/X都相等的均一網(wǎng)絡(luò)中，都相等的均一網(wǎng)絡(luò)中，功率的自然分布才是經(jīng)濟(jì)分布功率的自然分布才是經(jīng)濟(jì)分布32123213212321)()(RRRRQRRQQRR