第三章简单电力线路的计算和分析

1、第三章第三章 简单电力网络的计算和分析简单电力网络的计算和分析 电力系统的潮流计算是电力系统分析中的电力系统的潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，它是研究和分析电力一种最基本的计算，它是研究和分析电力系统的基础，它的任务是根据给定的运行系统的基础，它的任务是根据给定的运行条件确定网络中的功率分布、功率损耗，条件确定网络中的功率分布、功率损耗，以及各母线的电压。由变压器和电力线路以及各母线的电压。由变压器和电力线路构成的电力网络数学模型。构成的电力网络数学模型。1潮流计算的主要目的是：第三章第三章 简单电力网络的计算和分析简单电力网络的计算和分析(1)在电力系统规划设计中，用于选择接线方

2、式，选择电气设备的导线截面。(2)在电力系统运行中，用于确定运行方式，制定检修计划，确定调压措施。(3)为继电保护、自动装置设计和整定计算提供数据。2 潮流计算的方法包括解析法手算和计算机算法。手算法适用于简单系统，它可加深对物理概念的理解，同时也可为计算机算法提供原始数据。实际电力系统计算大都采用计算机算法。3第三章第三章 简单电力网络的计算和分析简单电力网络的计算和分析第三章第三章 简单电力线路的计算和分析简单电力线路的计算和分析第一节第一节 电力线路和变压器运行状况的计算和分析电力线路和变压器运行状况的计算和分析一、电力线路运行状况的计算一、电力线路运行状况的计算1、电力线路上的电压降落

3、和功率损耗、电力线路上的电压降落和功率损耗已知条件为：末端电压 ，末端功率 ，以及线路参数。求解的是线路中的功率损耗和始端电压和功率。求解过程：从末端向始端推导。 2U222jQPS+=1）末端导纳支路的功率）末端导纳支路的功率 *222()2yYSUU*222YU U221()2GjB U2222221122yyGUBUPj Qj222ySSS 2）阻抗支路末端的功率为）阻抗支路末端的功率为222ySSS 2222() ()yyPjQPj Q 222222()()yyPPj QQPjQ 3）阻抗支路中损耗的功率为）阻抗支路中损耗的功率为*ZZZZzSU II ZI 222222222()()

4、SPQZR jXUU222222222222ZZPQPQR jXPj QUU 电力线路的电压和功率电力线路的电压和功率 电力线路的电压相量电力线路的电压相量图图 4）阻抗支路始端的功率为）阻抗支路始端的功率为1222() ()zzzSSSPjQPj Q 2211()()ZzPPj QQPjQ 5）始端导纳支路的功率为）始端导纳支路的功率为112121211111121212122yy*yQjPBUGUU)jBG(UUYU)UY(S= 6）始端功率为）始端功率为1111111() ()yyySSSPjQPj Q 111!11()()yyPPj QQP jQ 总结如下：线路和变压器阻抗支路功率损耗

5、：总结如下：线路和变压器阻抗支路功率损耗： 线路的对地支路功率损耗线路的对地支路功率损耗XUQPjRUQPSz222222222222+=2211122ySGUBUj 求取始端电压的方法如下求取始端电压的方法如下,取末端电压的初相取末端电压的初相位为零，即与实轴重合，位为零，即与实轴重合，*2122()SUUZU2222PjQURjXU（ ）22221222()P RQ XP XQ RUUjUU2()UUj U 即即 又可得又可得 功率角为功率角为 由于一般情况下，由于一般情况下， 按二项式定理展开，取其前两项按二项式定理展开，取其前两项Uj)UU(U+=21UUUtan+=212212()U

6、UUU （）UUU(）远远大于+22212222()()()()2()2UUUUUUUUUU22122P RQ XUUU 总结如下：电压降落：总结如下：电压降落： 始端电压：始端电压：UQRPXU,UQXPRUUjUUd=+=+=Uj)UU(U+=212212()UUUU （）UUUtan+=21 计算电压的两种方法计算电压的两种方法求得线路两端电压后，就可计算某些标志电压质量求得线路两端电压后，就可计算某些标志电压质量的指标：电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调的指标：电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整等。整等。2.电压质量指标1）电压降落或线路阻抗中的电压降落）电压降落或线路阻抗中的电

7、压降落是指线路始末两是指线路始末两端电压的相量差端电压的相量差 或或 它有两个分量它有两个分量 和和 ，分别称电压降落的纵分量和，分别称电压降落的纵分量和横分量。横分量。2）电压损耗）电压损耗是指线路始末两端的数值差是指线路始末两端的数值差U1U2，电压损耗近似等于电压降落的纵分量，常以百，电压损耗近似等于电压降落的纵分量，常以百分值表示，即分值表示，即 电压损耗电压损耗式中式中UN的为线路额定电压。的为线路额定电压。21UUUdUU100UUUN21 3）电压偏移）电压偏移是指线路始端或末端电压与线路额是指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差定电压的数值差U1UN或或U2UN 。电压偏移

8、。电压偏移也常以百分值表示，即也常以百分值表示，即 4）电压调整）电压调整是指线路末端空载与负载时电压的数值差是指线路末端空载与负载时电压的数值差U20U2 。电压调整也仅有数值。不计线路对地导纳。电压调整也仅有数值。不计线路对地导纳时时U20U1 ，电压调整也就等于电压损耗，电压调整也就等于电压损耗,即即U20U2 U1U2 。电压调整也常以百分值表示，即。电压调整也常以百分值表示，即100UUU100UUUNN2NN1末端电压偏移始端电压偏移20220U -U100U电压调整 求得线路两端功率，就可计算某些标志经济求得线路两端功率，就可计算某些标志经济性能的指标，如输电效率。性能的指标，如

9、输电效率。 所谓输电效率是指线路末端输出有功功率与所谓输电效率是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，常以百分值线路始端输入有功功率的比值，常以百分值表示。表示。21P100P输电效率2、电力线路上的电能损耗、电力线路上的电能损耗 电力线路的运行状况随时间而变化，线路上的功率电力线路的运行状况随时间而变化，线路上的功率损耗也随时间而变化。损耗也随时间而变化。 如一年内线路上流过的电流或线路某一端电压和有如一年内线路上流过的电流或线路某一端电压和有功、无功功率的变化规律已知，原则上就可计算线功、无功功率的变化规律已知，原则上就可计算线路的电能损耗，因它路的电能损耗，因它是若干更短时

10、间段内电能损耗是若干更短时间段内电能损耗的总和。的总和。 而在这些更短的时间段内，而在这些更短的时间段内，线路电流或线路某一端线路电流或线路某一端电压和功率可认为不变电压和功率可认为不变。 全年电能损耗全年电能损耗122212222222222212121212323222121321nkkkkkknkkkknnnnnnznzzzzRtUQPRtIRt)UQP(Rt)UQP(Rt)UQP(RtIRtIRtIRtIWWWWW=+=+=+=+= 工程实践中，特别是进行规划设计时，往往工程实践中，特别是进行规划设计时，往往用根据统计资料制定的经验公式或曲线计算用根据统计资料制定的经验公式或曲线计算电

11、能损耗。电能损耗。（1）对不同行业，可从有关手册中查得它们的）对不同行业，可从有关手册中查得它们的最大负荷利用小时数，并求得年负荷率。最大负荷利用小时数，并求得年负荷率。 1）所谓最大负荷利用小时数）所谓最大负荷利用小时数，是指一年中负，是指一年中负荷消费的电能除以一年中的最大负荷，即荷消费的电能除以一年中的最大负荷，即maxmaxWTP 2）所谓年负荷率）所谓年负荷率则指一年中负荷消费的电则指一年中负荷消费的电能除以最大负荷与一年的乘积能除以最大负荷与一年的乘积,从而从而 求得年负荷率后，就可利用经验公式计算求得年负荷率后，就可利用经验公式计算年年负荷损耗率负荷损耗率 式中式中K为经验数据为

12、经验数据K=0.10.4,年负荷率低时，年负荷率低时，取较小值，高时取较大数值。取较小值，高时取较大数值。 3）所谓年负荷损耗率，是指全年电能损耗）所谓年负荷损耗率，是指全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗与一年除以最大负荷时的功率损耗与一年8760h的的乘积。乘积。即即maxmaxmaxmaxmax876087608760PTTWPP年负荷率maxmaxWTP2()1()KK年负荷损耗率年负荷率 （ ） 年负荷率max(8760)WP年负荷损耗率 这样，只要求出最大负荷时的功率损耗这样，只要求出最大负荷时的功率损耗并由查得的最大负荷利用小时数并由查得的最大负荷利用小时数Tmax求出年负荷求出

13、年负荷率和年负荷损耗率率和年负荷损耗率,就可按下式计算就可按下式计算全年电能损全年电能损耗。耗。（2）根据最大负荷利用小时数直接查取最大负根据最大负荷利用小时数直接查取最大负荷损耗时间。荷损耗时间。所谓最大负荷损耗时间是指全年电能损耗除以最所谓最大负荷损耗时间是指全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗大负荷时的功率损耗即即从而从而maxPmax() 8760zWP年负荷损耗率maxzmaxP/W=maxmaxzPW= 电力线路的电能损耗为：电力线路的电能损耗为：（1）折线代曲线时间法：）折线代曲线时间法：（2）最大功率损耗时间法）最大功率损耗时间法（3）经验法）经验法122212nkkkkkkn

14、kkkkzRtUQPRtIW=+=maxmaxzPW=8760=)(PWmaxz年负荷损耗率 求得电能损耗后，就可计算另一个标志经济求得电能损耗后，就可计算另一个标志经济性能的指标性能的指标线损率或网损率线损率或网损率 所谓线损率或网损率，是指线路电阻中损耗所谓线损率或网损率，是指线路电阻中损耗的电能与线路始端输入电能的比值，常以百的电能与线路始端输入电能的比值，常以百分值表示。分值表示。 式中的式中的W2为线路末端输出的电能。为线路末端输出的电能。 电能经济指标：电能经济指标：输电效率和线损率或网损率输电效率和线损率或网损率 输电效率：输电效率：指线路末端输出有功功率与线路指线路末端输出有功

15、功率与线路始端输入有功功率的比值。始端输入有功功率的比值。100WWW100WWz2z1z+=线损率电能经济指标电能经济指标1) 输电效率：输电效率：指线路末端输出有功功率与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，以百分线路始端输入有功功率的比值，以百分数表示：数表示：2) 线损率或网损率：线损率或网损率：线路上损耗的电能与线路上损耗的电能与线路始端输入的电能的比值线路始端输入的电能的比值%100%12PP输电效率%100%100%11zzzWWWWW线损率二、电力线路运行状况的分析二、电力线路运行状况的分析1)1)、空载：空载：末端电压可能高于始端，即产生电压过高现末端电压可能高

16、于始端，即产生电压过高现象。其中电缆尤为突出。象。其中电缆尤为突出。2)、有载：、有载：与发电机极限图相类似。（如负载为纯无功负荷）与发电机极限图相类似。（如负载为纯无功负荷）Z1U2U2Bj2Bj1yI2yI2yI1U2UU U Ud2yI22221BUQy 2221BUIy 22BXUU 22BRUU 12UU Z1U2U2Bj2Q22UXQU 22URQU 12UUUj U定值定值 XRtgUUtg11 当当变化时，变化时，也按比例变化也按比例变化2QUU ， 为负。为负。，即为感性无功时，即为感性无功时，当当 212U0UQ 为正。为正。，即为容性无功时，即为容性无功时，当当 212U

17、0UQ 若负载为纯有功负荷，同理可分析。若负载为纯有功负荷，同理可分析。22URPU 22UXPU 定定值值 01190RXtgUUtg若负载既有有功，又有无功负荷，同理可分析。若负载既有有功，又有无功负荷，同理可分析。22URPUP 22UXPUP 22UXQUQ 22URQUQ QQ 2U1UPP 1UQU QU )(QUdPU PU )(PUdUd2Q2Q2P2PU1U2 2 2 2S2S22UXQU 22URQU 将上图逆时针旋转将上图逆时针旋转角，使角，使PPPP、QQQQ线分别与纵轴、横轴重合。线分别与纵轴、横轴重合。由于电压降落由于电压降落dUdU的长度与末端视在功率的长度与末端

18、视在功率S S2 2成正比，图纸的成正比，图纸的P P2 2、Q Q2 2坐坐标就以相同的比例尺分别表示末端有功、无功功率的大小。由于这标就以相同的比例尺分别表示末端有功、无功功率的大小。由于这图主要用以分析线路末端的运行特性，常称作电力线路的末端功率图主要用以分析线路末端的运行特性，常称作电力线路的末端功率圆图。圆图。 P2P2有功有功P2为定值，无功为定值，无功Q2变动时，始端电压端点变动时，始端电压端点的运动轨迹；的运动轨迹； Q2Q2无功无功Q2为定值，有功为定值，有功P2变动时，始端电压端点变动时，始端电压端点的运动轨迹；的运动轨迹； 负荷功率因数负荷功率因数 为定值，视在功率为定值

19、，视在功率S2变动时，变动时，始端电压端点的运动轨迹；始端电压端点的运动轨迹； S2S2视在功率视在功率S2为定值，负荷功率因数为定值，负荷功率因数 变动时，变动时，始端电压端点的运动轨迹；始端电压端点的运动轨迹； 圆弧圆弧U末端功率圆。圆上各点的坐标分别对应于始末端功率圆。圆上各点的坐标分别对应于始末端电压都为定值时，末端的有功、无功功率。末端电压都为定值时，末端的有功、无功功率。2 2 2 2 三、变压器运行状况的计算三、变压器运行状况的计算 1、变压器中的电压降落、功率损耗和电能损、变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗耗 A变压器阻抗支路中损耗的功率为变压器阻抗支路中损耗的功率为222

20、222222()()zTTTTSPQSZRjXUU 1S1S 22SS TZTY1U2UyTS 222222222222TTzTzTPQPQRjXUUPj Q B B、变压器励磁支路损耗的功率、变压器励磁支路损耗的功率C C、变压器始端功率、变压器始端功率 2)2)、电压降落、电压降落 （为变压器阻抗中电压降落的纵、（为变压器阻抗中电压降落的纵、横分量）横分量）注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的的 无功功率符号相反无功功率符号相反 YTYTTTTTTYTQjPUjBUGUjBGUUYS 2121211*1YTZTSSSS21 222222

21、,URQXPUUXQRPUTTTTTT 1S1S 22SS TZTY1U2UyTS 2221)(）（ UUUUUUU21tan3)3) 电能损耗电能损耗a.a. 与线路中的电能损耗相同（电阻中的损耗，即与线路中的电能损耗相同（电阻中的损耗，即铜耗部分）铜耗部分）b.b. 电导中的损耗，即铁耗部分，近似取变压器空电导中的损耗，即铁耗部分，近似取变压器空载损耗载损耗P0P0与变压器运行小时数的乘积，变压器与变压器运行小时数的乘积，变压器运行小时数等于运行小时数等于8760h8760h减去因检修等而退出运减去因检修等而退出运行的小时数。行的小时数。4)4) 根据制造厂提供的试验数据计算其功率损耗根据

22、制造厂提供的试验数据计算其功率损耗 将电阻和电抗的公式代入功率损耗公式，得NNKTzTNNKTzTSUSU%UXUSQSUSUPRUSP22222222222222222221001000=221021221021100%1000NNTyTNTyTUUSIUBQUUPUGP22S 对发电厂的变压器，则对发电厂的变压器，则 若若S2= S/2,NNKTzTNNKTzTSUSU%UXUSQSUSUPRUSP21212212122121221211001000=NUUU,SS2111 简化为对变电所的变压器简化为对变电所的变压器 对发电厂的变压器对发电厂的变压器NKzTNKzTSS%UQSSPP10

23、0100022222=100%100000NyTyTSIQPPNKzTNKzTSS%UQSSPP100100021221=2 2、节点注入功率、运算负荷和运算功率、节点注入功率、运算负荷和运算功率)(111yQQjPS 111jQPS 222jQPS yyQjS 运算负荷运算负荷注入功率注入功率等值负荷功率或节点等值负荷功率或节点负荷功率负荷功率112SS S(a) 变电所变压器变电所变压器运算功率运算功率注入功率注入功率等值电源功率或节点等值电源功率或节点电源功率电源功率221SS S111jQPS 222jQPS yyQjS )(222yQQjPS G（b）发电厂变压器）发电厂变压器并作出

24、相量图。并作出相量图。，求末端电压及功率，求末端电压及功率，始端电压为，始端电压为为为。已知其始端输入功率。已知其始端输入功率，为为，导线单位长度的参数，导线单位长度的参数度为度为单回架空电力线路，长单回架空电力线路，长某某kV240MV.A)50120(1066. 242. 0108. 0r200kmkV220:kmS61km1km1jbxex 解：由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示。解：由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示。11jXR 1U2U21Y1yS 2yS 21YjQP 11jQP )846 .21(200)42. 0108. 0(11jjjXRSjjY)1066. 2(

25、22001066. 22461 AMVjjUYSy.)3216.15(2401066. 2)2(242111 AMVjjjSjQPjQPy.)32.65120()3216.15(50120111 在节点在节点1处导纳产生的无功功率处导纳产生的无功功率在节点在节点2处导纳产生的无功功率处导纳产生的无功功率，则线路末端的电压，则线路末端的电压设设 011UU kV33. 948.209)12.3634.206()12.366 .33(240111111111112 jjURQXPjUXQRPUU线路阻抗上消耗的功率线路阻抗上消耗的功率AMVjjjXRUQPSZ.)22.270 . 7()846 .

26、21(24032.65120)(222212121 AMVjjUYSy.)67.11(48.2091066. 2)2(242212 所以末端功率所以末端功率 AMVjjjjSSjQPSyZ.)77.49113()67.11()22.270 . 7(32.651202112 1. 功率的计算功率的计算 电力网络的功率损耗由各元件等值电路中不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。接地支路阻抗损耗和接地支路导纳损耗构成。a.a.阻抗损耗阻抗损耗b.b.导纳损耗导纳损耗 输电线输电线 变压器变压器 jXRUQPjXRUSQjPSZZZ 22222 jBGUQjP

27、SYYY 2 TTYYYjBGUQjPS 2一、辐射形网络中的潮流分布一、辐射形网络中的潮流分布3.2 3.2 辐射形和环形网络中的潮流分布辐射形和环形网络中的潮流分布 2.2.电压的计算电压的计算 当功率通过元件阻抗（当功率通过元件阻抗（Z=R+jXZ=R+jX）时，产生电压降落）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注意：要分清楚从受电端计算还是从送电端计算3.3.潮流的计算潮流的计算若已知末端功率和电压，则利用公式，由末至始逐段推算若已知末端功率和电压，则利用公式，由末至始逐段推算出各处的功率分布和各点电压。出各处的功率分布和各点电压。已知条件往往是送电端电压已知条

28、件往往是送电端电压U U1 1和受电端负荷功率和受电端负荷功率S S2 2以及元以及元件参数。求解各节点电压、各元件流过的电流或功率。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：计算步骤：a.a.根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等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。值电路简化。UQRPXjUQXPRUjUdU b. 根据已知的根据已知的负荷功率负荷功率和和网络额定电压网络额定电压，从受电端推算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的

29、注入和流出的功率，从而得到电力网络的功率分布功率分布。c.c.求得始端功率后，再运用求得始端功率后，再运用给定的始端电压给定的始端电压和和求得的始端求得的始端功率功率由始端向末端逐段推算由始端向末端逐段推算电压降落电压降落。（这里不再重新计（这里不再重新计算功率损耗）算功率损耗） 注意：注意：第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布，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

30、代计算中，第二步不再用额定电压，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。而用在上次计算中得到的各点电压近似值进行计算。 1.由已知系统接线图做系统主干网的简化等值电路由已知系统接线图做系统主干网的简化等值电路 2.求运算功率或运算负荷求运算功率或运算负荷 3.根据已知条件的具体情况，在简化的等值电路上，根据已知条件的具体情况，在简化的等值电路上，选前述两类过程之一，计算网络的功率和电压分布选前述两类过程之一，计算网络的功率和电压分布GT21234l1234T1ZlZT2ZT1YT2Y2lY2lY123412z23z34z20y30yT1M

31、VAjS)1520(MVAjS)1520(MVAJSjSZT05.1711.20)1520(S111TPRQ XUU11TUUU 1U 计算低压母计算低压母线实际电压线实际电压111105.11115.5UUkMVAjjS)810()1824(1)(27. 888.13MVAjSSSZTMVAjSjSyT80. 997.132)1014(222TP RQ XUU2aTUUU 计算低压母计算低压母线实际电压线实际电压6.3119.94121aaUUk GS1SSGT1T231456T32L1L2L3314562T1ZT1YT2ZT2YT3ZT3YL1ZL3ZL2Z2L3Y2L1Y2L1Y2L2Y

32、2L3Y2L2Y31456214z10y25z20y36z30y12z31z23z31212z31z23z2S3SaSbS3.2 辐射形和环形网络中的潮流分布辐射形和环形网络中的潮流分布二、二、 环形网络中的潮流计算环形网络中的潮流计算1.环形网络中的功率分布。介绍的是最简单的单环形网络中的功率分布。介绍的是最简单的单一环网，主要由一个电源供电。一环网，主要由一个电源供电。165432T-1T-2T-3L-2L-1L-3G第一步：第一步：将单一环网等值电路简化为只有线路阻抗将单一环网等值电路简化为只有线路阻抗的简化等值电路。的简化等值电路。1) 根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路；根据网

33、络接线图以及各元件参数计算等值电路；15432Z25Z36Z31Z12Z23Z146y10y30y20以发电机端点为始端，并将发电厂变压器的励磁支路移至以发电机端点为始端，并将发电厂变压器的励磁支路移至负荷侧；负荷侧；将同一节点下的对地支路合并，并将等值电路图重新编号；将同一节点下的对地支路合并，并将等值电路图重新编号；在全网电压为额定电压的假设下，计算各变电所的运算负在全网电压为额定电压的假设下，计算各变电所的运算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应节点。荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应节点。 即在全网电压都为额定电压的假设下，计算各变电所的运即在全网电压都为额定电压的假设下，计算

34、各变电所的运算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应的节点。算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应的节点。132Z31Z12Z231SbSaS2S3S1I3IaI2I 这时，等值电路中就不再包含各变压器的阻抗这时，等值电路中就不再包含各变压器的阻抗 支路和母线上并联的导纳支路。支路和母线上并联的导纳支路。 对简单的环形电路，原则上也可运用节点电压法、对简单的环形电路，原则上也可运用节点电压法、回路电流法等求解。回路电流法等求解。 但问题是仍在于已知的往往是节点功率而不是电但问题是仍在于已知的往往是节点功率而不是电流，由节点功率求取节点电流时，需已知节点电流，由节点功率求取节点电流时，需已

35、知节点电压，而节点电压本身待求。压，而节点电压本身待求。 因而，仍无法避免迭代求解复数方程式。因而，仍无法避免迭代求解复数方程式。132Z31Z12Z231SbSaS2S3S1I3IaI2I 第二步：第二步：用简化的回路电流法解该简化等值电路用简化的回路电流法解该简化等值电路通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近似认为是额定电压：22312233112230()()23aaaaIZIIZ IZIIZIII流经阻抗的电流、 节点、的注入电流*223122331() 0aaaZ SZ SSZ SSS ） */NIS U由于132Z31Z12Z231SbSaS2S3S1I3IaI2I 可得流经

36、阻抗可得流经阻抗Z12 的功率为的功率为 第三步第三步：用相同的方法求解用相同的方法求解 为流经为流经Z31的功率的功率第四步：第四步：计算整个网络的功率分布计算整个网络的功率分布*23313123*122331()aZZ SZ SSZZZ*32212132*312321()bZZ SZ SSZZZ12Z为 流 经 阻 抗 的 功 率132Z31Z12Z231SbSaS2S3S1I3IaI2I 对上式的理解：将节点对上式的理解：将节点1分为二，可得一等值分为二，可得一等值两端供电网络的等值电路。两端供电网络的等值电路。 其两端电压大小相等，相位相同。其两端电压大小相等，相位相同。 令节点令节点

37、2、3与节点与节点1之间的总阻抗分别为之间的总阻抗分别为 , 节点节点2、3与节点与节点1/之间的总阻抗分别为之间的总阻抗分别为Z2、 Z3 ,则则 上式分别改写为上式分别改写为32ZZ、*2323*122331*(23)ammZ SZ SSZZZS ZmZ、*/2323*122331(23)mmbZ SZ SS ZSmZZZZ、abmSSS校验： llSlzlzSSllSlzlzSSmmmmbmmmma1*11*1*若网络中所有线段单位长度的参数完全相等，且若网络中所有线段单位长度的参数完全相等，且111jxrz 两端供电网络与环式网络的等值两端供电网络与环式网络的等值 2、两端供电网络中的

38、功率分布、两端供电网络中的功率分布(两端电压两端电压不相等不相等) 回路电压为零的单一环网可等值于两端回路电压为零的单一环网可等值于两端电压大小相等、相位相同的两端供电网络，电压大小相等、相位相同的两端供电网络，如图（如图（a）。）。 两端电压大小不等、相位不同的两端供电网络，也可两端电压大小不等、相位不同的两端供电网络，也可等值于回路电压不为零的单一环网，如图（等值于回路电压不为零的单一环网，如图（b） 。以回路电压不为以回路电压不为0的单一环网为例，其求解过程为：的单一环网为例，其求解过程为：1）令节点）令节点1、4的电压相差的电压相差2）用简化的回路电流法解简化等值电路）用简化的回路电流

39、法解简化等值电路 UdUU41223122334()()aaadUZ IZIIZIII 3）通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近）通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近似认为是额定电压：似认为是额定电压：*/NIS U由于*223122334()()aaaNU dUZ SZSSZSSS 则流经阻抗则流经阻抗Z12功率为：功率为： 流经阻抗流经阻抗Z34功率为功率为： 循环功率为循环功率为34231234231233122323*N*aZZZUdUZZZSZS)ZZ(S+=213243*N*NcZUdUZZZUdUS=+=34*23*12*34*23*12*221*321*32*)

40、(ZZZUdUZZZSZSZZSNb重要概念：功率分点：网络中某些节点的功率是功率分点：网络中某些节点的功率是由两侧向其流动的。由两侧向其流动的。 然后以功率分点为末端，或在该点将环网然后以功率分点为末端，或在该点将环网解开，由功率分点开始，分别用逐段推算法进行解开，由功率分点开始，分别用逐段推算法进行潮流分布计算。从中要计及各段的电压降落和功潮流分布计算。从中要计及各段的电压降落和功率损耗，所运用的公式与计算辐射网时完全相同。率损耗，所运用的公式与计算辐射网时完全相同。 在环网潮流求解过程中，在功率分点处将环网解在环网潮流求解过程中，在功率分点处将环网解列。列。 在无功分点处解列，在无功分点

41、处解列，因为电网应在电压最低处因为电网应在电压最低处解列，而电压的损耗主要解列，而电压的损耗主要为由无功功率流动引起的，为由无功功率流动引起的，无功分点的电压往往低于无功分点的电压往往低于有功分点的电压。有功分点的电压。当有功分点当有功分点和无功分点和无功分点不一致时，不一致时，将在哪一个将在哪一个分点解列？分点解列？4)计算各线段的电压计算各线段的电压降落和功率损耗，降落和功率损耗，过程为：求得网络过程为：求得网络功率分布后，确定功率分布后，确定其功率分点以及其功率分点以及aS3S2SbS12Z23Z34ZcS 流向功率分点的功率，在功率分点即网络最流向功率分点的功率，在功率分点即网络最低电

42、压点将环网解开，将环形网络看成两个低电压点将环网解开，将环形网络看成两个辐射形网络，由功率分点开始，分别从其两辐射形网络，由功率分点开始，分别从其两侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗。侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗。 计算循环功率时，两端电压及额定电压以有效计算循环功率时，两端电压及额定电压以有效值带入计算（各点电压的相位差角不大）值带入计算（各点电压的相位差角不大） 求功耗时，功率分点电压未知，近似以求功耗时，功率分点电压未知，近似以U UN N代代已知的是已知的是电源端电压电源端电压而不是功率分点电压，应按什么电压而不是功率分点电压，应按什么电压起算？起算？ 要再次设网络中各点电压

43、均为额定电压，先计算各线段要再次设网络中各点电压均为额定电压，先计算各线段功率损耗，求得电源端功率后，再运用已知的电源端电功率损耗，求得电源端功率后，再运用已知的电源端电压和求得的电源端功率计算各线段电压降落。压和求得的电源端功率计算各线段电压降落。注意：注意：例如将图中短路器例如将图中短路器1 1断开时断开时 其左侧电压为其左侧电压为10.510.5242/10.5=242kV242/10.5=242kV； 右侧电压为右侧电压为10.510.5231/10.5=231kV231/10.5=231kV；从而，将该断路器闭合时，将有顺时针方向的循环功从而，将该断路器闭合时，将有顺时针方向的循环功

44、率流动，其表达式仍与两端供电网络相同。率流动，其表达式仍与两端供电网络相同。10.5kV10.5/24210.5/231T2T1cS24223113 3、环形网络中变压器变比不匹配时的循环功、环形网络中变压器变比不匹配时的循环功率率二、闭环网的潮流计算二、闭环网的潮流计算 1、把闭环网简化成两端供电网、把闭环网简化成两端供电网 2、以、以UN为全网电压（即不计电压损耗），求出为全网电压（即不计电压损耗），求出两端的注入功率，进而求出各支路的流动功率两端的注入功率，进而求出各支路的流动功率（不计网络中功率损耗）。（不计网络中功率损耗）。 两端电压相等时两端电压相等时=+=*m*m*aZZSZZZ

45、SZS)ZZ(S31231233122323 (3)找出功率分点，从功率分点把闭环网变成辐找出功率分点，从功率分点把闭环网变成辐射网。射网。（4）从功率分点开始，分别对两个辐射网逐段推）从功率分点开始，分别对两个辐射网逐段推算电压损耗、功率损耗。从而进行潮流分布计算。算电压损耗、功率损耗。从而进行潮流分布计算。（5）还原成实际网的潮流分布。在还原过程中，）还原成实际网的潮流分布。在还原过程中，功率满足功率满足0=S 辐射型网络中的潮流是不加控制也无法控制的，它们完全取决于各负荷点的负荷。 环形网络中的潮流，如不采取附加措施，就按阻抗分布，因而也是无法控制的。 两端供电网络的潮流虽可借调整两端电

46、源的功率或电压适当的调整控制，但由于两端电源容量有一定的限制，而电压调整的范围又要服从对电压质量的要求，所以调整幅度都不可能大。703.4电力网络潮流的调整控制 调整潮流的方法主要有： 1.串联电容器：串联电容器：抵偿线路的感抗。将其串联在环网中阻抗相对过大的线段上，可以转移其他重载线段上流通的功率。 2.串联电抗器：串联电抗器：作用与串联电容器相反，主要是限流。将其串联在线路中可避免该线段过载。 3.附加串联加压器：附加串联加压器：可产生一环流或强制循环功率，使强制循环功率与自然分布的功率相叠加达到理想值。713.4电力网络潮流的调整控制 4.灵活交流输电装置： 1）可控串联电容器。 2）可

47、控移相器。 3）综合潮流控制器723.4电力网络潮流的调整控制一、调整控制潮流的必要性一、调整控制潮流的必要性1SbSaS3S2S12Z31Z23Z若各段参数相同若各段参数相同3123123133132231231231331322)()(llllQllQQllllPllPPaa 3123122312312231231223123122)()(lllllQlQQlllllPlPPbb 3.4 3.4 电力网络潮流的调整控制电力网络潮流的调整控制若各导线各不相同，且若各导线各不相同，且313123231212xrxrxr 31*23*12*212*312*23*)(ZZZSZSZZSb 31*2

48、3*12*331*231*23*)(ZZZSZSZZSa 经济指标为网损最小，由上式得网损为：经济指标为网损最小，由上式得网损为：312232232232222221222)()()()(rUQQQPPPrUQQPPrUQPPNaaNaaNaa 0)( 2)( 22312322322212 rUPPPrUPPrUPPPNaNaNaa0)( 2)( 22312322322212 rUQQQrUQQrUQQPNaNaNaa解得 rrPrrPPa313312320 .)( rrQrrQQa313312320 .)( rrSrrSSa313312320 .)( rrrSrSSb)(231231220

49、. 即有功功率损耗最小时的功率分布应按线段即有功功率损耗最小时的功率分布应按线段电阻分布而不是阻抗分布。电阻分布而不是阻抗分布。 按阻抗分布功率，叫功率自然分布，这种按阻抗分布功率，叫功率自然分布，这种分布是不加控制的分布是不加控制的。 为了保证供电的安全、优质、经济的要求，为了保证供电的安全、优质、经济的要求，因此需调整控制潮流。因此需调整控制潮流。二、调整控制潮流的手段主要有：二、调整控制潮流的手段主要有：1.串联电容串联电容 作用：抵偿线路的感抗，将其串联在环网中阻抗相对作用：抵偿线路的感抗，将其串联在环网中阻抗相对 过大的线路上，可起转移其他重载线路上流通功率过大的线路上，可起转移其他

50、重载线路上流通功率的作用。的作用。2.串联电抗串联电抗作用：限流，将其串联在重载线路上可避免该线路作用：限流，将其串联在重载线路上可避免该线路过载。但其上的电压损耗增大，影响电压质量，并过载。但其上的电压损耗增大，影响电压质量，并对系统运行的稳定性有影响，一般不用。对系统运行的稳定性有影响，一般不用。3.附加串联加压器附加串联加压器作用：产生一环流或强制循环功率，使强制作用：产生一环流或强制循环功率，使强制循环功率与自然分布功率的叠加可达到理想循环功率与自然分布功率的叠加可达到理想值值。1SbSaS3S2S12Z31Z23ZcEfcSfcaaSSS0. aafcSSS0. 功率分布功率分布为理

51、想为理想0 .aS循循环环功功率率为为强强制制fcS功率分布功率分布为自然为自然aS* ZEUSCNfccycxNaaNfcCjEEUZSSUZSE )(*0.*.0 .aS0 .bSEcx纵向附加电势，其相位与线路相电压一致；纵向附加电势，其相位与线路相电压一致；Ecy横向附加电势，其相位与线路相电压相差横向附加电势，其相位与线路相电压相差90900 0；Ecx 、Ecy均由附加串联加压器产生。均由附加串联加压器产生。 *222222()()()ccxcyNfcfcfcNcxcyNcxcyNcxcyNEjEE USPjQURjXZEjERjXURXEREXUEXERUjRXRX XR高压线路中，高压线路中， c cy yN Nc cx xN Nf fc