電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第三章

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第三章第1頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)潮流分布的概念1、潮流分布

正常運(yùn)行情況下，電力系統(tǒng)的電壓和功率分布稱為電力系統(tǒng)的潮流分布；2、潮流計(jì)算

正常運(yùn)行情況下，電力系統(tǒng)電壓和功率分布的計(jì)算稱為潮流計(jì)算；3、潮流計(jì)算的目的

為電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算等提供依據(jù)。第2頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電力網(wǎng)等值電路的結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)的等值電路由阻抗支路和對(duì)地導(dǎo)納支路組成第3頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、阻抗支路的計(jì)算1、功率計(jì)算①功率損耗計(jì)算

已知首端電壓和首端功率時(shí)：

第4頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月已知末端電壓和末端功率時(shí)：②功率平衡關(guān)系第5頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2、電壓計(jì)算①電壓降落計(jì)算（?。┮阎锥穗妷汉褪锥斯β蕰r(shí)：第6頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月已知末端電壓和末端功率時(shí)：②電壓平衡方程與電壓相量圖已知末端電壓和末端功率時(shí)：已知首端電壓和首端功率時(shí)：第7頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月③電壓損耗及相角計(jì)算

電壓降落：首末端電壓之間的相量差；

電壓損耗：首末端電壓之間的大小之差；

相角：首末端電壓之間的相位差。

已知首端電壓和首端功率時(shí)：

已知末端電壓和末端功率時(shí)：第8頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月四、導(dǎo)納支路的功率損耗計(jì)算第9頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第三章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的分析計(jì)算第二節(jié)電力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析主講周任軍第10頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電力線路的分析計(jì)算

(1)電力線路上的電壓降落和電壓損耗

電壓損耗：第11頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)電力線路上的功率損耗①阻抗支路上的功率損耗②導(dǎo)納支路上的功率損耗第12頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)輸電線路電能損耗

①精確計(jì)算法—積分計(jì)算法

②較精確計(jì)算法—分段計(jì)算法

第13頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月③實(shí)用計(jì)算法—最大負(fù)荷損耗時(shí)間法年最大負(fù)荷利用小時(shí)：年最大負(fù)荷損耗時(shí)間：第14頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月年電能損耗：與負(fù)荷功率因數(shù)和負(fù)荷最大年利用小時(shí)數(shù)有關(guān)，其關(guān)系見表3－1，實(shí)用中根據(jù)負(fù)荷的功率因數(shù)和年利用小時(shí)數(shù)查出最大負(fù)荷損耗時(shí)間，即可計(jì)算一年中線路的電能損耗。實(shí)用計(jì)算法—年負(fù)荷損耗率法（略）第15頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月③表示輸電線路運(yùn)行狀況的技術(shù)指標(biāo)電壓降落—線路兩端的電壓相量之差；

電壓損耗—電壓損耗（％）

；

電壓偏移—實(shí)際運(yùn)行電壓與線路額定電壓的差值，常用百分?jǐn)?shù)表示，即；

電壓調(diào)整(%)；

輸電效率（％）；

線損率（％）。第16頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)輸電線路首、末端電壓之間的關(guān)系

線路空載情況下，即線路空載（或輕載情況下）情況下，線路末端電壓高于首端電壓，這一點(diǎn)在超高壓輸電線路上應(yīng)予以特別注意，解決的方法是在線路兩端裝設(shè)補(bǔ)償電抗器。第17頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)高壓輸電線路傳輸功率假定功率參考正方向?yàn)閺木€路1端向線路2端傳輸，高壓輸電線路的電抗X遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻R。即無功功率總是從電壓高的點(diǎn)流向電壓低的點(diǎn)。

即有功功率總是從電壓相位超前的點(diǎn)流向電壓相位滯后的點(diǎn)。第18頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2、變壓器運(yùn)行情況分析(1)變壓器潮流計(jì)算

變壓器也是一個(gè)最簡(jiǎn)單的輻射形網(wǎng)絡(luò)，其潮流計(jì)算按輻射形網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。(2)變壓器的電能損耗計(jì)算

變壓器阻抗支路的電能損耗計(jì)算與輸電線路電能損耗的計(jì)算方法相同，即：

變壓器導(dǎo)納支路的電能損耗按下式計(jì)算。

變壓器總電能損耗

第19頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第三章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的分析計(jì)算第三節(jié)輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布主講周任軍第20頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1、輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算(1)輻射性網(wǎng)絡(luò)

用戶只能從一個(gè)方向獲得電能的電力網(wǎng)。第21頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算①已知末端電壓和末端功率時(shí)。②已知首端電壓和首端功率時(shí)。③已知首端電壓和末端功率時(shí)（實(shí)際情況）。迭代法：近似計(jì)算法：

④已知末端功率而對(duì)各母線電壓無明確要求時(shí)。

第22頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)電力系統(tǒng)等值電路的簡(jiǎn)化①等值負(fù)荷(降壓變電所)

等值負(fù)荷=低壓側(cè)負(fù)荷+變壓器阻抗支路功率損耗+變壓器導(dǎo)納支路功率損耗。

②運(yùn)算負(fù)荷運(yùn)算負(fù)荷=等值負(fù)荷+相鄰線路電容功率的一半。第23頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月低壓側(cè)負(fù)荷變壓器導(dǎo)納支路功率損耗變壓器阻抗支路功率損耗低壓側(cè)負(fù)荷等值負(fù)荷第24頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(定出力發(fā)電廠)③

等值電源功率=發(fā)電機(jī)出力-廠用電功率-升壓變壓器功率損耗④運(yùn)算電源功率=等值電源功率-相鄰線路電容功率的一半第26頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月…簡(jiǎn)化后的電力網(wǎng)等值電路第28頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2、兩端供電網(wǎng)（環(huán)網(wǎng)）潮流計(jì)算(1)兩端供電網(wǎng)的概念

兩端供電網(wǎng)—負(fù)荷可以從兩個(gè)方向獲得電能的網(wǎng)絡(luò)。它包括兩端供電網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。

第29頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)兩端供電網(wǎng)潮流計(jì)算①計(jì)算步驟◆畫等值電路計(jì)算個(gè)元件參數(shù)；

◆利用運(yùn)算功率和運(yùn)算負(fù)荷對(duì)等值電路進(jìn)行簡(jiǎn)化；◆計(jì)算兩端供電網(wǎng)的初步功率分布；◆確定功率分點(diǎn)；

◆在功率分點(diǎn)將兩端供電網(wǎng)拆開，得到兩個(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò)，按輻射形網(wǎng)絡(luò)計(jì)算最終功率分布。②初步功率分布計(jì)算

初步功率分布—不計(jì)電網(wǎng)的功率損耗時(shí)的功率分布；

第30頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月初步功率計(jì)算：第31頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

同樣方法可得：式中第32頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月上式表明初步功率有兩部分組成：

循環(huán)功率：；由兩側(cè)電源不相等引起，該功率只在兩側(cè)電源之間循環(huán)，與電網(wǎng)負(fù)荷無關(guān)稱為循環(huán)功率，該循環(huán)功率以從電源A流向電源B為參考正方向。

供載功率：當(dāng)兩端電源電壓相等時(shí)，循環(huán)功率為零，此時(shí)電源送出的功率全部供給負(fù)載，稱為供載功率。

n個(gè)負(fù)荷點(diǎn)時(shí)：

初步功率：第33頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

③功率分點(diǎn)確定功率分點(diǎn)—指功率由兩側(cè)電源供給的負(fù)荷點(diǎn)；

有功功率分點(diǎn)—指有功功率由兩側(cè)電源供給的負(fù)荷點(diǎn)；

無功功率分點(diǎn)—指無功功率由兩側(cè)電源供給的負(fù)荷點(diǎn)求得初步功率分布后，做出初步功率分布圖，即可確定功率分點(diǎn)。

第34頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月④最終潮流分布計(jì)算

最終潮流分布—計(jì)及功率損耗時(shí)的潮流分布；

當(dāng)有功功率分點(diǎn)與無功功率分點(diǎn)重合時(shí)，在功率分點(diǎn)拆開；不重合時(shí)，在無功功率分點(diǎn)拆開。然后按輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算方法計(jì)算最終潮流分布。

第35頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3、簡(jiǎn)單環(huán)網(wǎng)（單電壓環(huán)網(wǎng)）的潮流計(jì)算

在電源點(diǎn)拆開后按兩端電壓相等的兩端供電網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算。第36頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月4、多電壓等級(jí)環(huán)網(wǎng)（電磁環(huán)網(wǎng)）的潮流計(jì)算(1)多電壓等級(jí)環(huán)網(wǎng)的特點(diǎn)

等效變壓器變比：特點(diǎn)：存在由變壓器變比不匹配所引起的循環(huán)功率。第37頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)多電壓等級(jí)環(huán)網(wǎng)潮流分布計(jì)算①計(jì)算循環(huán)功率第38頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月②計(jì)算供載功率畫出等值電路，并用運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算電源進(jìn)行簡(jiǎn)化后，按單一電壓環(huán)網(wǎng)供載功率的計(jì)算方法計(jì)算。第39頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月③初步功率分布計(jì)算將供載功率和循環(huán)功率疊加即得多電壓等級(jí)環(huán)網(wǎng)的初步功率分布。疊加時(shí)供載功率與循環(huán)功率方向相同時(shí)，相加；相反時(shí)相減。④確定功率分點(diǎn)（與兩端供電網(wǎng)相同）⑤計(jì)算最終潮流分布（與兩端供電網(wǎng)相同）例題第40頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第三章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的分析計(jì)算第四節(jié)電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)控主講周任軍第41頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力網(wǎng)功率的自然分布

不采取任何控制調(diào)節(jié)手段時(shí)，電力網(wǎng)的潮流分布稱為自然功率分布。

輻射形網(wǎng)絡(luò)功率的自然分布完全取決于各點(diǎn)的負(fù)荷，無法調(diào)控。

兩端供電網(wǎng)（包括環(huán)形網(wǎng)絡(luò)）功率（供載功率）的自然分布按阻抗分布，可以調(diào)控。第42頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、兩端供電網(wǎng)（含環(huán)網(wǎng)）供載功率的經(jīng)濟(jì)分布

電力網(wǎng)功率的經(jīng)濟(jì)分布是指使電力網(wǎng)總的有功功率損耗最小的功率分布。

為PA、QA的函數(shù)。第43頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月有功功率損耗取得極小值的條件為：即：同理可得：第44頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一般情況下有：即當(dāng)兩端電力網(wǎng)的功率按電阻分布時(shí)，電力網(wǎng)總的有功損耗最小。第45頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、均一網(wǎng)功率的自然與經(jīng)濟(jì)分布①均一網(wǎng)的概念及特點(diǎn)均一網(wǎng)：指電壓等級(jí)相同，導(dǎo)線的截面積、線間幾何均距相同的電力網(wǎng)。

均一網(wǎng)特點(diǎn)：各條線路單位長(zhǎng)度的阻抗相等；各段線路的阻抗值之比為實(shí)數(shù)。②均一網(wǎng)功率自然分布第46頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月③均一網(wǎng)功率的經(jīng)濟(jì)分布顯然，均一網(wǎng)功率的自然分布就是經(jīng)濟(jì)分布。第47頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月四、潮流調(diào)控的目的調(diào)整電流網(wǎng)功率的自然分布為經(jīng)濟(jì)分布，使電能傳輸過程中的有功功率損耗最小，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。五、潮流調(diào)控方法①改變電網(wǎng)參數(shù)

原理：將電網(wǎng)參數(shù)改變?yōu)榫痪W(wǎng)參數(shù)，從而使功率分布成為經(jīng)濟(jì)分布。

措施：線路串聯(lián)電容器或電抗器。第48頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

串聯(lián)電容：不僅可以使電網(wǎng)參數(shù)均一化，而且可以減小線路電抗，從而減小電網(wǎng)無功損耗、電壓損耗、提高電網(wǎng)的輸送能力；但電容器在短路時(shí)的過電壓保護(hù)問題是限制其應(yīng)用主要原因。（代表了一種方向）第49頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

串聯(lián)電感雖然也可以使電網(wǎng)參數(shù)均一化，但增大了電網(wǎng)電抗，增大了無功損耗和電壓損耗，并且使電網(wǎng)的輸送能力下降，不宜采用。②改變循環(huán)功率

原理：，適當(dāng)選擇循環(huán)功率的大小，就可以將自然功率分布調(diào)整經(jīng)濟(jì)功率分布。

措施：對(duì)于兩端供電網(wǎng)調(diào)整兩端發(fā)電機(jī)的電壓大小和相位；對(duì)于多電壓等級(jí)環(huán)網(wǎng)調(diào)整變