电力系统分析

第三章是简单电网的计算与分析。潮流计算的目的是计算系统的正常稳态运行状态：在给定的负荷、部分发电机功率和部分节点电压下，计算整个系统的电压和功率分布。潮流计算的目的是检查系统各部件是否过载，节点电压是否满足要求，功率损耗和功率的分配和分配是否合理，以及潮流计算的重要性电力系统基本上计算现有系统的运行和规划设计系统的安全评估、静态和暂态稳定性分析，以扩展新系统。潮流计算结果：各节点的电压(幅值、相位)、各支路的电流和功率分布(功率传输和功率损耗)从简单的网络潮流计算开始，掌握手动潮流计算方法，了解系统稳态运行下的物理现象，然后学习复杂网络的潮流计算(重点是基本的计算机算法)，3.1电网的电压降和功率损耗，即电压降、电压损耗和电压偏移首先考虑线路型等值电路，如线路等值电路图所示。如果端子电压设置为，端子功率设置为，则支路起点和终点之间的电压降(称为电压降)可从图中的电路关系中列出。如果它被当作参考相量，即如果它被当作参考相量，和之间的相位差被称为电压降的横向分量。其值如下图所示。当对电压降进行近似估计时，电压降的横向分量可以忽略，并且启动功率和启动电压的情况是已知的。如果将它作为参考相量，即已知从起始端电压计算端电压时应注意符号。相量图如图所示，它显示了电压质量的两个指标。电力系统中的电压损失更多地与线路两端电压的数值差异有关，这种差异称为电压损失。电压损失的常见百分比表示为电压损失。在近似计算中，电压降的垂直分量通常用来代替电压损失。在图中，虚线表示的圆弧圆心为0半径。可以看出，用电压降的垂直分量代替电压损失相当于用图中的线段ab代替线段ac。显然，当两端的电压相差很小时，引起的误差并不大。电压偏移是指线路起点和终点的电压与线路额定电压之间的差值，即总和，用于分别测量两端与额定电压的电压偏差程度。电压偏差通常用百分比表示，包括2。在以下两种情况下会引入功率分配和功率损耗。1.线路的功率分布和功率损耗当终端电压和功率已知时，线路的功率分布和功率损耗可以从终端到启动终端逐步计算，过程如下。(1)计算并联支路在末端吸收的功率，(2)计算串联支路末端的功率，(3)计算串联支路中的功率损耗，(4)计算串联支路开始时的功率，(5)计算开始时的电压，(作为参考相量)，6)计算并联支路开始时的功率，7)计算开始时的功率，线路的总功率损耗为， 从上面的计算可以看出，电感无功功率总是在串联阻抗支路中消耗，由于B0，这意味着电容无功功率在并联支路中消耗，或者它们发射电感无功功率，这在抵消消耗的电感无功功率中起作用。至于整条线路是消耗无功功率还是释放无功功率，取决于和之间的差异。变压器配电计算以一台双绕组变压器为例，说明变压器配电的计算方法。图中显示了每条支路通过的功率和电压的假定正方向。在已知和的情况下，计算步骤是：(1)计算变压器串联支路的功率损耗，(2)计算变压器串联支路起始处的功率，(3)计算变压器起始处的电压，(4)计算变压器并联支路的功率损耗，(5)计算变压器的输入功率，变压器消耗无功功率， 并且总无功功率损耗为，可以看出前者消耗感性无功功率，因为后者对应于被激励的无功功率，当然它需要消耗感性无功功率。 变压器功率损耗根据制造商提供的测试数据计算，进一步简化。通过以上分析和计算，可以得出以下结论：有功功率损耗伴随着功率损耗，从而增加了电力系统的一次能耗。对于无功功率损耗，虽然它不直接引起功率损耗，但是无功功率损耗需要由发电机和无功补偿设备提供，从而增加了它们的容量和成本。当无功功率流过线路和变压器时，总电流增加，从而增加电阻器中的有功功率损耗。显然，该系统不希望无功功率远距离传输。它要求用户提高功率因数，分级控制无功功率，并在本地进行平衡。线路等效电抗消耗的无功功率：与负载平方成正比。等效电纳对地的无功功率：充电功率与外加电压的平方成正比，与通过的负载没有直接关系。当负载较轻时，线路消耗的无功功率很少，甚至会发出无功功率。对于超高压线路，线路末端的电压可能上升，导致设备绝缘损坏。因此，当线路空载或轻载时，线路末端的永久并联电抗器会抵消充电功率，以避免线路上的过压。3.电力线最大负荷利用小时数Tmax:指一年内负荷消耗的功率A除以一年内最大负荷Pmax。即年负荷率：一年中负荷消耗的电能a除以一年中最大负荷Pmax和8760h的乘积，即年负荷损失率：年电能损耗除以最大负荷下的电能损耗和8760h的乘积，即最大负荷损耗时间：年电能损耗除以电能损耗。也就是说，计算线路年功率损耗有两种方法：按最大负荷损失率计算：按最大负荷损耗时间计算：最大负荷损耗时间与总功率因数有关，可通过本书表3-1得到。4.电力经济指数传输效率：指线路末端的输出有功功率与线路起始处的输入有功功率之比。以百分比表示：线损率或网损率：线路上电能损耗与线路起点电能输入的比率；3.电力线1的运行状态分析。输电线路的空载运行特性当输电线路空载时，线路末端的功率为零。当线路末端的电压已知时，末端的功率为，在忽略电阻的情况下，因为线路型等效电路的电容是容性的，并且本身大于零，所以可以看到上述公式。这表明线路末端的电压将高于空载条件下的启动电压。这种现象称为空载输电线路的端电压上升。这种现象可以用上图所示的相量图来解释。流过线路末端的接地导纳的电流是电容电流，它在末端电压90之前。电抗中产生的电压降将电流90引向与相量U2相反的方向，从而导致。一个自然的问题是，输电线路能够传输的有功功率是否有任何限制，以及传输功率限制是多少。假设线路等效电路中的电阻等于零，并且两端的并联导纳不计算在内，在这种情况下，如果线路起始端的端电压设置为，比较上述两个公式的虚部，可以得出结论，在忽略电阻的情况下，线路起始端和末端的有功功率相等，因此，传输之间的关系在开始或结束时增加电压可以提高线路的传输功率限制，但由于设备绝缘的限制和其他因素，最高电压通常不允许超过一定的允许值，除非线路的电压水平增加并采用较高的额定电压。降低线路电抗比提高电压更容易，也更经济。其中，在线路中使用分裂导线是减少措施之一。另一种方法是在线路上串联电容器，并用电容器的容抗补偿部分线路感抗。3.输电线路功率与电压的定性关系。在电力传输系统中，尤其是超高压电力传输系统中，线路和变压器的电阻远小于电抗。因此，有功功率与两端电压相位差、无功功率与电压损耗之间的关系比较密切，而有功功率与电压损耗、无功功率与电压相位差之间的关系相对较弱。有功功率通常从电压相位相对超前的一端传输到电压相位相对滞后的一端(相当于0)。对于线路传输的无功功率，可以通过忽略线路电阻来获得无功功率与两端电压的关系。可以看出，线路传输的无功功率与线路两端的电压差，即电压损耗成正比。此外，无功功率通常从高压端流向低压端。如果我们想从线路的起点到终点增加无功功率，我们需要尝试在起点增加电压或在终点降低电压。重要结论：PQ解耦特性和功率流向。在高压输电网络中，线路(变压器)两端的电压幅值差U主要由传输Q产生(或U是传输Q的条件)。Q从高U节点流向低U节点，具有强V-Q耦合和弱V-P耦合。线路(变压器)两端的电压相角差主要由传输的P产生(或是传输P的条件)。p从超前节点流向滞后节点。-P是强耦合的，-Q是弱耦合的。运行：3-3、3-5、3-9、3-11、3.2辐射状和环状网络的潮流计算。以下公式通常用于手动潮流计算。重写阻抗损耗计算b导纳损耗传输线变压器c电压，辐射电网特性：线路有明确的开始和结束辐射电网分析和计算：使用已知的负载和节点电压获得未知的节点电压，线路功率分布，功率损耗和开始输出功率。根据不同的已知条件，一般可分为两种类型：已知终端功率和电压：根据上述方法，从终端开始逐步计算已知终端功率和启动终端电压，并用：迭代法求解；辐射状网络中的潮流计算：1)辐射状网络中的潮流分布；1)已知相同的端电压、功率和元件参数。众所周知，U2(U1)和S2(S1)求解每个节点的电压、流经每个元件的电流或功率。计算步骤：根据网络接线图和各元件参数计算等效电路，简化等效电路。根据终端已知的负载功率和网络电压，从终端到输电终端逐一计算各元件的功率损耗和节点电压，计算各节点的注入和放电功率，从而得到电网的初始功率和电压以及功率和电压分布。计算同一点的电压和功率的功率流分布，知道末端的功率，知道末端的电压。计算步骤如下：1。变压器串联支路的电源，2。变压器原绕组的电压被设置为参考相量，然后，3。流入变压器的功率为，加上变压器并联支路的功率损耗。线路串联支路末端的功率是流入变压器的功率加上线路末端的充电功率。输电线路功率损耗、串联支路首端功率损耗、输电线路功率损耗、串联支路首端功率损耗根据已知的终端负载功率和网络的额定电压，从受电端到送电端逐一近似计算各元件的功率损耗，并计算各节点的注入和放电功率，从而得到电网的功率分布(不考虑电压降)。根据已知的启动电压和电网的功率分布，计算各节点的电压。注：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。如果计算结果满足精度要求，可以重复上述步骤形成迭代算法，直到精度满足要求。仅在迭代计算中，在第二步中不使用额定电压，但是使用在先前计算中获得的每个点的电压近似值进行计算。在手动潮流计算中，通常只进行一次配电计算，通过一次电压分布计算得到近似的电压和功率分布。给定不同点的电压和功率的潮流分布计算，设置已知的终端负载功率、发电厂的高压母线电压、和以及发电厂的高压母线发出的功率。首先，将终端负载点的电压设置为网络的额定电压(降低到高压侧的额定电压)，并计算从终端到起点的近似功率分布。在计算过程中，大致认为网络中没有电压降，并且各处的电压等于(除)。(1)变压器串联支路开始时的功率，(2)进入变压器的功率，(3)输电线路串联支路结束时的功率，(4)输电线路串联支路的功率损耗，(5)输电线路串联支路开始时的功率，(6)发电厂高压母线输入系统的功率，因为它是一个已知的电压，所以用于计算线路开始时的充电功率。根据已知的端电压和获得的近似功率分布，从开始到结束计算电压分布，(1)已知的，计算的，(2)计算的，计算的，是从低压侧到高压侧的值。是的，它在低压侧。对于变压器低压侧的实际电压，必须使用变压器比率。注：示例：110千伏降压变电站由电力系统通过120公里长的双回110千伏线路供电，输电线路采用LGJ-150型导线架设，几何平均距离为4米。变电站配有两台并联运行的变压器，系统接线如图所示。众所周知，变电站低压线路上的最大负载功率为，并且线路和变压器被设置为在额定电压下运行。试算：输电线路在最大负荷时提供的功率；线路和变压器的年功率损耗。当两台变压器并联运行时，有两种方法计算总有功功率损耗和总无功功率损耗。变压器的技术数据可以通过变压器的类型来找到。额定电压为110/111千伏。变电站从电网吸收的功率由变压器等效电路计算。变压器串联支路至110千伏的参数由变压器的技术数据计算，并联支路用空载功率表示。变压器等效电路如图所示。变压器从电网吸收的功率是，因为假设变压器在额定电压下运行，所以两种解决方案的结果是相同的。2。计算传输线的总功率损耗和传输端的总功率，因为传输线是一条120公里的中距线，是根据未校正的集总参数等效电路计算的，如图所示。根据LGJ-150模型，线路参数如下：线路末端的：容性功率、输电线路的有功和无功损耗、输电线路起点的容性功率、输电末端的总功率和滞后。负载的功率因数可从中找到，变压器和线路的功率因数可从表3-1中找到。变压器的功率因数可以从上述线路末端的功率中找到。t变电站的计算负荷、等效电路、变电站a的负荷功率、变压器的总损耗、变电站a的等效负荷功率、变电站a的计算负荷、变电站b和c的相同计算负荷、变电站的计算负荷、发电厂的计算功率、发电厂的输出功率、发电机端的负荷、变压器的功率损耗、发电厂的等效供电功率、发电厂的计算功率、环网中的潮流计算介绍了最简单的单环网，它主要由单个电源供电。步骤1:将单环网的等效电路简化为一个只有线路阻抗的简化等效电路。1)元件参数计算等效电路；以发电机端点为起点，将发电厂变压器的励磁支路移至负荷侧；2)合并同一节点下的接地支路，并对等效电路图重新编号；(3)在假设整个网络电压为额定电压的情况下，计算每个变电站的运行负荷和电厂的运行功率，并将其连接到相应的节点。第二步是用简化的回路电流法求解简化的等效电路，用近似方法从功率中得到相应的电流。电压大致被认为是额定电压，在形式上，上述公式类似于杠杆中的扭矩