第三章 简单电力系统的潮流分布计算

第三章简单电力系统的潮流分布计算潮流计算概念电压（包括幅值和相角）和功率（包括有功功率和无功功率）是表征电力系统稳态运行的主要物理量。这就需要采用一定的方法确定系统中各处的电压和功率分布（实为功率流，俗称潮流）。3潮流计算的目的及内容稳态计算——不考虑发电机的参数—电力网计算（潮流计算）运行数据：负荷（P，Q）、发电机（P，V）潮流计算给定求各母线电压各条线路中的功率及损耗计算目的用于电网规划—选接线方式、电气设备、导线截面用于运行指导—确定运行方式、供电方案、调压措施用于继电保护—整定、设计网络结构数据：网络拓扑、阻抗、导纳等电力系统潮流计算目的（1）为系统规划提供分析基础（2）确定电力系统的运行方式；（3）检查系统中的各元件是否过压或过载；（4）为继电保护的整定提供依据；（5）为稳定计算提供初值；（6）事故预想分析；（7）为经济运行提供分析基础；（8）电力市场下制定交易计划，阻塞管理的依据潮流计算的目的：分析和评价电网的安全经济和质量，服务于规划和运行。如何计算？（1）人工：简单系统（2）计算机：复杂系统潮流计算和一般交流电路计算的根本差别潮流计算的变量是电压和功率电路计算的变量是电压和电流因为对于庞大的交流系统，电流相位的测定十分困难，而功率的测量十分方便，可由有功功率表和无功功率表得到。UI标幺制：S3UI有名制：S333(cossin)uiSUIUIUISPjQS=U=I-=,,-uiuiUUIISPQ复功率电压相量，电流相量的共轭值，功率因数角，分别为视在功率、有功功率、无功功率无功功率方向的规定负荷以滞后功率因数运行所吸取的无功功率为正；以超前功率因数运行时所吸取的无功功率为负。发电机以滞后功率因数运行所发出的无功功率为正；以超前功率因数运行所发出的无功功率为负。什么是无功？无用的功？学习什么知识时，接触过无功？无功和有功的关系？无功与电力系统的关系？纯电感元件电路iuL+-tiOuLpL电感元件在上半个周期将电能变成磁场能储存起来,在下半个周期将储存的磁场能释放出来还给电源.瞬时有功功率的最大值就是无功功率纯电容元件电路iuC+-tiCOupC电容元件在上半个周期将电能变成电场能储存起来,在下半个周期将储存的电场能释放出来还给电源瞬时有功功率的最大值就是无功功率RLC串联电路LCRuuLuCi+-+-+-tOpLpC电感上和电容上的瞬时有功功率反向；电感上的无功叫做消耗感性无功，或发出容性无功；电容上的无功叫消耗容性无功，或发出感性无功。无功功率是电感或电容吞吐有功功率的最大值,是标量,相当于容器的容量;但是,由于电感与电容吞吐有功功率步调相反,因此将无功功率赋予方向:电容元件吞吐有功功率的过程,称为发出感性无功功率,是感性无功功率电源;电感元件吞吐有功功率的过程,称为吸收感性无功功率,是感性无功功率负荷.有发出,有吸收,构成无功功率平衡.同步电机发出感性无功,异步电机吸收感性无功.因此电力系统中,发电机是同步的,电动机是异步的.如果发电机、电动机都做出异步的，或都做出同步的会怎么样？《辞海》对无功功率的解释具有电感和电容的交流电路中，电感的磁场或电容的电场在一个周期内的一部分时间内从电源吸收能量，另一部分时间内将能量返回电源。在整个周期内平均功率为零，也就是没有能量消耗。但能量是在电源和电感或电容之间来回交换的。能量交换率的最大值叫做无功功率。关于无功功率的解释无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。无功和电压关系密切（第六章的内容）:感性无功不足,电压降低;感性无功过剩,电压升高.3.1电力线路运行状况的计算与分析电力线路上的功率损耗和电压降落有四个变量：，已知其中的两个，可求另外两个变量。电力系统计算的最大特点：①避免的复数计算；②功率容易测量，电流相角很难测量。2211,,,IUIUIU,已知：末端电压，末端功率，求始端电压，始端功率。取为参考方向，则，负荷以滞后功率因数运行。(如何表达负荷以超前功率因数运行?)2U2U222~jQPS1U111~jQPS222UUU无论是求流过的功率还是损耗的功率,都用下列公式表达.3()()SUISUI有名值标幺值。在计算功率的过程中,无论是用有名值还是用标幺值,最终的表达式是相同的.2U解题思路:（1）求功率：由末端向始端逐点、逐支路推算功率损耗。（2）求电压：用末端数据，计算阻抗上的电压损耗，得到始端电压2222222222222yyYY3322311GjBPjQ22yyUSUIUUUU（）22222y22yy22(2)SSSPjQPjQPjQ（1）支路末端导纳支路的功率损耗为：222222222(3)33(3)33()3ZZZZZZZSdUIZIIZIPQSZRjXPjQUU122211(4)ZZZSSSPjQPjQPjQ111221111(5)22yyySGUjBUPjQ111111111(6)yyySSSPjQPjQPjQ2222222222233()()()3ZSPjQdUZIZRjXUUPRQXPXQRjUjUUU12222122221222dU=U+jUUdU+UUU+jUU(UU)UUarctgUUPR+QXUUU=UU近似计算：如果已知始端电压和始端功率，如何求末端电压和末端功率？相量图如何？几个概念（1）电压降落是指电力线路两端电压的相量差（2）电压损耗是指电力线路两端电压的有效值之差，即U1-U2，电压损耗是一个标量，一般可近似认为U1-U2≈△U，电压损耗常以百分数表示，即（3）电压偏移是指电力线路两端电压与电力线路额定电压的数值差，电压偏移也常以百分数表示，电力线路两端电压偏移百分数为：12djUUUUU12%100%NUUUU%100%1,2iNiNNi代表始、末端UUUU3.1.2电力线路上的电能损耗计算电力线路电能损耗的方法主要有两个：经验公式法和查表法。222222223311221232222123222211()nnznnknknKKKkkkkKPQPQPQPQWRtRtRtRtUUUUPQIRtRtU上述方法准确,但是计算工作量大,规划时用简化的方法求电力线路的电能损耗.（1）基本概念1）最大负荷利用小时数。可以从手册中查到该值maxmaxWTP2）负荷率=平均负荷最大负荷W=8760平均负荷8760小时PmaxPmaxT平均负荷W年负荷曲线3）年负荷率maxmaxmaxWTW8760P8760P8760年平均负荷年负荷率=年最大负荷8760小时PmaxPmaxT平均负荷W年负荷曲线4）最大负荷损耗时间maxmaxzWP8760小时PmaxPzWmax年负荷损耗曲线5)年负荷损耗率maxmaxmaxWW8760P8760P8760zz年平均负荷损耗年负荷损耗率=年最大负荷损耗8760小时PmaxPzWmax年负荷损耗曲线（2）查表法计算电力线路电能损耗的步骤为：a.查表得最大负荷利用小时数Tmaxb.查表得与最大负荷利用小时数Tmax对应的最大负荷损耗时间τmax。c.求电能损耗△WZmaxmaxZWP（1）经验公式法计算电力线路电能损耗的步骤为：210.1~0.4K年负荷损耗率（年负荷率）（）（年负荷率）max(8760zWP年负荷损耗率）a.计算最大负荷时的功率损耗b.查表得到最大负荷利用小时数Tmaxc.求年负荷率d.用下面的经验公式,求年负荷损耗率，e.求电能损耗△WZmaxPmax8760T线损率12100%100%ZZZ线损率线损率是供电企业重要的指标统计线损=理论线损+管理线损潮流图演示有载调压变压器线路的负载与空载运行线路空载运行2022121~~0~.0,0222222222222222BRUUBXUUXQRPUBUQBUjSSjQPSGRy末端空载，则：已知：NNUKVlxbBXUUU1.1420500%10021002100%21121端电压将高于公里长，则空载时的末线路，例如平方成正比。电压损耗与线路长度的电压损耗线路空载运行电压相量图2U2yI1U1UUU3.2变压器运行状况的分析与计算222222ZTTTT222(j)SPQSZRXUU22222222TT2222jPQPQRXUUZTZTjPQ2222yT1T1TT1T1TyTyTˆ(j)jjSUYUGBUGUBPQ变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗发电厂中的变压器已知始端功率和电压，变电所中的变压器已知末端功率和电压变电所的变压器发电厂的变压器2222kN2kN1ZTZT22222N1N2222kN2kN1ZTZT222N1N220101yTyT22NN220N10N1yTyT22NN10001000%%10010010001000%%100100PUSPUSPPUSUSUUSUUSQQUSUSPUPUPPUUISUISUQQUU22SS11SS12NUUU221k2ZTZT22NN22kN2kN1ZTZT2NN00yTyT00yTNyTN10001000%%10010010001000%%100100kPSPSPPSSUSSUSSQQSSPPPPIIQSQS2NSS1NSSkkZTZTkkZTNZTN00yTyT00yTNyTN10001000%%10010010001000%%100100PPPPUUQSQSPPPPIIQSQS实际功率是S时22TyTyTZTZTNN2200kkNNNNjj%%jj1001001000100SSSPQPQSSPIPUSSSSSS22TyTyTZTZTNN(j)jSSSnPQnPQnSnS2T2TT22T2TT2δPRQXUUPXQRUU2212TT()(δ)UUUUTT2TδarctanUUU3.2.2变压器的电能损耗励磁支路的电能损耗阻抗支路的功率损耗0yT87601000PW2kZTmaxN1000PSWS3.3辐射形网的潮流分布计算有四种已知条件（1）已知末端电压和功率，求始端电压和功率（2）已知始端电压和功率，求末端电压和功率（3）已知始端电压，末端功率，求始端功率和末端电压。（4）已知始端功率，末端电压，求始端电压和末端功率。3.3辐射形网的潮流分布计算1)由已知接线图作出等效电路；2)作出简化等值网络图；3)用逐段推算法推算其潮流分布。已知末端功率和末端电压4S4U式②303yU式④44US式①34S3S30yS3S33US式①23S2S20yS2S22US式