简单电力系统的潮流分布计算.ppt

第三章简单电力系统的潮流分布计算 潮流计算的概念 电压 包括幅值和相角 和功率 包括有功功率和无功功率 是表征电力系统稳态运行的主要物理量 这就需要采用一定的方法确定系统中各处的电压和功率分布 实为功率流 俗称潮流 电力系统潮流计算目的 1 为系统规划提供分析基础 2 确定电力系统的运行方式 3 检查系统中的各元件是否过压或过载 4 为继电保护的整定提供依据 5 为稳定计算提供初值 6 事故预想分析 7 为经济运行提供分析基础 8 电力市场下制定交易计划 阻塞管理的依据 潮流计算的目的 分析和评价电网的安全经济和质量 服务于规划和运行 如何计算 1 人工 简单系统 2 计算机 复杂系统 潮流计算和一般交流电路计算的根本差别 潮流计算的变量是电压和功率电路计算的变量是电压和电流因为对于庞大的交流系统 电流相位的测定十分困难 而功率的测量十分方便 可由有功功率表和无功功率表得到 无功功率方向的规定 负荷以滞后功率因数运行所吸取的无功功率为正 以超前功率因数运行时所吸取的无功功率为负 发电机以滞后功率因数运行所发出的无功功率为正 以超前功率因数运行所发出的无功功率为负 什么是无功 无用的功 学习什么知识时 接触过无功 无功和有功的关系 无功与电力系统的关系 纯电感元件电路 电感元件在上半个周期将电能变成磁场能储存起来 在下半个周期将储存的磁场能释放出来还给电源 瞬时有功功率的最大值就是无功功率 纯电容元件电路 电容元件在上半个周期将电能变成电场能储存起来 在下半个周期将储存的电场能释放出来还给电源瞬时有功功率的最大值就是无功功率 RLC串联电路 t O pL pC 电感上和电容上的瞬时有功功率反向 电感上的无功叫做消耗感性无功 或发出容性无功 电容上的无功叫消耗容性无功 或发出感性无功 无功功率是电感或电容吞吐有功功率的最大值 是标量 相当于容器的容量 但是 由于电感与电容吞吐有功功率步调相反 因此将无功功率赋予方向 电容元件吞吐有功功率的过程 称为发出感性无功功率 是感性无功功率电源 电感元件吞吐有功功率的过程 称为吸收感性无功功率 是感性无功功率负荷 有发出 有吸收 构成无功功率平衡 同步电机发出感性无功 异步电机吸收感性无功 因此电力系统中 发电机是同步的 电动机是异步的 如果发电机 电动机都做出异步的 或都做出同步的会怎么样 辞海 对无功功率的解释 具有电感和电容的交流电路中 电感的磁场或电容的电场在一个周期内的一部分时间内从电源吸收能量 另一部分时间内将能量返回电源 在整个周期内平均功率为零 也就是没有能量消耗 但能量是在电源和电感或电容之间来回交换的 能量交换率的最大值叫做无功功率 关于无功功率的解释 无功功率比较抽象 它是用于电路内电场与磁场的交换 并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率 它不对外作功 而是转变为其他形式的能量 凡是有电磁线圈的电气设备 要建立磁场 就要消耗无功功率 无功和电压关系密切 第六章的内容 感性无功不足 电压降低 感性无功过剩 电压升高 3 1电力线路运行状况的计算与分析 电力线路上的功率损耗和电压降落 有四个变量 已知其中的两个 可求另外两个变量 电力系统计算的最大特点 避免的复数计算 功率容易测量 电流相角很难测量 已知 末端电压 末端功率 求始端电压 始端功率 取为参考方向 则 负荷以滞后功率因数运行 如何表达负荷以超前功率因数运行 无论是求流过的功率还是损耗的功率 都用下列公式表达 在计算功率的过程中 无论是用有名值还是用标幺值 最终的表达式是相同的 解题思路 1 求功率 由末端向始端逐点 逐支路推算功率损耗 2 求电压 用末端数据 计算阻抗上的电压损耗 得到始端电压 1 支路末端导纳支路的功率损耗为 如果已知始端电压和始端功率 如何求末端电压和末端功率 相量图如何 几个概念 1 电压降落是指电力线路两端电压的相量差 2 电压损耗是指电力线路两端电压的有效值之差 即U1 U2 电压损耗是一个标量 一般可近似认为U1 U2 U 电压损耗常以百分数表示 即 3 电压偏移是指电力线路两端电压与电力线路额定电压的数值差 电压偏移也常以百分数表示 电力线路两端电压偏移百分数为 3 1 2电力线路上的电能损耗 计算电力线路电能损耗的方法主要有两个 经验公式法和查表法 上述方法准确 但是计算工作量大 规划时用简化的方法求电力线路的电能损耗 1 基本概念 1 最大负荷利用小时数 可以从手册中查到该值 2 负荷率 年负荷曲线 3 年负荷率 年负荷曲线 4 最大负荷损耗时间 年负荷损耗曲线 5 年负荷损耗率 年负荷损耗曲线 1 经验公式法计算电力线路电能损耗的步骤为 a 计算最大负荷时的功率损耗b 查表得到最大负荷利用小时数Tmaxc 求年负荷率d 用下面的经验公式 求年负荷损耗率 e 求电能损耗 WZ 2 查表法计算电力线路电能损耗的步骤为 a 查表得最大负荷利用小时数Tmaxb 查表得与最大负荷利用小时数Tmax对应的最大负荷损耗时间 max c 求电能损耗 WZ 线损率 线损率是供电企业重要的指标 统计线损 理论线损 管理线损 潮流图演示 有载调压变压器线路的负载与空载运行 线路空载运行 线路空载运行电压相量图 3 2变压器运行状况的分析与计算 变压器中的电压降落 功率损耗和电能损耗 发电厂中的变压器已知始端功率和电压 变电所中的变压器已知末端功率和电压 变电所的变压器 发电厂的变压器 实际功率是S时 3 2 2变压器的电能损耗 励磁支路的电能损耗阻抗支路的功率损耗 3 3辐射形网的潮流分布计算 有四种已知条件 1 已知末端电压和功率 求始端电压和功率 2 已知始端电压和功率 求末端电压和功率 3 已知始端电压 末端功率 求始端功率和末端电压 4 已知始端功率 末端电压 求始端电压和末端功率 3 3辐射形网的潮流分布计算 1 由已知接线图作出等效电路 2 作出简化等值网络图 3 用逐段推算法推算其潮流分布 已知末端功率和末端电压 已知 始端电压 末端功率 求末端电压 始端功率 假设末端电压额定 1 从末端向始端计算功率损耗 得到始端功率 2 用已知的始端电压和计算的始端功率 向末端计算电压降落 得到末端电压 前推回代方法 是配网潮流计算的主要方法之一 已知末端功率和始端电压即设全网电压均为额定电压 由已知的始端电压和求得的始端功率 3 3 2对多端网络的处理 合到一起 运算功率与运算负荷是针对网络中各个位置流过的功率的命名 这样命名 好处是在进行电网分析和计算时 网络结构更简单 运算功率 运算负荷 3 4环形网中的潮流分布计算 思路 手算潮流必须知道潮流的始端和末端 而环网潮流方向不确定 网络中的始端是电源点 而网络的末端不确定 首先 用简化方法 确定环网中潮流的大致方向 由此确定网络的末端 将环网打开 形成两个辐射形网络 然后 用计算辐射形网络的方法计算功率损耗 从电源点开始沿网络循序一周计算电压降落 3 4 1环形网中的初步功率分布 如果电力网各段线路采用相同型号的导线 相同的材料 相同的截面积 而且导线间的几何均距相等 那么这种电力网单位长度的参数完全相同 称为均一网 功率分点 无功功率分点 与该点连接的所有支路的无功功率都流向该点 有功功率分点 与该点连接的所有支路的有功功率都流向改点 功率与电压的关系可以比喻为水流与地势的关系 一般无功功率分点电压更低 两端电压不等时的功率分布 两端供电网络的功率分布 3 4 2环形网的分解及潮流分布 变压器变比不匹配 产生循环功率 242 10 5 231 10 5 产生循环功率的网络 1 两端供电网络2 环网 变压器变比不匹配 3 5电力网络的简化方法 3 5 1等效电源法3 5 2负荷移置法3 5 3星 网变换法 3 5 1等效电源法 3 5 2负荷移置法 3 6电力网络潮流的调整控制 为什么要控制控制的范围控制的手段 为什么调整控制潮流 环网中自然功率按阻抗分布 有功损耗最小按电阻分布 为了使电网安全 优质 经济的供电要求 因而有必要对网络的潮流进行调整控制 安全 功率不过载优质 电压质量满足要求经济 有功损耗小 调整控制潮流的范围 辐射形 开式 网中的潮流无法控制 其完全取决于各点负荷 两端供电网络的潮流可以借调整两端电源电压或功率适当控制 但调整幅度有限 若不计及环形网络中变压器分接头的作用 其潮流按阻抗分布 也无法控制 潮流按阻抗分布并不最优 有功功率损耗最小时的功率分布应按线段的电阻分布 限制2 3线路负荷为125MW 调整控制潮流的手段 串联电容 是在环形网络中阻抗相对过大的线段上串联电容 以容抗抵偿线路的电抗 起到转移重载线路上流通功率的作用 串联电容 串联电抗 是在环形网络中重载线路上串联电抗 起到限制线路上流通功率 避免线路过载的作用 但串联电抗对电压质量和系统运行的稳定性有不良影响 故该手段未得到推广 调整控制潮流的手段 串联电抗 附加串联加压器 是在环形网络中接入串联加压器 使其产生一强制循环功率 起到改变线路的功率分布 使环形网络的功率按照或接近按电阻分布的作用 调整控制潮流的手段 附加串联加压器 若使环形网络的功率按照电阻分布所需的强制循环功率为 则需要在环形网络中接入附加电势为 若考虑到高压线路的电阻远小于电抗 则 纵向附加电势主要产生强制循环功率的无功部分 而横向附加电势主要产生强制循环功率的有功部分换言之 改变电压大小主要改变网络的无功功率分布 改变电压相位主要改变网络的有功功率分布 附加串联加压器 灵活交流输电系统 以晶闸管置换传统交流输电系统中各种机械式调节器和开关后所呈现的新系统 在这种系统中