电气系统稳态运行分析模板

,Subject,subject,subject,subject,subject,第三章 电力系统稳态运行分析,(,第,1,部分,),本章内容,1.,电力网络潮流计算的基本原理,2.,电力网络潮流计算的手算解法,电力线路的电压降落、功率损耗及电能损耗,电力线路的载荷能力计算,辐射形电力网络的潮流计算,远距离输电线路的潮流分布,3.,复杂电力系统潮流计算,导纳矩阵的形成,高斯赛德尔法,牛顿拉夫逊法,PQ,分解法,直流法,4.,有功功率与频率调整,5.,无功功率与电压调整,主要教学安排,主讲内容,电力网络潮流计算的基本原理；,网络计算目的；,教学要求,掌握电力网络潮流计算的基本原理。,重点、难点,电力网络潮流计算的数学模型；,潮流计算的基本物理量。,电力系统稳态运行应满足以下要求：,满足系统经济性运行的要求，每一台发电机的输出必须接近于预先设定值；,必须确保联络线潮流低于线路热极限和电力系统稳定极限,；,必须保持某些中枢点母线上的电压水平在容许范围内，必要时用无功功率补偿计划来达到,区域电网是互联系统的一部分，必须执行合同规定的输送至邻网的联络线功率计划；,用故障前的潮流控制策略使事故扰动效应最小化。,电力网络潮流计算的基本原理,电力网络潮流计算的基本原理,母线,i,的功率可分为发电机发出和负载吸收两部分。也就是,P,i,=P,G,i,P,L,i,Q,i,=Q,G,i,Q,L,i,平衡节点：,节点（,U,、,）给定，待求量为,P,、,Q,，整个系统的功率平衡由这一节点承担。,一般一个系统只设一个平衡节点，通常选择系统中担任调频调压的某一发电厂母线作为平衡节点，也可选择出线数多或靠近电网中心的发电厂母线作为平衡点。,PQ,节点：,这类节点的功率（,P,、,Q,）是已知，待求量为节点电压向量（,U,、,）。,通常变电所母线和固定出力的发电机母线为,PQ,节点。系统中大部分节点属于,PQ,节点。,PU,节点：,这类节点已知参数为有功功率,P,及电压模值,U,，待求量为节点的无功功率,Q,及电压向量的相角,。,通常选择具有一定无功储备的发电机母线或者变电所有无功补偿设备的母线作为,PU,节点。,系统中节点的分类：,电力网络潮流计算的基本原理,电力网络的数学模型,指的是将网络的有关参数及变量及其相互关系归纳起来所组成的、可反映网络性能的数学方程组。,这类方程有：,节点电压方程,、回路电流方程等。,电力网络潮流计算的数学模型,电流为正，表示注入到该节点电流,对于,k,节点，有,:,对于任意节点,k,功率为：,S,K,=P,k,+jQ,k,=U,k,I,k,*,电力网络潮流计算的数学模型,采用导纳矩阵时，节点电流和节点电压方程：,电力网络潮流计算的数学模型,节点电压相量变动范围约束,发电机出力变动范围约束,潮流计算还应满足正常运行条件下的实际约束。,潮流计算的约束条件,2.,电力网络潮流计算的手算解法,网络计算目的,电压调整,线路载荷能力,电力线路的电压降落、功率损耗及电能损耗计算,电力线路的载荷能力计算,简单电力网络中的潮流分布计算,潮流,:,在发电机母线上功率被注入网络，而在变（配）电站的母线上接入负荷，其间，功率在网络中流动。对于这种流动的功率，电力生产部门称之为潮流。,区域网与地方网：,按电力设施分布地域的大小电力网络可区分为区域网与地方网（输电网及配电网）。,开式网与闭式网：,由电力网络的结构又可区分为开式网与闭式网。,网络计算目的,1.,电力系统运行状态分析,以电力网络潮流、电压计算为主要内容的电力网络稳态行为特性计算的目的,在于估计对用户电力供应的质量以及为电力网运行的安全性与经济性评估提供基础数据。,配电网潮流算法是配电网络分析的基础，配电网的网络重构、无功功率优化、状态估计和故障处理都需要用到配电网潮流数据。,网络计算目的,1.,电力系统运行状态分析,电压调整,通常情况下，输电线路电压在轻载时会较高，重载时会较低。,电压调整是指在负载由轻载到满载变化过程中实时调整线路电压满足运行要求。,对于超高压输电线路，线路电压维持在额定电压的,5%,之内,实际运行时，通常电压调整约为,10%,。,对于低压输电线路，电压调整数值,10%,包含了变压器本身的电压降落。,2.,电力网络潮流计算的手算解法,电压质量,:,空载,满载,2.,电力网络潮流计算的手算解法,电压调整,对于短电力线路，负载功率因数与始末端电压的关系用矢量图表示为：,I,R,U,R,=U,S,jXI,R,RI,R,U,R,容性负载,U,R,=U,S,I,R,U,R,RI,R,jXI,R,感性负载,R+jX,I,R,U,+,R_,I,S,U,+S,2.,电力网络潮流计算的手算解法,电力线路上的电压降落的计算：,电压是电能质量的指标之一，,电力网络在运行过程中必须把某些母线上的电压保持在一定范围内，以满足用户电气设备的电压处于额定电压附近的允许范围内。,但是当电流（功率）在电力网络中的各个元件上流过时，将产生电压降落，直接影响用户端的电压质量。因此，电压降落的计算为分析电力网运行状态所必需。,2.,电力网络潮流计算的手算解法,电压降落,:,即为该支路首末两端电压的相量差。,2.,电力网络潮流计算的手算解法,已知末端相电压及功率求线路电压降落,2.,电力网络潮流计算的手算解法,2.,电力网络潮流计算的手算解法,2.,电力网络潮流计算的手算解法,已知三相功率及线电压计算电压降落,电压降落的纵分量,电压降落横分量,电压降落,2.,电力网络潮流计算的手算解法,U,1,U,U,2,U,I,电压降落,2.,电力网络潮流计算的手算解法,已知始端电压及功率，求线路电压降落,直接从始端线电压及始端三相功率，求取末端线电压。,2.,电力网络潮流计算的手算解法,电压降落,2.,电力网络潮流计算的手算解法,已知始端电压及功率，求线路电压降落,已知末端电压及功率，求线路电压降落,矢量图,称为功率角，始端电压与末端电压的相位差。,2.,电力网络潮流计算的手算解法,U,1,U,U,2,U,I,U,U,2,U,1,I,总 结,1,.,了解电力系统稳定运行状态特点,2.,理解以下几个物理量的含义,线路载荷能力,电力线路的电压降落、功率损耗及电能损耗,3.,布置作业,