电力系统的潮流计算

电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/251第十章电力传输的基本概念十章和十一章部分内容合并，均属于稳态运行的内容。稳态运行状况的分析和计算重点是电压、电流和功率的分布，即潮流分布，且主要研究电压和功率的分布。电流系统潮流计算是电力系统稳态分析的主要方法，是分析中使用最广泛、最基本和最重要的计算。通过计算可以对系统运行方式的合理性、经济性、安全性和可靠性进行分析评价。并据此提出改进措施。潮流计算也是电力系统规划设计的一项基础工作。电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/252最基本的网络元件：输电线路、变压器一、输电线路的电压降落和功率损耗二、变压器的电压降落和功率损耗10-1网络元件的电压降落和功率损耗电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/253一、输电线路的电压降落和功率损耗1.电压降落线路首末端两点电压的相量差图10-1简单输电线路VRjxSLD'S''SII1V2VIjXRVV)(21图10-2相量图ΔV2(AD)——电压降落的纵分量δV2(DB)——电压降落的横分量IBAδφ2IjX1V2VIRDS″、S´：线路两端的一相功率；SLD：负荷一相功率电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/254222222sincossincosRIXIVXIRIVBAδφ2IjX1V2VIRD222221)(VjVVVIjXRVV＝22222sincos''''''IjVIVjQPIVS2222''''''''VRQXPVVXQRPV（1）以V2做为参考相量，已知İ和φ2压降：一相功率：功率代替电流：2222/sin/cosVQIVPI2V2V电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/25512222221''''''''VVRQXPjVXQRPVVVVV＋＝222222221)()(VVVarctgVVVV＝电压有效值和相位角：BAδφ2IjX1V2VIRD有效值：V1、V2间的相位角电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/256（2）若以电压相量V1作参考轴（求V2）1111''''VRQXPVVXQRPV21111112''''VVRQXPjVXQRPVVVVV＝111212112)()(VVVarctgVVVV－－＝δφ1IjX1V2VIR1V1VI11111sincos'''IjVIVjQPIVS111121)(VjVVVIjXRVV＝有效值：V1、V2间的相位角电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/257注意：功率是电流和电压的综合量，计算某点功率时，要取同一点电压。1111''''VRQXPVVXQRPV2222''''''''VRQXPVVXQRPVRjxSLD'S''SII1V2V≠≠电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/258电压损耗：两点间电压绝对值之差称为电压损耗2.电压损耗和电压偏移AGVVV21当输电线路不长，首末两端的相角差不大时，近似有：AG≈AD百分数表示：100%21NVVVVBAδ1V2VGDO电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/259电压偏移：网络中某点的实际电压同该处的额定电压之差称为电压偏移NVVV百分数表示：电压实际高低对用户产生影响，而电压相位对用户没有影响。电压损耗和电压偏移反映电力系统电能质量的重要指标。%100(%)NNVVVV电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2510☺关于化简21VV－1V2V1V2V2V1V222111VVVVVV＋－电压降落的横分量对端电压值的影响很小，可以把δV忽略。2222222221)()(VXQRPVVVVVVV＝11112''VXQRPVVVV高压输电系统中，元件参数XR，可忽略电阻R的影响。有：VPXVQRPXVVQXVQXPRV≈=≈+=－221VXQVV112'VXQVV电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/25111.高压输电系统中，电压降落的纵分量ΔV主要取决于元件所输送的无功功率Q；横分量δV主要取决于元件所输送的有功功率P。2.元件两端电压的大小之差（电压损耗）主要取决于Q，相角之差主要取决于P。1112/VVVXParctg－2221/VVVXParctg相角也可以化简：低压输电网络中R与X相差不大，甚至R大于X，上述结论不成立。VPXVVQXV≈≈221VXQVV112'VXQVV电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/25123、功率损耗)+(''+''=)+(=+22222jXRVQPjXRIQjPSLLL＝)(''2122jXRVQPSorL2222112121BVQBVQBB线路电容输电线路：采用π型等值电路，两端具有等值电纳。RjxSLD'S''SI1I1V2V2IjB/2jB/21S2S21222222212VQPVQPIVSVSI电容消耗无功功率（充电功率）,容性,为负值。ΔQ∝V2，与负荷无直接关系。电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2513二、变压器(T型等值电路)励磁损耗（接地励磁支路消耗有功，铁耗）阻抗损耗（与线路类似）ΔS01VRTjxTGT-jBT2VS1S’S21III210)(VjBGST)(''''2222TTSjXRVQPS＝0SSSST＝与负荷无关，∝V2∝与负荷2电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2514三、实际计算1.已知末端功率与电压，求另一端功率和电压LDSjQPS222＝22''BQjSSRjxSLD1S2SΔQB2ΔQB1'S''S''''jQP2221''''''''VRQXPjVXQRPVV111'''BLBQjSSQjSS11jQP负荷端21222222212221)(21BVjXRVQPBVSQjSQjSBLB电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/25152．已知末端功率、始端电压LDSS2已知：1112''''VRQXPjVXQRPVV11jQP211121'''BVjjQPQjSSBLLBQjPQjSS22'''jQPXVQPjRVQPBVS22222222222''''''''21假设末端电压为线路额定电压VNRjxSLD1S2SΔQB2ΔQB1'S''S1VVNNVV21111112''''VRQXPjVXQRPVVVVV＝由电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2516意义电力系统分析计算中最基本的一种：规划、扩建、运行方式安排定义根据给定的运行条件求取给定运行条件下的节点电压和功率分布第十一章电力系统潮流计算电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2517所需知识(1)根据系统状况得到已知元件：网络、负荷、发电机(2)电路理论：节点电流平衡方程(3)非线性方程组的列写和求解历史手工计算：近似方法计算机求解：严格方法已知条件负荷功率发电机电压LdLdPjQ电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/251811-1开式网络电压和功率的分布计算开式网络中功率的分布一般由电源向负荷侧输送功率。开式网络一般是由一个电源点通过辐射状网络向若干个负荷节点供电。潮流计算的任务就是要根据给定的网络接线和其他已知条件，计算网络中的功率分布、功率损耗和未知的节点电压。（a）放射式网络（b）干线式网络（c）树状网络电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2519补充内容：已知末端功率和末端电压（课本没提及）可以利用单线路计算公式，从末端开始逐级往上推算1V2V3V4V11RjX22RjX33RjX1234求功率电压求功率电压求功率电压计算起点1234计算终点电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2520补充内容：具体过程：434343434343VRQXPVVXQRPV34232343)()(VVVVVV＝)(3324242434jXRVQPS3443SSS32333)(YVSSLD333LDSSS再利用V3、S3往前推…直到V1、S11V2V3V4V11RjX22RjX33RjX12342S3S1S2LDS3LDS4S3S电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2521一、已知各节点功率和首端电压供电点A通过馈电干线向负荷节点b、c和d供电，各负荷节点功率已知。要求确定各负荷点电压和网络中的功率分布。已知电源点电压和负荷节点的功率，采取近似的方法通过迭代计算求得。AbcdLDbSLDcSLDdS123VA电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2522Abcd22jRX22Bj22Bj11jRX12Bj12Bj33jRX32Bj32BjAbcdLDbSLDcSLDdS1231、建立开式网络的等值电路电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2523将输电线等值电路中的电纳支路都分别用额定电压VN下的充电功率代替Abcd22jRX22Bj22Bj11jRX12Bj12Bj33jRX32Bj32Bj212BNiiQBV212121[()]2BBNbLDbLDbLDbbbSSjQjQPjQBBVPjQ223231[()]2cccLDcBBLDcLDcNSSjQjQPjQBBVPjQ2331()2BNdLDdLDdLDdddSSjQPjQBVPjQ2、简化网络、引入“计算功率”计算功率：充电功率和相应节点的负荷功率的合并。电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2524bS1S1S2SAbcd22jRX11jRX33jRX1BjQ2S3S3ScSdSAbcd22jRX22Bj22Bj11jRX12Bj12Bj33jRX32Bj32Bj原网络简化为由三个集中阻抗元件相串联，4个节点（包括供电点）接有集中负荷jΔQB1、Sb、Sc、Sd的等值网络。电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2525第一步，从离电源点最远的节点d开始，利用线路额定电压，逆着功率传送的方向依次算出各段线路阻抗中的功率损耗和功率分布。对于第三段线路3dSS22333332()LNPQSRjXV333LSSS对于第二段线路23cSSS22222222()LNPQSRjXV222LSSS同样地第一段线路111LSSS12bSSS11111112()LNPQSRjXVbS1S1S2SAbcd22jRX11jRX33jRX1BjQ2S3S3ScSdS3、功率分布计算电力系统分析第十一章电力系统的潮流计算2020/4/2526第二步，利用第一步求得的功率分布，从电源点开始，顺着功率传送方向，依次计算各段线路的电压降落，求出各节点电压。先计算电压Vb。11