电力系统分析基础第三章

电力工程系Department of Electrical Engineering电力系统分析基础Power System Analysis Basis （ 三）任 建 文第三章 简单电力网的计算与分析本章主要内容：1. 潮流计算的目的及内容2. 电压降落（损耗、偏移）、功率损耗的计算3. 手算潮流的原理和方法1)辐射型：2)两端型：3)环网型：同一电压等级：已知末端电压或首末端电压不同电压等级：归算电压或折算参数计算自然功率（力矩原理）、强迫功率找 功率分点、打开、按辐射型计算单级：从电源点打开 无强迫功率多级：电磁环网 归算法、等值法4. 潮流调整： 自然分布、串联电容、串联电抗、附加串联加压器第三章 简单电力网的计算与分析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）求解 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、设计第一节 基本概念一、负荷的表示*负荷一般以功率表示：单位 P（ kw）、 Q（ kvar）、 S（ kva）第一节 基本概念二、电压降落、电压损耗、电压偏移目的：对于一条线路（变压器）有负荷流过时，首末端电压不等，造成电压 损耗，可以推导已知端的 S和 U时 求 另 一端的 S和 U1、已知 U2及 S2求 U1*以 U2为参考电压纵 分量 横分量* *纵 分量 横分量2、已知 U1及 S1求 U23、实际计算时的简化（按二次项式展开取前两项）1) 电压降落2) 电压损耗电压损耗百分比： 不 超过 10%当 Q为负值即容性负载时， U 可能为负值，末端电压高于首端电压3) 电压偏移电压偏移 % 反映供电电压质量4) 电压调整电压调整 % U20为线路末端空载电压三、功率损耗线路、变压器存在阻抗和导纳，消耗 P和 Q 消耗能量，产生热量，老化设备1、线路中功率损耗的计算 R+jX1) 末端导纳中的损耗2) 阻抗中的损耗3) 首端导纳中的损耗三、功率损耗2、线路上的电能损耗1) 输电效率2) 有关负荷的系数最大负荷利用小时数年负荷率年负荷损耗率 K( 年负荷率 )+(1-K) ( 年负荷率 )23) 线损率 %最大负荷损耗时间： max与 Tmax及功率因数有关3、变压器中功率损耗的计算RT jXT-jBT GT第二节 辐射型网络的潮流计算一、同一电压等级开式网计算计算时，开式网负荷一般以集中负荷表示，并且在计算中总是作为已知量ac bdG 已知：末端电压 Ua时，求 Ud 及 Sd，或 已知首末端电压 Ud时，求 Ua 及 SdR + jX R + jX R + jX abcdR + jX R + jX R + jXacdbc b合并简化1、已知 Ua时（精确计算）末端导纳消耗功率：注入 a点的功率： 段线路中功率损耗： 段线路中电压降落：第一步确定 B点电压：第二步：同第一步方法相同，求第 II、 III段中的压降及功率损耗B点的等值负荷：最终：说明：各线路电压降纵分量相位不同，不能做代数相加2、已知 Ud时（简化计算）1) 取各点电压为 UN， 计算各点对地电纳中的功率 Qi， 然后与负荷合并R + jX R + jX R + jX acd b2) 再计算各点功率 ， 仍从 第 I段起 算功耗及各点注入功率I段 II段3) 最后计算各点电压，以 Ud为参考，由 III段回算III段其余以此类推3、 35KV及以下线路的简化处理1) 忽略线路电纳2) 计算电压时不考虑线路中的损耗3) 各段中损耗4) 各段电压降落纵分量5) 电压损耗作业：电网如图所示，线路额定电压 110KV， 首端电压为 118KV， 求运行中各点电压及各断线路中功率损耗R1=6.8X1=16.36B1=1.1310-4SR2=6.3X2=12.48B3=0.8210-4SR3=13.8X3=13.2B3=0.7710-4SSc=20.3+j15.8MVA Sb=8.6+j7.5MVA Sa=12.2+j8.8MVAabcd二、不同电压等级开式网计算电网中有变压器时需归算：降压 一次侧，升压 二次侧TkL1 L2a b c d SLR + jXRT + jXT R + jXa c dbII IIkR + jXRT + jXT R + jXa c dbII II 折算后的阻抗与具有变比为 K的理想变压器串联 只用折算后的参数这种方法在两侧电压经变压器时要归算开始时按一次侧（或二次侧）额定电压计算，计算结果反归算第三节 两端供电网计算 概念：两个电源同时从两侧向网内供电 两端供电网 模型： L1 L3a b c aSL1L2SL2 等值图：略去导纳支路ZIa b ZII c ZIII a 推导过程：两边取共扼乘 3UN不 考虑网络中功率损耗时同理从 a 端推导：对于有 n+1段， n个负荷的情况：物理解释：第一部分：力矩原理，自然分布第二部分： 强迫循环功率上述推导 初步功率分布（不计线路功率损耗） 几点说明：3) 两端网络从功率点分开，按开式网计算功率损耗及电压降5) 计算循环功率时，两端电压及额定电压已有效值带入计算（各点电压的相位差角不大）1) 均一电力网络：2) 功率分点 某一节点功率，有两侧电源供给，标记 有功与无功功率分点可能不在同一点上4) 求功耗时，功率分点电压未知，近似以 UN代如单位长度电阻相同：第四节 环形网络中的潮流计算一、单电压等级环形网的潮流计算 概念：单电压级环形网络 环路中无变压器接入 模型： 等值图：从母线 1上将环网分开，把变压器损耗记入负载Z311 3 Z23 2 Z12 1L11 23S3S2L2 L3 推导：按两端供电网络计算，取 U1=U1二、多级电压闭式网的潮流计算 概念：电磁环网 闭式电网中具有变压器接入 模型： k1:1 ( 1:k1 ) L1k2:1 ( 1:k2 ) L2 推导：有两种解题方法1、归算法，折算到线路侧k1:1 ( 1:k1 )k2:1 ( 1:k2 )当 k1k2时，两端有压降：有循环功率：2、用 型等值网络利用两端供电的公式计算（比较麻烦）第五节 电力网络的简化方法及其应用一、电力网的简化方法推导：结论：1、 等 值 电源法2、 负荷转移法(1) 二点变一点(2)一点变二点1 i k j 2Z1i Zik Zj2Zkj1 i k j 2Z1i Zik Zj2Zkj3 、 消去节点法采用 负荷移置和星 网变换Z1nZ2nZkn1k 2nZ12Z1kk21Z2k二、简单电力网络潮流计算的实践P123例 3-5：等效电源法及负荷转移法求解。结论：等效电源法可得真解，负荷转移法不能随意使用P124例 3-6：多环网系统利用负荷转