电气系统稳态运行分析.ppt

第三章电力系统稳态运行分析 第3部分 主要教学安排 主讲内容辐射形电力网络的潮流计算远距离输电线路的潮流分布教学要求掌握辐射形电力网络的潮流计算了解远距离输电线路的潮流分布了解环网的手算方法重点 难点辐射形电力网络的潮流计算 给定末端功率及始端电压 或始端功率及末端电压 求潮流及电压分布 1 从末端向始端推算各元件的功率损耗和全网功率分布而不计算各节点电压 2 待求得首端功率后 由给定的首端电压 根据网络功率分布从首端至末端推算各元件的电压损耗和各节点电压 不再重新计算全网的功率分布 辐射形电力网络的潮流计算 已知末端功率及始端电压 求潮流及电压分布 辐射形电力网络的潮流计算 末端功率 始端电压 由线路始端电压向末端推算电压降落及各节点电压 例 如图所示 先设全网各节点电压为线路额定电压 求潮流分布 由末端向始端推算功率损耗及功率分布 功率损耗 功率损耗 功率损耗 电压降落 电压降落 UN 辐射形电力网络的潮流计算 例 电力线路长100km 额定电压为110kV 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 正常运行时要求电压U1达117 26kV 试求功率和电压分布 辐射形电力网络的潮流计算 U1 117 26kV 辐射形电力网络的潮流计算 先求变压器阻抗支路中的功率损耗 变压器励磁支路中的功率损耗 先设全网各节点电压为线路额定电压 求潮流分布 由末端向始端推算功率损耗及功率分布 变压器始端的功率 线路末端导纳支路的功率损耗 线路阻抗支路中的功率损耗 线路始端导纳支路的功率损耗 线路阻抗支路末端的功率 辐射形电力网络的潮流计算 始端功率 辐射形电力网络的潮流计算 矢量图 根据始端电压及已求得的始端功率 求电压降落 辐射形电力网络的潮流计算 例 电力线路长100km 额定电压为110kV 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 正常运行时要求电压U1达117 26kV 试求功率和电压分布 U1 117 26kV U1 117 26kV U1 117 26kV 配电网前推回代法 1 初始化 给定平衡节点 即电源点 电压 并为全网其他PQ节点赋电压初始值 一般设幅值为额定电压 相角为0 PU节点赋无功初始功率 2 计算各节点运算功率 3 从网络的末端开始 逐步前推 由节点电压 求全网各支路功率分布 前推过程为 功率损耗 2 辐射形电力系统潮流计算 4 从始端出发 逐段回推 由支路功率求各节点电压 回代过程为 电压降落 2 辐射形电力系统潮流计算 5 利用求得的各节点电压修正PU节点电压和无功功率 6 检查是否已经收敛 利用事先给定的收敛标准判断收敛与否 2 辐射形电力系统潮流计算 7 如不满足收敛标准 将各节点电压计算值作为新的初始值自第二步开始进入下一次迭代 直到满足收敛条件为止 功率损耗 电压降落 2 辐射形电力系统潮流计算 2 辐射形电力系统潮流计算 2 辐射形电力系统潮流计算 远距离输电线路潮流分布 传播常数 特征阻抗传播常数和特征阻抗 波阻抗 Zc 无损耗线路任意点潮流视在功率为 远距离输电线路潮流分布 自然功率 在SIL状态下 有功潮流沿着无损线路从电源端到负载端保持为常量 无功潮流为0 有限长线路末端联结的负荷阻抗等于特征阻抗时 该负荷阻抗消耗的功率称为自然功率 或自然负荷 有时又称波阻抗负荷 若线路末端电压以额定线电压表示时 传输的有功功率表示为SIL 电压特征曲线 表示线路始末端电压的关系曲线 系统中负载的四种状态 1 空载 2 自然功率 3 短路 4 满载 远距离输电线路潮流分布 自然功率 SIL 是指功率在无损耗线路上传送的功率 其负载阻抗等于波阻抗Zc 对于无损耗线路 始末端电压大小相等 1 空载 IR空载 0末端电压高于始端 2 SIL 自然功率 3 短路 URSC 0 短路电流很大 约为4 7倍额定电流 4 满载满载电压取决于满载电流 位于短路电压特征曲线上方 电压特征曲线 自然功率 SIL 是指功率在无损耗线路上传送的功率 其负载阻抗等于波阻抗Zc 对于无损耗线路 始末端电压大小相等 远距离输电线路潮流分布 线路载荷能力包括以下三方面内容 热极限导体承受的最高温度取决于热极限 对于短电力线路 载荷能力主要取决于热极限 例如断路器 开关等设备 线路载荷能力 电压降落限制对于长输电线路 100 300km 线路的载荷能力主要取决于电压降落的限制 重载时线路首末端电压应满足稳态运行条件 远距离输电线路潮流分布 稳态稳定性限制对于输电线路长度超过300km时 稳态稳定性限制是主要因素 稳定性是指同步电机保持同步的能力 同步电机功角特性曲线 功率最大值点即为理论上的稳定性限制 功角最大为900 远距离输电线路潮流分布 闭式 环形电网 两端供电网 闭式电力网的潮流分布 环形电网 先假设全网为额定电压 求出变电所的运算负荷与发电厂的运算功率 变电所的运算负荷是指变电所低压侧的负荷功率加上变压器的功率损耗再加上变电所一次母线上所有相联线路的充电功率的一半而得到的运算负荷 发电厂的运算功率是指发电厂的输出功率减去升压变压器的功率损耗再减去发电厂高压母线上所有相联线路充电功率的一半而得到的运算功率 环形电力网的潮流分布手算解法 运算功率指发电厂的输出功率减去升压变压器的功率损耗再减去发电厂高压母线上所有相联线路充电功率的一半而得到的 网络化简 运算负荷 运算负荷 运算功率 运算负荷指变电所低压侧的负荷功率加上变压器的功率损耗再加上变电所一次母线上所有相联线路的充电功率的一半而得到的 环形电力网的潮流分布 运算功率 运算负荷 运算负荷 运算等值电路 环形电网的基本功率分布经过化简后得到仅含串联阻抗支路的等值电路 在假设全网为额定电压下求网络的基本功率分布 即不考虑网络的功率损耗求取功率分布 在基本功率分布的功率分界点 将闭式网络分解为两个开式网络 然后按照开式网的潮流 电压计算方法从功率分界点向电源点递推求取潮流 电压分布 上式取共轭并乘额定电压可得下述近似式 待解的只有一个回路电压方程 流经阻抗Z31支路的功率 流经阻抗Z12支路的功率 可得 环形电网可以看成是两端供电网的等值电路 如图 其电源两端的端电压大小相等相位相同 两端供电网中的基本功率分布两端供电网络的基本功率分布可看成是两个分量的叠加 一是两端电压相等时的功率分布 一是两端电压差引起的循环功率 环形电网 运算功率指发电厂的输出功率减去升压变压器的功率损耗再减去发电厂高压母线上所有相联线路充电功率的一半而得到的 网络化简 运算负荷 运算负荷 运算功率 运算负荷指变电所低压侧的负荷功率加上变压器的功率损耗再加上变电所一次母线上所有相联线路的充电功率的一半而得到的 环形电力网的潮流分布 运算功率 运算负荷 运算负荷 运算等值电路 环形电网的基本功率分布经过化简后得到仅含串联阻抗支路的等值电路 在假设全网为额定电压下求网络的基本功率分布 即不考虑网络的功率损耗求取功率分布 在基本功率分布的功率分界点 将闭式网络分解为两个开式网络 然后按照开式网的潮流 电压计算方法从功率分界点向电源点递推求取潮流 电压分布 闭式电网中的电压降落和功率损耗在闭式电网中的基本功率分布求得以后 必然会出现功率分界点 功率由两侧向其流动 闭式网就可以在功率分界点解开 看成两个开式网 运用开式网潮流分布计算方法 设全网各节点电压为额定电压 从功率分界点向电源点推算功率损耗 由此得出的功率分布即为最终的功率分布 再由电源点向功率分