第三章简单电力网络的计算和分析夏道止版.ppt

1,第三章 输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算,2,电力线路和变压器的运行状况的计算和分析 简单电力网络的潮流分布和控制,第三章 输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算,3,基本要求： 加强对电力系统运行潮流的了解，培养计算能力。,重点： （1）线路运行相量图的画法； （2）电压损耗、功率损耗有关的定义式； （3）辐射形网络潮流计算,4,电力网络特性计算所需的原始数据：,用户变电所的负荷功率及其容量 电源的供电电压和枢纽变电所的母线电压 绘制等值电路所需的各元件参数和相互之间的关联、关系等等,5,第一节 电力网的电压降落和功率损耗,一、电压降落、电压损耗和电压偏移,（一）电压降落,已知首端功率和电压的情况 求取末端电压的方法如下，令：,6,相角为： 简化为：,从末端向始端推导 已知条件为：末端电压U2，末端功率S2=P2+jQ2，以及线路参数。求解的是始端电压。,其幅值为：,7,电压的求取应注意符号 (二）电压质量指标 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：,8,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：,9,第一节 电力网的电压降落和功率损耗,二. 功率分布和功率损耗 电力线路功率分布和功率损耗的计算 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。 解过程：从首端向末端推导。 1）首端导纳支路的功率,10,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,11,末端功率,末端导纳支路的功率,线路的总功率损耗为,12,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：,13,最大负荷损耗时间：全年电能损耗除以最大功率损耗，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：,14,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,15,2. 变压器运行状况的计算和分析,变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗 用变压器的 型电路 功率 变压器阻抗支路中损耗 的功率,16,变压器励磁支路损耗的功率 变压器始端功率（输入功率） 电压降落 （为变压器阻抗中电压降落的纵、横分量） 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,17,电能损耗 与线路中的电能损耗相同（电阻中的损耗，即铜耗部分） 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。 根据制造厂提供的试验数据计算其功率损耗,18,进一步简化： 要注意单位间的换算。,19,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,20,在节点2处导纳产生的无功功率,线路阻抗上消耗的功率,21,所以末端功率,22,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。,第二节 输电线路的运行特性,一、输电线路的空载运行特性,二、输电线路的传输功率限制,为分析的简便，假定线路电阻为0，并且不计两端并联导纳，于是有：,23,由于不计电阻，所以线路始末端的有功功率相等，于是得出线路传输功率与两端电压的大小及其相位差之间的关系为：,24,三、输电线路功率与电压之间的定性关系,25,节点注入功率、运算负荷和运算功率,26,2-1、2-2、2-3、2-8、2-11,27,第三节 简单辐射形和闭式网络的潮流估算方法,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,一、辐射形网络中的潮流估算方法,电压的计算 当功率通过元件阻抗（Z=R+jX）时，产生电压降落,3. 潮流估算 已知条件往往是送电端电压U1和受电端负荷功率S2以及元件参数。求解各节点电压、各元件流过的电流或功率。 计算步骤： 根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等值电路简化。,注意：要分清楚从受电端计算还是从送电端计算,28,根据已知的负荷功率和网络额定电压（标么制中UN1，相位为0），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近似功率分布。 c. 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：第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布，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。,29,二、 简单环形网络中的潮流估算方法,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。,根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路；,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。,30,第二步：用简化的回路电流法解该简化等值电路,第三步：用相同的方法求解,第四步：计算整个网络的功率分布,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：,31,由此，扩展到相应的多节点网络的计算当中：,若网络中所有线段单位长度的参数完全相等，且,32,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？,33,2.两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。同时，两端电压大小不相等、相位不相同的两端供电网络，也可等值于回路电压不为0的单一环网。,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,流经阻抗Z12功率为：,流经阻抗Z43功率为：,34,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。,3.环形网络中变压器变比不匹配时的循环功率,例如将图中短路器1断开时 其左侧电压为10.5×242/10.5=242kV； 右侧电压为10.5×231/10.5=231kV； 从而，将该断路器闭合时，将有顺时针方向的循环功率流动，其表达式仍与两端供电网络相同。,35,本章小结,1、电力线路的电压损耗与功率方程,如图所示简单电力系统,相量示意图为：,36,相应的：,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：,2、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、I0,3、电力网的电能损耗计算,4、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）； （2）已知末端功率、始端电压，求始端功率、末端电压（或相反）。,37,2-18,2-11,