簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述

電力系統(tǒng)分析第二章簡單電力系統(tǒng)分析和計(jì)算簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第1頁第二章簡單電力系統(tǒng)分析和計(jì)算2.5電力線路導(dǎo)線截面積選擇2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算2.2電能損耗2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗2.4網(wǎng)絡(luò)變換簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第2頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗

時(shí)尚計(jì)算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析主要方法，其實(shí)質(zhì)是求解表述電力網(wǎng)絡(luò)變量關(guān)系非線性方程。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析目標(biāo)：確定系統(tǒng)各處電壓和電力網(wǎng)功率分布，即時(shí)尚分布。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第3頁時(shí)尚計(jì)算主要是確定電壓與功率分布，所以用功率代替電流可得：2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗一、網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落1．電壓降落：串聯(lián)阻抗元件首末兩端電壓相量差。為電壓降落縱分量；為電壓降落橫分量。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第4頁

2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗①以為基準(zhǔn)，即

相量圖簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第5頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗

②以為基準(zhǔn)，即相量圖簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第6頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗★電壓降落統(tǒng)一表示式：☆說明2：單位：阻抗―Ω；電壓―kV；功率―MVA、MW、Mvar。尤其注意：計(jì)算電壓降落時(shí)，必須用同一端電壓與功率?！钫f明1：在采取有名制進(jìn)行計(jì)算時(shí)，借用單相電路進(jìn)行三相計(jì)算，即為節(jié)點(diǎn)1、2線電壓相量，為支路12兩側(cè)三相復(fù)功率。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第7頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗計(jì)算公式簡化：②高壓輸電線路特征X>>R，可令R

0，則：2、其它電壓質(zhì)量指標(biāo)：①110kV以下系統(tǒng)橫分量δU可略去不計(jì)，則：電壓損耗：兩點(diǎn)間電壓模值之差，慣用百分?jǐn)?shù)表示；電壓偏移：線路始、末端電壓與線路額定電壓數(shù)值之差，慣用百分?jǐn)?shù)表示。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第8頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗1、串聯(lián)阻抗支路功率損耗計(jì)算：

二、網(wǎng)絡(luò)元件中功率損耗①以為基準(zhǔn)，即

②以為基準(zhǔn)，即簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第9頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗2、并聯(lián)導(dǎo)納支路功率損耗計(jì)算：注：無功?QP正負(fù)與電納B正負(fù)相反。正向計(jì)算：已知反向計(jì)算：已知正反向計(jì)算原理完全相同，逐步遞推即可，只是推算方向不一樣。3、電力線路功率損耗計(jì)算：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第10頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗以反向推算為例：已知，設(shè)簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第11頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗例題2-1：一條220kV架空輸電線路，長度為210km，單位長度線路參數(shù)為：；線路末端負(fù)荷為100MW，，末端電壓為209kV。試求線路首端電壓和功率。解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所表示：線路末端已知：則簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第12頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗設(shè)首先計(jì)算線路末端功率：線路阻抗功率損耗：線路首端電壓：線路首端功率：，簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第13頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗4、變壓器功率損耗計(jì)算：正反向計(jì)算原理完全相同，逐步遞推即可，只是推算方向不一樣。以正向計(jì)算為例：；設(shè)正向計(jì)算：已知反向計(jì)算：已知簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第14頁例題2-2：一臺(tái)型號(hào)為SFL1-31500/110，變比為110/11kV降壓變壓器，已知始端電壓為108kV，輸入功率為20＋j15MVA，其歸算到110kV側(cè)參為：。試求變壓器末端電壓和功率。2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗解：設(shè)，首先計(jì)算導(dǎo)納支路功率損耗：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第15頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗阻抗中功率損耗：變壓器末端輸出功率：變壓器末端電壓：末端實(shí)際電壓：所以，變壓器末端電壓和輸出功率：，簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第16頁2.1網(wǎng)絡(luò)元件中電壓降落和功率損耗三、運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率：關(guān)于變電所和發(fā)電廠簡化計(jì)算(a)變電所G（b）發(fā)電廠簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第17頁2.2電能損耗最大負(fù)荷損耗時(shí)間τmax：整年電能損耗?W除以最大負(fù)荷時(shí)功率損耗?Pmax，即：。

一、線路中電能損耗：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第18頁2.2電能損耗輸電效率：指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率比值，常以百分?jǐn)?shù)表示：線損率或網(wǎng)損率：線路上損耗電能與線路始端輸入電能比值。二、變壓器中電能損耗：

包含電阻中銅耗和電導(dǎo)中鐵耗兩部分。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第19頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算①由已知電氣接線圖作出等值電路；②簡化等值電路；③用逐段推算法從一端向另一端逐個(gè)元件地確定電壓和功率傳輸。一、簡單開式網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算:1、基本步驟：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第20頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算時(shí)尚計(jì)算分析以簡化等值電路（c）為例進(jìn)行分析：已知同一節(jié)點(diǎn)電壓和功率時(shí)，逐段推算時(shí)尚分布；

已知不一樣節(jié)點(diǎn)電壓和功率時(shí)，循環(huán)往返推算時(shí)尚分布；

簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第21頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算①已知；設(shè)，則：2、已知同一節(jié)點(diǎn)電壓和功率時(shí)，逐段推算時(shí)尚分布：★求得時(shí)尚分布結(jié)果后，依據(jù)需要將各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓歸算至原電壓等級(jí)。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第22頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算②已知；設(shè)，則：結(jié)論：這是一個(gè)將電壓和功率由已知節(jié)點(diǎn)向未知節(jié)點(diǎn)逐段交替遞推方法?！锴蟮脮r(shí)尚分布結(jié)果后，依據(jù)需要將各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓歸算至原電壓等級(jí)。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第23頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算例題2－4：如圖所表示電力系統(tǒng)，相關(guān)參數(shù)已標(biāo)注在圖中。如要求變壓器低壓側(cè)電壓為36kV，試計(jì)算電源處母線電壓及輸入功率。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第24頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算解：依據(jù)已知條件求得110kV等值電路：Z12=ZL，Z23=ZT，Y10=Y20=jBL/2設(shè)，節(jié)點(diǎn)3側(cè)實(shí)際電壓歸算到110kV側(cè)：

簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第25頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算阻抗Z23中功率損耗節(jié)點(diǎn)2電壓導(dǎo)納支路Y20功率損耗簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第26頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算阻抗Z12中功率損耗節(jié)點(diǎn)1電壓導(dǎo)納支路Y10功率損耗：結(jié)果：電源處母線電壓為輸入功率為簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第27頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算2）依據(jù)，按照將電壓和功率由已知節(jié)點(diǎn)向未知節(jié)點(diǎn)逐段交替遞推方法，可得；1）若已知，記為，假設(shè)節(jié)點(diǎn)4電壓為；3）需進(jìn)行往返重復(fù)推算，直至滿足精度要求。示意以下：3、已知不一樣節(jié)點(diǎn)電壓和功率時(shí)，循環(huán)往返推算時(shí)尚分布：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第28頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算說明1：該計(jì)算已屬迭代范圍。每一次往或返推算時(shí)，推算始端均采取已知節(jié)點(diǎn)電壓或功率；即：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第29頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算說明2：在實(shí)際工程應(yīng)用中，往往認(rèn)為一次往返計(jì)算便可得足夠精度結(jié)果時(shí)尚分布，即：注意：一返過程只是為了得到末端電壓，不需再進(jìn)行功率分布推算，直接利用一去過程功率計(jì)算結(jié)果推算電壓降落既可得電壓分布結(jié)果。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第30頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算例題2-5：如圖所表示簡單系統(tǒng)，額定電壓為110kV雙回輸電線路，長度為80km，其單位長度參數(shù)為：，，變電所裝有兩臺(tái)容量為15MVA變壓器，變比為110/11kV，2臺(tái)并聯(lián)后歸算到110kV側(cè)參數(shù)為：，；若線路首端實(shí)際運(yùn)行電壓為121kV，。試計(jì)算線路始端輸入功率和變壓器末端電壓（忽略電壓降落橫分量）。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第31頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算解：輸電線路等值電阻、電抗和電納分別為：

一去過程：設(shè)，已知等值電路:簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第32頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算阻抗Z23中功率損耗節(jié)點(diǎn)2電壓導(dǎo)納支路Y20、Y?20功率損耗簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第33頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算一返過程：依據(jù)推算出各段功率分布和已知，計(jì)算節(jié)點(diǎn)2、3電壓，不需要重新推算各段功率分布。

阻抗Z12中功率損耗節(jié)點(diǎn)1電壓導(dǎo)納支路Y10功率損耗簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第34頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算由和計(jì)算U2由和計(jì)算U3U3實(shí)際電壓為線路首端輸入功率為變壓器末端實(shí)際電壓為簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第35頁作業(yè)題：有一回電壓等級(jí)為110kV輸電線路：；末端接一臺(tái)變比為110/11/kV降壓變壓器，其歸算到110kV側(cè)參數(shù)為：。如圖所表示：（A、B、C分別表示三個(gè)節(jié)點(diǎn)，忽略電壓降落橫分量），試求：①若要求C點(diǎn)電壓為12kV，試計(jì)算A點(diǎn)電壓和輸入功率（計(jì)算過程只寫計(jì)算公式，注意標(biāo)清楚各量下標(biāo)）。②若A點(diǎn)實(shí)際電壓為115kV，求B、C兩點(diǎn)實(shí)際電壓（要求有計(jì)算結(jié)果）。2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第36頁1、基本步驟：①計(jì)算運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率，得到僅有串聯(lián)阻抗簡化等值電路；②假設(shè)全網(wǎng)為額定電壓且不考慮各元件損耗，計(jì)算初步功率分布；③按初步功率公布結(jié)果在功率分點(diǎn)處將閉式網(wǎng)絡(luò)分解為兩個(gè)開式網(wǎng)絡(luò)，分別按開式網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚計(jì)算方法（上次課內(nèi)容）計(jì)算時(shí)尚分布。2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算一、閉式網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算：1）簡單環(huán)網(wǎng)初步功率分布計(jì)算：以最簡單單一環(huán)網(wǎng)為例，主要由一個(gè)電源供電。2、閉式網(wǎng)絡(luò)初步功率分布計(jì)算：思索：計(jì)算初步功率分布目標(biāo)是什么？簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第37頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算依據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖及各元件參數(shù)計(jì)算等值電路并化簡，得僅含串聯(lián)阻抗元件等值電路。第一步：簡化等值電路簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第38頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算第二步：假設(shè)全網(wǎng)為額定電壓且不考慮各元件損耗，用回路電流

法解該簡化等值電路Sa為流經(jīng)阻抗Z12功率，Sb為流經(jīng)阻抗Z31功率。同理可得：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第39頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算Sa、Sb計(jì)算即初步功率計(jì)算，其關(guān)系可用一個(gè)等值兩端供電網(wǎng)絡(luò)圖表示（即兩端電壓相等）：☆計(jì)算結(jié)果校驗(yàn)：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第40頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算第三步：擴(kuò)展到對(duì)應(yīng)多節(jié)點(diǎn)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中其中m為除所流出功率節(jié)點(diǎn)外其余各節(jié)點(diǎn)。計(jì)算結(jié)果校驗(yàn)：2）兩端供電網(wǎng)絡(luò)初步功率分布計(jì)算（兩端電壓不相等）：第一步：兩端供電網(wǎng)絡(luò)和環(huán)網(wǎng)之間等效◎回路電壓為0單一環(huán)網(wǎng)等值于兩端電壓大小相等、相位相同兩端供電網(wǎng)絡(luò)；◎兩端電壓大小不相等、相位不相同兩端供電網(wǎng)絡(luò)，可等值于回路電壓不為0單一環(huán)網(wǎng)。簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第41頁第二步：用回路電流法求解等值簡單環(huán)網(wǎng)2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算

與回路電壓為0環(huán)網(wǎng)相比,不一樣在于循環(huán)功率SC出現(xiàn)。同理：循環(huán)功率SC簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第42頁a.求得網(wǎng)絡(luò)功率分布后，確定其功率分點(diǎn)以及流向功率分點(diǎn)功率；b.在功率分點(diǎn)（網(wǎng)絡(luò)最低電壓點(diǎn)）將環(huán)網(wǎng)解開，將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)看成兩個(gè)射形開式網(wǎng)絡(luò)；由功率分點(diǎn)開始，分別從其兩側(cè)逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算3、閉式網(wǎng)絡(luò)分解及時(shí)尚分布計(jì)算（以簡單單一環(huán)網(wǎng)為例）：

1）基本思緒2）功率分點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中一些節(jié)點(diǎn)功率是由兩側(cè)向其流動(dòng)；分為有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)，分別用“▲”和“△”表示?！锂?dāng)有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)不一致時(shí)，經(jīng)常在無功分點(diǎn)解開網(wǎng)絡(luò)。★普通情況下，功率分點(diǎn)總是該網(wǎng)絡(luò)最低電壓點(diǎn)；討論：當(dāng)有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)不一致時(shí)，將在哪一個(gè)分點(diǎn)解開網(wǎng)絡(luò)？簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第43頁設(shè)全網(wǎng)都為額定電壓UN，從無功分點(diǎn)3開始，以為推算始端，分別向1和1′方向推算：一去過程計(jì)算功率分布；一返過程利用功率分布結(jié)果計(jì)算電壓分布。2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算設(shè)節(jié)點(diǎn)3為無功功率分點(diǎn)，則

3）網(wǎng)絡(luò)分解和時(shí)尚計(jì)算：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第44頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算補(bǔ)充例題：如圖所表示：已知閉式網(wǎng)參數(shù)以下：，；負(fù)荷參數(shù)：，；試求閉式網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布及B點(diǎn)電壓。（A、B、C分別表示三個(gè)節(jié)點(diǎn)，忽略電壓降落橫分量）簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第45頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算解：將簡單環(huán)網(wǎng)等效成等值兩端供電網(wǎng)絡(luò)：1、初步功率計(jì)算：驗(yàn)證：2、網(wǎng)絡(luò)分解：由初步功率結(jié)果可知，C點(diǎn)為功率分點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)C將網(wǎng)絡(luò)分解成兩個(gè)開式網(wǎng)絡(luò)；簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第46頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算3、時(shí)尚分布計(jì)算：設(shè)一去過程：

利用從功率分點(diǎn)C分別向A和A′推算功率分布a）簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第47頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算b）一返過程：利用一去過程功率分布計(jì)算結(jié)果推算電壓分布簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第48頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算（a）利用和計(jì)算節(jié)點(diǎn)C電壓（b）利用和計(jì)算節(jié)點(diǎn)B電壓利用和計(jì)算節(jié)點(diǎn)C電壓近似取

簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第49頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算時(shí)尚分布圖：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第50頁2.3電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚分布計(jì)算二、電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)尚調(diào)整伎倆：串聯(lián)電容：抵償線路感抗，將其串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)中阻抗相對(duì)過大線路上，可起轉(zhuǎn)移其它重載線路上流通功率作用。串聯(lián)電抗：限流，將其串聯(lián)在重載線路上可防止該線途經(jīng)載。但其上電壓損耗增大，影響電壓質(zhì)量，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有影響，普通不用。附加串聯(lián)加壓器：產(chǎn)生一環(huán)流或強(qiáng)制循環(huán)功率，使強(qiáng)制循環(huán)功率與自然分布功率疊加可到達(dá)理想值。☆網(wǎng)絡(luò)中有功功率損耗最小功率分布取決于各段電阻。使時(shí)尚按有功功率損耗最小進(jìn)行分布一、時(shí)尚調(diào)控目標(biāo)：簡單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算概述第51頁2.4網(wǎng)絡(luò)變換一、等值電源法：兩個(gè)或兩個(gè)以上有源支路向同一節(jié)點(diǎn)供電時(shí)，可用一個(gè)等值有源支路替換。替換后，網(wǎng)絡(luò)中其它部分電壓、電流、功