第3章简单电力系统潮流计算

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3.1 电力线路和变压器运行状况的计算电力线路和变压器运行状况的计算思考题与公式要求思考题与公式要求l基本概念：电压降落、电压损耗、电压偏移、电压基本概念：电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整、最大负荷利用小时数、年负荷率、最大负荷调整、最大负荷利用小时数、年负荷率、最大负荷损耗时间、年负荷损耗率、线路输电效率。损耗时间、年负荷损耗率、线路输电效率。l高压输电线路分别在空载、带纯感性负载和纯有功高压输电线路分别在空载、带纯感性负载和纯有功负载时，首末端电压的幅值与相位的关系是什么？负载时，首末端电压的幅值与相位的关系是什么？l什么

2、是变压器的铜耗与铁耗？什么是变压器的铜耗与铁耗？l必须掌握的公式：必须掌握的公式：对地导纳的功率损耗公式，串联阻抗的功率损耗与对地导纳的功率损耗公式，串联阻抗的功率损耗与电压降落（横分量和纵分量）计算公式。电压降落（横分量和纵分量）计算公式。 3.1 电力线路和变压器运行状况的计算电力线路和变压器运行状况的计算l3.1.1 电力线路运行状况的计算电力线路运行状况的计算3.1.1.1 电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路上的电压降落和功率损耗（1）电力线路的等值电路、功率和电压）电力线路的等值电路、功率和电压（2）电力线路的功率计算）电力线路的功率计算 （3）电力线路的电压计算）电力线路的电压

3、计算 线路的潮流计算实例线路的潮流计算实例3.1.1.2 电力线路上的电能损耗电力线路上的电能损耗l3.1.2 电力线路运行状况的分析电力线路运行状况的分析l3.1.3 变压器运行状况的计算变压器运行状况的计算3.1.1.1 电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路的等值电路、功率与电压电力线路的等值电路、功率与电压1YS2YSzSdU(1)(1)已知末端电压已知末端电压 和功率求解首和功率求解首 端电压和功率端电压和功率( (2)2)已知首端电压已知首端电压 和功率求解末和功率求解末 端电压和功率端电压和功率3.1.1.1 电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路上

4、的电压降落和功率损耗电力线路的功率计算电力线路的功率计算l对地对地导纳支路的功率损耗计算公式导纳支路的功率损耗计算公式（3-13-1）l串联阻抗支路的功率损耗计算公式选择串联阻抗支路的功率损耗计算公式选择（3-2）l已知末端功率与电压求串联阻抗的功率损耗已知末端功率与电压求串联阻抗的功率损耗l已知首端功率与电压求串联阻抗的功率损耗已知首端功率与电压求串联阻抗的功率损耗l电力线路的功率分布计算电力线路的功率分布计算电力线路的功率计算电力线路的功率计算对地对地导纳支路的功率损耗计算公式导纳支路的功率损耗计算公式 导纳的共轭导纳的共轭2I*3 33SUSUIIIYU物理意义物理意义电力线路的功率计算

5、电力线路的功率计算串联阻抗支路的功率损耗计算公式选择串联阻抗支路的功率损耗计算公式选择*12123 3 3ZSU IorU IordUIeqY正确？正确？电力线路的功率计算电力线路的功率计算已知末端功率与电压求串联阻抗的功率损耗已知末端功率与电压求串联阻抗的功率损耗电力线路的功率计算电力线路的功率计算已知首端功率与电压求串联阻抗的功率损耗已知首端功率与电压求串联阻抗的功率损耗电力线路的功率计算电力线路的功率计算电力线路的功率分布计算电力线路的功率分布计算zS支路及节支路及节点的功率点的功率平衡原则平衡原则支路首端功支路首端功率等于末端率等于末端功率加功率功率加功率损耗损耗节点的流入节点的流入与

6、流出功率与流出功率相等相等3.1.1.1 电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路上的电压降落和功率损耗电力线路的电压计算电力线路的电压计算l电压质量指标电压质量指标l已知末端功率和电压计算首端电压已知末端功率和电压计算首端电压l参考末端电压的电压降落横分量与纵分量参考末端电压的电压降落横分量与纵分量l已知首端功率和电压计算末端电压已知首端功率和电压计算末端电压l参考首端电压的电压降落横分量与纵分量参考首端电压的电压降落横分量与纵分量l参考首端或末端电压的电压降落相量图参考首端或末端电压的电压降落相量图电力线路的电压计算电力线路的电压计算电压质量指标电压质量指标* Page-75电力线路的电压计

7、算电力线路的电压计算已知末端功率和电压计算首端电压已知末端功率和电压计算首端电压.共轭共轭3dUIZ电压的复数计算，复杂电力线路的电压计算电力线路的电压计算参考末端电压的电压降落横分量与纵分量参考末端电压的电压降落横分量与纵分量Page-74 (3-4)电压的实数计算电力线路的电压计算电力线路的电压计算已知首端功率和电压计算末端电压已知首端功率和电压计算末端电压电力线路的电压计算电力线路的电压计算参考首端电压的电压降落横分量与纵分量参考首端电压的电压降落横分量与纵分量Page-74 (3-4)电力线路的电压计算电力线路的电压计算参考首端或末端电压的电压降落相量图参考首端或末端电压的电压降落相量

8、图相角差中为什么有正负号相角差中为什么有正负号1212()UUdU U2121()UUdUU负号负号超前角超前角滞后角滞后角线路的潮流计算实例l线路的潮流计算例题线路的潮流计算例题l线路的潮流计算实例线路的潮流计算实例-结果结果1l线路的潮流计算实例线路的潮流计算实例-结果结果2线路的潮流计算例题线路的潮流计算例题221 1 ,11,/21,11USj Yj Zj 已知：计算：11US和线路的潮流计算实例-结果12222222*222222,/2,YiiZP RQ XUUP XQ RUUSU YPQSZU1YS2YSzSdU公式：公式：222*22222222221 1/ 211(1)/ 2Y

9、UUSSSSYUPjjQjUU 解：线路的潮流计算实例-结果222222212122122222*112222222221222*22222212222122()()()1tan1/2 /2ZYYZYRXXRUUUUUXRRXUUSZSYSSSSSPQPQUUUPQPQUUUPQUUPQPUZQYjU1YS2YSzSdU3.1.1.2 电力线路的电能损耗电力线路的电能损耗Page-76l理论计算公式理论计算公式l常用的基本概念常用的基本概念l基于年负荷损耗率的工程计算法基于年负荷损耗率的工程计算法l基于年最大负荷损耗时间的工程计算法基于年最大负荷损耗时间的工程计算法l两个经济性指标：输电效率与

10、线损率两个经济性指标：输电效率与线损率3.1.1.2 电力线路的电能损耗计算电力线路的电能损耗计算理论计算公式理论计算公式Page-763.1.1.3 电力线路的电能损耗计算电力线路的电能损耗计算常用的基本概念常用的基本概念*Page-773.1.1.3 电力线路的电能损耗计算电力线路的电能损耗计算基于年负荷损耗率的工程计算法基于年负荷损耗率的工程计算法年负荷率低时年负荷率低时k取小值取小值3.1.1.3 电力线路的电能损耗计算电力线路的电能损耗计算基于年最大负荷损耗时间的工程计算法基于年最大负荷损耗时间的工程计算法*3.1.1.3 电力线路的电能损耗计算电力线路的电能损耗计算输电效率与线损率

11、输电效率与线损率或网损率或网损率Page-76Page-783.1.2 电力线路运行状况的分析电力线路运行状况的分析l空载线路的首末端电压空载线路的首末端电压 Page-78l纯无功负载线路的首末端电压纯无功负载线路的首末端电压Page-79l纯有功负载线路的首末端电压纯有功负载线路的首末端电压Page-793.1.2 电力线路运行状况的分析电力线路运行状况的分析空载线路的首末端电压空载线路的首末端电压1U2U2I2/ 2UU BXU空载运行时，只有线路对地充电空载运行时，只有线路对地充电电容，其电流超前电压电容，其电流超前电压900，相应，相应线路末端功率为线路末端功率为纯容性无功纯容性无功

12、。2IRjX1U2U2S222222BSPjQUj电阻很小的电阻很小的高压线路空载运行时，末段电压高于首端电压高压线路空载运行时，末段电压高于首端电压，该现象在空载运行的高压电缆中尤为突出。该现象在空载运行的高压电缆中尤为突出。2222222222PR Q XPXQRU BXU BRdUUj UjjUU线路压降为：线路压降为：122()UUIRjX2/ 2jU BR0R 21UU3.1.2 电力线路运行状况的分析电力线路运行状况的分析纯无功负荷线路的首末端电压纯无功负荷线路的首末端电压2222Q XQRdUUj UjUU线路压降为：线路压降为：2IRjX1U2U22SjQ首端电压幅值始终高于末

13、端但相位滞后于末端，且电压降首端电压幅值始终高于末端但相位滞后于末端，且电压降落的横分量与纵分量之比为常数。落的横分量与纵分量之比为常数。/tgR X3.1.2 电力线路运行状况的分析电力线路运行状况的分析纯有功负荷线路的首末端电压纯有功负荷线路的首末端电压2222PRPXdUUj UjUU线路压降为：线路压降为：2IRjX1U2U22SP首端电压幅值始终高于末端但相位超前于末端，且电压降首端电压幅值始终高于末端但相位超前于末端，且电压降落的纵分量与横分量之比为常数。落的纵分量与横分量之比为常数。/tgR X3.1.3.1 变压器的电压降落、功率损耗和电能损变压器的电压降落、功率损耗和电能损耗

14、耗变电所变压器的等值电路与功率损耗变电所变压器的等值电路与功率损耗l已知末端功率和电压已知末端功率和电压3.1.3.1 变压器的电压降落、功率损耗和电能损变压器的电压降落、功率损耗和电能损耗耗变压器的电能损耗变压器的电能损耗l铜耗铜耗：变压器线圈电阻中的电能损耗：变压器线圈电阻中的电能损耗maxmaxZTPW铁耗铁耗：变压器铁芯电导中的电能损耗：变压器铁芯电导中的电能损耗TPW0YTT为变压器实际投运时间。当无具体数值时，为变压器实际投运时间。当无具体数值时，可取为可取为8 8000000h。3.1.3.2 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基本概念基本概念l节点

15、注入功率节点注入功率：电源向网络：电源向网络注入注入的功率的功率l发电厂的发电厂的等值电源功率等值电源功率等于发电厂电源侧的功率减去等于发电厂电源侧的功率减去变压器的功率损耗。它等于发电厂负荷侧节点的注入变压器的功率损耗。它等于发电厂负荷侧节点的注入功率。功率。l变电所的变电所的等值负荷功率等值负荷功率等于变电所负荷侧的功率加上等于变电所负荷侧的功率加上变压器的功率损耗。即负荷从网络吸取的功率。变压器的功率损耗。即负荷从网络吸取的功率。l运算负荷运算负荷或运算功率：将发电厂或变电所或运算功率：将发电厂或变电所(高压高压)母线母线上所连线路对地电纳中无功功率的一半并入等值负荷上所连线路对地电纳中

16、无功功率的一半并入等值负荷或者等值电源功率，称为或者等值电源功率，称为变电所或发电厂的运算负荷变电所或发电厂的运算负荷。3.1.3.2 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等值电源与等值负荷的等值电路等值电源与等值负荷的等值电路22113.1.3.2 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变电所的运算负荷等值电路变电所的运算负荷等值电路223.1.3.2 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发电厂的运算负荷等值电路发电厂的运算负荷等值电路3.2 辐射形和环形网络的潮流分布辐射形和环形网络的潮流分布l3.2.1 辐

17、射形网络中的潮流分布辐射形网络中的潮流分布Page-82 3.2.1.1 辐射形网络的定义和手算潮流法原理辐射形网络的定义和手算潮流法原理3.2.1.2 简单辐射形网络及其等值电路简单辐射形网络及其等值电路3.2.1.3 简单辐射形网络手算潮流法的实现简单辐射形网络手算潮流法的实现3.2.1.4 例例3-1例例3-3 Page-83 3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例（补充）（补充）l3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布掌握辐射形和环形网络的手算潮流方法，深刻理解不计功掌握辐射形和环形网络的手算潮流方法，深刻理解不计功率损耗、不

18、计电压降落的横分量等近似条件对计算的影响率损耗、不计电压降落的横分量等近似条件对计算的影响3.2.1.1 辐射形网络的定义和手算潮流法原理辐射形网络的定义和手算潮流法原理l辐射形网络（开式网络）的定义：任何负荷只能从一辐射形网络（开式网络）的定义：任何负荷只能从一个方向得到功率。包括单回线或双回线的放射式、干个方向得到功率。包括单回线或双回线的放射式、干线式和链式。线式和链式。l辐射形网络的手算潮流方法原理辐射形网络的手算潮流方法原理（1）已知末端（或首端）功率和电压，从末端（或）已知末端（或首端）功率和电压，从末端（或首端）向始端逐级计算功率损耗和电压损耗。（首端）向始端逐级计算功率损耗和电

19、压损耗。（电压电压功率同步计算法功率同步计算法，适用于，适用于等值单辐射串接网络等值单辐射串接网络）（2）已知末端功率和首端电压，第一步：假设）已知末端功率和首端电压，第一步：假设全网全网各节点电压为额定电压各节点电压为额定电压，从末端向始端（，从末端向始端（前推前推）进行）进行功率分布计算。第二步：由已知的首端电压和第一步功率分布计算。第二步：由已知的首端电压和第一步中求得的首端功率，从首端向末端（中求得的首端功率，从首端向末端（回代回代）进行电压）进行电压分布计算，此时不再重新计算功率分布。（分布计算，此时不再重新计算功率分布。（前推回代前推回代法法，适用于，适用于任意分支辐射网络任意分支

20、辐射网络）3.2.1.2 简单辐射形网络及其等值电路简单辐射形网络及其等值电路参数归算至节点参数归算至节点2侧侧简单辐射网简单辐射网不含多个变压器分支不含多个变压器分支分支等值运算负荷分支等值运算负荷3.2.1.3 简单辐射形网络手算潮流法的实现简单辐射形网络手算潮流法的实现l（1）基于末端功率和电压的潮流计算过程）基于末端功率和电压的潮流计算过程方法：由末端向始端逐级计算功率损耗和电压损耗方法：由末端向始端逐级计算功率损耗和电压损耗l（2）基于首端功率和电压的潮流计算过程）基于首端功率和电压的潮流计算过程方法：由首端向末端逐级计算功率损耗和电压损耗方法：由首端向末端逐级计算功率损耗和电压损耗

21、l（3）基于末端功率和首端电压的潮流计算过程）基于末端功率和首端电压的潮流计算过程第一步：功率分布计算第一步：功率分布计算。假设全网各节点电压为。假设全网各节点电压为额定电额定电压（基本级？）压（基本级？），从末端向始端进行功率分布计算。，从末端向始端进行功率分布计算。第二步：电压分布计算第二步：电压分布计算。由已知的首端电压和第一步中。由已知的首端电压和第一步中求得的首端功率，从首端向末端进行电压分布计算，此求得的首端功率，从首端向末端进行电压分布计算，此时不再重新计算功率分布。时不再重新计算功率分布。3.2.1.3 简单辐射形网络手算潮流法的实现简单辐射形网络手算潮流法的实现基于末端功率和

22、首端电压的功率分布计算基于末端功率和首端电压的功率分布计算UN3.2.1.3 简单辐射形网络手算潮流法的实现简单辐射形网络手算潮流法的实现基于末端功率和首端电压的功率分布计算（续）基于末端功率和首端电压的功率分布计算（续）UN3.2.1.3 简单辐射形网络手算潮流法的实现简单辐射形网络手算潮流法的实现基于末端功率和首端电压的功率分布计算（续）基于末端功率和首端电压的功率分布计算（续）UN3.2.1.3 简单辐射形网络手算潮流法的实现简单辐射形网络手算潮流法的实现基于末端功率和首端电压的功率分布计算（续）基于末端功率和首端电压的功率分布计算（续）UN3.2.1.3 简单辐射形网络手算潮流法的实现

23、简单辐射形网络手算潮流法的实现基于末端功率和首端电压的电压分布计算基于末端功率和首端电压的电压分布计算3.2.1.3 简单辐射形网络手算潮流法的实现简单辐射形网络手算潮流法的实现基于末端功率和首端电压的电压分布计算（续）基于末端功率和首端电压的电压分布计算（续）3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例l（1）算例已知条件）算例已知条件l（2）形成等值电路）形成等值电路l（3）负荷及线路参数计算）负荷及线路参数计算l（4）变压器参数计算）变压器参数计算l（5）包含参数的等值电路）包含参数的等值电路l（6）功率分布计算）功率分布计算l（7）电压分布计算）

24、电压分布计算3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例算例已知条件算例已知条件3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例形成等值电路形成等值电路3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例负荷及线路参数计算负荷及线路参数计算3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例变压器参数计算变压器参数计算3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例包含参数的等值电路包含参数的等值电路110/11k 3.

25、2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例功率分布计算功率分布计算ZTSYTS2YSZLS1YS3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例功率分布计算（续）功率分布计算（续）ZTSYTS2YSZLS1YS3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例功率分布计算（续）功率分布计算（续）ZTSYTS2YSZLS1YS3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例功率分布计算（续）功率分布计算（续）ZTSYTS2YSZLS1YS3.2.1.5

26、基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例电压分布计算电压分布计算YTS2YSLdU1YSAUBUCUTdUCU3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例电压分布计算（续）电压分布计算（续）3.2.1.5 基于首端电压末端功率的潮流计算算例基于首端电压末端功率的潮流计算算例电压分布计算（续）电压分布计算（续）3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布简单环形网络的定义简单环形网络的定义l环形网络（闭式网络）：任何负荷都能从两个或两个环形网络（闭式网络）：任何负荷都能从两个或两个以上的方向得到功率，包括环网和双端（电源

27、）供电以上的方向得到功率，包括环网和双端（电源）供电网络。网络。纯环网纯环网不含辐射阻抗导纳分支不含辐射阻抗导纳分支分支等值运算负荷分支等值运算负荷3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布环形网络潮流计算的手算方法原理环形网络潮流计算的手算方法原理l（1）不计功率损耗和电压损耗，确定环形网络的功率）不计功率损耗和电压损耗，确定环形网络的功率分布，即环形网络功率分布，即环形网络功率初分布的计算初分布的计算。l（2）根据初分布功率，确定环形网络的）根据初分布功率，确定环形网络的功率分点功率分点，在，在功率分点将环形网络分解为辐射形网络。功率分点将环形网络分解为辐射形网络。l（3）基于首

28、端电压和末端功率基于首端电压和末端功率，考虑功率损耗和电压，考虑功率损耗和电压降落，求解经分解的辐射形网络的潮流。降落，求解经分解的辐射形网络的潮流。1）功率分布计算）功率分布计算2）电压分布计算）电压分布计算3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布双端供电网络的等值电路双端供电网络的等值电路3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布 双端供电网络的回路功率方程双端供电网络的回路功率方程近似条件：近似条件：忽略功率损耗和电压损耗忽略功率损耗和电压损耗，假设支路首末端功率相同，且，假设支路首末端功率相同，且所有节点电压等于额定值。所有节点电压等于额定值。则支路电流为：则支路

29、电流为：回路功率方程为回路功率方程为:3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布 双双端供电网络中的功率分布公式端供电网络中的功率分布公式3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布 双端供电网络功率分布中的节点间阻抗双端供电网络功率分布中的节点间阻抗3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布 双端供电网络的一般功率分布与循环功率双端供电网络的一般功率分布与循环功率循环功率循环功率潮流调整的关键潮流调整的关键*循环功率方向循环功率方向由由 压降方向确定压降方向确定一般环形网络的一般环形网络的功率分布：功率分布：功率按阻抗分布功率按阻抗分布dU注意公式中的阻注意公式中的阻抗和电压降落的抗和电压降落的共轭计算共轭计算3.2.2 环形网络中的潮流分布环形网络中的潮流分布环式网络中的功率分布环式网络