电力系统分析第二章新

1、电力系统分析第二章新第1页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五第二章 简单电力系统的分析和计算2.5 电力线路导线截面积的选择2.3 电力网络的潮流分布计算2.2 电能损耗2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗2.4 网络变换第2页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗 潮流计算是电力系统稳态分析的主要方法，其实质是求解表述电力网络变量关系的非线性方程。电力系统稳态分析的目的：确定系统各处电压和电力网的功率分布，即潮流分布。第3页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五潮流计算主要是确定电压与功率的分布，因此

2、用功率代替电流 可得：2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗一、网络元件中的电压降落1电压降落：串联阻抗元件首末两端电压的相量差 。为电压降落纵分量； 为电压降落横分量。 第4页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五 2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗 以 为基准，即 相量图第5页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗 以 为基准，即相量图第6页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗 电压降落统一表达式： 说明2：单位：阻抗；电压kV； 功率MVA、MW、Mvar。

3、特别注意：计算电压降落时，必须用同一端的电压与功率。 说明1：在采用有名制进行计算时，借用单相电路进行三相计 算，即 为节点1、2的线电压相量， 为支路12两侧 的三相复功率。第7页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗计算公式的简化： 高压输电线路的特性 XR，可令R 0，则：2、其他电压质量指标： 110kV以下系统横分量U可略去不计，则：电压损耗：两点间电压模值之差，常用百分数表示；电压偏移：线路始、末端电压与线路额定电压数值之差，常用 百分数表示。第8页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降

4、落和功率损耗1、串联阻抗支路功率损耗的计算： 二、网络元件中的功率损耗 以 为基准，即 以 为基准，即第9页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗2、并联导纳支路功率损耗的计算：注：无功 QP 的正负与电纳 B 的正负相反。正向计算：已知 反向计算：已知正反向计算原理完全相同，逐步递推即可，只是推算方向不同。3、电力线路的功率损耗计算：第10页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗以反向推算为例：已知 ，设第11页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的

5、电压降落和功率损耗例题2-1：一条220kV的架空输电线路，长度为210km，单位长度的线路参数为： ；线路末端负荷为100MW， ，末端电压为209kV。试求线路首端的电压和功率。 解：由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示：线路末端已知：则第12页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗设首先计算线路末端功率：线路阻抗功率损耗：线路首端电压：线路首端功率：，第13页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗4、变压器的功率损耗计算：正反向计算原理完全相同，逐步递推即可，只是推算方向不同。

6、以正向计算为例： ；设正向计算：已知 反向计算：已知第14页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五例题2-2：一台型号为SFL1-31500/110 ，变比为110/11kV的降压变压器，已知始端电压为108kV，输入功率为20j15MVA，其归算到110kV侧参为： 。试求变压器末端电压和功率。2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗解：设 ，首先计算导纳支路功率损耗： 第15页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗阻抗中功率损耗：变压器末端输出功率：变压器末端电压：末端实际电压：因此，变压器末端电压和输出功率：，第16页，

7、共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.1 网络元件中的电压降落和功率损耗三、运算负荷和运算功率：关于变电所和发电厂的简化计算 (a) 变电所G（b）发电厂第17页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.2 电能损耗最大负荷损耗时间max：全年电能损耗W除以最大负荷时的功率损耗Pmax，即： 。 一、线路中电能损耗：第18页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.2 电能损耗输电效率：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，常以百分数表示：线损率或网损率： 线路上损耗的电能与线路始端输入的电能的比值。二、变压器中电能损耗： 包括

8、电阻中的铜耗和电导中铁耗两部分。 第19页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算 由已知电气接线 图作出等值电路； 简化等值电路； 用逐段推算法从 一端向另一端逐 个元件地确定电 压和功率传输。一、简单开式网络潮流分布计算:1、基本步骤：第20页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算潮流计算分析以简化等值电路（c）为例进行分析： 已知同一节点的电压和功率时，逐段推算潮流分布； 已知不同节点的电压和功率时，循环往返推算潮流分布； 第21页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网

9、络的潮流分布计算 已知 ；设 ，则： 2、已知同一节点的电压和功率时，逐段推算潮流分布： 求得潮流分布结果后，根据需要将各个节点电压归算至原电压等级。第22页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算 已知 ；设 ，则： 结论：这是一种将电压和功率由已知节点向未知节点逐段交替递 推的方法。 求得潮流分布结果后，根据需要将各个节点电压归算至原电压等级。第23页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算例题24：如图所示电力系统，相关参数已标注在图中。如要求变压器低压侧电压为36kV，试计算电源处母线电压及输入功率

10、。第24页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算解：根据已知条件求得110kV等值电路： Z12=ZL ，Z23=ZT ，Y10= Y20 = jBL /2设 ，节点3侧实际电压归算到110kV侧： 第25页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算阻抗Z23中功率损耗节点2的电压导纳支路Y20功率损耗 第26页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算阻抗Z12中功率损耗节点1的电压导纳支路Y10功率损耗： 结果：电源处母线电压为输入功率为第27页，共62页，20

11、22年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算2）根据 ，按照将电压和功率由已知节点向未知节点 逐段交替递推的方法，可得 ；1）若已知 ，记为，假设节点4电压为 ；3）需进行往返反复推算，直至满足精度要求。示意如下：3、已知不同节点的电压和功率时，循环往返推算潮流分布：第28页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算 说明1：该计算已属迭代范畴。每一次往或返推算时，推算始端均采用已知节点电压或功率；即：第29页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算 说明2：在实际工程应用中，往往认为

12、一次往返计算便可得足 够精度结果的潮流分布，即：注意：一返过程只是为了得到末端电压，不需再进行功率分布推算，直接利用一去过程的功率计算结果推算电压降落既可得电压分布结果。第30页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算例题2-5：如图所示简单系统，额定电压为110kV双回输电线路，长度为80km，其单位长度参数为： ， ，变电所装有两台容量为15MVA 的变压器，变比为110/11kV，2台并联后归算到110kV侧参数为： ， ；若线路首端实际运 行电压为121kV， 。试计算线路始端输入功率和变压器末端电压（忽略电压降落横分量）。第31页，共62页

13、，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算解：输电线路的等值电阻、电抗和电纳分别为： 一去过程：设，已知等值电路:第32页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算阻抗Z23中功率损耗节点2的电压导纳支路Y20 、Y20功率损耗第33页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算一返过程：根据推算出的各段功率分布和已知的 ，计算节点2、3的电压，不需要重新推算各段功率分布。 阻抗Z12中功率损耗节点1的电压导纳支路Y10功率损耗第34页，共62页，2022年，5月20日，3点51分

14、，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算由和计算U2由和计算U3U3实际电压为线路首端输入功率为变压器末端实际电压为第35页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五作业题：有一回电压等级为110kV的输电线路： ；末端接一台变比为110/11/kV的降压变压器，其归算到110kV侧的参数为： 。如图所示：（A、B、C分别表示三个节点，忽略电压降落横分量），试求： 若要求C点电压为12kV，试计算A点电压和输入功率（计算过程只写计算公式，注意标清楚各量的下标）。 若 A 点实际电压为115kV，求B、C两点实际电压（ 要求有计算结果）。 2.3 电力网络的潮流分布计算第36页，共62

15、页，2022年，5月20日，3点51分，星期五1、基本步骤： 计算运算负荷和运算功率，得到仅有串联阻抗的简化等值电路； 假设全网为额定电压且不考虑各元件损耗，计算初步功率分布； 按初步功率公布结果在功率分点处将闭式网络分解为两个开式网络，分别按开式网络潮流计算方法（上次课内容）计算潮流分布。 2.3 电力网络的潮流分布计算一、闭式网络潮流分布计算：1）简单环网的初步功率分布计算： 以最简单的单一环网为例，主要由一个电源供电。2、闭式网络的初步功率分布计算：思考：计算初步功率分布的目的是什么？ 第37页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算 根据网络

16、接线图及各元件参数计算等值电路并化简，得仅含串联阻抗元件的等值电路。第一步：简化等值电路第38页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算第二步：假设全网为额定电压且不考虑各元件损耗，用回路电流 法解该简化等值电路Sa为流经阻抗Z12 的功率，Sb为流经阻抗Z31的功率。同理可得：第39页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算 Sa、Sb的计算即初步功率计算，其关系可用一个等值两端供电网络图表示（即两端电压相等）： 计算结果的校验：第40页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网

17、络的潮流分布计算第三步：扩展到相应的多节点环形网络的计算中其中m 为除所流出功率节点外的其余各节点。计算结果的校验：2）两端供电网络的初步功率分布计算（两端电压不相等）：第一步：两端供电网络和环网之间的等效 回路电压为0的单一环网等值于两端电压大小相等、相位 相同的两端供电网络； 两端电压大小不相等、相位不相同的两端供电网络，可 等值于回路电压不为0的单一环网。第41页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五第二步：用回路电流法求解等值简单环网2.3 电力网络的潮流分布计算 与回路电压为0的环网相比,不同在于循环功率SC的出现。 同理：循环功率SC第42页，共62页，2022年，

18、5月20日，3点51分，星期五a. 求得网络功率分布后，确定其功率分点以及流向功率分点的功率；b. 在功率分点（网络最低电压点）将环网解开，将环形网络看成两个射形开式网络；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。 2.3 电力网络的潮流分布计算3、闭式网络的分解及潮流分布计算（以简单单一环网为例）： 1）基本思路2）功率分点网络中某些节点的功率是由两侧向其流动的；分为有功分点和无功分点，分别用“”和“”表示。 当有功分点和无功分点不一致时，常常在无功分点解开网络。 一般情况下，功率分点总是该网络的最低电压点；讨论：当有功分点和无功分点不一致时，将在哪一个分点解开网络？第

19、43页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五设全网都为额定电压UN，从无功分点3开始，以 为推算始端，分别向1和1方向推算：一去过程计算功率分布；一返过程利用功率分布结果计算电压分布。2.3 电力网络的潮流分布计算设节点3为无功功率分点，则 3）网络的分解和潮流计算：第44页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算补充例题：如图所示：已知闭式网参数如下： ， ；负荷参数： ， ；试求闭式网络潮流分布及B点电压。（A、B、C分别表示三个节点，忽略电压降落横分量）第45页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网

20、络的潮流分布计算解：将简单环网等效成等值两端供电网络：1、初步功率计算： 验证：2、网络的分解：由初步功率结果可知，C点为功率分点，在 节点C将网络分解成两个开式网络； 第46页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算3、潮流分布计算：设一去过程： 利用 从功率分点C分别向A和A推算功率分布 a） 第47页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算 b） 一返过程：利用一去过程功率分布计算结果推算电压分布第48页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算（a）利用 和

21、 计算节点C电压（b）利用 和 计算节点B电压利用 和 计算节点C电压近似取 第49页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算潮流分布图：第50页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.3 电力网络的潮流分布计算二、电力网络潮流的调整手段：串联电容：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的作用。串联电抗：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，并对系统运行的稳定性有影响，一般不用。附加串联加压器：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值。 网络中有功功率损耗最小的功率分布取决于各段的电阻。 使潮流按有功功率损耗最小进行分布一、潮流调控的目的：第51页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.4 网络变换一、等值电源法：两个或两个以上有源支路向同一节点供电时，可用一个等值有源支路替代。替代后，网络中其他部分的电压、电流、功率保持不变。 第52页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，星期五2.4 网络变换1）利用戴维南定律，求等值电源支路阻抗：2）等值电源电势：回顾：戴维南定律第53页，共62页，2022年，5月20日，3点51分，