41电力系统潮流计算

电力系统潮流计算第四章§4电力系统潮流计算潮流计算——电力系统稳态分析中一种最基本的计算。稳态分析计算——不考虑发电机的参数，将机端母线作为系统的边界点。潮流的基本概念在发电机母线上功率被注入网络；而在变（配）电站的母线上接入负荷；两者之间，功率在网络中流动。对于这种流动的功率，电力生产部门称之为潮流（PowerFlow）。电力系统潮流计算第四章电力系统潮流计算潮流计算的含义－－根据给定的运行参数（给定的有功、无功负荷，发电机发出的有功功率以及机端电压）确定系统的运行状态：计算网络中各母线节点的电压（幅值和相角）计算各支路中的功率分布及功率损耗。电力系统潮流计算第四章电力系统潮流计算潮流计算的用途---经常要做的计算，其他计算（暂态计算）的基础：选择导线及电气设备，确定主接线方案；计算网络的电能损耗和运行费用；制定检修计划，校验电能质量；确定系统最佳运行方式；整定继电保护和自动装置；为电力网运行的安全性与经济性评估提供基础数据。电力系统潮流计算第四章一、基本概念（一）电力网的功率损耗线路、变压器等设备具有阻抗、导纳，相应产生有功及无功的损耗。功率损耗既多消耗能源，又加速电气绝缘的老化。为了后续功率损耗分析计算的方便，引入概念：电力网环节：电网等值电路中通过同一个电流的阻抗支路或单元。显然，电网=多个环节的集合4.1简单电力网的分析和计算电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗图中四个重要的功率：依次分别为：线路首端功率环节首端功率环节末端功率线路末端功率，亦即（用户）负荷功率1、线路中功率损耗的计算潮流计算时，线路常采用的π型等值电路如图示：电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗线路的功率损耗的组成：变动损耗－－串联阻抗中产生的有功和无功功率损耗，随电流变化；固定电容功率－－亦称充电功率，在并联导纳支路上产生的无功损耗，与负荷无关。首端电容功率损耗末端电容功率损耗电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗)(3222jXRUSZISsss说明：下标小写的s可为1或2，分别表示用线路环节首端或末端的功率和电压来计算其阻抗支路的有功和无功功率损耗。）电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗当s=1，即已知环节首端量来求阻抗损耗的计算式，即为：当s=2，即已知环节末端量来求阻抗损耗的计算式，即为：（4-24）（4-25）（4-26）（4-27）电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗1PQ为首端一半线路消耗的容性无功功率。即电容功率线路首端的无功损耗：（4-28）注意！)电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗2PQ为末端一半线路消耗的容性无功功率。线路末端的无功损耗：（4-23）电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗两点说明：由于差值不大，一般可取线路额定电压UN代替U1、U2作近似计算，则有：计算阻抗支路的功率损耗时，务必注意所用视在功率和电压的一致性，应为线路环节同一侧（点）的值。由上述分析计算，可知：PNPPQUBQQ212221全线路电容（充电）功率电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗2、变压器功率损耗的计算常用型等值电路表示；同样具有串联阻抗支路（变动损耗）及并联导纳支路/励磁支路（固定损耗）。其阻抗支路的功率损耗的计算与前述线路类似。电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗1）变压器阻抗支路的功率损耗利用厂家给出的短路试验数据，可得：（4-31）电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗2）变压器导纳支路的功率损耗（空载试验数据）：注意单位！20)(UjBGSTT双绕组变压器功率损耗计算0PPPTST0QQQTST总的有功损耗：总的无功损耗：（4-29）（4-31）电力系统潮流计算第四章（一）电力网的功率损耗三绕组变压器的功率损耗计算0321PPPPPTSTSTST0321QQQQQTSTSTST基本公式以及用铭牌数据的计算式，同前。电力系统潮流计算第四章线路或变压器阻抗中有功率（电流）流过时，必然带来阻抗两端的电压不一致。－－线路首末端电压的相量差。即已知环节末端电压及功率，求线路电压降落的表达式。（二）电压的降落、损耗及偏移电力系统潮流计算第四章电压的降落、损耗及偏移则有，进而有：222.UUU)(2222jXRUjQPdU（4-3）三相功率和线电压电力系统潮流计算第四章电压的降落、损耗及偏移（4—4）展开得：令称为电压降落的纵分量称为电压降落的横分量电力系统潮流计算第四章电压的降落、损耗及偏移首、末端电压相位差：据此，线路首端电压相量为：首端电压有效值为：电力系统潮流计算第四章电压的降落、损耗及偏移同理有：末端电压相量和有效值分别为：首、末端电压相位差：电力系统潮流计算第四章电压的降落、损耗及偏移当具体点电压未知时，可用线路额定电压UN代替某处的实际运行电压。两种情况下的公式推导均以感性无功负荷为准，若为容性无功负荷，则各式中Q取负值即可。NOTE：电力系统潮流计算第四章电压的降落、损耗及偏移电压损耗－－任意两点电压的代数差，即有效值之差。为了便于比较，常采用电压损耗百分数（正常运行一般不应大于10％）：若忽略电压降落横分量（实际表明，相对较小）由前有：电压降落纵分量（4-20）电力系统潮流计算第四章电压的降落、损耗及偏移电压偏移－－电网中任意一点的实际电压同该处网络额定电压的数值差，即U－UN。工程实际中，一般表示为：即电压偏移百分数：用来反映供电电压的质量；一般电压损耗越大，各点电压偏移越大。电力系统潮流计算第四章输电系统其它相关技术经济指标：12%100NUUU电压损耗率100%100%21NNNNUUUUUU末端电压偏移始端电压偏移21100PP输电效率％电压的降落、损耗及偏移电力系统潮流计算第四章二、开式电力网的潮流计算简称”开式网”，可分为：同一电压等级的开式网（无变压器）多级电压开式网（含变压器）开式网中，负荷一般统一用集中负荷功率表示，均为已知量。（一）同一电压等级的开式网的计算由若干条线路组成，每段线路均类似，可作为一个线路环节。故，求解关键在于每一个阻抗环节的功率和电压关系。电力系统潮流计算第四章要求任意一段阻抗环节的功率、电压平衡关系，必须已知某节点电压以及功率。根据已知条件的不同，分三种情况：（1）若已知和线路末端电压，从末端入手倒推。LDS.2.U开式电力网的潮流计算222.UUU即电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算1）由求出的S2，外加已知U2可得阻抗中功率损耗：QjPjXRUQPjXRUSZISsss)()(3222222222222..2.jQPSSSPLD首先，可求得线路末端电容功率损耗为：进而，可得环节末端功率：11.2.1.jQPSSSS进而，可得环节首端功率S1：电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算由进而，可求得该段线路环节首端电压U1为：1.U2）由求出的S2，加已知的末端电压U2，可得阻抗中电压降落：电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算最后，可求得线路首端功率：'1'111.1.1.'1.)(jQPjQSSSSpP由求得的首端电压U1，进而可求得线路首端电容功率损耗为：电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算（2）若已知和，类似（1）所述计算方法（1、2两种情况均是已知同一侧的电量）：从首端入手，往末端推。'1.S1.U电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算（3）若已知和（已知量不同侧，大多工程实际情况）1.ULDS.'1.S2.U思路：先作功率平衡计算，从末端到首端；然后再作电压平衡计算，从首端到末端；逐段近似计算。电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算1)功率计算由SLD和UN开始算计算过程同情形（1），只不过需用UN代替各点实际电压，相当于忽略了线路中的电压降，得到功率损耗的近似值。2)电压计算显然，必须要用到1）功率计算中求出的阻抗环节首端功率（近似值）S1。电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算由前刚求得的S1和已知的首端电压U1，可求得阻抗上压降：又电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算推广：任何复杂电网的等值电路，均可分解成多个阻抗环节；求解复杂电网的潮流，可按上述一段阻抗环节的功率、电压算法，逐个环节重复、递推计算。练习--课本例题4-1及补充习题-1可求得该段阻抗环节末端电压为：电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算如果RX，可在忽略R的条件下计算电压降落。对于110kv及以下电网，在计算电压降落时，可不计电压降落横分量，对各点电压分布的实际计算结果影响不大。当电网电压在35kv及以下时，可不计线路的电纳，即线路采用一字型等值。可简化计算的说明：电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算计算思路、步骤：a、根据变压器的表示方式，作出相应的电网等值电路；变压器的表示方式，两种：–折算后的阻抗外加变比为k的理想变压器的串联等值电路；–只用折算后的阻抗表示变压器，而将不同侧的参数按变比k折算到同一基本侧，更常用。b、根据已知条件，重复应用前述电网阻抗环节的功率、电压计算方法，逐个环节递推计算。（二）不同电压等级的开式网的计算电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算注意：采用理想变压器表示的等值电路时：两侧电压不同，计算经过变压器时要进行必要的归算----对电压，功率不变。采用阻抗全部折算、统一到同一电压级下的等值电路时：计算的最后结果需要用变比k还原-----对电压。电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算根据已知条件的不同，可能的几种计算情形：给定网络始端（或末端）的功率及电压，求潮流分布。（两种，但都属于已知为同侧量）给定网络末端功率及始端电压（或始端功率及末端电压）求潮流分布。（两种，但都属于已知为异侧量）电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算1）已知末端功率及电压，作潮流计算：将电压和功率由末端向始端交替推进；对于110KV及以下网络，可略去电压降落的横分量，从而使计算简化；计算中须注意到变压器参数及电压的归算。电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算练一练：[补充-2］一电力线路长100km，末端接有一台容量为20MVA、变比为110/38.5KV的降压变压器；变压器低压侧负荷为15+j11.25MVA，正常运行时要求负荷侧电压为36KV。试求线路始端母线应具备多大的功率和电压才满足要求。T1L233S36KV电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算另已知元件基本参数－－线路采用LGJ-120导线，其单位长度参数为：116110.27,0.412,0,2.7610rkmxkmgbSkm归算至110KV侧的变压器参数为：664.93,63.5,4.9510,49.510TTTTRXGSBS电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算解：1）根据已知条件，进行各元件参数计算；画出计算用等值电路：已知量待求量2)应用前述阻抗环节的功率、电压计算方法，由末端往始端逐环节递推计算……电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算2）已知末端功率及始端电压，求网络潮流分布计算网络元件参数并作等值电路；设全网为UN，从末端向始端逐段近似推算各元件的功率损耗和功率分布；由给定的首端电压、已求出的网络功率分布，从首端至末端推算各段的电压损耗和各节点电压。电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算[示例]解题步骤：1、由已知及参数计算，作出等值电路：电力系统潮流计算第四章开式电力网的潮流计算2、如图所示，先设全网各节点电压为线路额定电压UN，求功率分布。3、由已知线路始端电压和已求的功率分布，向末端推算各节点电压：电力系统潮流计算第四章三、两端供电网的潮流计算有且仅有两个电源从两端同时