电力系统分析课件 3.第三单元 电力系统潮流计算

电力系统分析§3-1概述第三单元电力系统潮流计算

课题一概述§3.1知识点：§3.1重点：§3.1难点：1.电力系统潮流概念2.潮流计算内容、分类3.潮流计算目的潮流计算内容潮流计算目的第三单元电力系统潮流计算

课题一概述一、何谓电力系统的潮流？(loadflow)电力系统在运行时，在电源电势激励下，电流或功率从电源通过系统各元件流入负荷，称为潮流分布，简称潮流。例如：图一、二非trend！第三单元电力系统潮流计算

课题一概述一、何谓电力系统的潮流？(loadflow)电力系统在运行时，在电源电势激励下，电流或功率从电源通过系统各元件流入负荷，称为潮流分布，简称潮流。根据电力系统运行状态的不同，潮流可分为：静态、动态和最佳潮流。静态潮流：电力系统在正常稳态运行情况下的潮流。（本课程研究的重点）动态潮流：电力系统在改变运行方式、故障或振荡等状态下的潮流。最佳潮流：电力系统有最小网损的静态潮流。二、潮流计算(loadflowcalculation)的内容？1）计算各节点的电压，即计算电网各母线的电压；2）计算各支路的电流（或者功率），即计算通过各元件的功率和功率损耗。第三单元电力系统潮流计算

课题一概述节点电压支路功率1）规划、设计：在电力系统规划、设计中用于选择接线方式，选择电气设备及导线截面提供数据。2）运行、检修：在电力系统运行时，用于确定运行方式、制订检修计划提供数据。3）电力系统计算：为调压调频、经济运行、安全稳定运行等电力系统计算提供数据。4）继电保护：为继电保护、自动装置的设计与整定提供数据。三、潮流计算的目的？第三单元电力系统潮流计算

课题一概述第三单元电力系统潮流计算

课题一概述§3.1知识点：1.电力系统潮流概念2.潮流计算内容、分类1）节点电压和支路功率计算。2）静态潮流、动态潮流、最佳潮流3.潮流计算目的1）规划、设计2）运行、检修3）电力系统计算4）继电保护电力系统分析§3-2开式网的潮流计算(一)第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）§3.2知识点：§3.2重点：§3.2难点：1.功率损耗计算2.电压降落的计算3.功率流向电压降落的计算1.功率损耗计算2.电压降落的计算（一）线路的功率损耗1.阻抗中的损耗何谓开式网？第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）一、网络元件的功率损耗或（一）线路的功率损耗1.阻抗中的损耗第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）所以：2.导纳中的功率损耗【注意】由于线路电纳为容性，故此功率也为容性，用复功率表示时，j前面应取负号；而线路电抗上的功率损耗为感性，j前面应取正号。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）(二)变压器中的功率损耗RTjXT-jBTGT第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）1.变压器中有功功率损耗为变压器空载有功损耗（MW），

又叫固定（不变）损耗或者铁损！

为变压器绕组中电阻有功损耗，

又叫变动（可变）损耗或者铜损！

RTjXT-jBTGT第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）2.变压器中无功功率损耗式中：为变压器励磁回路的无功损耗，又叫为变压器励磁空载无功损耗。二、网络元件的电压降落1.电压降落所谓电压降落是指电力网元件首末两端电压的相量差。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）1）已知末端电压及末端功率，求首端电压

。因为代入上式可得：第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）所以：电压降落纵分量电压降落横分量第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）2）已知首端电压及首端功率，求末端电压

。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）由1）和2）可得：第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）使用公式时注意：1）精确计算电压降落的纵、横分量时，应采用同一点的功率和电压；近似计算时，可用电网额定电压代替实际电压。2）公式以感性负荷为例推导而来，当为容性负荷时，公式中Q前面的正、负号要改变。3）式中功率的单位为MW、Mvar，电压为kV，阻抗为Ω。2.电压损耗电压损耗的百分数，即：

电压降落和电压损耗示意图第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）电压损耗是指电力网元件首、末端电压的数值差，即

第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）即AD≈AC3.电压偏移（或电压偏差）

电压偏移是指电力网中某点实际电压与该处额定电压的数值差。即电压偏移（%）=

4.电压调整电压调整是指线路末端在空载时与负载时电压的数值差（）

电压调整（%）第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）

5.输电效率

三、电力网中功率的流向电力网中P是从电压相角超前的一端流向电压滞后的一端。电力网中Q是从电压高的一端流向电压低的一端。指线路末端输出的有功功率P2与线路始端输入的有功功率P1的比值，常以百分值表示，即输电效率（%）第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）

三、电力网中功率的流向电力网中P是从电压相角超前的一端流向电压滞后的一端。电力网中Q是从电压高的一端流向电压低的一端。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）以高压网为例证明，高压网X>>R,近似R≈0，则有：∴当Q>0时，ΔU1>0，即U1>U2,则无功从电压高的一端流向电压低的一端。高压网X>>R,近似R≈0，则有：∴当P>0时，δU1>0，即U1相位超前U2相位,则有功从电压相位超前的一端流向滞后的一端。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（一）§3.2知识点：1.功率损耗计算2.电压降落的计算3.功率流向1）无功从电压高的一端流向电压低的一端。2）有功从电压相位超前的一端流向滞后的一端。电力系统分析§3-2开式网的潮流计算(2)第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（2）§3.2知识点：§3.2重点：§3.2难点：1.开式区域网潮流计算2.开式地方网潮流计算地方网潮流计算等效电路的近似处理（一）开式区域网的潮流计算要考虑导纳回路和阻抗中的功率损耗！【例3-1】有一简单开式电力网，如图3-10所示，额定电压为110kV的双回输电线向一降压变电所供电，线路长度为100km，采用LGJ-185导线，几何均距为5m。变电所中装有2台降压变压器，每台容量为15MVA，变比为110/11……求此电力网的功率分布。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（2）解：1.根据电力网接线图作等值电路图如图所示。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（2）2.计算各元件参数3.简化等值电路注意：运算负荷和运算功率的概念！第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（2）4.计算功率分布5.计算电压分布第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（2）（二）开式地方网的潮流计算【注意】忽略导纳回路和阻抗中的功率损耗！【例3-2】有一10kV的开式地方网，全线均采用LJ-35，几何均距为0.6m，各点的负荷及各段线路的长度均示于图3-11a中，（1）求电力网的最大电压损耗；（2）若UA=10.5kV，试求各负荷点的电压偏移百分数。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（2）解:1)画等值电路图并求各元件的参数，如图3-11b所示。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（2）2)计算功率分布。3)计算电力网的最大电压损耗。4)计算各负荷点的电压偏移百分数。第三单元电力系统潮流计算

课题二开式网的潮流计算（2）电力系统分析§3-3闭式网的潮流计算第三单元电力系统潮流计算

课题三闭式网的潮流计算§3.3知识点：§3.3重点：§3.3难点：1.闭式网概念2.功率分点的概念3.闭式网潮流计算步骤功率分点的概念第三单元电力系统潮流计算

课题三闭式网的潮流计算闭式网是指网络中的每一负荷都能从两个及以上方向获取电能的电力网。潮流计算的问题：相关支路中潮流方向无法判断？所以，潮流计算解决NO.1问题：判断支路中潮流方向！潮流方向？CDE闭式网的功率分点是指负荷功率由两个方向同时获得的节点。一、计算初步功率分布，寻找功率分点功率分点用符号▼标示，有时有功功率分点和无功功率分点出现在不同的节点，这时，有功分点用符号▼标示，无功分点用符号▽标示。无功分点即为电网电压最低点！功率分点第三单元电力系统潮流计算

课题三闭式网的潮流计算无功功率分点常作解开点！一、计算初步功率分布，寻找功率分点初步功率分布是指不考虑电力网中功率损耗时的功率分布。计算初步功率分布的目的是为了寻找功率分点。二、最终功率分布的计算所谓闭式网的最终功率分布，是指在计及网络的功率损耗和电压降落时的功率分布。①在功率分点处把闭式网解开成两个开式网络，同时功率分点处的负荷也被分成两部分，分别挂在两开式网的末端;②然后按照开式网潮流计算的方法计算被解开的两开式网的功率分布和各点电压;③最后将两个开式网的末端联在一起，便得到原闭式网的最终功率分布和各点电压。第三单元电力系统潮流计算

课题三闭式网的潮流计算电力系统分析§3-4计算机潮流计算（1）第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型1．节点电压方程节点电压方程的特点1.节点电压方程具有方程数目少；2.导纳矩阵可直接从网络等值电路图上形成；3方程修改容易且根据待求变量（母线电压）能方便地求出功率和电压等。电网潮流计算的方法：节点电压方程和回路电流方程（网孔法）。第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型下面以3个独立节点为例说明：第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型对于具有n个独立节点的电力系统，可列出其节点电压方程第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型对于具有n个独立节点的电力系统，可列出其节点电压方程YU=I第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型2．导纳矩阵的特点（1）对角线元素称为节点i

的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳之和。物理意义：在i

点施加单位电压1，其他接地接地，流出电流之和。第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型所以：节点导纳矩阵是一个稀疏的对称矩阵。（2）非对角线元素称为节点i、j

间的互导纳，它等于直接连接于节点i、j间的支路导纳的负值。若节点i、j

间不存在直接连接的支路，则为0。的物理意义：在i

点施加单位电压1，其他接地接地，经j节点注入网络的电流。第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型所以，节点导纳矩阵特点：1.直接形成导纳矩阵可直接从网络等效电路图上形成。2.对称矩阵3.稀疏阵4.容易修改第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型3．阻抗矩阵的特点（1）对角线元素Zii称为节点i

的自阻抗，其物理意义：在i

点施加单位电流，其他节点开路，节点i

的电压。第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）一、计算机潮流计算的数学模型（2）非对角线元素Zij

称为节点i

的互阻抗，或称转移阻抗。其物理意义：在i

点施加单位电流，其他节点开路，所有节点电压均不为0。所以，节点阻抗矩阵特点：1.不能直接形成，修改复杂（阻抗矩阵不能直接从网络等值电路图上形成。）2.对称矩阵3.满阵第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）（1）PQ节点P和Q是给定的，待求量电压幅值U及相角δ。按给定有功、无功功率发电的发电厂母线和无其他电源的变电站母线属于PQ节点。电力系统中的绝大多数节点属于此种类型。（2）PV节点

P和电压幅值U是给定的，待求参量是Q与电压相角δ。这类节点要维持给定的电压幅值，因此它必须有足够的可调无功容量。具有一定无功储备容量的发电厂母线和具有可调无功电源设备的变电所母线都属于PV节点。在电力系统中，这一类节点数目很少。3．节点分类第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）（3）平衡节点

这类节点的电压幅值U及相角δ是给定的，待求参量是节点的有功功率P和无功功率Q。平衡节点承担了系统的功率平衡，一般选择主调频电厂作为平衡节点。这类节点全系统一般只有一个。二、求解潮流分布方程的算法1.高斯-塞德尔法(G-S)2.牛顿-拉夫逊法N-R（直角坐标）迭代次数多收敛性好，初值严格3.牛顿-拉夫逊法N-R（极坐标）方程数目减少4.P-Q分解法（高压网中）极坐标形式牛顿-拉夫逊派生（J矩阵不变）第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）①同步迭代法

迭代时都采用上一步的迭代结果进行计算1、G-S迭代法（高斯-塞德尔法）第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）②异步迭代法迭代计算时利用上一步和本步所求得数值，由于所带入的数值更接近实际解，所以异步迭代法比同步迭代法收敛速度较快。G-S潮流计算法就是异步迭代法。

G-S特点：对初值要求低，但收敛慢。第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）2.牛顿-拉夫逊法（N-R）

设其近似解为：，近似解与真解之间的差值为：则有：…..（1）一组非线性方程第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）按泰勒级数展开第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）关于的线性方程组。第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1）

称为函数的雅可比矩阵。

简记为：第三单元电力系统潮流计算

课题四计算机潮流计算（1