華電 電力系統(tǒng) 馬進(jìn)老師

1、第三章 簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析教學(xué)目的：1、使學(xué)生熟練掌握手算潮流的方法、技巧；2、能夠分析線路、變壓器的運(yùn)行狀況；3、對(duì)于簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)（如輻射型或環(huán)網(wǎng)）能夠獨(dú)立求解潮流，并對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行分析；4、初步了解電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制。教學(xué)內(nèi)容：1、手算潮流的基本概念與必要性；2、電力線路和變壓器的運(yùn)行狀況計(jì)算和分析；3、輻射型和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布；4、電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方法及應(yīng)用；5、簡(jiǎn)要介紹電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整與控制。一、電力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析、電力線路運(yùn)行狀況的計(jì)算有四個(gè)變量：，已知其中的兩個(gè)，可求另外兩個(gè)變量。電力系統(tǒng)計(jì)算的最大特點(diǎn)：功率計(jì)算；避免：的復(fù)數(shù)計(jì)算；功率容易測(cè)

2、量，相角很難量。假設(shè)已知末端的電壓與功率，電壓；功率；一步步可推導(dǎo)各點(diǎn)電壓與電流：則可進(jìn)一步計(jì)算消耗在阻抗支路上的功率：始端導(dǎo)納支路功率始端功率：由此就可求出始端功率。但是在上面的計(jì)算中，在計(jì)算始端功率時(shí)，假設(shè)已知，所以要先求出 特點(diǎn)：功率計(jì)算； 實(shí)部與虛部分別計(jì)算，避免復(fù)數(shù)運(yùn)算； 既適用于有名值計(jì)算，也適用于標(biāo)幺值計(jì)算。（）由始端電壓與功率推導(dǎo)末端電壓與功率完全類(lèi)似于上述推導(dǎo)，結(jié)論見(jiàn)P94，(3-9)(3-11)；取為參考相量。注意：所有公式均假設(shè)，即消耗感性無(wú)功 ； 如果感性無(wú)功，??；如果容性無(wú)功，取 基本概念： 電壓降落：電壓損耗： 電壓偏移： 電壓調(diào)整：經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) （）電力線路上的電能

3、損耗線路電能損耗：因?yàn)榫€路功率時(shí)刻在變化，因此線路損耗的能量也時(shí)刻在變化。計(jì)算某一時(shí)間段內(nèi)，例如365*24=8760小時(shí)內(nèi)的電能損耗，最直接的思路：一般根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算電能損耗。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)：一年中負(fù)荷消耗的電能W/一年中最大負(fù)荷年負(fù)荷率：年負(fù)荷損耗率：、電力線路運(yùn)行狀況的分析（1）線路空載運(yùn)行（2）線路有載運(yùn)行：只有無(wú)功功率： 當(dāng)變動(dòng)時(shí)，與也按比例變動(dòng)。并且，負(fù)荷為純感性無(wú)功時(shí)，始端電壓總高于末端；但相位總是滯后。只有有功功率：電壓與電流同相，因此是只有無(wú)功時(shí)的向量圖轉(zhuǎn)90度。無(wú)論有功P如何變化，如果只有有功功率，始端電壓沿直線P-P變化。因?yàn)?，所以末端是純有功功率時(shí)，總超前于，而且

4、越大，超前越多，與之間的夾角也越大。既有有功功率，也有無(wú)功功率：電壓，電流可分解為有功分量與無(wú)功分量直線S-S 是負(fù)荷視在功率S變動(dòng)，但功率因數(shù)角不變時(shí)，始端電壓的運(yùn)動(dòng)軌跡P-P，Q-Q總是固定的，因?yàn)镻-P，Q-Q是由決定的。而S-S與P-P 的夾角是。所以，當(dāng)時(shí)，S-S轉(zhuǎn)到與同軸，這時(shí)與同相，當(dāng)S-S轉(zhuǎn)到時(shí)，S-S就轉(zhuǎn)到橫軸以下，這時(shí)雖然大于，但角度已經(jīng)滯后于。值得注意的是，只要Q-Q仍然在S-S下方，雖然滯后于，但有功仍是從送到。一般而言，末端的功率因數(shù)角都比較小。臨界情況，只送無(wú)功，不送有功，S-S與Q-Q重合。所以長(zhǎng)度與線路末端的視在功率S2成正比，將電壓三角形乘以相同的比例，電壓三

5、角形變成功率三角形。則P2P2就是負(fù)荷有功功率固定，無(wú)功功率Q2變動(dòng)時(shí)，始端電壓運(yùn)行軌跡。Q2Q2是負(fù)荷無(wú)功功率固定,有功功率P2變化時(shí)，始端電壓端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡虛線22是負(fù)荷功率因數(shù)角固定，視在功率S2變動(dòng)時(shí)，電壓端點(diǎn)軌跡圓弧2是視在功率固定，功率因數(shù)角2變動(dòng)時(shí)始端電壓端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以O(shè)為圓心以U1為半徑的圓弧U是末端功率圓，圓周上各點(diǎn)坐標(biāo)分別對(duì)應(yīng)于始末端電壓都為定值時(shí)，末端的有功無(wú)功功率。注意：從末端功率圓來(lái)看，在保持始末端電壓恒定的情況下，隨著末端有功功率負(fù)荷的增大，負(fù)荷的功率因數(shù)必然電滯后變?yōu)槌啊?始末端電路恒定的情況下，存在一個(gè)線路可能輸送的最大有功功率，實(shí)際上不可能運(yùn)行到這個(gè)功率

6、，因?yàn)榫€路過(guò)熱。二.變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算1.變壓器中電壓降落，功率損耗和電能損耗 首先算變壓器阻抗支路中損耗的功率：；計(jì)算變壓器勵(lì)磁支路中的功率：；計(jì)算需要知道對(duì)于發(fā)電廠變壓器，簡(jiǎn)略提及公式（3-22）（3-24）；指出區(qū)別在于從電源側(cè)計(jì)算變壓器的電能損耗。.節(jié)點(diǎn)注入功率運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率。注入功率：一般取注入功率為正；運(yùn)算功率：將對(duì)地電納中的功率納入等值電源功率或等值負(fù)荷功率。對(duì)于發(fā)電廠變壓器，同理，留給學(xué)生自學(xué)（102，圖3-8b）第二節(jié)輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布一.輻射形的網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布、講清楚迭代計(jì)算的電力系統(tǒng)計(jì)算特點(diǎn)，因?yàn)橐阎氖鞘级穗妷海òl(fā)電廠）與末端功率（負(fù)荷）；這種不一致性

7、造成了必須迭代求解。、講清楚電力系統(tǒng)非線性計(jì)算的特點(diǎn)；因?yàn)槎际怯霉β视?jì)算，所以；用，非線性方程。CASE：只給出末端功率，計(jì)算潮流分布：已知j；設(shè)置一個(gè)電壓略低于額定電壓作為；從末端開(kāi)始向始端計(jì)算，先計(jì)算，則；然后計(jì)算，電壓，然后計(jì)算，以此類(lèi)推。CASE：如果除了末端功率給定，始端電壓也給定，則有兩個(gè)限制條件；因此，當(dāng)假設(shè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)壓后，向前推算，推算到節(jié)點(diǎn)，電壓不一定是指定的電路；怎么辦？步驟：（1）假設(shè)末端電壓； （2）由與（給定），求得始端電壓與； （3）檢查是否等于：若相等，求得始端電壓與； （4）若不等，由給定的算得；由始端向末端歸算，算出與； （5）因?yàn)槟┒说墓β适墙o定的，因此檢查是否

8、等于，相等時(shí)結(jié)束； （6） 若不等，用給定的，再一次由末端向始端歸算，計(jì)算與； （7）檢查是否等于，若不等，返回第四步繼續(xù)進(jìn)行。輻射網(wǎng)絡(luò)求解與計(jì)算重點(diǎn)；因此例題3-1與3-2、3-3詳細(xì)講解二.環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布、簡(jiǎn)化環(huán)網(wǎng)：圖-中（a）-（b）-（c）-（d）（1）強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)化關(guān)鍵兩步：并聯(lián)支路的功率歸入母線功率； 輻射形串聯(lián)支路的功率歸入運(yùn)算功率。（2）求解的基本思路：將環(huán)網(wǎng)變成輻射形網(wǎng)絡(luò)求解 校驗(yàn)條件：環(huán)網(wǎng)假設(shè)各點(diǎn)電壓恒定，均為，因此環(huán)網(wǎng)公式是從回路電流公式推出，需滿足：，即（3）功率分點(diǎn)：如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所有線路功率都是流向該節(jié)點(diǎn)的，則稱(chēng)其為功率分點(diǎn)。有功功率分點(diǎn)與無(wú)功功率分點(diǎn)不一定一致。2

9、、兩端供電網(wǎng)絡(luò)中的功率分布（1）兩端供電網(wǎng)絡(luò)等價(jià)成環(huán)網(wǎng)：假設(shè)各點(diǎn)電壓為額定電壓，等式兩端乘以：從而可以解得（2）根據(jù)疊加原理，相當(dāng)于環(huán)網(wǎng)供電，流過(guò)電路的功率是第一項(xiàng)；，產(chǎn)生一個(gè)循環(huán)功率： ：電壓施加于環(huán)網(wǎng)總阻抗時(shí)產(chǎn)生的電流注意：循環(huán)功率取決于電壓的取向：取，循環(huán)功率由節(jié)點(diǎn)1流向節(jié)點(diǎn)4，反之，由4流向1（3）舉一個(gè)實(shí)例應(yīng)用題3、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的電壓損耗和功率損耗第一步：由環(huán)網(wǎng)的計(jì)算功率、大致估算網(wǎng)絡(luò)中的功率分布；第二步：由功率分布找到有功功率與無(wú)功功率分點(diǎn)；第三步：在無(wú)功功率分點(diǎn)（電壓最低點(diǎn)）將環(huán)網(wǎng)解開(kāi)，環(huán)網(wǎng)就變成輻射網(wǎng)；按輻射網(wǎng)的電壓損耗與功率損耗計(jì)算方法進(jìn)行。環(huán)網(wǎng)計(jì)算講解例題3-4第三節(jié) 電力網(wǎng)

10、絡(luò)的簡(jiǎn)化方法及應(yīng)用一、等值電源法二、負(fù)荷移置法 （1）將一個(gè)負(fù)荷移置兩處； （2）將兩個(gè)負(fù)荷移置一處。三、消去節(jié)點(diǎn)法（星網(wǎng)變換法）星網(wǎng)變換公式： 消去節(jié)點(diǎn)法：首先要利用剛講授的負(fù)荷移置法，然后再利用星網(wǎng)變換；講解例題3-5，P123；解題步驟：1、等值電路 2、電源等值 3、負(fù)荷移置，強(qiáng)調(diào)負(fù)荷移置的不精確性。第四節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制一、電力網(wǎng)絡(luò)潮流的不可控性舉兩個(gè)例題說(shuō)明潮流按阻抗分布二、調(diào)整控制潮流的手段1、串聯(lián)電容：減少線路電抗；2、串聯(lián)電抗：限流；3、附加串聯(lián)加壓器（采用移相變壓器） 假設(shè)在加入串聯(lián)加壓器之前，線路有一個(gè)功率分布，希望加入串聯(lián)加壓器后的功率分布為 意味著要加入一個(gè)強(qiáng)制功率 ，且很小，近似為零 ：強(qiáng)制功率（