华东交大电力系统3电力网的电压和功率分布

1、第三章 电力网的电压和功率分布潮流计算（基本原理）,网络元件的电压降落和功率损耗 开式网络的电压和功率分布 闭式网络的电压和功率分布 多级电压环网的功率分布 电力网的电能损耗,一、网络元件的电压降落 1、电压降落：网络元件首末端两点电压的相量差。,3-1 网络元件的电压降落和功率损耗,以V2为参考轴,（1）当网络元件末端电压U2，P2，Q2已知时，求首端电压U1,因此, 由末端电压和功率可求得首端电压,（2）、已知首端电压（U1）和功率（P1、Q1）求末端电压U2,两种分解，由于参考轴不同，同一个电压降落的两组对应分量也不同,计算电压降落时,必须用同一端的电压与功率.,（3）应用以上两组公式时

2、特别注意事项:,在110KV及以下电压级的计算中 可以忽略电压降落的横分量,（4）电压降落公式的简化,高压输电线路的特性 XR,可令R0,则：,高压输电线路的重要结论：（1）、（2）,2、电压损耗和电压偏移,（1）电压偏移（标量）:某点电压与额定电压的模值（数量）之差。 （2）电压损耗（标量):线路始末端电压之差,二、 网络元件的功率损耗,1、电力线路,(1)、 电流流过串联阻抗产生的功率损耗,结论：降低网损的有效的措施是提高系统的电压等级。,(2)、 电压加在并联导纳产生的功率损耗,(1)、电流流过串联阻抗产生的功率损耗,直接用变压器空载试验数据计算,(2)、电压加在并联导纳产生的功率损耗,

3、单位要统一即为:MVA与MW; KVA与KW,三、运算负荷功率和运算电源功率,1、运算负荷功率：实际上是变电所高压母线从系统吸收的等值功率，它等于变电所二次侧的集中负荷功率，加上变压器阻抗、导纳的功率损耗，加上变电所高压母线所连线路导纳中无功功率的一半。 2、运算电源功率：实际上是变电所高压母线输入系统的等值功率，它等于发电机母线送出的功率，减去变压器阻抗、导纳的功率损耗，减去 变电所高压母线所连线路导纳中无功功率的一半。 3、注意事项：在计算运算负荷功率，运算电源功率时，变压器和线路电纳的无功功率的计算都是按照额定电压计算的。,3-2 开式网络的电压和功率分布,开式网络及其等值电路 电压和功

4、率分布的计算,一、简单辐射网络潮流计算（同级与不同电压级两大类） 1、 已知同一端的功率和电压，求另一端功率和电压； 解题方法：从已知功率、电压端，齐头并进逐段求解功率和电压。如下图所示：,2、已知始端电压、末端功率，求始端功率、末端电压（以此居多）；或已知末端电压、始端功率，求末端功率、始端电压。 求解方法：总结为“一来、二去”共两步来逼近需求解的网络功率和电压分布。 一来即：设所有未知电压节点的电压为线路额定电压，从已知功率端开始逐段求功率，直到推得已知电压点得功率； 二去即：从已知电压点开始，用推得的功率和已知电压点的电压，往回逐段向未知电压点求电压。 在计算中，上述过程一般只需要做一次

5、。但当一次“来、去”完毕后，此电压与初始假设电压相差较大时，可再一次假设未知电压节点的电压值为刚刚计算得到的节点电压值，继续进行“来、去”计算，直到前后两次同一点的电压值相差不大。,3-3 闭式网络的电压和功率分布,一、两端供电网络的功率分布 1、 不计功率损耗的初始功率分布 （1）初始功率分布：指忽略各线段上的功率损耗的近似功率分布。 （2）初始功率分布公式推导：（以两负荷为例，各点电压取为网络的额定电 压计算）,忽略功率损耗，两端取共轭并同乘VN，可得：,由前面的方程组可解出,循环功率,由负荷决定的功率,忽略功率损耗的功率分布计算式,2、计及功率损耗的功率分布,（1）功率分点：功率由两个方

6、向流入的节点。 有功分点和无功分点可能出现在不同节点。 将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，用前述的开式网络计算方法进行计算。,闭式网络的计算过程,二、沿线有k个负荷点的情况,1、两端供电扩展到K个负荷时的通用计算公式,2、简化功率分布计算方法：,(1) 将实部和虚部分开,简化计算,同理,可以求出另供电点送出的功率负荷:,(2) ,且网络为均一网(各段线路的R与X的比值相等),结论： 在均一电力网中有功功率和无功功率的分布彼此无关。,(3) 各段线路的单位阻抗相等,结论： 各段线路单位长度的阻抗值相等的均一网 的功率分布仅与各段长度有关。,3、闭式网的电压损耗 与开式网计算方法相同 有功

7、和无功分点在同一处时,功率分点处的电压最低； 若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点，一般选择无功功率分点处。,例33 例34,三、 多级电压环网的功率分布,1、两台并联升压变压器构成的多电压级环网,已知一次侧电压,则二次侧电压为：,（1）、初步潮流分布计算,2、循环功率计算 环路电势： 循环功率：,空载,（3）环路电势的确定, 阻抗归算到高压侧, 阻抗归算到低压侧,简化计算或电力网电压未知,例35,2、多个电压级的环网环路电势与循环功率,（1）环路电势的确定步骤 作等值电路并进行参数归算； 选定环路电势的作用方向，计算环路的等值变比。 对于任意多电压级环网的等值变比，可以按以下

8、方法确定：各个变压器的变比均规定为高压侧比低压侧，在环网中任选一起点，任选一环绕方向（多数情况选顺时钟方向）；沿环网绕行一周，遇到顺环绕方向起升压作用的变压器乘以变比，遇到起降压作用的变压器除以变比，即可得到环网的等值变比。 空载时将环路断开，端口电压即为环路电势。 注意：参数归算等级与断口所在位置一致 （2）循环功率计算,（3）三级电压环网举例,ka=121/10.5 kb=242/10.5 kc1=220/121 kc2=220/11,选110kV作为参考电压级，断口选在110kV线路 若A端电压已知： 若B端电压已知：,1电力系统的负荷 （1）、负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的

9、电功率总和。也称电力系统的综合用电负荷。是所有用户的负荷总加。 （2）、负荷分类（按负荷性质分类）：工业、农业、交通运输业、商业、生活等。 （3）、电力系统的供电负荷：综合用电负荷加上电力网的功率损耗。 （4）、电力系统的发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率。,3.4 电力网的电能损耗,一、电力系统的负荷和负荷曲线,2、负荷曲线：用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律。 （1）日负荷曲线 一天的总耗电量 日平均负荷,负荷率km 最小负荷系数,为了说明负荷的起伏特性：,(a） 钢铁工业负荷； (b) 食品工业负荷； (c) 农村加工负荷； (d) 市政生活负荷,（2） 年最大负荷曲线

10、：描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况 （3）年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成,全年耗电量,最大负荷利用小时数 Tmax,年最大负荷曲线,A=PmaxTmax,各类用户的年最大负荷利用小时数,二、负荷特性与负荷模型,1、综合负荷：一定数量的各类用电设备及相关的变配电设备的组合。可以表示一个企业或一个地区的总负荷。 2、负荷特性：综合负荷的功率随运行参数（电压和频率）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。包括动态特性与静态特性（电压静态特性和频率静态特性）。,图2-25 6kV综合中小工业负荷的静态特性 （a）电压静态

11、特性 (b)频率静态特性 负荷组成：异步电动机79.1%；同步电动机3.2%；电热电炉17.7%,二次多项式表示的负荷电压静态特性： 第一部分与电压平方成正比，表示恒定阻抗消耗的功率； 第二部分与电压成正比，代表恒电流负荷消耗的功率； 第三部分为恒功率负荷。,3、负荷模型,线性模型： 同时考虑电压与功率的模型：,负荷模型,动态模型：是一个尚未解决的问题。 实用计算中的负荷模型： （1）潮流：常用恒功率表示，有时用线性化的静态模型。 （2）短路：表示为含源阻抗支路或恒定阻抗支路或忽略其影响。 （3）稳定计算：恒定阻抗支路或恒定阻抗支路与异步电动机组合。,三、电力网的电能损耗和损耗率 年电能损耗

12、供电量：发电量与厂用电之差 损耗率（网损率、线损率）：是衡量供电企业技术和管理水平的重要标志。,1.最大负荷损耗时间法,最大负荷损耗时间：如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷Smax，在小时内的电能损耗等于线路全年的实际电能损耗，则称为最大负荷损耗时间。,其大小由视在功率表示的负荷曲线决定，因此，与线路负荷的功率因数和最大负荷利用小时数有关,线路,变压器,一条线路有多个负荷的情况,S1,S2,S3分别为各段的最大负荷功率； 分别为各段的最大负荷损耗时间,例36,2、等值功率法,自学,四、降低网损的技术措施,1.减少无功功率的传输,如果将功率因数由原来的 提高到 ，则线路中的功率损耗可降低,措施：电机选择 无功补偿：就地无功平衡,2.闭式网络中功率的经济分布,网络功率损耗,分别对P1和Q1求偏导，并令其等于零,结论：功率在环网中与电阻成反比分布 时，功率损耗最小。,使自然功率分布接近经济功率分布的措施,(1)选择适当地点作开环运行。为了限制短路电流或满足继电保护动作选择性要求，需将闭式网络开环运行时，开环点的选择也尽可能兼顾到使开环后的功率分布更接近于经济分布。 (2)对环网中比值RX