电力系统稳态分析第三章课件

电力系统稳态分析第三章 简单电力网络的分析计算第一节 潮流计算基本知识与辐射形网络的潮流计算主讲 周任军 电力系统稳态分析第三章 简单电力网络的分析计算1一、电力系统潮流分布的概念1、潮流分布 正常运行情况下，电力系统的电压和功率分布称为电力系统的潮流分布；2、潮流计算 正常运行情况下，电力系统电压和功率分布的计算称为潮流计算；3、潮流计算的目的 为电网规划设计、电力系统的安全经济运行、继电保护装置的整定计算等提供依据。一、电力系统潮流分布的概念2二、电力网等值电路的结构 电力系统的等值电路由阻抗支路和对地导纳支路组成二、电力网等值电路的结构3三、阻抗支路的计算1、功率计算 功率损耗计算 已知首端电压和首端功率时：三、阻抗支路的计算4 已知末端电压和末端功率时：功率平衡关系 已知末端电压和末端功率时：52、电压计算 电压降落计算（取 ）已知首端电压和首端功率时：2、电压计算6 已知末端电压和末端功率时：电压平衡方程与电压相量图 已知末端电压和末端功率时：已知首端电压和首端功率时：已知末端电压和末端功率时：7 电压损耗及相角计算 电压降落：首末端电压之间的相量差；电压损耗：首末端电压之间的大小之差；相角：首末端电压之间的相位差。已知首端电压和首端功率时：已知末端电压和末端功率时：电压损耗及相角计算8四、导纳支路的功率损耗计算四、导纳支路的功率损耗计算9电力系统稳态分析第三章 简单电力网络的分析计算第二节第二节 电力电力线路和变压器运行状况的计算和分析线路和变压器运行状况的计算和分析主讲 周任军电力系统稳态分析第三章 简单电力网络的分析计算101、电力线路的分析计算、电力线路的分析计算 (1)电力线路上的电压降落和电压损耗电力线路上的电压降落和电压损耗 电压损耗：电压损耗：1、电力线路的分析计算电压损耗：11(2)电力线路上的功率损耗电力线路上的功率损耗v阻抗支路上的功率损耗阻抗支路上的功率损耗v导纳支路上的功率损耗导纳支路上的功率损耗电力系统稳态分析第三章课件12(3)输电线路电能损耗输电线路电能损耗 精确计算法积分计算法 较精确计算法分段计算法 (3)输电线路电能损耗13实用计算法最大负荷损耗时间法年最大负荷利用小时：年最大负荷损耗时间：实用计算法最大负荷损耗时间法14年电能损耗：与负荷功率因数和负荷最大年利用小时数有关，其关系见表31，实用中根据负荷的功率因数和年利用小时数查出最大负荷损耗时间，即可计算一年中线路的电能损耗。实用计算法年负荷损耗率法（略）年电能损耗：15 表示输电线路运行状况的技术指标表示输电线路运行状况的技术指标 电压降落电压降落线路两端的电压相量之差线路两端的电压相量之差；电压损耗电压损耗电压损耗（）电压损耗（）；电压偏移电压偏移实际运行电压与线路额定电压的差值，常实际运行电压与线路额定电压的差值，常用百分数表示，即用百分数表示，即 ；电压调整电压调整(%)；输电效率（）输电效率（）；线损率（）线损率（）。表示输电线路运行状况的技术指标16(4)输电线路首、末端电压之间的关系输电线路首、末端电压之间的关系 线路空载情况下线路空载情况下 ，即线路空载，即线路空载（或轻载情况下）情况下，线路末端电压高于首端电压，这（或轻载情况下）情况下，线路末端电压高于首端电压，这一点一点在超高压输电线路上应予以特别注意，解决的方法是在在超高压输电线路上应予以特别注意，解决的方法是在线路两端装设补偿电抗器。线路两端装设补偿电抗器。(4)输电线路首、末端电压之间的关系17(5)高压输电线路传输功率高压输电线路传输功率 假定功率参考正方向为从线路假定功率参考正方向为从线路1端向线路端向线路2端传输，高压端传输，高压输电线路的电抗输电线路的电抗X远远大于电阻远远大于电阻R。即无功功率总是从电压高的点流向电压低的点。即无功功率总是从电压高的点流向电压低的点。即有功功率总是从电压相位超前的点流向电压相位滞后的点。即有功功率总是从电压相位超前的点流向电压相位滞后的点。(5)高压输电线路传输功率182、变压器运行情况分析(1)变压器潮流计算 变压器也是一个最简单的辐射形网络，其潮流计算按辐射形网络进行。(2)变压器的电能损耗计算 变压器阻抗支路的电能损耗计算与输电线路电能损耗的计算方法相同，即：变压器导纳支路的电能损耗按下式计算。变压器总电能损耗 2、变压器运行情况分析19电力系统稳态分析第三章 简单电力网络的分析计算第三节第三节 辐射形和环形网络中的潮流分布辐射形和环形网络中的潮流分布主讲 周任军电力系统稳态分析第三章 简单电力网络的分析计算201、辐射形网络的潮流计算(1)辐射性网络 用户只能从一个方向获得电能的电力网。1、辐射形网络的潮流计算21(2)辐射形网络的潮流计算 已知末端电压和末端功率时。已知首端电压和首端功率时。已知首端电压和末端功率时（实际情况）。迭代法：近似计算法：已知末端功率而对各母线电压无明确要求时。(2)辐射形网络的潮流计算22(3)电力系统等值电路的简化 等值负荷等值负荷(降压变电所降压变电所)等值负荷等值负荷=低压侧负荷低压侧负荷+变压器阻抗支路功率损耗变压器阻抗支路功率损耗+变变压器导纳支路功率损耗。压器导纳支路功率损耗。运算负荷运算负荷 运算负荷运算负荷=等值负荷等值负荷+相邻线路电容功率的一半。相邻线路电容功率的一半。(3)电力系统等值电路的简化23低压侧负荷低压侧负荷变压器导纳支变压器导纳支路功率损耗路功率损耗变压器阻抗支变压器阻抗支路功率损耗路功率损耗低压侧负荷低压侧负荷等值负荷等值负荷低压侧负荷变压器导纳支路功率损耗变压器阻抗支路功率损耗低压侧24电力系统稳态分析第三章课件25(定出力发电厂)等值电源功率等值电源功率=发电机出力发电机出力-厂用电功率厂用电功率-升压变压器功率损耗升压变压器功率损耗运算电源功率运算电源功率=等值电源功率等值电源功率-相邻线路电容功率的一半相邻线路电容功率的一半(定出力发电厂)26电力系统稳态分析第三章课件27简化后的电力网等值电路简化后的电力网等值电路282、两端供电网（环网）潮流计算(1)两端供电网的概念 两端供电网负荷可以从两个方向获得电能的网络。它包括两端供电网和环形网络。2、两端供电网（环网）潮流计算29(2)两端供电网潮流计算 计算步骤 画等值电路计算个元件参数；利用运算功率和运算负荷对等值电路进行简化；计算两端供电网的初步功率分布；确定功率分点；在功率分点将两端供电网拆开，得到两个辐射形网络，按辐射形网络计算最终功率分布。初步功率分布计算 初步功率分布不计电网的功率损耗时的功率分布；(2)两端供电网潮流计算30 初步功率计算：初步功率计算：31同样方法可得：式中电力系统稳态分析第三章课件32上式表明初步功率有两部分组成：循环功率：；由两侧电源不相等引起，该功率只在两侧电源之间循环，与电网负荷无关称为循环功率，该循环功率以从电源A流向电源B为参考正方向。供载功率：当两端电源电压相等时，循环功率为零，此时电源送出的功率全部供给负载，称为供载功率。n个负荷点时：初步功率：上式表明初步功率有两部分组成：33 功率分点确定 功率分点指功率由两侧电源供给的负荷点；有功功率分点指有功功率由两侧电源供给的负荷点；无功功率分点指无功功率由两侧电源供给的负荷点 求得初步功率分布后，做出初步功率分布图，即可确定功率分点。功率分点确定34 最终潮流分布计算 最终潮流分布计及功率损耗时的潮流分布；当有功功率分点与无功功率分点重合时，在功率分点拆开；不重合时，在无功功率分点拆开。然后按辐射形网络的潮流计算方法计算最终潮流分布。最终潮流分布计算353、简单环网（单电压环网）的潮流计算 在电源点拆开后按两端电压相等的两端供电网进行计算。3、简单环网（单电压环网）的潮流计算364、多电压等级环网（电磁环网）的潮流计算(1)多电压等级环网的特点 等效变压器变比：特点：存在由变压器变比不匹配所引起的循环功率。4、多电压等级环网（电磁环网）的潮流计算37(2)多电压等级环网潮流分布计算 计算循环功率(2)多电压等级环网潮流分布计算38 计算供载功率 画出等值电路，并用运算负荷和运算电源进行简化后，按单一电压环网供载功率的计算方法计算。计算供载功率39 初步功率分布计算 将供载功率和循环功率叠加即得多电压等级环网的初步功率分布。叠加时供载功率与循环功率方向相同时，相加；相反时相减。确定功率分点（与两端供电网相同）计算最终潮流分布（与两端供电网相同）例题例题 初步功率分布计算例题40电力系统稳态分析第三章 简单电力网络的分析计算第四节第四节 电力网络潮流的调控电力网络潮流的调控主讲 周任军电力系统稳态分析第三章 简单电力网络的分析计算41一、电力网功率的自然分布 不采取任何控制调节手段时，电力网的潮流分布称为自然功率分布。辐射形网络功率的自然分布完全取决于各点的负荷，无法调控。两端供电网（包括环形网络）功率（供载功率）的自然分布按阻抗分布，可以调控。一、电力网功率的自然分布42二、两端供电网（含环网）供载功率的经济分布 电力网功率的经济分布是指使电力网总的有功功率损耗最小的功率分布。为PA、QA的函数。二、两端供电网（含环网）供载功率的经济分布43有功功率损耗 取得极小值的条件为：即：同理可得：有功功率损耗 取得极小值的条件为：44一般情况下有：即当两端电力网的功率按电阻分布时，电力网总的有功损耗最小。一般情况下有：45三、均一网功率的自然与经济分布 均一网的概念及特点 均一网：指电压等级相同，导线的截面积、线间几何均距相同的电力网。均一网特点：各条线路单位长度的阻抗相等；各段线路的阻抗值之比为实数。均一网功率自然分布三、均一网功率的自然与经济分布46均一网功率的经济分布显然，均一网功率的自然分布就是经济分布。均一网功率的经济分布47四、潮流调控的目的 调整电流网功率的自然分布为经济分布，使电能传输过程中的有功功率损耗最小，提高电力系统运行的经济性。五、潮流调控方法 改变电网参数 原理：将电网参数改变为均一网参数，从而使功率分布成为经济分布。措施：线路串联电容器或电抗器。四、潮流调控的目的48 串联电容：不仅可以使电网参数均一化，而且可以减小线路电抗，从而减小电网无功损耗、电压损耗、提高电网的输送能力；但电容器在短路时的过电压保护问题是限制其应用主要原因。（代表了一种方向）电力系统稳态分析第三章课件49 串联电感虽然也可以使电网参数均一化，但增大了电网电抗，增大了无功损耗和电压损耗，并且使电网的输送能力下降，不宜采用。改变循环功率 原理：，适当选择循环功率的大小，就可以将自然功率分布调整经济功率分布。措施：对于两端供电网调整两端发电机的电压大小和相位；对于多电压等级环网调整变压器变比；装设附加串联加压器。调整两端发电机电压大小和相位：受电压允许变动范围限制和发电机额定容量限制，调整能力有限。串联电感虽然也可以使电网参数均一化，但增大了电网电50 改变多电压等级环网变压器变比：只能改变无功分布，不改变有功分布。装设附加串联加压器：需要的循环功率 需要的附加电动势 改变多电压等级环网变压器变比：只能改变无功分布，51 纵向附加电动势，其相位与线路电压一致；横向附加电动势，其相位与线路电压相差900。对于高压电网（)纵向附加电动势，其相位与线路电压一致；52 结论：纵向串联电动势主要产生强迫功率的无功部分；横向串联附加电动势主要产生强迫功率的有功部分。换句话说，改变电压的大小（相当于改变纵向串联电动势）主要改变无功功率分布；改变电压的相位（相当于改变横向串联电动势）主要改变有功功率分布。结论：纵向串联电动势主要产生强迫功率的无功部53 附加电动势的获取 附加电动势的获取54