電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ) (8).ppt

,NorthChinaElectricPowerUniversity,電力工程系,DepartmentofElectricalEngineering,電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)PowerSystemAnalysisBasis（三）,任建文,第三章簡單電力網(wǎng)的計算與分析,本章主要內(nèi)容：,1.潮流計算的目的及內(nèi)容,2.電壓降落（損耗、偏移）、功率損耗的計算,3.手算潮流的原理和方法,1)輻射型：,2)兩端型：,3)環(huán)網(wǎng)型：,同一電壓等級：已知末端電壓或首末端電壓,不同電壓等級：歸算電壓或折算參數(shù),計算自然功率（力矩原理）、強迫功率,找功率分點、打開、按輻射型計算,單級：從電源點打開無強迫功率,多級：電磁環(huán)網(wǎng)歸算法、等值法,4.潮流調(diào)整：,自然分布、串聯(lián)電容、串聯(lián)電抗、附加串聯(lián)加壓器,第三章簡單電力網(wǎng)的計算與分析,潮流計算的目的及內(nèi)容,穩(wěn)態(tài)計算不考慮發(fā)電機的參數(shù)電力網(wǎng)計算（潮流計算）,負荷（P，Q）,潮流計算,給定,發(fā)電機（P，V）,求解,各母線電壓,各條線路中的功率及損耗,計算目的,用于電網(wǎng)規(guī)劃選接線方式、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面,用于運行指導(dǎo)確定運行方式、供電方案、調(diào)壓措施,用于繼電保護整定、設(shè)計,第一節(jié)基本概念,一、負荷的表示,*,負荷一般以功率表示：單位P（kw）、Q（kvar）、S（kva）,第一節(jié)基本概念,二、電壓降落、電壓損耗、電壓偏移,目的：對于一條線路（變壓器）有負荷流過時，首末端電壓不等，造成電壓損耗，可以推導(dǎo)已知端的S和U時求另一端的S和U,1、已知U2及S2求U1,*,*,以U2為參考電壓,縱分量,橫分量,*,*,*,*,*,縱分量,橫分量,2、已知U1及S1求U2,3、實際計算時的簡化（按二次項式展開取前兩項）,電壓降落,電壓損耗,電壓損耗百分比：,不超過10%,當Q為負值即容性負載時，U可能為負值，末端電壓高于首端電壓,電壓偏移,電壓偏移%,反映供電電壓質(zhì)量,電壓調(diào)整,電壓調(diào)整%,U20為線路末端空載電壓,三、功率損耗,線路、變壓器存在阻抗和導(dǎo)納，消耗P和Q消耗能量，產(chǎn)生熱量，老化設(shè)備,1、線路中功率損耗的計算,末端導(dǎo)納中的損耗,阻抗中的損耗,首端導(dǎo)納中的損耗,三、功率損耗,2、線路上的電能損耗,輸電效率,有關(guān)負荷的系數(shù),最大負荷利用小時數(shù),年負荷率,年負荷損耗率K(年負荷率)+(1-K)(年負荷率)2,線損率%,最大負荷損耗時間：max與Tmax及功率因數(shù)有關(guān),3、變壓器中功率損耗的計算,第二節(jié)輻射型網(wǎng)絡(luò)的潮流計算,一、同一電壓等級開式網(wǎng)計算,計算時，開式網(wǎng)負荷一般以集中負荷表示，并且在計算中總是作為已知量,已知：末端電壓Ua時，求Ud及Sd，或已知首末端電壓Ud時，求Ua及Sd,合并簡化,1、已知Ua時（精確計算）,末端導(dǎo)納消耗功率：,注入a點的功率：,段線路中功率損耗：,段線路中電壓降落：,第一步,確定B點電壓：,第二步：同第一步方法相同，求第II、III段中的壓降及功率損耗,B點的等值負荷：,最終：,說明：各線路電壓降縱分量相位不同，不能做代數(shù)相加,2、已知Ud時（簡化計算）,取各點電壓為UN，計算各點對地電納中的功率Qi，然后與負荷合并,再計算各點功率，仍從第I段起算功耗及各點注入功率,I段,II段,最后計算各點電壓，以Ud為參考，由III段回算,III段,其余以此類推,3、35KV及以下線路的簡化處理,忽略線路電納,計算電壓時不考慮線路中的損耗,各段中損耗,各段電壓降落縱分量,電壓損耗,作業(yè)：電網(wǎng)如圖所示，線路額定電壓110KV，首端電壓為118KV，求運行中各點電壓及各斷線路中功率損耗,二、不同電壓等級開式網(wǎng)計算,電網(wǎng)中有變壓器時需歸算：降壓一次側(cè)，升壓二次側(cè),折算后的阻抗與具有變比為K的理想變壓器串聯(lián),只用折算后的參數(shù),這種方法在兩側(cè)電壓經(jīng)變壓器時要歸算,開始時按一次側(cè)（或二次側(cè)）額定電壓計算，計算結(jié)果反歸算,第三節(jié)兩端供電網(wǎng)計算,概念：兩個電源同時從兩側(cè)向網(wǎng)內(nèi)供電兩端供電網(wǎng),模型：,等值圖：略去導(dǎo)納支路,推導(dǎo)過程：,兩邊取共扼乘3UN,不考慮網(wǎng)絡(luò)中功率損耗時,同理從a端推導(dǎo)：,對于有n+1段，n個負荷的情況：,物理解釋：,第一部分：,力矩原理，自然分布,第二部分：,強迫循環(huán)功率,上述推導(dǎo)初步功率分布（不計線路功率損耗）,幾點說明：,兩端網(wǎng)絡(luò)從功率點分開，按開式網(wǎng)計算功率損耗及電壓降,計算循環(huán)功率時，兩端電壓及額定電壓已有效值帶入計算（各點電壓的相位差角不大）,均一電力網(wǎng)絡(luò)：,功率分點某一節(jié)點功率，有兩側(cè)電源供給，標記有功與無功功率分點可能不在同一點上,求功耗時，功率分點電壓未知，近似以UN代,如單位長度電阻相同：,第四節(jié)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計算,一、單電壓等級環(huán)形網(wǎng)的潮流計算,概念：單電壓級環(huán)形網(wǎng)絡(luò)環(huán)路中無變壓器接入,模型：,等值圖：從母線1上將環(huán)網(wǎng)分開，把變壓器損耗記入負載,Z31,1,3,Z23,2,Z12,1,推導(dǎo)：按兩端供電網(wǎng)絡(luò)計算，取U1=U1,二、多級電壓閉式網(wǎng)的潮流計算,概念：電磁環(huán)網(wǎng)閉式電網(wǎng)中具有變壓器接入,模型：,推導(dǎo)：有兩種解題方法,1、歸算法，折算到線路側(cè),當k1k2時，兩端有壓降：,有循環(huán)功率：,2、用型等值網(wǎng)絡(luò),利用兩端供電的公式計算（比較麻煩）,第五節(jié)電力網(wǎng)絡(luò)的簡化方法及其應(yīng)用,一、電力網(wǎng)的簡化方法,推導(dǎo)：,結(jié)論：,1、等值電源法,2、負荷轉(zhuǎn)移法,(1)二點變一點,(2)一點變二點,3、消去節(jié)點法,采用負荷移置和星網(wǎng)變換,二、簡單電力網(wǎng)絡(luò)潮流計算的實踐（第二版書）,P123例3-5：等效電源法及負荷轉(zhuǎn)移法求解。結(jié)論：等效電源法可得真解，負荷轉(zhuǎn)移法不能隨意使用,P124例3-6：多環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)利用負荷轉(zhuǎn)移法求解。計算過程：先消節(jié)點（負荷轉(zhuǎn)移）化簡網(wǎng)絡(luò)，形成主環(huán)，算主環(huán)網(wǎng)潮流，再把負荷移回原處，求原網(wǎng)潮流，在功率分點處解開算功率損耗，最后計算電壓降落。結(jié)論：負荷轉(zhuǎn)移法可以在各節(jié)點電壓的大小和相位相差不大情況下使用。,P129例3-7：計及負荷靜態(tài)電壓特性后的潮流計算。結(jié)論：費時，費力，一般不考慮。,作業(yè),1、某電力系統(tǒng)等值電路如圖2所示，已知ZAB=4+j24歐，若始末兩端電壓有效值分別為240kv和220kv,末端無功為QB=150Mvar,末端有功未知。求：末端功率因數(shù)和始端視在功率。,2、一環(huán)形電力系統(tǒng)如圖4所示，電源點在D點，負荷在A，B，C點，其中從A經(jīng)D到C的弧形距離為400米，弧線AB和BC的長度分別是200米和100米。圖中BC作為環(huán)網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線，為使BC之間不流過電流，試求電源D的具體位置應(yīng)在何處？（其中線路單位長度的阻抗相同，各負荷功率因數(shù)也相同）。,第六節(jié)電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制,潮流調(diào)整,開式網(wǎng)無法調(diào)整，取決于各點負荷,環(huán)網(wǎng)變壓器分接頭，一般用于調(diào)整無功功率,兩端供電電源電壓或功率（幅度小）,一、調(diào)整控制潮流的必要性及調(diào)控原理,功率自然分布,單位長度參數(shù)相等時按長度分布,不等時，取有功功耗最小按電阻分布,缺點：有時不能滿足安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的要求,手段,串聯(lián)電容串聯(lián)在阻抗相對過大的線路上,附加串聯(lián)加壓器產(chǎn)生環(huán)流或強制循環(huán)功率,串聯(lián)電抗限流，避免該線段過載,調(diào)控原理：附加串聯(lián)加壓器產(chǎn)生強迫循環(huán)功率,加入附加電動勢：,考慮到RX，取R=0，則：,串聯(lián)電勢,縱向產(chǎn)生強迫循環(huán)功率的無功部分,橫向產(chǎn)生強迫循環(huán)功率的有功部分,改變電壓大小改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率的分布,改變電壓相位改變網(wǎng)絡(luò)中有功功率的分布,舉例說明：,二、具體實現(xiàn)方法,1、串聯(lián)電抗原理上存在缺陷，未使用,2、串聯(lián)電容,高壓輸電系統(tǒng)中提高穩(wěn)定,中壓配電系統(tǒng)中改善電壓質(zhì)量,未能作為控制潮流手段須開關(guān)頻繁投切,3、借附加串聯(lián)加壓器控制潮流,4、借靈活交流輸電裝置控制潮流,概念：靈活交流輸電系統(tǒng)是指以晶閘管（即可控硅）置換傳統(tǒng)交流輸電系統(tǒng)中各種機械式調(diào)節(jié)器和開關(guān)后所呈現(xiàn)的新系統(tǒng),可控串聯(lián)電容,改變晶閘管的觸發(fā)角可平滑地并在較大范圍內(nèi)改變其容抗,可控移相器,仍是串聯(lián)加壓器,以晶閘管和電源變壓器二次側(cè)若干個繞組替代了原用以調(diào)節(jié)附加電動勢