简单电力网络的计算和分析.ppt

1,第三章 电力系统的潮流计算,2,电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的基本电气计算。 电力系统潮流计算的任务是根据给定的网络结构及运行条件，求出电网的运行状态，其中包括各母线的电压、各支路的功率分布以及功率损耗等。,概 述,3,规划设计：选择电气设备和导线截面等 确定运行方式：合理的供电方案，调压等 安全监控和分析：检查设备过负荷或过电压 潮流计算是电力系统中应用最为广泛、最基本和最重要的一种电气计算。,潮流计算的应用,4,主要内容,电力线路的运行状况的计算和分析 变压器的运行状况的计算和分析 辐射网和环网的潮流分布 电力网的简化 电力系统潮流分布的计算机算法,5,第一节 电力线路运行状况的计算和分析,一. 电力线路上的功率损耗和电压降落 电力线路功率的计算 已知条件为：首端电压 ，首端功率S1=P1+jQ1，以及线路参数。求解的是线路中的功率损耗和末端电压和功率。 求解过程：从首端向末端推导。 1）首端导纳支路的功率,6,阻抗支路首端功率 阻抗支路中损耗的功率,4）阻抗支路末端功率,7,末端功率,末端导纳支路的功率,电力线路电压的计算 求取末端电压的方法如下，令：,8,相角为：,其幅值为：,9,求解方法：功率的求取与上相同，电压的求取应注意符号,若已知条件为：末端电压U2，末端功率S2=P2+jQ2，以及线路参数。求解的是线路中的功率损耗和始端电压和功率。 求解过程：从末端向始端推导,同理推导：,设：,参考电压,10,电压降落公式讨论： 1)求电压降落的纵分量和横分量公式是一样的,2),（因为不同参考电压）,11,3)若末端负荷为容性负荷时,4)求电压降时，所取功率和电压必须是同一点的。,5)所取功率必须是流经线路的功率。,由于 可能为负，会出现末端电压高于首端电压现象。,12,电力线路空载：末端电压可能高于始端，即产生电压过高现象。其中电缆尤为突出。,13,描述电压质量指标的常用术语： 电压降落：指线路始末两端电压的相量差。为相量。 电压损耗：指线路始末两端电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：,14,电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差。为数值。标量以百分值表示： 电压调整：指线路末端空载与负载时电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：,15,二、电力线路上的电能损耗 最大负荷利用小时数Tmax：指一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax，即： 年负荷率：一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax与8760h的乘积，即： 年负荷损耗率：全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗与8760h的乘积，即：,16,最大负荷损耗时间：全年电能损耗除以功率损耗，即： 求取线路全年电能损耗的方法有以下两个： 根据最大负荷损耗率计算： 根据最大负荷损耗时间计算（查表求）,17,电能经济指标 输电效率：指线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率的比值，以百分数表示： 线损率或网损率：线路上损耗的电能与线路始端输入的电能的比值,衡量供电企业技术和管理水平的重要标志。,18,第二节 变压器运行状况的计算和分析,变压器中的功率损耗、电压降落和电能损耗 用变压器的 型电路 功率损耗 方法1：利用变压器的等效电路 变压器阻抗支路中损耗 的功率(可变损耗),19,变压器励磁支路损耗的功率(固定损耗),注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的 无功功率符号相反,方法2：直接利用变压器的四个参数Pk，Uk、P0、I0计算 其功率损耗,20,如果取：,上述公式可简化：,要注意单位间的换算。,21,电压降落 （为变压器阻抗中电压降落的纵、横分量）,22,电能损耗 电阻中的损耗与线路中的电能损耗相同。 电导中的损耗，即铁耗部分，近似取变压器空载损耗P0与变压器运行小时数的乘积。变压器运行小时数等于8760h减去因检修等而退出运行的小时数。,公式略,23,第三节 辐射形网络中的潮流分布,辐射网：又称开式网。指用户只能从一个方向 获得电源。,潮流分布：即潮流计算。是指通过已知的网络 参数（或网络模型）和某些运行参数求系统中那些未知的运行参数。,网络参数:R X G 运行参数： U P Q,概念,24,辐射网潮流计算步骤：手算潮流,由已知电气接线图形成等值网络 简化等值网络 潮流计算（归纳为两类）,1）已知同一点功率、电压，求另一点的功率、电压。 2）已知送电端电压U1和受电端负荷功率S2以及元件参数。 求送电端功率S1和受电端电压U2 。,25,常用计算公式,功率的计算 电力网络的功率损耗由各元件等值电路中不接地支路阻抗损耗和接地支路导纳损耗构成。 阻抗损耗 导纳损耗 输电线 变压器,26,电压的计算公式 当功率通过元件阻抗（Z=R+jX）时，产生电压降落 注意：要分清楚从受电端计算还是从送电端计算 潮流计算的过程 1）已知同一点功率、电压，求另一点的功率、电压。 运用逐段推算法（P65） 2）已知送电端电压U1和受电端负荷功率S2以及元件参数。 求送电端功率S1和受电端电压U2 。计算步骤如下：,27,根据已知的负荷功率和网络额定电压，从受电端推算到送电端，逐一近似计算各元件的功率损耗，求出各节点的注入和流出的功率，从而得到电力网络的功率分布。 b. 求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始端向末端逐段推算电压降落。（这里不再重新计算功率损耗） 注意：第一步只计算功率分布，第二步只计算电压分布，因此，这是一种近似计算方法，若要计算结果达到精度要求，可反复上列步骤，形成一种迭代算法，直到精度满足要求为止，只是在迭代计算中，第二步不再用额定电压，而用在上次计算中得到的各点电压近似值进行计算。,以上计算过程称为：一来二去法,28,解：由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示。,在节点1处导纳产生的无功功率,29,在节点1处导纳产生的无功功率,线路阻抗上消耗的功率,30,所以末端功率,31,环形网络中的功率分布： 介绍的是最简单的单一环网，主要由一个电源供电。,第一步：将单一环网等值电路简化为只有线路阻抗的简化等值电路。,第四节 环形网络中的潮流分布,32,根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路；,33,以发电机端点为始端，并将发电厂变压器的励磁支路移至负荷侧； 将同一节点下的对地支路合并，并将等值电路图重新编号； 在全网电压为额定电压的假设下，计算各变电所的运算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应节点。,34,35,第二步：用简化的回路电流法解该简化等值电路 通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近似认为是额定电压：,36,第三步：用相同的方法求解 第四步：计算网络的初步功率分布（不计网损）,37,由此，扩展到相应的多节点网络的计算当中：,38,若网络中所有线路单位长度的参数完全相等，且,39,重要概念,功率分点：网络中某些节点的功率是由两侧向其流动的。分为有功分点和无功分点。 在环网潮流求解过程中，在功率分点处将环网解列。,在无功分点处解列，因为电网应在电压最低处解列，而电压的损耗主要为由无功功率流动引起的，无功分点的电压往往低于有功分点的电压。,当有功分点和无功分点不一致时，将在哪一个分点解列？,40,第五步 计及功率损耗的功率分布,将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，用前述的开式网络计算方法进行计算。,41,2.两端供电网络中的功率分布,回路电压为0的单一环网等值于两端电压大小相等、相位相同的两端供电网络。 同样，两端电压大小不相等、相位不相同的两端供电网络，也可等值为回路电压不为0的单一环网。,42,以回路电压不为0的单一环网为例，其求解过程为： 设节点1、4的电压差为：,通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近似认为是额定电压,且不计损耗：,用简化的回路电流法解简化等值电路,43,流经阻抗Z12功率为：,流经阻抗Z43功率为：,44,计算各线段的电压降落和功率损耗，过程为：求得网络功率分布后，确定其功率分点以及,流向功率分点的功率，在功率分点即网络最低电压点将环网解开，将环形网络看成两个辐射形网络，由功率分点开始，分别从其两侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗。,45,第五节 电力网络的简化方法及其应用,有三种简化方法： 等值电源法 两个或两个以上有源支路向同一节点供电时，可用一个等值有源支路替代。替代后，网络中其他部分的电压、电流、功率保持不变。,46,利用戴维南定律：,求等值电源支路阻抗：,47,求等值电源电势：,48,49,从等值电源支路功率还原求各原始支路功率：,50,负荷移置法 将一个负荷移置两处,51,负荷移置法 将一个负荷移置两处,同理,52,将两个负荷移置一处,53,消去节点法 消去节点法实际由两部分组成，即负荷移置和星-网变换。,54,55,本章小结,1、电力线路和变压器电压损耗计算公式,56,电压偏移：某一点电压偏移其额定值的程度，即：,电压降落：,电压损耗：,描述电压质量指标、电能经济性的常用术语,输电效率：,线损率,2、电力线路功率损耗计算公式,57,3、变压器的损耗计算,方法1：利用变压器的等效电路； 方法2：直接利用变压器的四个参数Pk，Uk、P0、I0,4、电力线路和变压器的电能损耗计算,5、辐射形及环形网络的潮流分析计算 （1）已知末端功率、电压，求始端功率、电压（或相反）；（熟练掌握） （2）已知末端功率、始端电压，求始端功率、末端电压（或相反）。（了解）,