供配電系統電力網的潮流計算Powerflowcalculationofpowersupplyanddistributionnetwork潮流計算:給定電力系統接線方式和運行條件，確定系統各部分穩定運行狀態下的參量計算.已知:發電機有功和無功出力，負荷有功和無功需求平衡節電電壓和相位樞紐點電壓求取:節點電壓幅值和相位;支路功率和網絡損耗等.潮流計算的用途規劃設計中，檢驗方案能否滿足各種運行方式的要求；運行中，進行安全分析，運行方式確定等調度,提供初始運行方式潮流計算分類離線計算：主要用于系統規劃設計和運行中安排系統運行方式。在線計算：主要用于對運行中系統的經常監視和實時控制?！?-1電力網的電壓計算Voltagecalculationinthepowernetwork穩態計算時不考慮發電機內部電磁過程，將發電機母線視作系統的邊界點。三相復功率~=、3UI=P+jQ=、，初Icos中+j克UIsin中式中U-線電壓；I-線電流；甲*廣也則：S=、；P2+Q2=、BUI；s=3UphI,Uph-相電壓幅值；P=Scos中;Q=Ssin中Q=Ptg中注意：負荷以滯后功率因數運行時所吸收的無功功率為正（感性無功功率），以超前功率因數運行時吸收的為負（容性無功功率）；發電機以滯后功率因數運行時所發出的無功功率為正（感性無功功率），以超前功率因數運行時發出的無功功率為負（容性無功功率）；一、電壓降落voltagedrop 矢量。功率傳輸過程中，在元件首末端產生的電壓相量差。以線路為例：

(b)圖4T電力網某環節(a)等值電路 (b)相量圖由等值圖得：U1-U2=V311(R+jx)=J312(R+jX)1、已知末端電壓和功率P2-jQ2取末端電壓為參考相量，則U2=u2Z00負荷為感性時，~2=呂U212=P2P2-jQ2U1=U2+v312(R+jx)=U+t3-P-jQ2(R+jX)2 <3U2PR+QXPX—QR=U+ 2—+j 2—22則則=U+AU+j5U其中：七-三相有功，，MW；。：一三相無功，MVar；七一末端線電壓，KV。2、已知首端電壓和功率U2=UU2=U1-AU1-j8U1已知線路末端功率時:AU=PR+Q1X其中1UAU=P2R+Q2X

2U28U1=PX。QiR1PX-QR2U22則：U則：U1=U2+AU2+j5U2U2=U1-AU1-j5U1，AU=PiR+QiX 5U=PiX-QiR已知線路首端功率時： 1 U1； 1U1公式中Q為感性無功時，符號為正；反之，為負。U=r(U+AU)2+(5U)2-， 1 " 2 2 2 ；U2=((U1-AU1)2+(5U1)2

注意：代入同一公式的功率和電壓必須是同一端的；且功率為流入或流出計算電壓降落元件首端或末端的功率。二、電壓損失voltageloss 標量。元件首末端電壓的絕對值之差。電壓損失=U1一七。即：如(〃+田)2+(8U)2-U或U-.-(U-AU)2+(5U)22 2 2 2 1 1 1 1110KV及以下電網，電壓降落橫分量對電壓絕對值影響很小，可忽略。則：U=U+^U；『=『一△&;21AU-PR+Q電壓損失為 U分析：超高壓電網中，因X>>R，則無功功率數值Q對電壓損失影響較大；電壓不太高地區電網中，R相對較大，則有功功率數值對電壓損失影響較大。注：以上關于電壓降落和電壓損失的計算公式，只要將線路阻抗換為變壓器阻抗，同樣適用于變壓器。三、電壓偏移voltagedeviation——網絡的實際電壓與額定電壓的數值之差，用百分數表示。首端電壓偏移(％)末端電壓偏移(％)U^UnX100首端電壓偏移(％)末端電壓偏移(％)U1NU-U…—2 2NX100U2N§4-2電力網的功率損耗和電能損耗Powerlossandelectricenergylossofpowernetwork電力網的功率損耗和電能損耗主要產生在輸電線路和變壓器上。其中一部分損耗與傳輸功率有關,主要產生在線路和變壓器的串聯阻抗上，稱為變動損耗，這部分損耗占比重較大另一部分損耗僅與電壓有關，產生在線路和變壓器的并聯導納上，稱為固定損耗，如變壓器的勵磁損耗和線路的電暈損耗。據統計，電力系統有功功率損耗最多可達到總發電量的20%—

30%,這大大增加了發電和輸配電設備的容量，造成了動力資源的浪費、電能成本的提高，進而影響整個國民經濟。一、線路功率損耗line’spowerloss等值圖如圖所示：1.線路末端導納中的功率損耗I：L：△p=3/2r(MW),、Ql=3I2X(MVar);I一△p=3/2r(MW),、Ql=3I2X(MVar);I一單相電流，KA。S—2 I=——已知流出阻抗的功率S2,則加2-S P2+Q2十3.F)R=巧R(MW)；-S P2+Q2△吁3.(V?X= .X(MVar),七一線路末段電壓，KV。TOC\o"1-5"\h\z2 ~iW已知流入阻抗的功率S1,貝ij 如KP=竺+Q?RL U12 (MW)；△Q=p+Q；-XL U12 (MVar),U一線路首端電壓，KV。注意：上式中的功率必須是流入或流出1阻抗的功率，且功率和電壓應是同一點的。線路首端導納上的功率損耗件廣—3u12(MVar)式中電壓的單位為KV,電納的單位為S。二、變壓器的功率損耗transformer’spowerloss1.雙繞組變壓器

APtg=U2-Gt :P2+QAPtg=U2-Gt :P2+Q2f6-RU2T2P2+Q2Y2 2-XU2 T2APTRAQB=U12-BtP2+Q2?Rt1P2+Q2△Qtx=1U'?Xt1式中功率單位為MW、MVar，電壓單位為KV。2.三繞組變壓器?AST1P2+Q2 P2+Q2—i -R+j -X11A~_P2+Q2 P2+Q?T2 2U22.T2J2U22"T211? P2+Q2 P2+Q2AST3= ?RT3+*.XT3式中：U一變壓器一次繞組的額是電壓，KV;P、P、P、Q、Q、Q一相應繞組的負荷，MW,MVar。1 2 3」」、.2 3一R、孔一歸算到變壓器一次側的數值。3.可根據變壓器短路和空載試驗數據計算功率損耗APTR=AP? )2S

N(S、?(廣)2NSNAPTGAQ=堂STB100N=AP0有n臺參數相同的變壓器并列運行時:SAPr=nAp-(——)2NAP=nAPTG 0…U%cAQ=n?k?S；AQ=n?L%STB100NnS)2某段時間內電力網的功率損耗電能損耗electricenergyloss某段時間內電力網的功率損耗電力網損耗率％=該時間段內電力網的供電量x100如果一段時間t內線路的負荷不變，則功率損耗不變;p2+Q2「―AA=AP?t= ?Rtx10-3相應的電能損耗為： U2 (kwh)有功、無功單位依次為kW、kVar。二”一萬廿"AA=JtAP?dt=Rx10-3JtP2+Q2?dt ,、實際負荷隨時在變，故： 0 0U2 (kwh)但負荷隨時間變化規律很難準確表達，故只能近似計算。2.按最大負荷損耗時間’計算P—年最大負荷，T—年最大負荷利用小時數甫戶以Pmax持續運行T：所消耗的電能為該用戶以變負荷運行全年所消耗的電能A,即：AT：760P^出=七x^Lx對于同類用戶，P有所不同，但T基本接近；T反映用電規律。 max max max最大負荷損耗時間’如果在，小時內，線路輸送的功率一直保持最大負荷Smax（對應的有功損耗為Apmax），則它損耗的電能恰好等于線路按實際負荷曲線運行全年所損耗的電能。成=APmax?，可依據T和cos中從表2-4中查出。T與C0S甲有關（因為一部分有功損耗是由傳輸無功引起的），C0S平越低，則由于輸送的無功增大，相應的，值也越大。線路全年電能損耗AA=AP-t=312R-tx10-3（kwh）I—裝置的最大負荷電流，A。妙于電壓為額定值時，變壓器全年電能損耗AA=AP-t+A^-TAA=nAP-（-max）2-t+nAP-TKnSN 0 （kwh）式中：S一變壓器最大負荷，kVA;S：—變壓器額定容量，kVA;T—變壓器每年投入運行的小時數，h;n一并列運行的變壓器的臺數?！?-3開式網潮流計算PowerFlowCalculationofRadialNetwork一、潮流計算的目的：在給定運行條件和系統接線方式下，闡明電力網各部分的運行狀態。潮流計算方法：手算(解析法)、物理模擬裝置(實測各處潮流)、計算機算法。二、簡單開式電力網潮流計算PowerFlowCalculationofRadialNetwork變電所- (a)(b)圖4-8簡單開式電力網及其等值電路(a)簡單開式電力網；(b)等值電路第一種已知條件：已知同一點的功率和電壓。如已知Uf和Sf，求U1和S"或由U1和~1，求Sf和Uf。第二種已知條件：已知不同點的功率和電壓。如已知U1和Sf，求Uf和S"或由Uf和S1，求Sf和U1。_? ~＜一＞已知Uf和Sf，求U1和S]計算步驟：AS= °f(R+jX)變壓器阻抗上的功率損耗：TZUfTTS'=S+A~2fTZAU= +5變壓器阻抗上的電壓損失(忽略8U)：丁UfU2=Uf+AUT?變壓器導納支路上的功率損耗：AS頂=U;(Gt+jBT)?"=?'+A?2 2 TY b線路末端導納支路上的功率損耗：ASly2=洱；2

~''=~''+A~L2LY2~ P"2+Q"2線路阻抗上的功率損耗??眉LZ="U2L（Rl+^l）S'=~''+A~LLLZAU=P孵Q'lXTOC\o"1-5"\h\z線路阻抗上的電壓損失： L U2U1=U2+AULA~_B線路首端導納上的功率損耗：lyi=-JU12苛~=~'+A~1L LY1與上述過程類似，可由氣和~1推出~f和Uf。＜二＞ 已知首端電壓U1和末端功率Sf，求首端~1和Uf1迭代法 1 11） 假定末端電壓為Uf）（一般取該網絡的額定電壓）~ ?2） 根據"；。）、Sf，逐級推算功率損耗和電壓損耗，求得門。）、S1（0）。3） 根據~（0）和給定的U1，從首端向末端逐級推算，求得UfD和~?）4）若Uf和假設的UJf0）相近，則計算結束；否則用求得的Uf和給~定的Sf重復第2）、3）步，直至推算的U片和前一次的迭代結果U尸很接近為止。該方法在實踐中通常認為經過一次反復就可獲得足夠精確的結果。2簡化計算法1） 假設全網各節點電壓為額定電壓氣。~2） 根據Sf和un，從末端向首端逐級推算功率分布，最終求得?S1。3）根據推得的S1和已知的U1，從首端向末端逐級推算電壓分布，求得Uf。步驟：2)A?=f2)A?=fQf(R+jX)TZU2TTNS=S+AS2fTZAU=PRl+QlX3)LU1U2=U]-aulAUAU=PR+Q2、tTU2Uf=U2-aut△S=U2(G+jB)TYNTTS"=S'+A~2 2TYAS=-jU2BLY1 N 2~''=~''+A~L 2LY1? P"2+Q"2ASLZ=一匕(Rl+jXL)N?’=?"+A?LL LZAS =-jU2BLY2 N2?=?’+A?該方法許算結L^有一定的誤差，但在工程計算允許范圍內。三、開式地方電力網潮流計算Powerflowcalculationoflocalpowernetwork35Kv及以下、供電距離在幾十公里以內，輸送功率較小，進行功率分布和電壓計算時，可作以下簡化：等值電路中不計對地導納以及導納中的功率損耗；不計阻抗上的功率損耗；不計電壓降落的橫分量；用U代替實際電壓進行電壓損耗計算。具有集中負荷的開式地方網⑴畫等值電路并求參數；⑵計算潮流分布；⑶計算電壓損耗。d(AU)=1d(AU)=1U:cq 線路單位長度有功(kW/km)、無功(kvar/km) 線路單位長度電阻、電抗。[ fz(l-)p?r?dl+(l-)q?丫dlA