第三章简单电力系统计算(精)

课程负责人：穆钢教授申报单位：东北电力大学简单电力网络的计算和分析第三章《电力系统分析》2020年4月29日星期三介绍简单电力网络潮流分布的目的（物理概念）掌握各种简单电力网络潮流分布的手算方法引言《电力系统分析》2020年4月29日星期三问题的提出GG110KV220KVb50+j30MVAgx2×LGJ—400/502×LGJ—120/25F12150km180+j100MVA120km60kmLGJ—120/25简单电力网络接线图《电力系统分析》2020年4月29日星期三主要内容3电力网络的简化方法及其应用4电力网络潮流的调整控制2辐射型和环型网络中潮流分布1电力线路和变压器运行状况的计算和分析《电力系统分析》2020年4月29日星期三L12电力线路的物理模型电力线路的物理模型和等值电路电力线路和变压器运行状况的计算和分析21型等值电路PZL2jBG2jBG第一节《电力系统分析》2020年4月29日星期三1.电力线路的功率损耗计算一.电力线路的功率损耗和电压降落《电力系统分析》2020年4月29日星期三图3－1中，设末端电压为，末端功率为，则末端导纳支路的功率为2~S222222121~jBUGUSy22222~~~QjPSSSy阻抗支路末端的功率为阻抗支路中损耗的功率为zZzQjPXUQPjRUQPS222222222222~2U《电力系统分析》2020年4月29日星期三始端导纳支路的功率为11212112121~yyyQjPjBUGUS始端功率为11111~~~jQPSSSy1121~~~QjPSSSz阻抗支路中始端的功率为未知量，怎么求呢？《电力系统分析》2020年4月29日星期三2.电力线路的电压降落计算电力线路的电压相量图－图231U2UUUdU电压降落:线路始末两端电压的相量差.21UdUU或《电力系统分析》2020年4月29日星期三则上式可改写为UjUUU)(21再令:UUXQRP222UUXQRP222取与实轴重合，如图3－2。则由ZUSUU2221~)()()(222222222221UXQRPjUXQRPUjXRUQjPUU可得《电力系统分析》2020年4月29日星期三20U220UU电压降落:电压损耗：电压偏差：UjUUU21221UUU%1001NNUUU%1002NNUUU电压调整(其中为线路末端空载时的电压数值)3.衡量电压质量的指标《电力系统分析》2020年4月29日星期三二、电力线路上电能损耗RUQPPL222TRUQPWL222式中为电能损耗，为有功功率损耗，为时间。更为精确的计算方法如下式:323232322222221212121)()()(tjXRUQPtjXRUQPtjXRUQPWtttttttttL另一种方法是由最大负荷利用小时数与最大负荷时的功率损耗求得，即LWLPT《电力系统分析》2020年4月29日星期三maxmaxPWL其中，可以根据最大负荷利用小时数直接查取最大负荷损耗时间。表3—1所列就这种最大负荷损耗时间与最大负荷利用小时数的关系.maxTmaxmaxTmax《电力系统分析》2020年4月29日星期三5600570058005900595070004850500051005200525065004200435045004600465060003600375039504000410055003000320034003500360050002500270029003000315045002000220024002600275040001600180020002150235035001250140016001800200030009501100125015001700250070080010001200150020001.000.950.900.850.80)(maxhTcoscos表3—1最大负荷损耗时间与最大负荷利用小时数的关系)(maxhTmaxmaxT有表可见,不仅与有关,还与线路传输功率的功率因数有关.《电力系统分析》2020年4月29日星期三求出电能损耗后就可求出另一个标志经济性能的指标:线损率%=%100%10021《电力系统分析》2020年4月29日星期三电力变压器的物理模型和等值电路型等值电路21ZTTTjBGT12变压器的物理模型三.变压器的功率损耗、电压降落《电力系统分析》2020年4月29日星期三1~S2U1UYTZ1~yS变压器的电压和功率－图232~S2~S1~S阻抗支路末端的功率为zZzQjPXUQPjRUQPS222222222222~．变压器的功率损耗《电力系统分析》2020年4月29日星期三阻抗支路中始端的功率为1121~~~QjPSSSz1121211~yyyQjPjBUGUS始端导纳支路的功率为始端功率为11111~~~jQPSSSy仅希注意，变压器励磁支路的无功功率与线路支路的无功功率符号相反。《电力系统分析》2020年4月29日星期三．变压器阻抗支路电压降落类似电力线路的电压降落,变压器阻抗中电压降落的纵,横分量分别为:222UXQRPUT222UXQRPUT变压器始端的电压为:2221)()(UUUU＋各物理量意义见《电力系统分析》2020年4月29日星期三222UXQRPU2.由电压损耗的纵分量、横分量1.由电压损耗纵分量可知降低电压损耗的方法有：提高电压等级；增大导线截面积；减小线路中流过的无功功率。222UXQRPU讨论：《电力系统分析》2020年4月29日星期三线路(变压器)两端电压相角差；主要取决于输送的有功功率。线路(变压器)两端电压幅值差，主要取决于输送的无功功率；对于高压输电网（RX）,则22UXQU22UXPU《电力系统分析》2020年4月29日星期三第二节辐射型和环型网络中潮流分布s116KVLGJ—70/10GG10+j8MVA20+j15MVA80kmLGJ—70/1050km50kmLGJ—70/108+j6121/6.3KV辐射形网络接线图举例《电力系统分析》2020年4月29日星期三一.简单辐射形网络的潮流计算简化等值电路jBL/2jBL/2ASAUDUDSASBSBUBS0SBSZLZTABDCSBLTTDSAASDCBS简单辐射形网络接线图《电力系统分析》2020年4月29日星期三辐射形网络电压、功率的关系:非线性迭代解1.已知同一点的电压、功率:递推计算已知始端电压和功率ASAU已知末端电压和功率DUDS《电力系统分析》2020年4月29日星期三2.已知一端电压与另一端功率:两步计算:设全网为额定电压,计算功率损耗(不计电压损耗),推算全网功率分布、始端功率;由始端电压、功率向末端推算电压损耗(不再另算功率损耗),计算各母线电压。若结束,否则将作为继续回代,称该方法为UUN末U末UN前推回代法《电力系统分析》2020年4月29日星期三TL12二.运算负荷与运算功率1.变电所的运算负荷简化等值电路1UP2S0S2U2S12ZTZL1S1S《电力系统分析》2020年4月29日星期三变电所等值负荷:T21SSS变电所运算负荷:P211SSS)2Bj(USL2NP2等值负荷+一次母线所连线路充电功率的1/2其中《电力系统分析》2020年4月29日星期三2.发电厂的运算功率1SfS12LTDS0SP1S1SDSfSZLZT122S简化等值电路《电力系统分析》2020年4月29日星期三发电厂等值功率:TD11SSSS发电厂运算功率:P112SSS)2Bj(USL2NP1等值功率—升压母线所连的线路充电功率的1/2。《电力系统分析》2020年4月29日星期三三.闭环形网络中的潮流分布例简单环式网络接线图举G142536T--3L--1T--1T--2L--2L--3《电力系统分析》2020年4月29日星期三基本解题思路—两步计算（1）设全网为额定电压,不考虑功率损耗,求网络的基本功率分布;（2）依基本功率分布,在功率分点将闭式网打开,分别按开式网计算.闭环形网络可分为:两端供电网和简单环式网络《电力系统分析》2020年4月29日星期三G152637T--3T--1T--28T--4G41、两端供电网的基本功率分布两端供电网络接线图《电力系统分析》2020年4月29日星期三34322321241)()(ZIIIZIIZIduUULDLDaLDaa34231233423423)(ZZZduIZIZZILDLDaU44S1SSaZ3114َZ23Z12SbSLD2SLD3IaU123简化等值电路《电力系统分析》2020年4月29日星期三31231234334232~)(~~ZZZudUZSZZSIUSNLDLDaNa其中31231234334232~)(~ZZZZSZZSLDLD为功率的自然分布,312312~ZZZudUNCS为强制功率.假设NUUUUU4321则有《电力系统分析》2020年4月29日星期三LD2a23SSS41LD3LD2SSSS无功分点：说明：不计损耗基本功率分布:不计功率损耗的分布,反映电流分布功率分点:功率从两侧供给有功分点:《电力系统分析》2020年4月29日星期三Z)UU(UZZSZ)UU(UZZSA1A2Nn1mmbA2A1Nn1mmmaSSm称上式为潮流计算的负荷矩公式推广到n个负荷节点:《电力系统分析》2020年4月29日星期三G142536T--3L--1T--1T--2L--2L--3简单环式网络接线图2、环网的基本潮流分布《电力系统分析》2020年4月29日星期三Ia1SLD2SLD3Sa23I23ILD2ILD3I31环网等效电路的潮流分布《电力系统分析》2020年4月29日星期三设1，2，3节点电压相等,NUUUU321312312233123131)(~~~ZZZZZSZSIUSLDLDaa环网初功率分布:同理,由负荷矩公式可得:31231212233122)(~~~ZZZZZSZSSLDLDb《电力系统分析》2020年4月29日星期三设忽略网络中的功率损耗223~~~LDaSSS32331~~~LDSSS，打开网络成辐射网：Sa12Z12SLD231'Z23SbSLD113Z《电力系统分析》2020年4月29日星期三设节点2为功率分点，则在2点将环网打开:找功率分点---环路上电压最低点Sa12Z12S'LD2Z3131'Z23SbSLD3S''LD22'aLDSS~~2322~~SSLD图中《电力系统分析》2020年4月29日星期三说明功率的自然分布——各段线路负荷的分布取决于阻抗循环功率——取决于电压差的取向Ud闭式网的基本功率分布：两端电源电压相等时的自然功率分布+与负荷无关的循环功率《电力系统分析》2020年4月29日星期三Ud的产生：两端供电；环路中变压器变比不匹