電力系統(tǒng)分析第三章 潮流計(jì)算.pptx

1、電力網(wǎng)是由輸電線路和變壓器組成的電氣網(wǎng)絡(luò)，也有支路(輸配電線路)(母線)。其間流動的功率叫潮流。潮流和電壓計(jì)算是電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)分析的主要內(nèi)容，其目的是評估對電力用戶電力供應(yīng)的質(zhì)量并為電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性評估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。第三章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)潮流分析與計(jì)算1本章內(nèi)容3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落3.2 開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布3.3 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布23.1.1 電力線路的功率損耗和電壓降落3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落1 電力線路的功率損耗1)電力線路阻抗支路中的功率損耗設(shè)線路阻抗支路末端功率為 ， 末端電壓為 ，則電力線路阻抗中的功率損耗為 (變動損耗)33.1 電力線路和

2、變壓器的功率損耗和電壓降落2) 電力線路導(dǎo)納支路中的功率損耗(固定損耗)一般電力線路的電導(dǎo)G=0，則末端導(dǎo)納支路中的功率損耗為而首端導(dǎo)納支路中的功率損耗為43） 電力線路的功率平衡計(jì)算3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落線路首端功率阻抗支路首端功率末端負(fù)荷功率(1)末端導(dǎo)納支路功率損耗(2)阻抗支路末端功率設(shè)已知線路末端運(yùn)行電壓和負(fù)荷功率，求線路首端功率。5(3)阻抗支路的功率損耗(4)阻抗支路首端功率(5)首端導(dǎo)納支路的功率損耗(6)線路首端功率3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落63.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落在求得線路兩端有功功率后可求輸電效率 。注意：線路

3、始端的無功功率不一定大于線路末端輸出的無功功率。線路輕載時，電容中發(fā)出的感性無功可大于電抗中消耗的感性無功，以至于使 ，由此將引起末端電壓的升高。2 電力線路的電壓降落電壓降落:電力網(wǎng)任意兩點(diǎn)電壓的相量差，即 電壓是電能質(zhì)量的指標(biāo)之一。電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中必須把某些母線電壓保持在一定范圍內(nèi)以滿足電力用戶的用電需要。7其中： 電壓降落的縱分量 設(shè)已知阻抗支路末端電流或三相功率，當(dāng)負(fù)荷為感性時， 因此 電壓降落的橫分量 則 3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落說明：上述公式是按感性負(fù)荷下推出的，若為容性負(fù)荷，公式不變，無功功率Q前面的符號應(yīng)改變。設(shè)U2初相為零83.1 電力線路和變壓器的功率損耗

4、和電壓降落線路首端電壓有效值為： 首端電壓的相位為： 圖中，設(shè)阻抗中流過的電流為 ，作出相量圖。 相位角或稱功率角（3-8）9 由于一般情況下，相似于這種推導(dǎo)，還可以獲得從首端電壓 和功率 ，求末端電壓的計(jì)算公式：222222221)(2UUUUUUUUdD+D+D+將 按二項(xiàng)式定理展開并取前兩項(xiàng)得：3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落10其它電壓質(zhì)量的指標(biāo)（3-15）線路額定電壓3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落1) 電壓損耗:線路首末端電壓的代數(shù)差，即 電壓損耗常以百分?jǐn)?shù)表示，即2) 電壓偏移:電力網(wǎng)中任一點(diǎn)實(shí)際電壓與網(wǎng)絡(luò)額定電壓的數(shù)值差 首端電壓偏移 末端電壓偏移 11

5、 3）電壓調(diào)整：線路末端空載電壓（3-18）3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落線路末端空載與負(fù)載時電壓的數(shù)值差。其百分?jǐn)?shù)為3.1.2 變壓器的功率損耗和電壓降落阻抗支路中的功率損耗（變動損耗）勵磁支路功率損耗與網(wǎng)絡(luò)電壓有關(guān)（一般偏離UN不大），此部分損耗視為固定損耗123.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落變壓器的功率損耗和電壓降落的計(jì)算與電力線路的不同之處在于：變壓器以 形等值電路表示，電力線路以 形等值電路表 示；變壓器的導(dǎo)納支路為電感性，電力線路的導(dǎo)納支路為電容性。131. 電力線路上的電能損耗介紹兩種方法，用于近似地計(jì)算電力線路在一年內(nèi)的電能損耗。3.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的

6、電能損耗3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落輸電線路和變壓器的電能損耗分為變動損耗和固定損耗，討論變動的電能損耗的計(jì)算方法。（1）最大負(fù)荷損耗時間法假定線路向一個集中負(fù)荷供電RU則時間T內(nèi)KW.h143.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落S由負(fù)荷曲線決定。為簡化計(jì)算，工程計(jì)算中常采用最大負(fù)荷損耗時間法來計(jì)算。最大負(fù)荷損耗時間：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負(fù)荷功率Smax，在(h)內(nèi)的能量損耗恰好等于線路全年實(shí)際的電能損耗，則稱為最大負(fù)荷損耗時間。其定義為 通常可根據(jù)用戶負(fù)荷的最大負(fù)荷小時數(shù) 和負(fù)荷的功率因數(shù) 從手冊中查得式中，WZ電力線路全年電能損耗； Pmax電力線路在1

7、年中最大負(fù)荷時的功率損耗。15線路上有幾個集中負(fù)荷時Acabr1r2r3線路總的電能損耗為各段線路電能損耗之和為各段的最大負(fù)荷功率；為各段的最大負(fù)荷損耗時間3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落為求各段的，需先求出各段線路的cos和Tmax16Acabr1r2r33.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落設(shè)已知各點(diǎn)負(fù)荷的最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax.a、 Tmax.b、 Tmax.c17最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax與最大負(fù)荷損耗時間的關(guān)系用最大負(fù)荷損耗時間法計(jì)算電能損耗，由于值的確定是近似的，一般用于電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，對于已經(jīng)運(yùn)行的電網(wǎng)的電能損耗計(jì)算，常采用等值功率法。本書不作介紹。18

8、【例3.1】有一電力網(wǎng)負(fù)荷曲線如圖，已知UN=10kV，R=12，平均功率因數(shù)0.9，試用最大負(fù)荷損耗時間法求一年內(nèi)的電能損耗。01000P/kW700250200040008760 t/h解：查表得=3100h/年193.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落 (2)用年負(fù)荷損耗率求線路全年的電能損耗 從手冊中查最大負(fù)荷利用小時數(shù) ，并求年負(fù)荷率 由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算年負(fù)荷損耗率876087608760maxmaxmaxmaxmaxTPTPPWB=年負(fù)荷損耗率定義為計(jì)算步驟： 由上式求電力線路全年電能損耗為K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.1-0.4，年負(fù)荷率低時取較小值，反之取較大值20變壓器運(yùn)行小時數(shù)

9、等于一年8760h減去因檢修而退出運(yùn)行的小時數(shù)。則變壓器中1年內(nèi)的電能損耗為2. 變壓器中的電能損耗鐵損部分(電導(dǎo)損耗)：變壓器空載損耗P0與變壓器運(yùn)行小時數(shù)的乘積(按全年投入的實(shí)際小時數(shù)計(jì)算)銅損部分(電阻損耗)：與輸電線路變動損耗的計(jì)算相同3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落21【例3.2】如圖，變電所低壓母線上的最大負(fù)荷40MW， ， Tmax=4500h。試求線路及變壓器中全年的電能損耗。線路和變壓器參數(shù)如下：線路(每回)：變壓器(每臺)：解：1）按最大負(fù)荷損耗時間法求變壓器全年電能損耗已知查表22【例3.2】2）輸電線路電能損耗線路阻抗末端最大負(fù)荷23最大負(fù)荷時變壓器繞組中的

10、功率損耗【例3.2】變壓器鐵心中的功率損耗線路末端充電功率等值電路中用于計(jì)算線路損失的功率24輸電線路全年電能損耗查表【例3.2】3）輸電系統(tǒng)全年電能損耗253. 電力網(wǎng)的網(wǎng)損率供電量：指在給定的時間（日、月、季、年）內(nèi)，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W1。 電力網(wǎng)的網(wǎng)損電量：在所有送電、變電和配電環(huán)節(jié)中所損耗的電量Wc。電力網(wǎng)的網(wǎng)損率：在同一時間內(nèi)，電力網(wǎng)的網(wǎng)損電量占供電量的百分值W（%），其表達(dá)式為（3-26） 電力網(wǎng)的網(wǎng)損率是國家下達(dá)給電力系統(tǒng)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也是衡量供電企業(yè)管理水平的一項(xiàng)主要標(biāo)志。3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落26實(shí)際電力系統(tǒng)中，負(fù)荷點(diǎn)往

11、往不直接給出負(fù)荷功率，而是降壓變電所或固定出力的發(fā)電廠。為了簡化計(jì)算，常常將變電所處理為一個等值負(fù)荷，稱為變電所的運(yùn)算負(fù)荷。將固定出力的發(fā)電廠處理為一等值功率，稱為發(fā)電廠的運(yùn)算功率。如圖：3.1.4 運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落27(1)負(fù)荷功率：S4，降壓變壓器低壓側(cè)末端負(fù)荷的功率。 (2)等值負(fù)荷功率：在變電所高壓母線上負(fù)荷從網(wǎng)絡(luò)中吸 取的功率(3)運(yùn)算負(fù)荷: ，為從電力線路阻抗中流出的功率1 變電所運(yùn)算負(fù)荷變電所的運(yùn)算負(fù)荷等于它的低壓母線負(fù)荷加上變壓器的總功率損耗(阻抗、導(dǎo)納)，再加上高壓母線上的負(fù)荷和與其高壓母線相連的所有線路電容功率的一半。282 發(fā)

12、電廠運(yùn)算功率(1)電源功率：發(fā)電機(jī)母線送至系統(tǒng)的功率(2)等值電源功率：發(fā)電機(jī)高壓母線向系統(tǒng)送出的功率， 也稱節(jié)點(diǎn)2向系統(tǒng)里注入的功率，此時定為正值。（3）運(yùn)算功率:為流入電力線路阻抗中的功率 發(fā)電廠的運(yùn)算功率等于它發(fā)出的總功率減去廠用電及地方負(fù)荷，再減去升壓變壓器中的總功率損耗和與其高壓母線相連的所有線路電容功率的一半 29例：簡化后的等值電路變電所運(yùn)算負(fù)荷SB發(fā)電廠運(yùn)算功率SC30 電力系統(tǒng)的接線方式：無備用放射式無備用干線式無備用鏈?zhǔn)接袀溆梅派涫接袀溆酶删€式有備用鏈?zhǔn)?.2 開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布311. 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù),做出等值電路2. 潮流計(jì)算3.2.1 簡單開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算3.2

13、開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布（1）已知末端電壓 和功率 ，求首端的電壓和功率。功率平衡關(guān)系：(見前節(jié))。若不要求精確計(jì)算，可用額定電壓代替電壓平衡關(guān)系：（2）已知首端電壓和功率，求末端功率電壓。分析方法同上。32（3）已知末端負(fù)荷 和首端電壓 。根據(jù)給定的 和計(jì)算到的 ，從首端向末端進(jìn)行電壓平衡計(jì)算至求出末端電壓。 3.2 開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布根據(jù)末端負(fù)荷 ，以額定電壓代替實(shí)際運(yùn)行電壓，由末端向首端進(jìn)行功率平衡計(jì)算直至求出通過以上步驟完成第一輪的計(jì)算。由于第一步計(jì)算時以額定電壓代替實(shí)際電壓，結(jié)果不夠精確?？芍貜?fù)以上的計(jì)算。在計(jì)算功率損耗時可以利用第一輪第二步得到的末端電壓。333.2 開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布電

14、力線路l=100km，UN=110KV，線路末端接變壓器：200MVA、110/38.5KV，變壓器低壓側(cè)負(fù)荷15+j11.25(MVA),正常運(yùn)行時要求末端電壓達(dá)到36KV。試求首端母線應(yīng)具有的電壓和功率。輸電線路采用LGJ120導(dǎo)線，其參數(shù)為： 變壓器參數(shù)折算到110KV側(cè)，為：【例3.3】已知末端電壓及功率，求潮流分布(區(qū)域網(wǎng))34解：1）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)2）繪制等值電路變壓器阻抗支路功率損耗阻抗支路電壓降落【例3.3】35變壓器導(dǎo)納支路輸電線路導(dǎo)納支路36得系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：首端電壓偏移末端電壓偏移輸電線路阻抗支路功率37電壓損耗輸電效率 【例3.4】已知末端功率及首端電壓，求潮流分布

15、電力線路80km，UN=110KV，LGJ-120導(dǎo)線，其等值電路參數(shù)20MVA、110/38.5KV，折算到110KV側(cè)的變壓器參數(shù)末端接降壓變壓器：變壓器低壓側(cè)負(fù)荷15+j11.25(MVA),已知首端電壓117.26KV。試求該輸電網(wǎng)的電壓和功率分布。結(jié)論(1)110KV線路的電壓計(jì)算中略去電壓降落的橫分量，誤 差不大（本題0.3%） (2)變壓器的無功功率損耗是電網(wǎng)中無功損耗的主要組成。38解：先設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓110KV1）由末端變壓器阻抗支路392）由首端電壓及計(jì)算到的首端功率向末端計(jì)算電壓：變壓器低壓側(cè)電壓為 40對地方網(wǎng)【例3.5】有一額定電壓為10kv的地方供電網(wǎng)，線路參

16、數(shù)及負(fù)荷資料如圖所示，首端電壓為10.5KV，試進(jìn)行功率分布計(jì)算并求線路電壓最低點(diǎn)的電壓偏移。1）忽略等值電路中的導(dǎo)納支路；2）忽略阻抗中的功率損耗；3）忽略電壓降落的橫分量；4）用線路額定電壓代替各點(diǎn)實(shí)際電壓計(jì)算電壓損耗。41解：1）計(jì)算功率分布 2）線路各段的電壓損耗所以線路最大電壓損耗 最低點(diǎn)電壓42 電壓偏移為 變電所較多的開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算的步驟和內(nèi)容如下： （1）按精確計(jì)算方法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)； （2）用電力線路額定電壓求變電所的運(yùn)算負(fù)荷和發(fā)電廠的運(yùn)算功率； （3）作出具有運(yùn)算負(fù)荷或運(yùn)算功率的等值網(wǎng)絡(luò)； （4）潮流計(jì)算。3.2.2 變電所較多的開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布43【例3.6】 書

17、例【3-1】 110kV電力系統(tǒng)如圖，求各變電所和發(fā)電廠低壓母線電壓。返回步驟544LGJ70線間幾何均距4.5m，導(dǎo)線直徑11.4mmSF-15000/110型變壓器數(shù)據(jù)SF-10000/110型變壓器解：1）變壓器、輸電線路參數(shù)LGJ70線路查表變壓器【例3.6】 書例【3-1】SN: MVAT1、升壓變和T2的UN分別為110、121、 110KV導(dǎo)納支路的勵磁損耗分別為45【例3.6】 書例【3-1】T1：T2 Ta：于是得等值電路24+j18(MVA)10+j8(MVA)2）變電所運(yùn)算負(fù)荷及發(fā)電廠運(yùn)算功率46【例3.6】 書例【3-1】T1運(yùn)算負(fù)荷為T2：T2運(yùn)算負(fù)荷為47【例3.6

18、】 書例【3-1】發(fā)電廠運(yùn)算功率得到簡化后的等值電路483）設(shè)全網(wǎng)為額定電壓，求功率分布（從后往前）494）從前向后計(jì)算電壓降落（已知首端電壓和負(fù)荷）A135）計(jì)算變壓器中的電壓降落及低壓母線電壓返回題圖等值電路 低壓母線實(shí)際電壓為503.3.1 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)（兩端電源電壓相等供電網(wǎng)絡(luò)）的功率分布3.3 簡單閉式網(wǎng)的潮流分布由于在全網(wǎng)使用額定電壓且不計(jì)功率損耗，有列電壓方程考慮到,對上式取“*”后乘以額定電壓：51得到流經(jīng)Za和Za支路的功率即：負(fù)荷功率由兩端電源分擔(dān)，各電源分擔(dān)負(fù)荷的多少與該電源距離負(fù)荷點(diǎn)的電氣距離成反比。若網(wǎng)絡(luò)中含有多個負(fù)荷，如圖：3.3.1 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的功率分布52Zi為第i個

19、負(fù)荷到電源B的阻抗； 為第i個負(fù)荷到電源A的阻抗電源A供出功率：電源B供出功率：應(yīng)用疊加原理：3.3.1 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的功率分布此處SAa用來表示電源A向負(fù)荷a(不包括負(fù)荷b和c)供出的功率，不表示Aa段線路上的功率分布，該段線路上的功率為SA。例：P55（圖3-9）53 與負(fù)荷功率有關(guān)，稱供載功率式中，li為第i個負(fù)荷到電源B的距離；li 為第i個負(fù)荷到電源A的距離； lAB電源之間的線路長；Z0為單位長度的阻抗。3.3.1 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的功率分布若電力線路為均一網(wǎng)，則上式簡化為：54當(dāng)兩端電源電壓不相等時，供電網(wǎng)中除了供載功率外，還有由于兩個電源電壓不相等所產(chǎn)生的循環(huán)電流（循環(huán)功率）。1、 時的功

20、率分布；2、 , 網(wǎng)絡(luò)各負(fù)荷點(diǎn)功率為零時的循環(huán)功率。循環(huán)功率可按下式計(jì)算：其基本功率分布看作兩個量的疊加：疊加時要注意供載功率與循環(huán)功率的方向。當(dāng)循環(huán)功率方向與供載功率方向一致時，循環(huán)功率為正；反之為負(fù)。3.3.2 兩端電源電壓不相等供電網(wǎng)的功率分布3.3 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布553.3.2 兩端電源電壓不相等供電網(wǎng)的功率分布如圖：時的功率分布為： 功率分點(diǎn)：從兩個方面獲得功率的節(jié)點(diǎn).有功功率分點(diǎn)以“”標(biāo)注在節(jié)點(diǎn)上方；無功功率分點(diǎn)則以“”標(biāo)注。確定了功率分點(diǎn)之后，可在功率分點(diǎn)將閉式網(wǎng)拆開為開式網(wǎng)，應(yīng)用開式網(wǎng)的方法計(jì)算其最大電壓損耗。圖：UA=UB的兩端供電網(wǎng)563.3 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布1）假設(shè)

21、全網(wǎng)電壓為額定電壓，求出變電所的運(yùn)算負(fù)荷和發(fā)電 廠的運(yùn)算功率，得到簡化后的僅含串聯(lián)阻抗支路的等值電路；2）設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓，不考慮元件功率損耗，求電網(wǎng)的基本功率分布(供載功率+循環(huán)功率)；3）在基本功率分布的功率分界點(diǎn)將閉式網(wǎng)分解為兩個開式網(wǎng)，按開式網(wǎng)的潮流和電壓計(jì)算方法從分界點(diǎn)向電源點(diǎn)遞推求電壓和功率分布。人工計(jì)算條件下常用近似方法：3.3.3 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算57例：某額定電壓為10kV的兩端供電網(wǎng)如圖示，導(dǎo)線間幾何均距為Dge=1m，試計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率分布、最大電壓損耗和電壓最低點(diǎn)的電壓。解：(1)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率分布1)供載功率的計(jì)算582）循環(huán)功率的計(jì)算因此：3）網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際功率分布實(shí)際功率分布如圖所示?？梢娯?fù)荷點(diǎn)b既是有功功率分點(diǎn)又是無功功率分點(diǎn)。注意：至此求出的功率分布仍然未計(jì)元件的功率損耗。由于本題為10kV地方網(wǎng)，可以忽略