电力系统分析第三章简单潮流计算

电力系统分析PowerSystemAnalysis（三）主讲人：孙醒涛2所谓电力系统的潮流：是指系统中所有运行参数的总体，包括各个母线电压的大小和相位，各个发电机和负荷功率及电流，以及各个变压器和线路等元件所通过的功率、电流和其中的损耗。电力系统潮流计算是电力系统中运行和规划中最基本和最经常的计算，其任务是要在已知（或给定）某些运行参数的情况下，计算出系统中全部的运行参数。第三章输电系统运行特性及简单电力系统潮流估算潮流计算的概念3潮流计算的目的及内容稳态计算——不考虑发电机的参数—电力网计算（潮流计算）负荷（P，Q）潮流计算给定发电机（P，V）求各母线电压各条线路中的功率及损耗计算目的用于电网规划—选接线方式、电气设备、导线截面用于运行指导—确定运行方式、供电方案、调压措施用于继电保护—整定、设计第三章输电系统运行特性及简单电力系统潮流估算41.电力网的电压降落和功率损耗2.电力线路的运行特性3.简单辐射形网络和闭式网络的潮流估算方法第三章输电系统运行特性及简单电力系统潮流估算5负荷的表示eIIeUUIUSjj*QPIUIUeIUeIUSjsinjcosj)(jQPIUIUSSjsin3jcos33负荷一般以功率表示：单位P（kw）、Q（kvar）、S（kva）QPS22预备知识§3.1电力网的电压降落和功率损耗一、电力线路运行状况的计算和分析1、电力线路功率的计算已知：首端电压，首端功率S1=P1+jQ1，以及线路参数。求：线路中的功率损耗、末端电压和功率。解过程：从首端向末端推导。1）首端导纳支路的功率111221111()21122yyyYSUUGUjBUPjQ1~S122~SZ1U1~YSY/2Y/22~YS2U1~S2~S1U1~YS2)阻抗支路首端功率3)阻抗支路中损耗的功率'11111''1111yyySSSPjQPjQPjQ2'''*111111'2'2'2'2'2'21111112221113333zZZSSSSIIZZZUUUPQPQPQRjXRjXUUUPjQ'2'2'1'1'1'2~~~jQPQjPjQPSSSZZZ4)阻抗支路末端功率1~S122~SZ1U1~YSY/2Y/22~YS2U1~S2~S6)末端功率2222'2'22'22~~~jQPQjPjQPSSSyyY*'''111211111''''11111111333SPjQUUIZUZURjXUUPRQXPXQRUjUUjUUU5)末端导纳支路的功率2222222*2221212~yyyQjPjBUGUUUYS2、电力线路电压的计算0110UU令：电压降落12dUUU1~S122~SZ1U1~YSY/2Y/22~YS2U1~S2~S相角为：UUUtg113、从末端向始端推导已知：末端电压U2，末端功率S2=P2+jQ2，以及线路参数。求：线路中的功率损耗、始端电压和功率。2212UUUU其幅值为：U1U2UUUUUdPRQXUUPXQRUU12'''''222222'22''112'2,,UUUjUPRQXPXQRUUUUUUUUUtgUU功率的求取与上相同，注意功率的流向。0220UU电压的求取应注意符号，令：1~S122~SZ1U1~YSY/2Y/22~YS2U1~S2~S11并作出相量图。，求末端电压及功率，，始端电压为为。已知其始端输入功率，，＝为，导线单位长度的参数度为单回架空电力线路，长某kV240)50120(1066.242.0108.0r200kmkV220:kmS61kmΩ1kmΩ1MV.Ajbxex解：由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示。11jXR1U2U21Y1~yS2~yS21YjQP11jQP)846.21(200)42.0108.0(11jjjXRSjjY)1066.2(22001066.22461AMVjjUYSy.)3216.15(2401066.2)2(~242111AMVjjjSjQPjQPy.)32.65120()3216.15(50120~111在节点1处导纳产生的无功功率12在节点2处导纳产生的无功功率，则线路末端的电压设011UUkV33.948.209)12.3634.206()12.366.33(240111111111112jjURQXPjUXQRPUU线路阻抗上消耗的功率AMVjjjXRUQPSZ.)22.270.7()846.21(24032.65120)(~222212121AMVjjUYSy.)67.11(48.2091066.2)2(~24221213所以末端功率AMVjjjjSSjQPSyZ.)77.49113()67.11()22.270.7(32.65120~~~2112作业：线路空载运行，末端电压为205kV，求始端电压及始端功率。线路参数：。，，＝为，导线单位长度的参数长度为kmS61kmΩ1kmΩ11066.242.0108.0r300kmbx4）、电压调整：指线路末端空载与负载时电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：3)、电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：12%100%100NNNNUUUUUU％％始端电压偏移末端电压偏移20220%100UUU％电压调整4、电压质量指标1)、电压降落：指线路始末两端电压的相量差。为相量。2)、电压损耗：指线路始末两端电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：12%100NUUU％电压损耗5、电力线路上的电能损耗方法一：年负荷损耗率法1)、最大负荷利用小时数Tmax：指一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax，即：2)、年负荷率：一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax与8760h的乘积，即：3)、年负荷损耗率：全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗与8760h的乘积，即：maxmax/PWTmaxmaxmaxmaxmax/876087608760myPTTkWPPmax/8760ayzkWP（）164)、线路年负荷损耗率与年负荷率的近似关系K为经验数值。一般取K=0.1～0.4，kmy较低时取较小数值。5)、计算过程：WPkkTmaxaymymax最大负荷的潮流计算maxayPkW876021mymyayk)K(Kkk方法二：最大负荷损耗时间法1)、最大负荷损耗时间：全年电能损耗除以最大功率损耗，即：2)、计算过程：maxmax/PWzmaxmaxPWzmaxmax,cosT6、电能经济指标1)、输电效率：指线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率的比值，以百分数表示：2)、线损率或网损率：线路上损耗的电能与线路始端输入的电能的比值%100%12PP输电效率12%100%100%zzzWWWWW线损率7、电力线路运行状况的分析1)空载：末端电压可能高于始端，即产生电压过高现象。其中电缆尤为突出。Z1U2U2Bj2Bj1yI2yI2yI1U2UUUUd2yI22221BUQy2221BUIy22BXUU22BRUU12UU202)输电线传输功率极限问题XU1U2线路首端末端有功功率相等以末端电压U2为参考向量比较两个表达式的虚部，有有功功率与电压相位差关系密切；无功功率与电压有效值之差关系密切二、变压器运行状况的计算和分析1、变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗用变压器的型电路1)功率A、变压器阻抗支路中损耗的功率ZTZTTTTTTZTQjPXUQPjRUQPjXRUQPZUSS~222'22'2222'22'2222'22'222'21S~1S~22S~S~TZTY1U2UyTS~B、变压器励磁支路损耗的功率C、变压器始端功率2)、电压降落（为变压器阻抗中电压降落的纵、横分量）注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的无功功率符号相反**22211111YTTTTTTYTYTSYUUGjBUGUjBUPjQYTZTSSSS~~~~212'2'22'2'2,URQXPUUXQRPUTTTTTT2、节点注入功率、运算负荷和运算功率)(~111yQQjPS111~jQPS222~jQPSyyQjS~－运算负荷注入功率－等值负荷功率或节点－负荷功率112S~S~~S(a)变电所变压器－运算功率注入功率－等值电源功率或节点－电源功率221S~S~~S111~jQPS222~jQPSyyQjS~)(~222yQQjPSG（b）发电厂变压器1.功率的计算电力网络的功率损耗由各元件等值电路中不接地支路阻抗损耗和接地支路导纳损耗构成。a.阻抗损耗b.导纳损耗输电线变压器jXRUQPjXRUSQjPSZZZ22222~jBGUQjPSYYY2~TTYYYjBGUQjPS2~一、辐射形网络中的潮流分布§3.3简单辐射形网络和闭式网络的潮流估算方法2.电压的计算当功率通过元件阻抗（Z=R+jX）时，产生电压降落注意：要分清楚从受电端计算还是从送电端计算3.潮流的计算已知条件往往是送电端电压U1和受电端负荷功率S2以及元件参数。求解各节点电压、各元件流过的电流或功率。计算步骤：a.根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等值电路简化。UQRPXjUQXPRUjUdUb.根据已知的负荷功率和网络额定电压，从受电端推算到送电端，逐一近似计算各元件的功率损耗，求出各节点的注入和流出的功率，从而得到电力网络的功率分布。c.求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始端向末端逐段推算电压降落。（这里不再重新计算功率损耗）注意：第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布，因此，这是一种近似计算方法，若要计算结果达到精度要求，可反复上列步骤，形成一种迭代算法，直到精度满足要求为止，只是在迭代计算中，第二步不再用额定电压，而用在上次计算中得到的各点电压近似值进行计算。（1）用UN求得各点的运算负荷（2）从末段线路开始，用UN依次计算各段线路的功率损耗（3）用UA和已求得的功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得UbUc和Ud（4）求得Ub和Uc,Ud重复（1）～（3）SLDdSLDcSLDbdcbA123例1：同一电压的辐射式网(已知UA和负荷)212BiiNQBU33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSSbcdSLDdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2jB3/2jB3/2SLDbSLDcQB1（1）用UN求得各点的运算负荷SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/