第3章 简单电力系统的潮流计算

第3章简单电力系统的潮流计算3.1基本概念3.2开式网络的电压和功率分布计算3.3简单闭式网的电压和功率分布计算本章提示负荷功率的表示法；电压降落、电压损耗、电压偏移、运算电源功率、运算负荷功率的基本概念；电力网元件的功率损耗、电压损耗的计算；开式网、简单闭式网的潮流计算（同一电压级、多个电压级）。3.1.1负荷功率的表示方法3.1.2电压降落、电压损耗、电压偏移3.1.3功率损耗3.1.4运算负荷功率和运算电源功率3.1基本概念3.1.1负荷功率的表示方法*SUI*SUIIφj0Iα-αβU3.1基本概念复功率的两种定义表达式于是复功率的两种表达式jQPS~+SPjQIUS*3~*3~IUS单相电路三相电路UI没有物理意义*SUI*SUI本课本复功率采用+SPjQ*SUI邱关源《电路》复功率()cossinuiSUIUIUIjUIPjQ)(*333~jjjUIeIeUeIUS33cossinjUIUIjPjQjQPS~若负荷为容性cos00负荷为感性cos00负荷为容性3.1.2电压降落、电压损耗、电压偏移电流通过电力网元件时，电压就会发生变化。电压降落、电压损耗、电压偏移表示电压变化的三个变量。1U1~SIjXRI2~S2ULDS~电压降落相量差结果为相量网络元件首末端电压的相量差1U1~SIjXRI2~S2ULDS~12UU222PjQIU＝12()UURjXI22221222XPRQXPQRUUjUU22~~2222-=SUIPjUISQ222UjUU＝22221222XXPRQPQRUUjUU由于220UU所以22UU电压降落的纵分量电压降落横分量222222221)()(UUUarctgUUUU＝电压降落的纵分量电压降落横分量首末端电压的相位差1222UjUUU＝网络末端、、已知，2U2P2Q以为参考相量2U220UU则首端电压为1UABCI1U2U2U2Uj11111111112UjUUURQXPjUXQRPUU212112)()(UUUU111arctanUUU网络末端、、已知，1U1P1Q以为参考相量2U110UU则首端电压为2U近似计算时，可以忽略电压降落的横分量。222UUU由于一般情况下22122PRQXUUU电压损耗12UUUAD代数差结果为标量3.1基本概念电压损耗电力网两点电压的代数差δ较小时，AC≈AD电压偏移100NNUUU电压偏移（％）＝反映供电电压的质量电压偏移是指，电网中某点的实际电压与网络该点处的额定电压之差。3.1.3功率损耗功率损耗阻抗中的导纳中的功率损耗与功率有关与电压有关3.1基本概念功率损耗输电线路和变压器上都要产生功率损耗G阻抗上产生的损耗随着传输功率的增大而增大。导纳上产生的损耗，可以近似认为只与电压有关，而与传输功率无关。阻抗上的功率损耗线路阻抗(RL+jXL)上的功率损耗LS变压器阻抗(RT+jXT)上的功率损耗TS导纳上的功率损耗线路导纳(GL+jBL)上的功率损耗0S变压器导纳(GT+jBT)上的功率损耗0S输电线路阻抗上的三相功率损耗3SUI3SIU线电流由于相电流等于线电流，所以三相输电线路阻抗上的三相功率损耗为22222222333()3LPLLSSSIRjXRjXUPQRjXPQUjXRUQPSL212121~LLLQPjXRUQPjXRIS2222222~3.1基本概念2222222222==PQSIUU2、已知首端电压U1和功率P1、Q11、已知末端电压U2和功率P2、Q2变压器绕组阻抗上的功率损耗22222TT22TTTPQSIRjXRjXPQU2222222222==PQSIUU1、已知变压器输出端电压U2和功率P2、Q222%()()100cscTsNNNSUSSPjSSS常用222222222222222222222222222%()()10%()()()()()%()()()()0TTTTTsNTNTNTNNNNNNNsNNsNNNNssNNNPQSIRjXRjXUUUSSSSRIjXIRIjISSSUSSPjSSSSUUSSSPjSSSUS2211T21TTPQSRjXU2、已知变压器输入端电压U1和功率P1、Q1导纳中的功率损耗变压器导纳中的输电线路导纳中的3.1基本概念输电线路导纳中的22112211QU,U22BBBQB近似计算时，常用UN代替U1,U2对于输电线路，由于忽略了电导G,只考虑电容，因此可以不计有关功率损耗，只有无功损耗∆QB，此无功损耗为容性无功功率，于是线路首、末端无功功率为。21210UU~TTjBGS变压器导纳中的功率损耗变压器NSIjPS100%~0003.1基本概念实际计算时可以根据空载实验数据直接确定•运算电源功率发电厂高压线输入系统的等值功率。等于发电机机压母线送出的功率，减去变压器阻抗、导纳的功率损耗，加上发电厂母线所在连线导纳中无功损耗的一半。3.1.4运算负荷功率和运算电源功率1S2SG0~SS~2CQj0122CQSSSjS2~~~01CQjSSS输送电系统发电厂供电系统发电厂母线所在连线导纳中无功损耗的一半运算电源功率变压器导纳的功率损耗变压器阻抗的功率损耗发电机送出的功率变电所高压线从系统吸取的等值功率。等于变电所二次侧的集中负荷，加上变压器阻抗、导纳的功率损耗，减去变电所发高压母线所在连线导纳中无功损耗的一半。运算电源功率运算负荷功率1S2S2~~~~021CQjSSSSS~2CQj0~S2~~~02CQjSSS输送电系统供电系统发电厂母线所在连线导纳中无功损耗的一半变压器导纳的功率损耗变压器阻抗的功率损耗变电所二次侧的集中负荷3.2开式网络电压和功率分布计算开式网络多级电压开式网络同一电压等级开式网已知同一端的电压和功率已知不同端的电压和功率任何一个负荷点都只能从一个方向获得电能3.2.1同一电压等级开式网络的计算A12bcLDbS~LDcS~UN系统图AR1+jX1R2+jX2LDbS~bcLDcS~jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2bcAAS~21Qj''1~S'1~S1~SbS~'2~S2~S''2~SCS~11jXR22jXRA12bcLDbS~LDcS~UN系统图等效电路图简化后的等效电路图222~~NLDccUBjSS222122~~NNLDbbUBjUBjSS211NUBQ考虑线路首末端电纳时，线路负荷点处的总负荷开式网络电力系统:已知同一端的电压和功率已知末端电压和功率始端电压和功率？利用前面计算电力线路和变压器的功率损耗及电压降落功式直接进行潮流计算，由末端开始逐段向始端进行推算。同样可利用前面计算电力线路和变压器的功率损耗及电压降落功式直接进行潮流计算，从首端开始逐段向末端进行推算。已知首端电压和首端功率末端电压和功率？3.2开式网络电压和功率分布计算AR1+jX1R2+jX2LDbS~bcLDcS~jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2cUAS~AUbcAAS~21Qj''1~S'1~S1~SbS~'2~S2~S''2~SCS~11jXR22jXR等效电路图简化后的等效电路图2''2'2~~~SSSbSSS~~~'2''122''2''222''2''22222''22''222222~XUQPjRUQPjXRUQPSccccSS~~''2bcAAS~21Qj''1~S'1~S1~SbS~'2~S2~S''2~SCS~11jXR22jXRcUAU2222UUUUcbcUXQRPU2''22''22cURQXPU2''22''22bc段第2段bU1''1'1~~~SSS2~~1'1QjSSA1122''12''11~jXRUQPSbbcAAS~21Qj''1~S'1~S1~SbS~'2~S2~S''2~SCS~11jXR22jXRcUAU2121UUUUbAbUXQRPU1''11''11bURQXPU1''11''11末端向首端逐段推算各点的功率和电压同时进行bUAb段第1段AR1+jX1R2+jX2LDbS~bcLDcS~jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2cUAS~AU已知不同端的电压和功率已知末端功率和首端电压首端功率和末端电压？步骤由末端向首端逐段计算功率由首端向末端逐段计算各点电压计算功率损耗时，电压以UN代替计算电压损耗时，电压为实际电压•计算步骤为：1.假设所有未知的节点电压均为额定电压（末端额定电压）。2.根据所假设的末端额定电压和给定的末端功率从线路末端开始，按照已知末端电压和末端功率潮流计算的方法，逐段向前计算功率损耗和功率分布，直至线路首端电压和首端功率。3.然后利用给定的首端电压和计算得到的首端功率，从线路首端开始，按照已知首端电压和首端功率的潮流计算方法，逐段向末端推算，求出各段的电压降落，得到各节点的电压及末端电压和末端功率。4.再由给定的末端功率和新计算出电压，从线路末端开始向首计算，重复步骤2，再次求出首端功率。重复步骤3，……。直到直到达到满意的精度（同时满足给定的末端功率和首端电压）为止（可以通过编程求解）。假设的末端额定电压给定的末端功率首端电压首端功率给定的首端电压计算得到的首端功率末端电压末端功率步骤1步骤2比较已知末端功率和首端电压首端功率和末端电压？给定值与计算值例：系统图及等值电路图如下，参数归算到110KV侧，每台变压器额定容量为20MVA，ΔPS=135KW，US%=10.5，ΔP0=22KW,I0%=0.8，变压器变比为110/11KV，低压侧负荷，当始端电压为，116KV时，求变压器低压侧电压及电压偏移百分数。MVAjSL2030~BAC116KVcS~A(14.45+j20.75)Ω(2.04+j31.75)ΩBCj2.74×10-4sj2.74×10-4s(3.64×10-6-j2.64×10-5)sAS~'~ABS'~BCS''~ABScS~LSTS0ScQcQBCCTSSS0ABBCCSSSQABABLSSSAABCSSQ001()=14.45+20.752Zlrjxj由于ABC两点之间为双回路并联输电-4002()=0+2.7410YlgjbjAB两点之间输电线路等效参数BC之间变压器线路等效参数22332321113511010=10204187522(2010)sNTNPUR.S22333%1110511010=10317625210021002010sNTNUU.X.S-3-302222210=210363636110TNPG.U2-3-3-5023%082010210=210264462808910100100110NTNIS.B.U用额定电压110kV计算变压器和线路功率损耗，线路始端功率=30+20CCCSPjQj线路末端功率变压器变比为110kV/11kV2cN2%=2()()100210536062(013520)()10022002