电力系统分析稳态教案

1本学期主要内容：与电压调整第六章、无功功率平衡与频率调整第五章、有功功率平衡潮流计算机算法第四章、复杂电力系统潮流手算算法第三章、简单电力系统稳态运行分析§3简单电力网络的计算和分析主要内容：1、网络元件（线路、变压器）电压降落、功率损耗计算；2、辐射形网络中的潮流分布；3、环形网络中的潮流分布；4、电力网络潮流控制。问题：给定运行条件，求网络中电压、功率的分布情况。§3.1电力线路和变压器运行状况的计算与分析1、电力线路运行状况的计算与分析1.1、几个符号约定S~—复功率；S—视在功率；*S—S~的共轭。1.2、P+jQ与I的关系IUSQP1~111j1111~1jUQPUSIIUSQP2~222j2222~2jUQPUSI2222112222222121212USUSUQPUQPIII1U2UZ11jQP22jQPI21.3、电力线路上的电压降落已知：22~22j,QPSU.求1U取2U与实轴重合，则：ZUSUU2221~可得)()()(222222222221URQXPjUXQRPUjXRUjQPUU令222UXQRPU——电压降落纵分量；222URQXPU——电压降落横分量。将上式改写为：UjUUU)(21有：2221)()(UUUU＋UUU21tan一般情况下，UUU2，则222221UXQRPUUUU。1U2UZ22jQP2UUdUU1U3例、10kV线路的等值电路如图所示，已知kVU2.102。试求始端电压1U并作电压相量图。解：)(39.02.104)3(24222kVUXQRPU)(16.22.102344222kVURQXPU)(42.1205.10)(21kVUjUUU1.4、电力线路上的功率损耗图3.1电力线路的电压和功率图3.1中，已知末端电压为022UU，末端功率为222~jQPS.求:111~jQPS。2UU1UUj421UVUk2.102MVA3j41~S1~S2~S2~S2U1U2Y2YZ2~yS1~yS41)末端导纳支路的功率~2yS为22222222222222121)j(212)2(~yyyQjPjBUGUUBGUUYUUYS2）阻抗支路末端的功率2~S为2222222222222)()(~~~QjPQQjPPQjPjQPSSSyyyyy3）阻抗支路中损耗的功率zS~为zZzQjPXUQPjRUQPjXRUQPZUSS22222222222222222222'2)()(~4）阻抗支路中始端的功率1~S为11222221)(~~~QjPQQjPPQjPQjPSSSzZzZz5）始端导纳支路的功率1~yS为11212121111112121)j(212)2(~yyyQjPjBUGUUBGUUYUUYS6）始端功率1~S为1111111111111)()(~~~jQPQQjPPQjPQjPSSSyyyyy注：（1）求解步骤；5（2）当已知~11,SU，求~22,SU时，注意符号。类似于已知末端求始端，两点不同a）电压，b）功率符号；（3）当22~2jQPS时，注意符号。1.5、几个基本概念（定义）（1）电压降落：21UUUd（2）电压损耗：21UU；电压损耗%：10021NUUU（3）电压偏移始端电压偏移NUU1或)100(1NNUUU末端电压偏移NUU2或)100(2NNUUU（4）电压调整220UU；电压调整%%10020220UUU（5）输电效率%%10012PP1.6、电力线路上的电能损耗（1）分段计算求和knkkkkZnZZZtRUQP*122221（2）实用计算（不介绍）最大负荷利用小时数maxmaxPWT：一年中负荷消耗的电能W除以一年中的最大负荷maxP。年负荷率：一年中负荷消耗的电能W除以一年中的最大负荷maxP与8760h的乘6积。876087608760maxmaxmaxmaxmaxTPTPPW年负荷率。。。。。。。1.7、电力线路运行状况的分析（G=0）（1）空载运行00~2GS；22~221BUjSy(容性)2222221~~~BUjSSSy22'2'2210BUQP；XBUU221；RBUU221结论：空载时，12UU，线路长时，应采取措施防止末端电压过高。（2）仅有无功功率2Q（线路末端导纳功率略去）22UXQU；22URQU结论：负荷为纯感性无功功率时，始端电压总高于末端，但其相位却总滞后于末端，即0。)0,(21UU。且,,22UQ（3）仅有2P22URPU；22UXPU结论：0,21UU，且,,12UP（4）22jQP都有2UU1UU2yI722URPUP；22UXPUP22UXQUQ；22URQUQ结论：RXPQ//22时，0,21UU（5）电力线路功率圆图。类似于同步电机运行极限图。2、变压器运行状况的计算2.1、变压器中的电压降落，功率损耗电压降落：2'2'2UXQRPUTTT2'2'2URQXPUTTTTTUUUUj212221TTUUUUTTTUUU21tan功率损耗：ZTZTTTTTzTQPXUQPjRUQPjXRUQPZUSSTj)(~22222222222222222222'2yTyTTTTTTTyTQPUjBUGUjBGUUYUUYSj)(~21212111112U1UTZ~1S~'1STY~yTS~2~'2SS8注：（1）若已知1~1,US，计算时注意符号；（2）线路：jBGY212；变压器：TTTjBGY3、节点注入功率、运算负荷和运算功率（化简网络）~1GS—电源功率；~2GS—等值电源功率；~'2GS—运算功率；~2LS—负荷功率；~1LS—等值负荷功率；~'1LS—运算负荷。4、本节小结（1）掌握几个基本概念电压降落，电压损耗，电压偏移，电压调整，运算功率，运算负荷（2）掌握电力线路、变压器运行状况的计算（3）理解电力线路运行状况的分析。§3.2辐射形和环形网络中的潮流分布1辐射形网络中的潮流分布1.1辐射形网络辐射式、干线式、链式（双回线、单回线）特点：各线路有明确的始端和末端（相对于电源端来说）。潮流计算时逐段进行计算即可。1.2、辐射形网络潮流计算（a）网络接线图G~1GS~2GS~'2GS~'1LS~1LS~yS~yS22~2jQPSLG1T2T1234l9（b）等值电路（c）简化等值电路（1）已知~4S，4U（推算法）4~4US，~34S~30y'3SS3~3US，~23S~20y'2SS2~2US，~12S~1S4~4US，3434UU~33,SU2323UU~22,SU2323UU1U当4U未知，则设一个略低于额定电压值的4U，进行上述计算，并把计算得到的各母线电压归算至原级，检查各母线电压偏移10%？是，则重新假设4U，重新上述计算。（2）已知~4S，1U（试算法）（常见）a、设044UU（近似于额定电压）推算过程：始端末端~0404~1111,,SUSU12341TZ1TY1Z2/1Y2/1Y2TZ2TY~4S4U1U~1S~'2S123412Z23Z34Z~4S20y30y~2S~3S~'3S10~1414~1101,,SUSU~0414~2121,,SUSU~2424~2101,,SUSU……~0414~11,,SUSUnnn经过反复推算，即可得足够精确的结果。b、设0234NUUUU（近似算法）一起推算功率：1~12~2~20~23~3~30~34~4~4,,,SSSSSSSSSUyy回来推算电压：434343~323232~212121~1,,,,,,UUUSUUUSUUUSU1.3、辐射形网络潮流求解步骤（1）由已知的电气接线路做出等值电路，并简化等值电路（当变电所较多时，运用运算功率和运算负荷进行简化）（2）当已知44~,US时，用推算法。当已知14~,US时，用试算法。例：110kV网络阻抗参数及负荷如图所示，已知电源电压kVUA121,求功率分布及各母线电压。（可以不计U）~AS4020jA~BSBC~B'SMVAj30403020jMVAj810解：设BNcUUU01100MVAjjSBC407.0271.03020110810222~11MVAjjjSSSCBCB593.7793.9)810(407.0271.0~~~'MVAjjjjSSBB407.22207.30)3040()593.7793.9(3040~'~MVAjjSAB676.4338.24020110407.22207.30222~MVAjjjSSSABBA083.27545.32)676.4338.2()407.22207.30(~~~已知kVUA121kVUAB332.1412140083.2720545.32kVUUUABAB668.106332.14121kVUBC972.3668.10630593.720793.9kVUUUBCBC64.110972.3668.1062、环形网络中的潮流分布2.1、环形网络环形网络、两端供电网络特点：没有明确的始端和末端，要求找出功率分点，将环网变成辐射形网络进行计算。2.2、环形网络潮流计算（1）求初始功率分布（a）网络接线图G141l232l3l651T2T3T12（b）简化等值电路据KVL，3132232123131232312)()(0ZIIIZIIZIZIZIZIaaaa（1）设全网电压恒定，即0NCBAUUUU将NUSI代入（1）式，得0323122312SSSZSSZSZaaa—负荷矩法—同理，3123122123122331231233123123~~)(~~~)(~ZZZSZSZZSZZZSZSZZSba对均一网，有：3123122123122331231233123123~~)(~~~)(~lllSlSllSlllSlSllSba对于上式可理解为将节点1一分为二，得一等值两端供电网络的等值电路如下图所示。其两端电压大小相等、相位相同。12312Z23Z3