电力系统分析第三章课件.ppt
第3章 简单电力系统的潮流计算,本章提示3.1 基本概念3.2 开式网络的电压和功率分布计算3.3 简单闭式网的电压和功率分布计算小结,本章提示负荷功率的表示法；电压降落、电压损耗、电压偏移、运算电源功率、运算负荷功率的基本概念；电力网元件的功率损耗、电压损耗的计算；开式网、简单闭式网的潮流计算（同一电压级、多个电压级）。,3.1.1 负荷功率的表示方法3.1.2 电压降落、电压损耗、电压偏移3.1.3 功率损耗 3.1.4 运算负荷功率和运算电源功率,3.1 基本概念,3.1.1 负荷功率的表示方法,在电力系统计算中，负荷常以复功率形式给出，复功率的表示方法有两种，即:,（3.1）,3.1.2 电压降落、电压损耗、电压偏移,电压降落 电压降落是指网络元件首末端电压的相量差,图3.2 网络元件的等值电路,（3.4）,电压降落当网络元件末端、已知时,以 为参考相量，首端电压为,图3.4电压降落示意图,（3.7）,3.1.2 电压降落、电压损耗、电压偏移,电压损耗 电压损耗指电力网两点电压的代数差,图3.4电压损耗示意图,一条线路的电压损耗百分数在线路通过最大负荷时一般不应超过10%。,电压偏移 电压偏移指电力网中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，可用偏差表示，也可用额定电压的百分比表示,（3.9）,3.1.2 电压降落、电压损耗、电压偏移,电压偏移直接反映供电电压的质量,3.1.3 功率损耗,电力网在传输功率的过程中要在输电线路和变压器上产生功率损耗。,一部分是在网络元件阻抗上产生的损耗，这部分损耗随传输功率的增大而增大,功率损耗由两部分组成：,图3.5 输电线路和变压器的等值电路,另一部分是在网络元件导纳上产生的损耗，可近似认为只与电压有关，与传输功率无关。,阻抗中的功率损耗,变压器阻抗上功率损耗的计算公式与上式相似，只需将两式中的线路阻抗换成变压器阻抗即可。,3.1.3 功率损耗,导纳中的功率损耗 输电线路,近似计算时，、常用额定电压 代替。,3.1.3 功率损耗,实际计算时，变压器的励磁损耗可直接根据空载试验数据确定,导纳中的功率损耗变压器,（3.12）,3.1.3 功率损耗,3.1.4 运算负荷功率和运算电源功率,运算电源功率 所谓运算电源功率，实际上是发电厂高压母线输入系统的等值功率。,（3.13）,图3.6 运算电源功率和运算负荷功率,它等于发电机机压母线送出的功率，减去变压器阻抗、导纳的功率损耗，加上发电厂高压母线所连线路导纳中无 功功率损耗的一半。,运算负荷功率 所谓运算负荷功率，实际上是变电所高压母线从系统吸取的等值功率。,（3.14）,3.1.4 运算负荷功率和运算电源功率,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，减去变电所高压母线所联线路导纳中无功功率的一半.,3.2 开式网络的电压和功率分布计算,3.2.1 同一电压等级开式网的计算3.2.2 不同电压等级开式网计算,开式网：网络中任何一个负荷点都只能由一个方向获得电能的网络。,3.2 开式网络的电压和功率分布计算,开式网络是电力网中结构最简单的一种。,3.2.1 同一电压等级开式网的计算,进行开式网计算时，首先确定网络元件的参数，并绘出其等值电路，如图3.7b，然后将等值电路化简为3.7c，图中,（3.15）,3.7开式网络及其等值电路,已知同一端的电压和功率,多数是已知末端电压和功率，求首端电压和功率。,3.2.1 同一电压等级开式网的计算,已知同一端的电压和功率,3.2.1 同一电压等级开式网的计算,已知不同端的电压和功率,第一步：由末端向首端逐段计算功率。,在计算网络元件的电压损耗时，公式中的电压应代入各点的实际电压.,由于第一步计算时，以额定电压代替各点实际电压，因此计算结果不够精确，为了提高计算精度，可以重复以上的计算，在计算功率损耗时可以利用前一轮第二步所求得的节点电压。,3.2.1 同一电压等级开式网的计算,第二步：由首端向末端逐段计算各点的电压,通常是已知首端电压和末端功率,说明：对于电压为35KV及以下的地方电力网，由于电压较低、线路较短、输送功率较小，因此在潮流计算中可以采取下列简化的措施：,等值电路中忽略并联导纳支路；不计阻抗中的功率损耗；不计电压降的横分量；在计算公式中用额定电压代替实际电压。,3.2.1 同一电压等级开式网的计算,例3.1 系统图及其等值电路图如图（a）（b）所示。参数已归算至110KV侧，每台变压器额定容量为20MVA，,变压器变比110/11KV，低压侧荷，当始端电压为116KV时，求变压器低压侧电压及电压偏移百分数。,3.2.1 同一电压等级开式网的计算,图3.8 例3.1的附图,例题3.2 额定电压为10KV的配电线路，已知数据示于图a中，若各负荷功率因数 试计算线路的最大电压损耗。,图3.9 例3.2的附图,3.2.1 同一电压等级开式网的计算,3.2.2 不同电压等级开式网计算,对于这种网络的潮流计算通常有两种方法。方法一：把变压器表示成理想变压器形式,阻抗折算到高压侧，变压器的变比标么值为K。根据已知条件，由末端向首端或由首端向末端逐段进行计算。计算时需注意，经理想变压器时功率不变，但电压需折算。,方法二：把变压器只用折算到高压侧的阻抗表示，线路的参数折算到高压侧。按照前边介绍的同一电压级的开式网计算。计算时需注意，计算的最后结果 需按变比折算成低压侧的实际电压。,3.3 简单闭式网的电压和功率分布计算,3.3.1 两端供电网的计算3.3.2 多级电压环网的功率分布,两端供电网的计算,1.两端供电网的初步功率分布2.两端供电网的最终功率分布,初步功率分布：忽略各线段上的功率损耗的近似功率分布。,据基尔霍夫电压和电流定律有:,两端供电网的初步功率分布,两端供电网的计算,每个电源发出的功率都由两部分组成：第一部分与各点负荷及负荷到另一电源的阻抗有关，为供给负荷的功率，简称为供载功率；第二部分与电源两端电压向量差有关而与负荷无关，简称为循环功率。,两端供电网的初步功率分布,两端供电网的计算,A,B,有功功率分点与无功功率分点可能重合，也可能不重合，若不重合时，有功功率分点用“”表示，无功功率分点用“”表示。,两端供电网的初步功率分布,功率分点：,在电力网中，功率由两个方向流入的节点称为功率分点，用“”号表示，,两端供电网的计算,图3.11 两端供电网,对于两端供电网，当计算初步潮流分布后，从功率分点处将网络打开，变成两个开式电力网。然后按照开式网功率分布的计算方法，计算考虑功率损耗的功率分布。在计算功率损耗时，网络中各点的未知电压可用线路额定电压代替。当有功分点和无功分点不一致时，常选电压较低的分点将网络打开。,两端供电网的最终功率分布,两端供电网的计算,图3.11 两端供电网,当两端供电网两端电压相等时，就得到环网，因此可说环网是两端供电网的特例。同一电压等级的环网中无循环功率。,从上面计算供电点输出功率的公式可见，由于公式中的功率、电压、阻抗都是复数，因此需进行复杂的复数运算，通常称之为复功率法。这种运算对于某些特殊情况下可以简化。,对于电压等级为35KV及以下的两端供电地方网，由于可以忽略阻抗和导纳中的功率损耗，因此初步潮流分布也是最终潮流分布。,关于两端供电网功率分布的几点说明：,两端供电网的计算,当电力网各段线路的电抗与电阻的比值相等时，叫做均一电力网。,两端供电网潮流计算的简化：,均一网中有功功率和无功功率的分布彼此无关，并且只利用各线段的电阻（或电抗）分别计算。,两端供电网的计算,电压等级和导线截面积相同，即各段单位长度的阻抗值都相等的均一网：,两端供电网潮流计算的简化：,这种均一网，有功功率和无功功率分布只由线路长度来决定,两端供电网的计算,(3.21),例3.3对图所示环形等值网络进行潮流计算。图中各线路的阻抗为 各点的运算负荷为 且.,两端供电网的计算,图3.12 例3.3的附图,3.3.2 多级电压环网的功率分布,在电力系统中，由几个电压等级组成的环形网，简称多级环网。,在多级环网内必然有串联的变压器接入，若串联接入的变压器变比不匹配时，在环网内就会出现附加电势，形成循环功率。,图3.13 变比不等的变压器并联运行时的功率分布,循环功率是由环路电势产生的，当两变压器的变比相等时，E=0，循环功率也就不存在。,循环功率为：,3.3.2 多级电压环网的功率分布,图3.13 变比不等的变压器并联运行时的功率分布,多级电压环网功率分布的确定：,先由环网负荷和阻抗参数求出供载功率，再由附加电势和环网总阻抗求出循环功率，将两者叠加，即可求出初步潮流分布。,图3.13 变比不等的变压器并联运行时的功率分布,3.3.2 多级电压环网的功率分布,附加电势的确定：,的确定：,式中：称为环网的等值变比，,（3.23）,3.3.2 多级电压环网的功率分布,例3.4 某35KV变电所有二台变压器并联运行，如图所示，其归算至高压侧的参数如下：，二台变压器均忽略励磁支路。变电所低压侧通过的总功率为，试求：1）当变压器的变比为 时，每台变压器通过的功率为多少？（2）当 时，每台变压器通过的功率为多少？,图3.14 例3.4 的附图,3.3.2 多级电压环网的功率分布,小 结,开式网络的已知条件通常为电源点的电压和负荷点的功率，潮流计算计算时可分两步进行，第一步由负荷端向电源端计算功率分布；第二步由电源端向负荷端计算各节点的实际电压。简单闭式网潮流计算也分两步进行，首先不计网络的功率损耗，进行初步潮流分布计算；其次在功率分点处将网络打开，变成两个开式网，然后按着开式网的计算方法计算最终潮流分布。环网是两端供电网的特例，含有变压器的环网，当变比不匹配时，将产生环路电势，并产生循环功率。,第3章 简单电力系统的潮流计算,
