电力系统分析第二章-新

电力系统分析第二章简单电力系统的分析和计算第二章简单电力系统的分析和计算2.5电力线路导线截面积的选择2.3电力网络的潮流分布计算2.2电能损耗2.1网络元件中的电压降落和功率损耗2.4网络变换2.1网络元件中的电压降落和功率损耗发电机发出功率SLGT-2LT-1输配电系统在运送功率的同时也消耗功率负荷消耗功率潮流计算是电力系统稳态分析的主要方法，其实质是求解表述电力网络变量关系的非线性方程。电力系统稳态分析的目的：确定系统各处电压和电力网的功率分布，即潮流分布。潮流计算主要是确定电压与功率的分布，因此用功率代替电流可得：2.1网络元件中的电压降落和功率损耗1221dU=U-U=ΔU+jδU=(R+jX)I=(R+jX)I1S2S1I2I12ZRjXdU1U2U12一、网络元件中的电压降落1．电压降落：串联阻抗元件首末两端电压的相量差。为电压降落纵分量；ΔU为电压降落横分量。δUˆˆ；1111122222S=UI=P+jQS=UI=P+jQˆˆˆˆ；121212SSdU=IZ=(R+jX)dU=IZ=(R+jX)UU2.1网络元件中的电压降落和功率损耗111111111P-jQPR+QXPX-QRdU=()(R+jX)=+jUUU；2121-δUU=U-dUδ=arctgU-ΔU111U=U0=U①以为基准，即1U1S2S1I2I12ZRjXdU1U2U1221U2UdUUjU相量图2.1网络元件中的电压降落和功率损耗222222222P-jQPR+QXPX-QRdU=()(R+jX)=+jUUU；1212δUU=U+dUδ=arctgU+ΔU②以为基准，即2U°222U=U0=U1S2S1I2I12ZRjXdU1U2U1211U2UdUUjU相量图2.1网络元件中的电压降落和功率损耗，，1111111122222222PR+QXPX-QRΔU=δU=UUPR+QXPX-QRΔU=PR+QXΔU=UPX-QRδU=δU=UUU★电压降落统一表达式：☆说明2：单位：阻抗―Ω；电压―kV；功率―MVA、MW、Mvar。特别注意：计算电压降落时，必须用同一端的电压与功率。☆说明1：在采用有名制进行计算时，借用单相电路进行三相计算，即为节点1、2的线电压相量，为支路12两侧的三相复功率。、12UU、12SS2.1网络元件中的电压降落和功率损耗×12NU-U%100%U电压损耗＝×NNU-U%=100%U电压偏移计算公式的简化：，，PR+QXQXΔU=ΔU=UUPX-QRPXδU=δU=UU即元件两端电压大小之差取决于无功功率即元件两端电压相角之差取决于有功功率②高压输电线路的特性XR，可令R0，则：2、其他电压质量指标：12PR+QXU-UU①110kV以下系统横分量δU可略去不计，则：电压损耗：两点间电压模值之差，常用百分数表示；电压偏移：线路始、末端电压与线路额定电压数值之差，常用百分数表示。2.1网络元件中的电压降落和功率损耗22S12112212ΔS=S-S=IZ=IZˆˆˆˆ2222121212SSI==I=UU22211121P+QI=U22222222P+QI=U222S12SS2P+QΔS=IZ=ΔP+jΔQ=(R+jX)U1S2S1I2I12ZRjX＝SS1U2U121、串联阻抗支路功率损耗的计算：二、网络元件中的功率损耗111U=U0=U①以为基准，即1U②以为基准，即2U°222U=U0=U2.1网络元件中的电压降落和功率损耗ˆ22PPPΔS=UY=ΔP+jΔQ=U(G-jB)2、并联导纳支路功率损耗的计算：注：无功∆QP的正负与电纳B的正负相反。UYGjBPS1S2SS1SS2S2PS1PS2BjRjXSS1U2U122Bj、、1122SUSU正向计算：已知、、2211SUSU反向计算：已知正反向计算原理完全相同，逐步递推即可，只是推算方向不同。3、电力线路的功率损耗计算：2.1网络元件中的电压降落和功率损耗、、2211SUSU以反向推算为例：1S2SS1SS2S2PS1PS2BjRjXSS1U2U122Bj222U=U0=U已知，设、22SU×2P22S22P222S1S2SS2S2S221S1P1S2S2S2S21211222P11BΔS=-jUS=S+ΔS2S=S+ΔSP+QΔS=(R+jX)US=S+ΔSPR+QXPX-QRdU=+jU=U+dU=UδUUBΔS=-jU22.1网络元件中的电压降落和功率损耗×（）（）R+jX=0.105+j0.409210=22.05+j85.29Ω×××（）-6-4B2.7810210==2.91910S221S2SS1SS2S2PS1PS2BjRjXSS1U2U122Bj例题2-1：一条220kV的架空输电线路，长度为210km，单位长度的线路参数为：；线路末端负荷为100MW，，末端电压为209kV。试求线路首端的电压和功率。6111r0.105/km0.409/km2.7810S/kmxb＝，，cos0.92解：由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示：，2P=100MWcos=0.92线路末端已知：×（）22sin0.392Q=P=100=42.6Mvarcos0.92则2.1网络元件中的电压降落和功率损耗××（）2-42P22BΔS=-jU=-j2.91910209=-j12.75Mvar2（＋）＋（）S22P2S=S+ΔS=100j42.6-j12.75=100j29.85MVA（）（）（）2222S2S2S222P+Q100+29.85ΔS=R+jX=22.05+j85.89=5.49+j21.41MVAU209（＋）（）＋（）S1S2SS=SΔS=100j29.85+5.49+j21.41=105.49j51.26MVA＋（）（）oS2S2S2S21222PR+QXPX-QRU=U+j=209+22.82+j37.95=234.99.3kVUU××（）2-42P11BΔS=-jU=-j2.91910234.9=-j16.1Mvar2（＋）＋（）1S1P1S=S+ΔS=105.49j51.26-j16.1=105.49j35.16MVA22U=U0=209kV设首先计算线路末端功率：线路阻抗功率损耗：线路首端电压：线路首端功率：，1S2SS1SS2S2PS1PS2BjRjXSS1U2U122Bj2.1网络元件中的电压降落和功率损耗()()、2P1S11P222S1SS1S1S2221S1S1S1S1212211ΔS=G+jBUS=S-ΔSS=S-ΔSP+QΔS=R+jXSUUPR+QXPX-QRdU=+jU=U-dU=UδUU4、变压器的功率损耗计算：正反向计算原理完全相同，逐步递推即可，只是推算方向不同。111U=U0=U以正向计算为例：；设、、1122SUSU1S1SS2SPSGjBRjXSS1U122U、、1122SUSU正向计算：已知、、2211SUSU反向计算：已知例题2-2：一台型号为SFL1-31500/110，变比为110/11kV的降压变压器，已知始端电压为108kV，输入功率为20＋j15MVA，其归算到110kV侧参为：。试求变压器末端电压和功率。×-6ΤΤΤΡ=2.32ΩX=40.3Ω,G=2.5710S,,×-6ΤΒ=18.210S2.1网络元件中的电压降落和功率损耗解：设，11U=U0=108kV＋1S=20j15MVA（＋）（）＋（）S11PS=S-ΔS=20j15-0.03+j0.21=19.97j14.79MVA首先计算导纳支路功率损耗：1S1SS2SPSTTGjBTTRjXSS1U122U××（）（）（）2PTT1-62ΔS=G+jBU=2.57+j18.210108=0.03+j0.21MVA2.1网络元件中的电压降落和功率损耗阻抗中功率损耗：()()（）2222S1S1STT221P+Q19.97+14.79ΔS=R+jX=2.32+j40.3=0.12+j2.13MVAU108－（＋）（）＋（）2S1SS=SΔS=19.97j14.79-0.12+j2.13=19.85j12.66MVA变压器末端输出功率：（）（）oS1TS1TS1TS1T2111PR+QXPX-QRU=U-+j=108-5.95+j7.13=102.3-4kVUU变压器末端电压：×（）oo22T11U=Uk=102.3-4=10.23-4kV110末端实际电压：o2U=10.23-4kV＋2S=19.85j12.66MVA因此，变压器末端电压和输出功率：，2.1网络元件中的电压降落和功率损耗三、运算负荷和运算功率：关于变电所和发电厂的简化计算111yS=P+j(Q-ΔQ)111S=P+jQ222S=P+jQyyΔS=jΔQ-211SSS－负荷功率－等值负荷功率－运算负荷(a)变电所122SSS－电源功率－等值电源功率－运算功率111S=P+jQ222S=P+jQyyΔS=-jΔQ222yS=P+j(Q+ΔQ)G（b）发电厂2.2电能损耗最大负荷损耗时间τmax：全年电能损耗∆W除以最大负荷时的功率损耗∆Pmax，即：。maxmaxτ=ΔW/ΔP一、线路中电能损耗：2.2电能损耗×21P%=100%P输电效率××zz12zΔWΔW%=100%=100%WW+ΔW线损率输电效率：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，常以百分数表示：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。二、变压器中电能损耗：包括电阻中的铜耗和电导中铁耗两部分。2.3电力网络的潮流分布计算①由已知电气接线图作出等值电路；②简化等值电路；③用逐段推算法从一端向另一端逐个元件地确定电压和功率传输。一、简单开式网络潮流分布计算:1、基本步骤：（a）电气接线图T-2LT-143214321（b）等值电路图43211TZ（c）简化等值电路图2TZLZ2TY2LY1TY2LY1S4S34S23S20S30S12S30Y20Y34Z23Z12Z2S3S3S2S2.3电力网络的潮流分布计算（a）电气接线图T-2LT-143214321（b）等值电路图43211TZ（c）简化等值电路图2TZLZ2TY2LY1TY2LY1S4S34S23S20S30S12S30Y20Y34Z23Z12Z2S3S3S2S潮流计算分析以简化等值电路（c）为例进行分析：已知同一节点的电压和功率时，逐段推算潮流分布；已知不同节点的电压和功率时，循环往返推算潮流分布；2.3电力网络的潮流分布计算①已知；设，则：、44SU444U=U0=U2、已知同一节点的电压和功率时，逐段推算潮流分布：（a）电气接线图T-2LT-143214321（b）等值电路图43211TZ（c）简化等值电路图2TZLZ2TY2LY1TY2LY1S4S34S23S20S30S12S30Y20Y34Z23Z12Z2S3S3S2S★求得潮流分布结果后，根据需要将各个节点电压归算至原电压等级。4434334330S,UΔSSdUUΔS3323223220S,UΔSSdUUΔS22121123S,UΔSS,UdU2.3电力网络的潮流分布计算②已知；设，则：、11SU111U=U0=U（a）电气接线图T-2LT-143214321（b）等值电路图43211TZ（c）简化等值电路图2TZLZ2TY2LY1TY2LY1S4S34S23S20S30S12S30Y20Y34Z23Z12Z2S3S3S2S结论：这是一种将电压和功率由已知节点向未知节点逐段交替递推的方法。★求得潮流分布结果