第三章簡單電力線路的計算和分析

1、第三章第三章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析 電力系統(tǒng)的潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的電力系統(tǒng)的潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算，它是研究和分析電力一種最基本的計算，它是研究和分析電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的任務(wù)是根據(jù)給定的運行系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的任務(wù)是根據(jù)給定的運行條件確定網(wǎng)絡(luò)中的功率分布、功率損耗，條件確定網(wǎng)絡(luò)中的功率分布、功率損耗，以及各母線的電壓。由變壓器和電力線路以及各母線的電壓。由變壓器和電力線路構(gòu)成的電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。構(gòu)成的電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。1潮流計算的主要目的是：第三章第三章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析(1)在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，用于選擇接線方

2、式，選擇電氣設(shè)備的導(dǎo)線截面。(2)在電力系統(tǒng)運行中，用于確定運行方式，制定檢修計劃，確定調(diào)壓措施。(3)為繼電保護、自動裝置設(shè)計和整定計算提供數(shù)據(jù)。2 潮流計算的方法包括解析法手算和計算機算法。手算法適用于簡單系統(tǒng)，它可加深對物理概念的理解，同時也可為計算機算法提供原始數(shù)據(jù)。實際電力系統(tǒng)計算大都采用計算機算法。3第三章第三章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析第三章第三章 簡單電力線路的計算和分析簡單電力線路的計算和分析第一節(jié)第一節(jié) 電力線路和變壓器運行狀況的計算和分析電力線路和變壓器運行狀況的計算和分析一、電力線路運行狀況的計算一、電力線路運行狀況的計算1、電力線路上的電壓降落

3、和功率損耗、電力線路上的電壓降落和功率損耗已知條件為：末端電壓 ，末端功率 ，以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和始端電壓和功率。求解過程：從末端向始端推導(dǎo)。 2U222jQPS+=1）末端導(dǎo)納支路的功率）末端導(dǎo)納支路的功率 *222()2yYSUU*222YU U221()2GjB U2222221122yyGUBUPj Qj222ySSS 2）阻抗支路末端的功率為）阻抗支路末端的功率為222ySSS 2222() ()yyPjQPj Q 222222()()yyPPj QQPjQ 3）阻抗支路中損耗的功率為）阻抗支路中損耗的功率為*ZZZZzSU II ZI 222222222()()

4、SPQZR jXUU222222222222ZZPQPQR jXPj QUU 電力線路的電壓和功率電力線路的電壓和功率 電力線路的電壓相量電力線路的電壓相量圖圖 4）阻抗支路始端的功率為）阻抗支路始端的功率為1222() ()zzzSSSPjQPj Q 2211()()ZzPPj QQPjQ 5）始端導(dǎo)納支路的功率為）始端導(dǎo)納支路的功率為112121211111121212122yy*yQjPBUGUU)jBG(UUYU)UY(S= 6）始端功率為）始端功率為1111111() ()yyySSSPjQPj Q 111!11()()yyPPj QQP jQ 總結(jié)如下：線路和變壓器阻抗支路功率損耗

5、：總結(jié)如下：線路和變壓器阻抗支路功率損耗： 線路的對地支路功率損耗線路的對地支路功率損耗XUQPjRUQPSz222222222222+=2211122ySGUBUj 求取始端電壓的方法如下求取始端電壓的方法如下,取末端電壓的初相取末端電壓的初相位為零，即與實軸重合，位為零，即與實軸重合，*2122()SUUZU2222PjQURjXU（ ）22221222()P RQ XP XQ RUUjUU2()UUj U 即即 又可得又可得 功率角為功率角為 由于一般情況下，由于一般情況下， 按二項式定理展開，取其前兩項按二項式定理展開，取其前兩項Uj)UU(U+=21UUUtan+=212212()U

6、UUU （）UUU(）遠遠大于+22212222()()()()2()2UUUUUUUUUU22122P RQ XUUU 總結(jié)如下：電壓降落：總結(jié)如下：電壓降落： 始端電壓：始端電壓：UQRPXU,UQXPRUUjUUd=+=+=Uj)UU(U+=212212()UUUU （）UUUtan+=21 計算電壓的兩種方法計算電壓的兩種方法求得線路兩端電壓后，就可計算某些標志電壓質(zhì)量求得線路兩端電壓后，就可計算某些標志電壓質(zhì)量的指標：電壓降落、電壓損耗、電壓偏移、電壓調(diào)的指標：電壓降落、電壓損耗、電壓偏移、電壓調(diào)整等。整等。2.電壓質(zhì)量指標1）電壓降落或線路阻抗中的電壓降落）電壓降落或線路阻抗中的電

7、壓降落是指線路始末兩是指線路始末兩端電壓的相量差端電壓的相量差 或或 它有兩個分量它有兩個分量 和和 ，分別稱電壓降落的縱分量和，分別稱電壓降落的縱分量和橫分量。橫分量。2）電壓損耗）電壓損耗是指線路始末兩端的數(shù)值差是指線路始末兩端的數(shù)值差U1U2，電壓損耗近似等于電壓降落的縱分量，常以百，電壓損耗近似等于電壓降落的縱分量，常以百分值表示，即分值表示，即 電壓損耗電壓損耗式中式中UN的為線路額定電壓。的為線路額定電壓。21UUUdUU100UUUN21 3）電壓偏移）電壓偏移是指線路始端或末端電壓與線路額是指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差定電壓的數(shù)值差U1UN或或U2UN 。電壓偏移

8、。電壓偏移也常以百分值表示，即也常以百分值表示，即 4）電壓調(diào)整）電壓調(diào)整是指線路末端空載與負載時電壓的數(shù)值差是指線路末端空載與負載時電壓的數(shù)值差U20U2 。電壓調(diào)整也僅有數(shù)值。不計線路對地導(dǎo)納。電壓調(diào)整也僅有數(shù)值。不計線路對地導(dǎo)納時時U20U1 ，電壓調(diào)整也就等于電壓損耗，電壓調(diào)整也就等于電壓損耗,即即U20U2 U1U2 。電壓調(diào)整也常以百分值表示，即。電壓調(diào)整也常以百分值表示，即100UUU100UUUNN2NN1末端電壓偏移始端電壓偏移20220U -U100U電壓調(diào)整 求得線路兩端功率，就可計算某些標志經(jīng)濟求得線路兩端功率，就可計算某些標志經(jīng)濟性能的指標，如輸電效率。性能的指標，如

9、輸電效率。 所謂輸電效率是指線路末端輸出有功功率與所謂輸電效率是指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率的比值，常以百分值線路始端輸入有功功率的比值，常以百分值表示。表示。21P100P輸電效率2、電力線路上的電能損耗、電力線路上的電能損耗 電力線路的運行狀況隨時間而變化，線路上的功率電力線路的運行狀況隨時間而變化，線路上的功率損耗也隨時間而變化。損耗也隨時間而變化。 如一年內(nèi)線路上流過的電流或線路某一端電壓和有如一年內(nèi)線路上流過的電流或線路某一端電壓和有功、無功功率的變化規(guī)律已知，原則上就可計算線功、無功功率的變化規(guī)律已知，原則上就可計算線路的電能損耗，因它路的電能損耗，因它是若干更短時

10、間段內(nèi)電能損耗是若干更短時間段內(nèi)電能損耗的總和。的總和。 而在這些更短的時間段內(nèi)，而在這些更短的時間段內(nèi)，線路電流或線路某一端線路電流或線路某一端電壓和功率可認為不變電壓和功率可認為不變。 全年電能損耗全年電能損耗122212222222222212121212323222121321nkkkkkknkkkknnnnnnznzzzzRtUQPRtIRt)UQP(Rt)UQP(Rt)UQP(RtIRtIRtIRtIWWWWW=+=+=+=+= 工程實踐中，特別是進行規(guī)劃設(shè)計時，往往工程實踐中，特別是進行規(guī)劃設(shè)計時，往往用根據(jù)統(tǒng)計資料制定的經(jīng)驗公式或曲線計算用根據(jù)統(tǒng)計資料制定的經(jīng)驗公式或曲線計算電

11、能損耗。電能損耗。（1）對不同行業(yè)，可從有關(guān)手冊中查得它們的）對不同行業(yè)，可從有關(guān)手冊中查得它們的最大負荷利用小時數(shù)，并求得年負荷率。最大負荷利用小時數(shù)，并求得年負荷率。 1）所謂最大負荷利用小時數(shù)）所謂最大負荷利用小時數(shù)，是指一年中負，是指一年中負荷消費的電能除以一年中的最大負荷，即荷消費的電能除以一年中的最大負荷，即maxmaxWTP 2）所謂年負荷率）所謂年負荷率則指一年中負荷消費的電則指一年中負荷消費的電能除以最大負荷與一年的乘積能除以最大負荷與一年的乘積,從而從而 求得年負荷率后，就可利用經(jīng)驗公式計算求得年負荷率后，就可利用經(jīng)驗公式計算年年負荷損耗率負荷損耗率 式中式中K為經(jīng)驗數(shù)據(jù)為

12、經(jīng)驗數(shù)據(jù)K=0.10.4,年負荷率低時，年負荷率低時，取較小值，高時取較大數(shù)值。取較小值，高時取較大數(shù)值。 3）所謂年負荷損耗率，是指全年電能損耗）所謂年負荷損耗率，是指全年電能損耗除以最大負荷時的功率損耗與一年除以最大負荷時的功率損耗與一年8760h的的乘積。乘積。即即maxmaxmaxmaxmax876087608760PTTWPP年負荷率maxmaxWTP2()1()KK年負荷損耗率年負荷率 （ ） 年負荷率max(8760)WP年負荷損耗率 這樣，只要求出最大負荷時的功率損耗這樣，只要求出最大負荷時的功率損耗并由查得的最大負荷利用小時數(shù)并由查得的最大負荷利用小時數(shù)Tmax求出年負荷求出

13、年負荷率和年負荷損耗率率和年負荷損耗率,就可按下式計算就可按下式計算全年電能損全年電能損耗。耗。（2）根據(jù)最大負荷利用小時數(shù)直接查取最大負根據(jù)最大負荷利用小時數(shù)直接查取最大負荷損耗時間。荷損耗時間。所謂最大負荷損耗時間是指全年電能損耗除以最所謂最大負荷損耗時間是指全年電能損耗除以最大負荷時的功率損耗大負荷時的功率損耗即即從而從而maxPmax() 8760zWP年負荷損耗率maxzmaxP/W=maxmaxzPW= 電力線路的電能損耗為：電力線路的電能損耗為：（1）折線代曲線時間法：）折線代曲線時間法：（2）最大功率損耗時間法）最大功率損耗時間法（3）經(jīng)驗法）經(jīng)驗法122212nkkkkkkn

14、kkkkzRtUQPRtIW=+=maxmaxzPW=8760=)(PWmaxz年負荷損耗率 求得電能損耗后，就可計算另一個標志經(jīng)濟求得電能損耗后，就可計算另一個標志經(jīng)濟性能的指標性能的指標線損率或網(wǎng)損率線損率或網(wǎng)損率 所謂線損率或網(wǎng)損率，是指線路電阻中損耗所謂線損率或網(wǎng)損率，是指線路電阻中損耗的電能與線路始端輸入電能的比值，常以百的電能與線路始端輸入電能的比值，常以百分值表示。分值表示。 式中的式中的W2為線路末端輸出的電能。為線路末端輸出的電能。 電能經(jīng)濟指標：電能經(jīng)濟指標：輸電效率和線損率或網(wǎng)損率輸電效率和線損率或網(wǎng)損率 輸電效率：輸電效率：指線路末端輸出有功功率與線路指線路末端輸出有功

15、功率與線路始端輸入有功功率的比值。始端輸入有功功率的比值。100WWW100WWz2z1z+=線損率電能經(jīng)濟指標電能經(jīng)濟指標1) 輸電效率：輸電效率：指線路末端輸出有功功率與指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率的比值，以百分線路始端輸入有功功率的比值，以百分數(shù)表示：數(shù)表示：2) 線損率或網(wǎng)損率：線損率或網(wǎng)損率：線路上損耗的電能與線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值線路始端輸入的電能的比值%100%12PP輸電效率%100%100%11zzzWWWWW線損率二、電力線路運行狀況的分析二、電力線路運行狀況的分析1)1)、空載：空載：末端電壓可能高于始端，即產(chǎn)生電壓過高現(xiàn)末端電壓可能高

16、于始端，即產(chǎn)生電壓過高現(xiàn)象。其中電纜尤為突出。象。其中電纜尤為突出。2)、有載：、有載：與發(fā)電機極限圖相類似。（如負載為純無功負荷）與發(fā)電機極限圖相類似。（如負載為純無功負荷）Z1U2U2Bj2Bj1yI2yI2yI1U2UU U Ud2yI22221BUQy 2221BUIy 22BXUU 22BRUU 12UU Z1U2U2Bj2Q22UXQU 22URQU 12UUUj U定值定值 XRtgUUtg11 當當變化時，變化時，也按比例變化也按比例變化2QUU ， 為負。為負。，即為感性無功時，即為感性無功時，當當 212U0UQ 為正。為正。，即為容性無功時，即為容性無功時，當當 212U

17、0UQ 若負載為純有功負荷，同理可分析。若負載為純有功負荷，同理可分析。22URPU 22UXPU 定定值值 01190RXtgUUtg若負載既有有功，又有無功負荷，同理可分析。若負載既有有功，又有無功負荷，同理可分析。22URPUP 22UXPUP 22UXQUQ 22URQUQ QQ 2U1UPP 1UQU QU )(QUdPU PU )(PUdUd2Q2Q2P2PU1U2 2 2 2S2S22UXQU 22URQU 將上圖逆時針旋轉(zhuǎn)將上圖逆時針旋轉(zhuǎn)角，使角，使PPPP、QQQQ線分別與縱軸、橫軸重合。線分別與縱軸、橫軸重合。由于電壓降落由于電壓降落dUdU的長度與末端視在功率的長度與末端

18、視在功率S S2 2成正比，圖紙的成正比，圖紙的P P2 2、Q Q2 2坐坐標就以相同的比例尺分別表示末端有功、無功功率的大小。由于這標就以相同的比例尺分別表示末端有功、無功功率的大小。由于這圖主要用以分析線路末端的運行特性，常稱作電力線路的末端功率圖主要用以分析線路末端的運行特性，常稱作電力線路的末端功率圓圖。圓圖。 P2P2有功有功P2為定值，無功為定值，無功Q2變動時，始端電壓端點變動時，始端電壓端點的運動軌跡；的運動軌跡； Q2Q2無功無功Q2為定值，有功為定值，有功P2變動時，始端電壓端點變動時，始端電壓端點的運動軌跡；的運動軌跡； 負荷功率因數(shù)負荷功率因數(shù) 為定值，視在功率為定值

19、，視在功率S2變動時，變動時，始端電壓端點的運動軌跡；始端電壓端點的運動軌跡； S2S2視在功率視在功率S2為定值，負荷功率因數(shù)為定值，負荷功率因數(shù) 變動時，變動時，始端電壓端點的運動軌跡；始端電壓端點的運動軌跡； 圓弧圓弧U末端功率圓。圓上各點的坐標分別對應(yīng)于始末端功率圓。圓上各點的坐標分別對應(yīng)于始末端電壓都為定值時，末端的有功、無功功率。末端電壓都為定值時，末端的有功、無功功率。2 2 2 2 三、變壓器運行狀況的計算三、變壓器運行狀況的計算 1、變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損、變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗耗 A變壓器阻抗支路中損耗的功率為變壓器阻抗支路中損耗的功率為222

20、222222()()zTTTTSPQSZRjXUU 1S1S 22SS TZTY1U2UyTS 222222222222TTzTzTPQPQRjXUUPj Q B B、變壓器勵磁支路損耗的功率、變壓器勵磁支路損耗的功率C C、變壓器始端功率、變壓器始端功率 2)2)、電壓降落、電壓降落 （為變壓器阻抗中電壓降落的縱、（為變壓器阻抗中電壓降落的縱、橫分量）橫分量）注意：變壓器勵磁支路的無功功率與線路導(dǎo)納支路注意：變壓器勵磁支路的無功功率與線路導(dǎo)納支路的的 無功功率符號相反無功功率符號相反 YTYTTTTTTYTQjPUjBUGUjBGUUYS 2121211*1YTZTSSSS21 222222

21、,URQXPUUXQRPUTTTTTT 1S1S 22SS TZTY1U2UyTS 2221)(）（ UUUUUUU21tan3)3) 電能損耗電能損耗a.a. 與線路中的電能損耗相同（電阻中的損耗，即與線路中的電能損耗相同（電阻中的損耗，即銅耗部分）銅耗部分）b.b. 電導(dǎo)中的損耗，即鐵耗部分，近似取變壓器空電導(dǎo)中的損耗，即鐵耗部分，近似取變壓器空載損耗載損耗P0P0與變壓器運行小時數(shù)的乘積，變壓器與變壓器運行小時數(shù)的乘積，變壓器運行小時數(shù)等于運行小時數(shù)等于8760h8760h減去因檢修等而退出運減去因檢修等而退出運行的小時數(shù)。行的小時數(shù)。4)4) 根據(jù)制造廠提供的試驗數(shù)據(jù)計算其功率損耗根據(jù)

22、制造廠提供的試驗數(shù)據(jù)計算其功率損耗 將電阻和電抗的公式代入功率損耗公式，得NNKTzTNNKTzTSUSU%UXUSQSUSUPRUSP22222222222222222221001000=221021221021100%1000NNTyTNTyTUUSIUBQUUPUGP22S 對發(fā)電廠的變壓器，則對發(fā)電廠的變壓器，則 若若S2= S/2,NNKTzTNNKTzTSUSU%UXUSQSUSUPRUSP21212212122121221211001000=NUUU,SS2111 簡化為對變電所的變壓器簡化為對變電所的變壓器 對發(fā)電廠的變壓器對發(fā)電廠的變壓器NKzTNKzTSS%UQSSPP10

23、0100022222=100%100000NyTyTSIQPPNKzTNKzTSS%UQSSPP100100021221=2 2、節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率、節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率)(111yQQjPS 111jQPS 222jQPS yyQjS 運算負荷運算負荷注入功率注入功率等值負荷功率或節(jié)點等值負荷功率或節(jié)點負荷功率負荷功率112SS S(a) 變電所變壓器變電所變壓器運算功率運算功率注入功率注入功率等值電源功率或節(jié)點等值電源功率或節(jié)點電源功率電源功率221SS S111jQPS 222jQPS yyQjS )(222yQQjPS G（b）發(fā)電廠變壓器）發(fā)電廠變壓器并作出

24、相量圖。并作出相量圖。，求末端電壓及功率，求末端電壓及功率，始端電壓為，始端電壓為為為。已知其始端輸入功率。已知其始端輸入功率，為為，導(dǎo)線單位長度的參數(shù)，導(dǎo)線單位長度的參數(shù)度為度為單回架空電力線路，長單回架空電力線路，長某某kV240MV.A)50120(1066. 242. 0108. 0r200kmkV220:kmS61km1km1jbxex 解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所示。解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所示。11jXR 1U2U21Y1yS 2yS 21YjQP 11jQP )846 .21(200)42. 0108. 0(11jjjXRSjjY)1066. 2(

25、22001066. 22461 AMVjjUYSy.)3216.15(2401066. 2)2(242111 AMVjjjSjQPjQPy.)32.65120()3216.15(50120111 在節(jié)點在節(jié)點1處導(dǎo)納產(chǎn)生的無功功率處導(dǎo)納產(chǎn)生的無功功率在節(jié)點在節(jié)點2處導(dǎo)納產(chǎn)生的無功功率處導(dǎo)納產(chǎn)生的無功功率，則線路末端的電壓，則線路末端的電壓設(shè)設(shè) 011UU kV33. 948.209)12.3634.206()12.366 .33(240111111111112 jjURQXPjUXQRPUU線路阻抗上消耗的功率線路阻抗上消耗的功率AMVjjjXRUQPSZ.)22.270 . 7()846 .

26、21(24032.65120)(222212121 AMVjjUYSy.)67.11(48.2091066. 2)2(242212 所以末端功率所以末端功率 AMVjjjjSSjQPSyZ.)77.49113()67.11()22.270 . 7(32.651202112 1. 功率的計算功率的計算 電力網(wǎng)絡(luò)的功率損耗由各元件等值電路中不電力網(wǎng)絡(luò)的功率損耗由各元件等值電路中不接地支路阻抗損耗和接地支路導(dǎo)納損耗構(gòu)成。接地支路阻抗損耗和接地支路導(dǎo)納損耗構(gòu)成。a.a.阻抗損耗阻抗損耗b.b.導(dǎo)納損耗導(dǎo)納損耗 輸電線輸電線 變壓器變壓器 jXRUQPjXRUSQjPSZZZ 22222 jBGUQjP

27、SYYY 2 TTYYYjBGUQjPS 2一、輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布一、輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布3.2 3.2 輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布 2.2.電壓的計算電壓的計算 當功率通過元件阻抗（當功率通過元件阻抗（Z=R+jXZ=R+jX）時，產(chǎn)生電壓降落）時，產(chǎn)生電壓降落 注意：要分清楚從受電端計算還是從送電端計算注意：要分清楚從受電端計算還是從送電端計算3.3.潮流的計算潮流的計算若已知末端功率和電壓，則利用公式，由末至始逐段推算若已知末端功率和電壓，則利用公式，由末至始逐段推算出各處的功率分布和各點電壓。出各處的功率分布和各點電壓。已知條件往往是送電端電壓已知條

28、件往往是送電端電壓U U1 1和受電端負荷功率和受電端負荷功率S S2 2以及元以及元件參數(shù)。求解各節(jié)點電壓、各元件流過的電流或功率。件參數(shù)。求解各節(jié)點電壓、各元件流過的電流或功率。計算步驟：計算步驟：a.a.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路，并將等根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路，并將等值電路簡化。值電路簡化。UQRPXjUQXPRUjUdU b. 根據(jù)已知的根據(jù)已知的負荷功率負荷功率和和網(wǎng)絡(luò)額定電壓網(wǎng)絡(luò)額定電壓，從受電端推算從受電端推算到送電端，逐一近似計算各元件的功率損耗，求出各節(jié)點到送電端，逐一近似計算各元件的功率損耗，求出各節(jié)點的注入和流出的功率，從而得到電力網(wǎng)絡(luò)的的

29、注入和流出的功率，從而得到電力網(wǎng)絡(luò)的功率分布功率分布。c.c.求得始端功率后，再運用求得始端功率后，再運用給定的始端電壓給定的始端電壓和和求得的始端求得的始端功率功率由始端向末端逐段推算由始端向末端逐段推算電壓降落電壓降落。（這里不再重新計（這里不再重新計算功率損耗）算功率損耗） 注意：注意：第二步只計算功率分布，第三步只計算電壓分布，第二步只計算功率分布，第三步只計算電壓分布，因此，這是一種近似計算方法，若要計算結(jié)果達到精度要因此，這是一種近似計算方法，若要計算結(jié)果達到精度要求，可反復(fù)上列步驟，形成一種迭代算法，直到精度滿足求，可反復(fù)上列步驟，形成一種迭代算法，直到精度滿足要求為止，只是在迭

30、代計算中，第二步不再用額定電壓，要求為止，只是在迭代計算中，第二步不再用額定電壓，而用在上次計算中得到的各點電壓近似值進行計算。而用在上次計算中得到的各點電壓近似值進行計算。 1.由已知系統(tǒng)接線圖做系統(tǒng)主干網(wǎng)的簡化等值電路由已知系統(tǒng)接線圖做系統(tǒng)主干網(wǎng)的簡化等值電路 2.求運算功率或運算負荷求運算功率或運算負荷 3.根據(jù)已知條件的具體情況，在簡化的等值電路上，根據(jù)已知條件的具體情況，在簡化的等值電路上，選前述兩類過程之一，計算網(wǎng)絡(luò)的功率和電壓分布選前述兩類過程之一，計算網(wǎng)絡(luò)的功率和電壓分布GT21234l1234T1ZlZT2ZT1YT2Y2lY2lY123412z23z34z20y30yT1M

31、VAjS)1520(MVAjS)1520(MVAJSjSZT05.1711.20)1520(S111TPRQ XUU11TUUU 1U 計算低壓母計算低壓母線實際電壓線實際電壓111105.11115.5UUkMVAjjS)810()1824(1)(27. 888.13MVAjSSSZTMVAjSjSyT80. 997.132)1014(222TP RQ XUU2aTUUU 計算低壓母計算低壓母線實際電壓線實際電壓6.3119.94121aaUUk GS1SSGT1T231456T32L1L2L3314562T1ZT1YT2ZT2YT3ZT3YL1ZL3ZL2Z2L3Y2L1Y2L1Y2L2Y

32、2L3Y2L2Y31456214z10y25z20y36z30y12z31z23z31212z31z23z2S3SaSbS3.2 輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布二、二、 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計算環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計算1.環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的功率分布。介紹的是最簡單的單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的功率分布。介紹的是最簡單的單一環(huán)網(wǎng)，主要由一個電源供電。一環(huán)網(wǎng)，主要由一個電源供電。165432T-1T-2T-3L-2L-1L-3G第一步：第一步：將單一環(huán)網(wǎng)等值電路簡化為只有線路阻抗將單一環(huán)網(wǎng)等值電路簡化為只有線路阻抗的簡化等值電路。的簡化等值電路。1) 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路；根據(jù)網(wǎng)

33、絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路；15432Z25Z36Z31Z12Z23Z146y10y30y20以發(fā)電機端點為始端，并將發(fā)電廠變壓器的勵磁支路移至以發(fā)電機端點為始端，并將發(fā)電廠變壓器的勵磁支路移至負荷側(cè)；負荷側(cè)；將同一節(jié)點下的對地支路合并，并將等值電路圖重新編號；將同一節(jié)點下的對地支路合并，并將等值電路圖重新編號；在全網(wǎng)電壓為額定電壓的假設(shè)下，計算各變電所的運算負在全網(wǎng)電壓為額定電壓的假設(shè)下，計算各變電所的運算負荷和發(fā)電廠的運算功率，并將它們接在相應(yīng)節(jié)點。荷和發(fā)電廠的運算功率，并將它們接在相應(yīng)節(jié)點。 即在全網(wǎng)電壓都為額定電壓的假設(shè)下，計算各變電所的運即在全網(wǎng)電壓都為額定電壓的假設(shè)下，計算

34、各變電所的運算負荷和發(fā)電廠的運算功率，并將它們接在相應(yīng)的節(jié)點。算負荷和發(fā)電廠的運算功率，并將它們接在相應(yīng)的節(jié)點。132Z31Z12Z231SbSaS2S3S1I3IaI2I 這時，等值電路中就不再包含各變壓器的阻抗這時，等值電路中就不再包含各變壓器的阻抗 支路和母線上并聯(lián)的導(dǎo)納支路。支路和母線上并聯(lián)的導(dǎo)納支路。 對簡單的環(huán)形電路，原則上也可運用節(jié)點電壓法、對簡單的環(huán)形電路，原則上也可運用節(jié)點電壓法、回路電流法等求解?；芈冯娏鞣ǖ惹蠼狻?但問題是仍在于已知的往往是節(jié)點功率而不是電但問題是仍在于已知的往往是節(jié)點功率而不是電流，由節(jié)點功率求取節(jié)點電流時，需已知節(jié)點電流，由節(jié)點功率求取節(jié)點電流時，需已

35、知節(jié)點電壓，而節(jié)點電壓本身待求。壓，而節(jié)點電壓本身待求。 因而，仍無法避免迭代求解復(fù)數(shù)方程式。因而，仍無法避免迭代求解復(fù)數(shù)方程式。132Z31Z12Z231SbSaS2S3S1I3IaI2I 第二步：第二步：用簡化的回路電流法解該簡化等值電路用簡化的回路電流法解該簡化等值電路通過近似方法，從功率中求取相應(yīng)的電流，電壓近似認為是額定電壓：22312233112230()()23aaaaIZIIZ IZIIZIII流經(jīng)阻抗的電流、 節(jié)點、的注入電流*223122331() 0aaaZ SZ SSZ SSS ） */NIS U由于132Z31Z12Z231SbSaS2S3S1I3IaI2I 可得流經(jīng)

36、阻抗可得流經(jīng)阻抗Z12 的功率為的功率為 第三步第三步：用相同的方法求解用相同的方法求解 為流經(jīng)為流經(jīng)Z31的功率的功率第四步：第四步：計算整個網(wǎng)絡(luò)的功率分布計算整個網(wǎng)絡(luò)的功率分布*23313123*122331()aZZ SZ SSZZZ*32212132*312321()bZZ SZ SSZZZ12Z為 流 經(jīng) 阻 抗 的 功 率132Z31Z12Z231SbSaS2S3S1I3IaI2I 對上式的理解：將節(jié)點對上式的理解：將節(jié)點1分為二，可得一等值分為二，可得一等值兩端供電網(wǎng)絡(luò)的等值電路。兩端供電網(wǎng)絡(luò)的等值電路。 其兩端電壓大小相等，相位相同。其兩端電壓大小相等，相位相同。 令節(jié)點令節(jié)點

37、2、3與節(jié)點與節(jié)點1之間的總阻抗分別為之間的總阻抗分別為 , 節(jié)點節(jié)點2、3與節(jié)點與節(jié)點1/之間的總阻抗分別為之間的總阻抗分別為Z2、 Z3 ,則則 上式分別改寫為上式分別改寫為32ZZ、*2323*122331*(23)ammZ SZ SSZZZS ZmZ、*/2323*122331(23)mmbZ SZ SS ZSmZZZZ、abmSSS校驗： llSlzlzSSllSlzlzSSmmmmbmmmma1*11*1*若網(wǎng)絡(luò)中所有線段單位長度的參數(shù)完全相等，且若網(wǎng)絡(luò)中所有線段單位長度的參數(shù)完全相等，且111jxrz 兩端供電網(wǎng)絡(luò)與環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的等值兩端供電網(wǎng)絡(luò)與環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的等值 2、兩端供電網(wǎng)絡(luò)中的

38、功率分布、兩端供電網(wǎng)絡(luò)中的功率分布(兩端電壓兩端電壓不相等不相等) 回路電壓為零的單一環(huán)網(wǎng)可等值于兩端回路電壓為零的單一環(huán)網(wǎng)可等值于兩端電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)，電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)，如圖（如圖（a）。）。 兩端電壓大小不等、相位不同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)，也可兩端電壓大小不等、相位不同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)，也可等值于回路電壓不為零的單一環(huán)網(wǎng)，如圖（等值于回路電壓不為零的單一環(huán)網(wǎng)，如圖（b） 。以回路電壓不為以回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)為例，其求解過程為：的單一環(huán)網(wǎng)為例，其求解過程為：1）令節(jié)點）令節(jié)點1、4的電壓相差的電壓相差2）用簡化的回路電流法解簡化等值電路）用簡化的回路電流

39、法解簡化等值電路 UdUU41223122334()()aaadUZ IZIIZIII 3）通過近似方法，從功率中求取相應(yīng)的電流，電壓近）通過近似方法，從功率中求取相應(yīng)的電流，電壓近似認為是額定電壓：似認為是額定電壓：*/NIS U由于*223122334()()aaaNU dUZ SZSSZSSS 則流經(jīng)阻抗則流經(jīng)阻抗Z12功率為：功率為： 流經(jīng)阻抗流經(jīng)阻抗Z34功率為功率為： 循環(huán)功率為循環(huán)功率為34231234231233122323*N*aZZZUdUZZZSZS)ZZ(S+=213243*N*NcZUdUZZZUdUS=+=34*23*12*34*23*12*221*321*32*)

40、(ZZZUdUZZZSZSZZSNb重要概念：功率分點：網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點的功率是功率分點：網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點的功率是由兩側(cè)向其流動的。由兩側(cè)向其流動的。 然后以功率分點為末端，或在該點將環(huán)網(wǎng)然后以功率分點為末端，或在該點將環(huán)網(wǎng)解開，由功率分點開始，分別用逐段推算法進行解開，由功率分點開始，分別用逐段推算法進行潮流分布計算。從中要計及各段的電壓降落和功潮流分布計算。從中要計及各段的電壓降落和功率損耗，所運用的公式與計算輻射網(wǎng)時完全相同。率損耗，所運用的公式與計算輻射網(wǎng)時完全相同。 在環(huán)網(wǎng)潮流求解過程中，在功率分點處將環(huán)網(wǎng)解在環(huán)網(wǎng)潮流求解過程中，在功率分點處將環(huán)網(wǎng)解列。列。 在無功分點處解列，在無功分點

41、處解列，因為電網(wǎng)應(yīng)在電壓最低處因為電網(wǎng)應(yīng)在電壓最低處解列，而電壓的損耗主要解列，而電壓的損耗主要為由無功功率流動引起的，為由無功功率流動引起的，無功分點的電壓往往低于無功分點的電壓往往低于有功分點的電壓。有功分點的電壓。當有功分點當有功分點和無功分點和無功分點不一致時，不一致時，將在哪一個將在哪一個分點解列？分點解列？4)計算各線段的電壓計算各線段的電壓降落和功率損耗，降落和功率損耗，過程為：求得網(wǎng)絡(luò)過程為：求得網(wǎng)絡(luò)功率分布后，確定功率分布后，確定其功率分點以及其功率分點以及aS3S2SbS12Z23Z34ZcS 流向功率分點的功率，在功率分點即網(wǎng)絡(luò)最流向功率分點的功率，在功率分點即網(wǎng)絡(luò)最低電

42、壓點將環(huán)網(wǎng)解開，將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)看成兩個低電壓點將環(huán)網(wǎng)解開，將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)看成兩個輻射形網(wǎng)絡(luò)，由功率分點開始，分別從其兩輻射形網(wǎng)絡(luò)，由功率分點開始，分別從其兩側(cè)逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。側(cè)逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。 計算循環(huán)功率時，兩端電壓及額定電壓以有效計算循環(huán)功率時，兩端電壓及額定電壓以有效值帶入計算（各點電壓的相位差角不大）值帶入計算（各點電壓的相位差角不大） 求功耗時，功率分點電壓未知，近似以求功耗時，功率分點電壓未知，近似以U UN N代代已知的是已知的是電源端電壓電源端電壓而不是功率分點電壓，應(yīng)按什么電壓而不是功率分點電壓，應(yīng)按什么電壓起算？起算？ 要再次設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各點電壓

43、均為額定電壓，先計算各線段要再次設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各點電壓均為額定電壓，先計算各線段功率損耗，求得電源端功率后，再運用已知的電源端電功率損耗，求得電源端功率后，再運用已知的電源端電壓和求得的電源端功率計算各線段電壓降落。壓和求得的電源端功率計算各線段電壓降落。注意：注意：例如將圖中短路器例如將圖中短路器1 1斷開時斷開時 其左側(cè)電壓為其左側(cè)電壓為10.510.5242/10.5=242kV242/10.5=242kV； 右側(cè)電壓為右側(cè)電壓為10.510.5231/10.5=231kV231/10.5=231kV；從而，將該斷路器閉合時，將有順時針方向的循環(huán)功從而，將該斷路器閉合時，將有順時針方向的循環(huán)功

44、率流動，其表達式仍與兩端供電網(wǎng)絡(luò)相同。率流動，其表達式仍與兩端供電網(wǎng)絡(luò)相同。10.5kV10.5/24210.5/231T2T1cS24223113 3、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中變壓器變比不匹配時的循環(huán)功、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中變壓器變比不匹配時的循環(huán)功率率二、閉環(huán)網(wǎng)的潮流計算二、閉環(huán)網(wǎng)的潮流計算 1、把閉環(huán)網(wǎng)簡化成兩端供電網(wǎng)、把閉環(huán)網(wǎng)簡化成兩端供電網(wǎng) 2、以、以UN為全網(wǎng)電壓（即不計電壓損耗），求出為全網(wǎng)電壓（即不計電壓損耗），求出兩端的注入功率，進而求出各支路的流動功率兩端的注入功率，進而求出各支路的流動功率（不計網(wǎng)絡(luò)中功率損耗）。（不計網(wǎng)絡(luò)中功率損耗）。 兩端電壓相等時兩端電壓相等時=+=*m*m*aZZSZZZ

45、SZS)ZZ(S31231233122323 (3)找出功率分點，從功率分點把閉環(huán)網(wǎng)變成輻找出功率分點，從功率分點把閉環(huán)網(wǎng)變成輻射網(wǎng)。射網(wǎng)。（4）從功率分點開始，分別對兩個輻射網(wǎng)逐段推）從功率分點開始，分別對兩個輻射網(wǎng)逐段推算電壓損耗、功率損耗。從而進行潮流分布計算。算電壓損耗、功率損耗。從而進行潮流分布計算。（5）還原成實際網(wǎng)的潮流分布。在還原過程中，）還原成實際網(wǎng)的潮流分布。在還原過程中，功率滿足功率滿足0=S 輻射型網(wǎng)絡(luò)中的潮流是不加控制也無法控制的，它們完全取決于各負荷點的負荷。 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流，如不采取附加措施，就按阻抗分布，因而也是無法控制的。 兩端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流雖可借調(diào)整兩端電

46、源的功率或電壓適當?shù)恼{(diào)整控制，但由于兩端電源容量有一定的限制，而電壓調(diào)整的范圍又要服從對電壓質(zhì)量的要求，所以調(diào)整幅度都不可能大。703.4電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制 調(diào)整潮流的方法主要有： 1.串聯(lián)電容器：串聯(lián)電容器：抵償線路的感抗。將其串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)中阻抗相對過大的線段上，可以轉(zhuǎn)移其他重載線段上流通的功率。 2.串聯(lián)電抗器：串聯(lián)電抗器：作用與串聯(lián)電容器相反，主要是限流。將其串聯(lián)在線路中可避免該線段過載。 3.附加串聯(lián)加壓器：附加串聯(lián)加壓器：可產(chǎn)生一環(huán)流或強制循環(huán)功率，使強制循環(huán)功率與自然分布的功率相疊加達到理想值。713.4電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制 4.靈活交流輸電裝置： 1）可控串聯(lián)電容器。 2）可

47、控移相器。 3）綜合潮流控制器723.4電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制一、調(diào)整控制潮流的必要性一、調(diào)整控制潮流的必要性1SbSaS3S2S12Z31Z23Z若各段參數(shù)相同若各段參數(shù)相同3123123133132231231231331322)()(llllQllQQllllPllPPaa 3123122312312231231223123122)()(lllllQlQQlllllPlPPbb 3.4 3.4 電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制若各導(dǎo)線各不相同，且若各導(dǎo)線各不相同，且313123231212xrxrxr 31*23*12*212*312*23*)(ZZZSZSZZSb 31*2

48、3*12*331*231*23*)(ZZZSZSZZSa 經(jīng)濟指標為網(wǎng)損最小，由上式得網(wǎng)損為：經(jīng)濟指標為網(wǎng)損最小，由上式得網(wǎng)損為：312232232232222221222)()()()(rUQQQPPPrUQQPPrUQPPNaaNaaNaa 0)( 2)( 22312322322212 rUPPPrUPPrUPPPNaNaNaa0)( 2)( 22312322322212 rUQQQrUQQrUQQPNaNaNaa解得 rrPrrPPa313312320 .)( rrQrrQQa313312320 .)( rrSrrSSa313312320 .)( rrrSrSSb)(231231220

49、. 即有功功率損耗最小時的功率分布應(yīng)按線段即有功功率損耗最小時的功率分布應(yīng)按線段電阻分布而不是阻抗分布。電阻分布而不是阻抗分布。 按阻抗分布功率，叫功率自然分布，這種按阻抗分布功率，叫功率自然分布，這種分布是不加控制的分布是不加控制的。 為了保證供電的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的要求，為了保證供電的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的要求，因此需調(diào)整控制潮流。因此需調(diào)整控制潮流。二、調(diào)整控制潮流的手段主要有：二、調(diào)整控制潮流的手段主要有：1.串聯(lián)電容串聯(lián)電容 作用：抵償線路的感抗，將其串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)中阻抗相對作用：抵償線路的感抗，將其串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)中阻抗相對 過大的線路上，可起轉(zhuǎn)移其他重載線路上流通功率過大的線路上，可起轉(zhuǎn)移其他

50、重載線路上流通功率的作用。的作用。2.串聯(lián)電抗串聯(lián)電抗作用：限流，將其串聯(lián)在重載線路上可避免該線路作用：限流，將其串聯(lián)在重載線路上可避免該線路過載。但其上的電壓損耗增大，影響電壓質(zhì)量，并過載。但其上的電壓損耗增大，影響電壓質(zhì)量，并對系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有影響，一般不用。對系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有影響，一般不用。3.附加串聯(lián)加壓器附加串聯(lián)加壓器作用：產(chǎn)生一環(huán)流或強制循環(huán)功率，使強制作用：產(chǎn)生一環(huán)流或強制循環(huán)功率，使強制循環(huán)功率與自然分布功率的疊加可達到理想循環(huán)功率與自然分布功率的疊加可達到理想值值。1SbSaS3S2S12Z31Z23ZcEfcSfcaaSSS0. aafcSSS0. 功率分布功率分布為理

51、想為理想0 .aS循循環(huán)環(huán)功功率率為為強強制制fcS功率分布功率分布為自然為自然aS* ZEUSCNfccycxNaaNfcCjEEUZSSUZSE )(*0.*.0 .aS0 .bSEcx縱向附加電勢，其相位與線路相電壓一致；縱向附加電勢，其相位與線路相電壓一致；Ecy橫向附加電勢，其相位與線路相電壓相差橫向附加電勢，其相位與線路相電壓相差90900 0；Ecx 、Ecy均由附加串聯(lián)加壓器產(chǎn)生。均由附加串聯(lián)加壓器產(chǎn)生。 *222222()()()ccxcyNfcfcfcNcxcyNcxcyNcxcyNEjEE USPjQURjXZEjERjXURXEREXUEXERUjRXRX XR高壓線路中，高壓線路中， c cy yN Nc cx xN Nf fc