電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

第三章簡單電力網(wǎng)絡的計算和分析電力線路和變壓器的運行狀況的計算和分析輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡中的潮流分布電力網(wǎng)絡的簡化方法及其應用電力網(wǎng)絡潮流的調(diào)整控制1整理課件本章闡述的都是電力系統(tǒng)正常運行狀況的分析和計算，重點在電壓、電流、功率的分布，即潮流分布。側重于物理現(xiàn)象的分析和簡單網(wǎng)絡潮流分布的手算方法和控制。主要闡述兩個問題：電力線路和變壓器運行狀況的計算和分析；簡單電力網(wǎng)的潮流分布和控制。2整理課件第一節(jié)電力線路和變壓器運行狀況的計算和分析

電力線路運行狀況的計算電力線路上的電壓降落和功率損耗條件為：末端電壓U2，末端功率S2=P2+jQ2，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。解過程：從末端向始端推導。功率1〕3整理課件阻抗支路末端功率阻抗支路中損耗的功率阻抗支路始端功率始端導納支路的功率

4整理課件始端功率電力線路電壓的計算同樣的問題其幅值為：

5整理課件相角為：簡化為：從始端向末端推導 條件為：始端電壓U1，始端功率S1=P1+jQ1，以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和末端電壓和功率。6整理課件功率的求取與上相同電壓的求取應注意符號電壓質(zhì)量指標電壓降落：指線路始末兩端電壓的相量差。為相量。電壓損耗：指線路始末兩端電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：7整理課件電壓偏移：指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：電壓調(diào)整：指線路末端空載與負載時電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：8整理課件電力線路上的電能損耗最大負荷利用小時數(shù)Tmax：指一年中負荷消費的電能W除以一年中的最大負荷Pmax，即：年負荷率：一年中負荷消費的電能W除以一年中的最大負荷Pmax與8760h的乘積，即：年負荷損耗率：全年電能損耗除以最大負荷時的功率損耗與8760h的乘積，即：9整理課件最大負荷損耗時間：全年電能損耗除以功率損耗，即：求取線路全年電能損耗的方法有以下兩個：根據(jù)最大負荷損耗率計算：根據(jù)最大負荷損耗時間計算：10整理課件電能經(jīng)濟指標輸電效率：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，以百分數(shù)表示：線損率或網(wǎng)損率：線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值11整理課件電力線路運行狀況的分析空載：末端電壓可能高于始端，即產(chǎn)生電壓過高現(xiàn)象。電纜線路尤為突出圖3-4空載運行時的電壓相量圖12整理課件電力線路運行狀況的分析

有載：負荷為純感性無功功率時，始端電壓高于末端但相位滯后。負荷為純有功功率時，始端電壓高于并超前于末端。13整理課件電力線路的末端功率圓圖P2max線路功率極限14整理課件變壓器運行狀況的計算和分析變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗 用變壓器的型電路功率變壓器阻抗支路中損耗的功率15整理課件變壓器勵磁支路損耗的功率變壓器始端功率電壓降落〔為變壓器阻抗中電壓降落的縱、橫分量〕

注意：變壓器勵磁支路的無功功率與線路導納支路的無功功率符號相反16整理課件電能損耗與線路中的電能損耗相同〔電阻中的損耗，即銅耗局部〕電導中的損耗，即鐵耗局部，近似取變壓器空載損耗P0與變壓器運行小時數(shù)的乘積，變壓器運行小時數(shù)等于8760h減去因檢修等而退出運行的小時數(shù)。根據(jù)制造廠提供的試驗數(shù)據(jù)計算其功率損耗17整理課件進一步簡化：要注意單位間的換算。18整理課件節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率電源功率等值電源功率運算功率運算負荷等值負荷功率負荷功率19整理課件第二節(jié)輻射形網(wǎng)絡中的潮流計算功率的計算電力網(wǎng)絡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納損耗構成。阻抗損耗導納損耗

輸電線變壓器

20整理課件電壓的計算當功率通過元件阻抗〔Z=R+jX〕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潮流的計算條件往往是送電端電壓U1和受電端負荷功率S2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。計算步驟：根據(jù)網(wǎng)絡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。21整理課件根據(jù)的負荷功率和網(wǎng)絡額定電壓，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)點的注入和流出的功率，從而得到電力網(wǎng)絡的功率分布。

注意：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，假設要計算結果到達精度要求，可反復上列步驟，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。22整理課件第三節(jié)環(huán)形網(wǎng)絡中的潮流計算介紹的是最簡單的單一環(huán)網(wǎng)，主要由一個電源供電第一步：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。根據(jù)網(wǎng)絡接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路；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；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，并將它們接在相應節(jié)點。23整理課件24整理課件第二步：用簡化的回路電流法解該簡化等值電路通過近似方法，從功率中求取相應的電流，電壓近似認為是額定電壓：25整理課件第三步：用相同的方法求解第四步：計算整個網(wǎng)絡的功率分布26整理課件由此，擴展到相應的多節(jié)點網(wǎng)絡的計算當中：27整理課件重要概念功率分點：網(wǎng)絡中某些節(jié)點的功率是由兩側向其流動的。分為有功分點和無功分點。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。當有功分點和無功分點不一致時，將在哪一個分點解列？在無功分點處解列，因為電網(wǎng)應在電壓最低處解列，而電壓的損耗主要為由無功功率流動引起的，無功分點的電壓往往低于有功分點的電壓。28整理課件2.兩端供電網(wǎng)絡中的功率分布回路電壓為0的單一環(huán)網(wǎng)等值于兩端電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)絡。同時，兩端電壓大小不相等、相位不相同的兩端供電網(wǎng)絡，也可等值于回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)。29整理課件以回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)為例，其求解過程為：設節(jié)點1、4的電壓差為：用簡化的回路電流法解簡化等值電路通過近似方法，從功率中求取相應的電流，電壓近似認為是額定電壓：30整理課件流經(jīng)阻抗Z12功率為：流經(jīng)阻抗Z43功率為：31整理課件計算各線段的電壓降落和功率損耗，過程為：求得網(wǎng)絡功率分布后，確定其功率分點以及流向功率分點的功率，在功率分點即網(wǎng)絡最低電壓點將環(huán)網(wǎng)解開，將環(huán)形網(wǎng)絡看成兩個輻射形網(wǎng)絡，由功率分點開始，分別從其兩側逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。32整理課件第四節(jié)電力網(wǎng)絡的簡化方法及其應用有三種簡化方法：等值電源法兩個或兩個以上有源支路向同一節(jié)點供電時，可用一個等值有源支路替代。替代后，網(wǎng)絡中其他局部的電壓、電流、功率保持不變。33整理課件從等值電源支路功率復原求各原始支路功率：34整理課件負荷移置法將一個負荷移置兩處35整理課件36整理課件將兩個負荷移置一處37整理課件38整理課件消去節(jié)點法消去節(jié)點法實際由兩局部組成，即負荷移置和星-網(wǎng)變換。39整理課件第五節(jié)電力網(wǎng)絡潮流的調(diào)整控制