第三章简单电力系统的潮流计算

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第3章简单电力系统的潮流计算§3-1基本概念潮流计算(Powerflow)电力系统中（各节点）电压、（各支路）有功功率和无功功率的稳态分布。计算目的服务于电力系统的运行与规划设计；分析和评价电网运行的安全经济和可靠性。计算方法人工手算：适用于简单系统；计算机：适用于所有简单和复杂系统。一、负荷功率的表示方法IUS*3~*3~IUSφj0Iα-αβUI§3-1基本概念jQPjUIUIjsincos33)(*333~jjjUIeIeUeIUS若负荷为容性，结果会怎样？jQPS~二.电压降落1U2UILDS~1~S2~SZjXRZUS~电压降落：网络元件首末两端电压的相量差。IjXRUU)(21又：IUS22~22jQP222UjQPI22221)(UjQPjXRUU222222URQXPjUXQRP①②----一相阻抗----相电压----单相功率代入得：22222221URQXPjUXQRPUU)(222UjUU22UdU222221)(UUUU2221UUUtg1.若已知末端电压02022UeUUj2P2Q1U及末端功率、，求首端电压22221)(UjQPjXRUU222222URQXPjUXQRP22UU且有1U2U222Ud为相位角，也称功率角。2U2U和分别称为电压降落的纵分量和横分量。2Ud2.若已知首端电压01011UeUUj1P1Q2U及首端功率、，求末端电压类似地，可得：11111112URQXPjUXQRPUU)(111UjUU11UdU212112)(UUUU1111UUUtg且有,注意：此时)(22UU1U2Ud1U1Uj1Ud2U说明：222UUU前述式中的jQPS~U和均为同一侧的值；若已知量为三相（单相、标么）复功率和线（相、标么）电压，则结果为线（相、标么）电压之差。线路较短时两端电压相角差一般不大，可近似认为：111UUUUQXUQXPRUUPXUQRPXU对于高压输电网，XR，即可忽略电压降落的横分量。交流线路功率传输与线路端电压的关系§3-1基本概念三.电压损耗、电压偏移（衡量电压质量的指标）1.电压损耗两电压的有效值之差（代数差）：12UU%10012NUUU%100%NNUUUU用百分数表示：2.电压偏移实际电压与额定电压之差：NUU用百分数表示：§3-1基本概念四.功率损耗1.电力线路的功率损耗①②1U2U1~S1~S2~S2~SZ2Bj2Bj1~YS2~YS2~S1I1I2I已知末端，求阻抗中的功率损耗；2~S2U2~SZUSZIS222222)()(~)(222222jXRUQP)()(~212121212jXRUQPZIS同理，若已知首端和，则有1~S1U①②1U2U1~S1~S2~S2~SZ2Bj2Bj1~YS2~YS2~S1I1I2I求导纳中的功率损耗，；1~YS2~YS末端：)2(~222UBjUSY222UBj首端：)2(~111UBjUSY212UBj说明：上述4个式子对三相系统仍成立；式中为同一点（侧）的值。SU~,①②1U2U1~S1~S2~S2~SZ2Bj2Bj1~YS2~YS2~S1I1I2I电力线路中的功率计算（末端首端）2222222~~~~UBjSSSSY)(~~~~2222222221jXRUQPSSSS2111112~~~~UBjSSSSY例①②1UkVU10621~S1~SZS~2~SZ2Bj2Bj1~YS2~YS2~S1I1I2IMVAjSLD1530~kmxkmr/423.0,/27.011双回线路,150,/1069.261kmlkmsb已知？？解：25.2015027.021R725.31150423.021XsB461007.81501069.222222,432.5LDYBSjSSjUMVAMVAjSSSY47.1030~~~2222222221.8285(2.)ZPQSRjXjVAUM又①②1UkVU10621~S1~SZS~2~SZ2Bj2Bj1~YS2~YS2~S1I1I2IMVAjSLD1530~MVAjSSSZ32.1382.31~~~212222222,PRQXPXQRUUUU22221)(UUUU,2~211UBjSY要求需先从已知端求电压:1U1~YS111~~~YSSS即可求得，§3-1基本概念四.功率损耗（基本思路同电力线路）2.变压器的功率损耗ZTS~)~(~0YTSSYTYTjQPS0~)(100%00MVASIjPTN可变损耗励磁损耗（不变损耗）§3-1基本概念五.运算负荷功率和运算电源功率（相对于某节点）1.运算负荷（功率）2.运算（电源）功率由该节点流出网络（负荷取用或损耗掉）的等值功率；流出为正。由该节点注入网络（电源提供）的等值功率；流入为正。某节点的运算负荷实际上等于负的该节点的运算功率。第3章简单电力系统的潮流计算§3-2开式网络的潮流分布§3-2开式网络的潮流分布电力系统的接线方式：开式、环形、两端供电网开式网络是电力网中结构最简单的一种，网络中任何一个负荷点都只能由一个方向获取电能。开式网络分为：统一电压等级的开式网络和多级电压开式网络一.同一电压等级开式网的计算1.计算网络元件的参数用有名值或标幺值表示元件参数；作出等值电路。---本节计算的核心基础2.潮流计算1Z21Bj21Bj2Z22Bj22BjAbcAbcAUCULDbS~LDcS~LDbS~LDcS~212AUBj212bUBj222bUBj222cUBj1Z2ZcAb2~SLDcS~LDbS~1~S2222~~~cLDccUBjSSS222122~~bbLDbbUBjUBjSS其中利用电力线路和变压器功率损耗及压降公式直接计算。（1）已知，求cLDcLDbUSS,~,~AAUS,~功率：),(~22222222jXRUQPSC,~~~222SSSbSSS~~~21电压：,22222CUXQRPUCURQXPU222222222)(UUUUCb221UUUtgCbbS~cS~AS~1~S1~S2~S2~S212AUBj1Z2ZcAb2~S1~SCUbS~cS~AS~1~S1~S2~S2~S212AUBj1Z2ZcAb2~S1~S功率：电压：),(~11221211jXRUQPSb,~~~111SSS2112~~AAUBjSS,11111bUXQRPUbURQXPU11111,)(2121UUUUbA111UUUtgbA以上是针对已知末端参数求首端的情况，实际上是电压、功率交替求解的过程；对于已知首端参数求末端，同理可求解。bS~cS~AS~1~S1~S2~S2~S212AUBj1Z2ZcAb2~S1~S（2）已知末端、首端及，求LDbS~cAUS,~LDcS~AU由末端向首端逐段计算功率。注意：计算功率损耗时，公式中的电压均由额定电压代替，即NU2222~~~NLDccUBjSSS222122~~NNLDbbUBjUBjSScbNASSUBjU~,~,2,21由此将问题转化为：已知的潮流计算。AU一定注意bS~cS~AS~1~S1~S2~S2~S212NUBj1Z2ZcAb2~S1~Sa.反推功率：AU,~22222ZUQPSNCC,~~~22CSSS,~~~21bSSS,~1221211ZUQPSN,~~~111SSS2112~~NAUBjSSb.正推电压：22)(AAAbUUUUAAAAURQXPUUXQRPU11111111,22)(bbbcUUUUbbbbURQXPUUXQRPU22222222,以上两步骤只是完成第一轮的计算，为提高精度，可重复以上步骤，且在计算功率损耗时需利用前一轮b步骤求得的节点电压值。总结：说明：对于地方性开式网（≤35kV,≤20km）忽略网络元件的并联导纳支路；忽略电压降落的横分量δU；忽略网络的功率损耗；公式中用额定电压代替实际电压。§3-2开式网络的潮流分布二.多电压等级开式网的潮流计算LDS~TZcAbd1L2L1:K方法一：将ZT、L2的参数均归算至L1侧，1Z21Bj21Bj2Z22Bj22BjAbLDS~0~ScdTZ1BQj1BQj2BQj2BQj2222222222KBBKXXKRRKZZTT化简：2122211122NLBNLBUBjQjUBjQj1L2L1ZAbdS~cdTZ1BQjbS~cS~AUZTS~2ZAS~1~S1~S2~S2~S2~S1~S3~S反推功率：遇到未知电压时，用ULN1代替。正推电压：dCbAUUUU最后：KUUKUUddCC,方法二：将ZT归算至L1侧，2KZZTT1Z21Bj21Bj2Z22Bj22BjcAbLDS~0~ScdTZ1:K212AUBj212bUBj222cUBj222dUBj若已知首端电压、末端功率，求潮流分布，则可化简：令222221112,2NLBNLBUBjQjUBjQj,~01SQjSBb,~2BcQjS1Z21Bj21Bj2Z22Bj22BjcAbLDS~0~ScdTZ1:K212AUBj212bUBj222cUBj222dUBj1BQj1BQj2BQj2BQj运算负荷：2~~BLDdQjSS则问题转化为dcbASSSU~,~,~,作为已知的潮流问题。1ZcAbdS~cdTZ1:K1BQjbS~cS~反推功率：AUZTS~2Z正推电压：AS~1~S1~S2~S2~S2~S1~S3~S,~222222ZUQPSNLdd,~212222TNLZTZUQPS,~12121211ZUQPSNL,)(22bbAbUUUUKUUUccc,)(22ccbcUUUU,)(22ddcdUUUU第3章简单电力系统的潮流计算§3-3简单闭式网的潮流计算§3-3简单闭式网的潮流计算一.两端供电网bS~aS~1~S1Z2ZAbAUBa3Z3~S计算步骤：1.计算各元件有名值（标幺值）参数；2.作简化的等值电路（求负荷节点的运算负荷、电源节点的运算功率）；3.求网络功率的初分布；oNNUU0①不计网络功率损耗②全网均为额定电压（）