1、電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)Power System Analysis Basis（三）主講人：栗然1潮流計算的目的及內(nèi)容穩(wěn)態(tài)計算不考慮發(fā)電機的參數(shù)電力網(wǎng)計算（潮流計算）負荷（P，Q）潮流計算給定發(fā)電機（P，V）求各母線電壓各條線路中的功率及損耗計算目的用于電網(wǎng)規(guī)劃選接線方式、電氣設(shè)備、導線截面用于運行指導確定運行方式、供電方案、調(diào)壓措施用于繼電保護整定、設(shè)計第三章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析2電力線路和變壓器的運行狀況的計算和分析簡單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制第三章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析3負荷的表示*負荷一般以功率表示：單位 P（kw）、 Q（kvar）、S（kva）預備知識43.1電力

2、線路和變壓器運行狀況的計算和分析 一、電力線路運行狀況的計算和分析 1、電力線路功率的計算 已知：首端電壓 ，首端功率S1=P1+jQ1，以及線路參數(shù)。 求：線路中的功率損耗、末端電壓和功率。解過程：從首端向末端推導。1）首端導納支路的功率52) 阻抗支路首端功率3) 阻抗支路中損耗的功率4) 阻抗支路末端功率66) 末端功率5) 末端導納支路的功率 2、電力線路電壓的計算 令：電壓降落7相角為：簡化為：3、從末端向始端推導已知：末端電壓U2，末端功率S2=P2+jQ2，以及線路參數(shù)。求：線路中的功率損耗、始端電壓和功率。其幅值為：84、電壓質(zhì)量指標1)、電壓降落：指線路始末兩端電壓的相量差。

3、為相量。2)、電壓損耗：指線路始末兩端電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：功率的求取與上相同，注意功率的流向。電壓損耗電壓的求取應注意符號，令：94）、電壓調(diào)整：指線路末端空載與負載時電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：3)、電壓偏移：指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：始端電壓偏移末端電壓偏移電壓調(diào)整105、電力線路上的電能損耗方法一：年負荷損耗率法1)、最大負荷利用小時數(shù)Tmax：指一年中負荷消費的電能W除以一年中的最大負荷Pmax，即： 2)、年負荷率：一年中負荷消費的電能W除以一年中的最大負荷Pmax與8760h的乘積，即： 3)、年負荷損耗率

4、：全年電能損耗除以最大負荷時的功率損耗與8760h的乘積，即： 114)、線路年負荷損耗率與年負荷率的近似關(guān)系K為經(jīng)驗數(shù)值。一般取K=0.10.4，kmy較低時取較小數(shù)值。 5)、計算過程：12方法二：最大負荷損耗時間法1)、最大負荷損耗時間：全年電能損耗除以最大功率損耗，即：2)、計算過程：136、電能經(jīng)濟指標1)、輸電效率：指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率的比值，以百分數(shù)表示：2)、線損率或網(wǎng)損率：線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值147、電力線路運行狀況的分析1)、空載：末端電壓可能高于始端，即產(chǎn)生電壓過高現(xiàn)象。其中電纜尤為突出。2)、有載：與發(fā)電機極限圖相類似。（如

5、負載為純無功負荷）15當變化時，也按比例變化若負載為純有功負荷，同理可分析。若負載既有有功，又有無功負荷，同理可分析。16 將上圖逆時針旋轉(zhuǎn)角，使PP、QQ線分別與縱軸、橫軸重合。由于電壓降落dU的長度與末端視在功率S2成正比，圖紙的P2、Q2坐標就以相同的比例尺分別表示末端有功、無功功率的大小。由于這圖主要用以分析線路末端的運行特性，常稱作電力線路的末端功率圓圖。 P2P2有功P2為定值，無功Q2變動時，始端電壓端點的運動軌跡； Q2Q2無功Q2為定值，有功P2變動時，始端電壓端點的運動軌跡； 負荷功率因數(shù) 為定值，視在功率S2變動時，始端電壓端點的運動軌跡； S2S2視在功率S2為定值，負

6、荷功率因數(shù) 變動時，始端電壓端點的運動軌跡； 圓弧U末端功率圓。圓上各點的坐標分別對應于始末端電壓都為定值時，末端的有功、無功功率。17二、變壓器運行狀況的計算和分析1、變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗用變壓器的 型電路功率A、變壓器阻抗支路中損耗的功率18B、變壓器勵磁支路損耗的功率C、變壓器始端功率 2)、電壓降落 （為變壓器阻抗中電壓降落的縱、橫分量） 注意：變壓器勵磁支路的無功功率與線路導納支路的 無功功率符號相反19電能損耗與線路中的電能損耗相同（電阻中的損耗，即銅耗部分）電導中的損耗，即鐵耗部分，近似取變壓器空載損耗P0與變壓器運行小時數(shù)的乘積，變壓器運行小時數(shù)等于8760h

7、減去因檢修等而退出運行的小時數(shù)。根據(jù)制造廠提供的試驗數(shù)據(jù)計算其功率損耗20要注意單位間的換算。進一步簡化：212、節(jié)點注入功率、運算負荷和運算功率(a) 變電所變壓器G（b）發(fā)電廠變壓器22解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所示。在節(jié)點1處導納產(chǎn)生的無功功率23在節(jié)點2處導納產(chǎn)生的無功功率線路阻抗上消耗的功率24所以末端功率25 功率的計算 電力網(wǎng)絡(luò)的功率損耗由各元件等值電路中不接地支路阻抗損耗和接地支路導納損耗構(gòu)成。阻抗損耗導納損耗 輸電線 變壓器 一、輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布3.2 輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布 26電壓的計算 當功率通過元件阻抗（Z=R+jX）時，產(chǎn)生電壓降落 注意：

8、要分清楚從受電端計算還是從送電端計算潮流的計算 已知條件往往是送電端電壓U1和受電端負荷功率S2以及元件參數(shù)。求解各節(jié)點電壓、各元件流過的電流或功率。計算步驟：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路，并將等值電路簡化。27 根據(jù)已知的負荷功率和網(wǎng)絡(luò)額定電壓，從受電端推算到送電端，逐一近似計算各元件的功率損耗，求出各節(jié)點的注入和流出的功率，從而得到電力網(wǎng)絡(luò)的功率分布。c.求得始端功率后，再運用給定的始端電壓和求得的始端功率由始端向末端逐段推算電壓降落。（這里不再重新計算功率損耗） 注意：第二步只計算功率分布，第三步只計算電壓分布，因此，這是一種近似計算方法，若要計算結(jié)果達到精度要求，可反復上列

9、步驟，形成一種迭代算法，直到精度滿足要求為止，只是在迭代計算中，第二步不再用額定電壓，而用在上次計算中得到的各點電壓近似值進行計算。28（1）用UN求得各點的運算負荷（2）從末段線路開始，用UN依次計算各段線路的功率損耗（3）用UA和已求得的功率分布，從A點開始逐段計算電壓降落，求得Ub Uc和Ud（4）求得Ub和 Uc ,Ud重復（1）（3）SLDdSLDcSLDbdcbA123例1：同一電壓的輻射式網(wǎng)(已知UA和負荷)29bcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D c

10、QB1（1）用UN求得各點的運算負荷30S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2AS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB131(2)從末段線路開始，用UN依次計算各段線路的功率損耗S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A32S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2

11、A(3)用UA和已求得的功率分布，從A點開始逐段計算電壓降落，求得Ub、 Uc和Ud33A L-1 bT c d SLD L-2例2：兩級電壓的開式電力網(wǎng) A R1+jX1 ZTR2+jX2j B1/2j B1/2j B2/2bc dj B2/2cS0SLD方法一：包含理想變壓器，計算時，經(jīng)過理想變壓器功率保持不變，兩側(cè)電壓之比等于實際變比k。34 A R1+ jX1 ZTR2+ j X2j B1/2j B1/2j B2/2b dj B2/2cS0方法二：將線路L2的參數(shù)歸算到L1電壓級A L-1 bT c d SLD L-2開始時按L1側(cè)額定電壓計算，計算結(jié)果反歸算35方法三：用型等值電路處

12、理 A R1+ jX1 ZT/kR2+ j X2jB1/2jB1/2jB2/2b djB2/2c ZT kk ZT 1kSLDA L-1 bT c d SLD L-236二、 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計算環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的功率分布。介紹的是最簡單的單一環(huán)網(wǎng)，主要由一個電源供電。165432T-1T-2T-3L-2L-1L-3G第一步：將單一環(huán)網(wǎng)等值電路簡化為只有線路阻抗的簡化等值電路。37根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路；15432Z25Z36Z31Z12Z23Z146y10y30y2038以發(fā)電機端點為始端，并將發(fā)電廠變壓器的勵磁支路移至負荷側(cè)；將同一節(jié)點下的對地支路合并，并將等值電路圖重新編號；

13、在全網(wǎng)電壓為額定電壓的假設(shè)下，計算各變電所的運算負荷和發(fā)電廠的運算功率，并將它們接在相應節(jié)點。39132Z31Z12Z2340第二步：用簡化的回路電流法解該簡化等值電路 通過近似方法，從功率中求取相應的電流，電壓近似認為是額定電壓：41第三步：用相同的方法求解第四步：計算整個網(wǎng)絡(luò)的功率分布(初步功率分布)42由此，擴展到相應的多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的計算當中：43若網(wǎng)絡(luò)中所有線段單位長度的參數(shù)完全相等，且注意：均一網(wǎng)常數(shù)44重要概念功率分點：網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點的功率是由兩側(cè)向其流動的,標記 。分為有功分點和無功分點。在環(huán)網(wǎng)潮流求解過程中，在功率分點處將環(huán)網(wǎng)解列。 在無功分點處解列，因為電網(wǎng)應在電壓最低處解列，

14、而電壓的損耗主要為由無功功率流動引起的，無功分點的電壓往往低于有功分點的電壓。當有功分點和無功分點不一致時，將在哪一個分點解列？452.兩端供電網(wǎng)絡(luò)中的功率分布 回路電壓為0的單一環(huán)網(wǎng)等值于兩端電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。同時，兩端電壓大小不相等、相位不相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)，也可等值于回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)。46 以回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)為例，其求解過程為：設(shè)節(jié)點1、4的電壓差為：通過近似方法，從功率中求取相應的電流，電壓近似認為是額定電壓,且不計損耗：用簡化的回路電流法解簡化等值電路47流經(jīng)阻抗Z12功率為：流經(jīng)阻抗Z43功率為：稱為循環(huán)功率（注意方向）48計算各線段的電壓降落和

15、功率損耗，過程為：求得網(wǎng)絡(luò)功率分布后，確定其功率分點以及 流向功率分點的功率，在功率分點即網(wǎng)絡(luò)最低電壓點將環(huán)網(wǎng)解開，將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)看成兩個輻射形網(wǎng)絡(luò)，由功率分點開始，分別從其兩側(cè)逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。49閉式網(wǎng)絡(luò)的計算過程50計算循環(huán)功率時，兩端電壓及額定電壓已有效值帶入計算（各點電壓的相位差角不大）求功耗時，功率分點電壓未知，近似以UN代注意：51例如將圖中短路器1斷開時 其左側(cè)電壓為10.5242/10.5=242kV； 右側(cè)電壓為10.5231/10.5=231kV；從而，將該斷路器閉合時，將有順時針方向的循環(huán)功率流動，其表達式仍與兩端供電網(wǎng)絡(luò)相同。10.5kV10.5/242

16、10.5/231T2T124223113、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中變壓器變比不匹配時的循環(huán)功率52一、調(diào)整控制潮流的必要性若各段參數(shù)相同3.4 電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制53若各導線各不相同，且經(jīng)濟指標為網(wǎng)損最小，由上式得網(wǎng)損為：解得54 即有功功率損耗最小時的功率分布應按線段電阻分布而不是阻抗分布。 按阻抗分布功率，叫功率自然分布，這種分布是不加控制的。 為了保證供電的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的要求，因此需調(diào)整控制潮流。55二、調(diào)整控制潮流的手段主要有：串聯(lián)電容 作用：抵償線路的感抗，將其串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)中阻抗相對 過大的線路上，可起轉(zhuǎn)移其他重載線路上流通功率的作用。串聯(lián)電抗作用：限流，將其串聯(lián)在重載線路上可避免該線路過載

17、。但其上的電壓損耗增大，影響電壓質(zhì)量，并對系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有影響，一般不用。56附加串聯(lián)加壓器作用：產(chǎn)生一環(huán)流或強制循環(huán)功率，使強制循環(huán)功率與自然分布功率的疊加可達到理想值。57Ecx縱向附加電勢，其相位與線路相電壓一致；Ecy橫向附加電勢，其相位與線路相電壓相差900；Ecx 、Ecy均由附加串聯(lián)加壓器產(chǎn)生。58G1632200MW100MW60MW140MW160MWG300MW591.串聯(lián)電容電容、電感加在何處呢？2.串聯(lián)電感175MW25MW125MW300MW200MW100MW123電感串聯(lián)在23線路上：電感串聯(lián)在13線路上：3.串聯(lián)加壓器60三、具體實現(xiàn)方法1、串聯(lián)電抗原理上存在缺陷，未使用2、串聯(lián)電容高壓輸電系統(tǒng)中提高穩(wěn)定中壓配電系統(tǒng)中改善電壓質(zhì)量未能作為