电力系统分析基础(第三章)(1).ppt

,电力工程系,DepartmentofElectricalEngineering,电力系统分析基础PowerSystemAnalysisBasis（三）,任建文,第三章简单电力网的计算与分析,本章主要内容,1.潮流计算的目的及内容,2.电压降落（损耗、偏移）、功率损耗的计算,3.手算潮流的原理和方法,1辐射型,2两端型,3环网型,,同一电压等级已知末端电压或首末端电压,不同电压等级归算电压或折算参数,,计算自然功率（力矩原理）、强迫功率,找功率分点、打开、按辐射型计算,,单级从电源点打开无强迫功率,多级电磁环网归算法、等值法,4.潮流调整,自然分布、串联电容、串联电抗、附加串联加压器,第三章简单电力网的计算与分析,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）,,负荷（P，Q）,,潮流计算,给定,发电机（P，V）,求解,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,第一节基本概念,一、负荷的表示,*,负荷一般以功率表示单位P（kw）、Q（kvar）、S（kva）,第一节基本概念,二、电压降落、电压损耗、电压偏移,目的对于一条线路（变压器）有负荷流过时，首末端电压不等，造成电压损耗，可以推导已知端的S和U时求另一端的S和U,1、已知U2及S2求U1,*,*,以U2为参考电压,纵分量,横分量,,,,*,*,*,*,*,纵分量,横分量,,,2、已知U1及S1求U2,3、实际计算时的简化（按二次项式展开取前两项）,电压降落,电压损耗,电压损耗百分比,不超过10,当Q为负值即容性负载时，ΔU可能为负值，末端电压高于首端电压,电压偏移,电压偏移,反映供电电压质量,电压调整,电压调整,U20为线路末端空载电压,三、功率损耗,线路、变压器存在阻抗和导纳，消耗P和Q消耗能量，产生热量，老化设备,1、线路中功率损耗的计算,,末端导纳中的损耗,阻抗中的损耗,首端导纳中的损耗,三、功率损耗,2、线路上的电能损耗,输电效率％,有关负荷的系数,最大负荷利用小时数,年负荷率,年负荷损耗率＝K年负荷率1-K年负荷率2,线损率,最大负荷损耗时间τmax与Tmax及功率因数有关,3、变压器中功率损耗的计算,,,,第二节辐射型网络的潮流计算,一、同一电压等级开式网计算,计算时，开式网负荷一般以集中负荷表示，并且在计算中总是作为已知量,已知末端电压Ua时，求Ud及Sd，或已知首末端电压Ud时，求Ua及Sd,合并简化,1、已知Ua时（精确计算）,末端导纳消耗功率,注入a点的功率,Ⅰ段线路中功率损耗,Ⅰ段线路中电压降落,第一步,,确定B点电压,第二步同第一步方法相同，求第II、III段中的压降及功率损耗,,B点的等值负荷,最终,说明各线路电压降纵分量相位不同，不能做代数相加,2、已知Ud时（简化计算）,取各点电压为UN，计算各点对地电纳中的功率ΔQi，然后与负荷合并,,再计算各点功率，仍从第I段起算功耗及各点注入功率,,I段,,II段,最后计算各点电压，以Ud为参考，由III段回算,,III段,其余以此类推,3、35KV及以下线路的简化处理,忽略线路电纳,计算电压时不考虑线路中的损耗,,各段中损耗,各段电压降落纵分量,电压损耗,作业电网如图所示，线路额定电压110KV，首端电压为118KV，求运行中各点电压及各断线路中功率损耗,二、不同电压等级开式网计算,电网中有变压器时需归算降压一次侧，升压二次侧,,,折算后的阻抗与具有变比为K的理想变压器串联,只用折算后的参数,这种方法在两侧电压经变压器时要归算,开始时按一次侧（或二次侧）额定电压计算，计算结果反归算,第三节两端供电网计算,概念两个电源同时从两侧向网内供电两端供电网,模型,等值图略去导纳支路,推导过程,两边取共扼乘3UNΦ,不考虑网络中功率损耗时,同理从a’端推导,对于有n1段，n个负荷的情况,物理解释,第一部分,力矩原理，自然分布,第二部分,强迫循环功率,上述推导初步功率分布（不计线路功率损耗）,,,,,,,,,几点说明,两端网络从功率点分开，按开式网计算功率损耗及电压降,计算循环功率时，两端电压及额定电压已有效值带入计算（各点电压的相位差角不大）,均一电力网络,功率分点某一节点功率，有两侧电源供给，标记有功与无功功率分点可能不在同一点上,,求功耗时，功率分点电压未知，近似以UN代,如单位长度电阻相同,第四节环形网络中的潮流计算,一、单电压等级环形网的潮流计算,概念单电压级环形网络环路中无变压器接入,模型,等值图从母线1上将环网分开，把变压器损耗记入负载,,,Z31,1,3,,,,,Z23,2,,,,,,Z12,1’,,,,推导按两端供电网络计算，取U1U1’,二、多级电压闭式网的潮流计算,概念电磁环网闭式电网中具有变压器接入,模型,推导有两种解题方法,1、归算法，折算到线路侧,,当k1≠k2时，两端有压降,有循环功率,2、用型等值网络,利用两端供电的公式计算（比较麻烦）,第五节电力网络的简化方法及其应用,一、电力网的简化方法,推导,结论,1、等值电源法,2、负荷转移法,1二点变一点,2一点变二点,3、消去节点法,采用负荷移置和星网变换,,二、简单电力网络潮流计算的实践,P123例3-5等效电源法及负荷转移法求解。结论等效电源法可得真解，负荷转移法不能随意使用,P124例3-6多环网系统利用负荷转移法求解。计算过程先消节点（负荷转移）化简网络，形成主环，算主环网潮流，再把负荷移回原处，求原网潮流，在功率分点处解开算功率损耗，最后计算电压降落。结论负荷转移法可以在各节点电压的大小和相位相差不大情况下使用。,P129例3-7计及负荷静态电压特性后的潮流计算。结论费时，费力，一般不考虑。,作业,1、某电力系统等值电路如图2所示，已知ZAB4j24欧，若始末两端电压有效值分别为240kv和220kv,末端无功为QB150Mvar,末端有功未知。求末端功率因数和始端视在功率。,2、一环形电力系统如图4所示，电源点在D点，负荷在A，B，C点，其中从A经D到C的弧形距离为400米，弧线AB和BC的长度分别是200米和100米。图中BC作为环网的联络线，为使BC之间不流过电流，试求电源D的具体位置应在何处（其中线路单位长度的阻抗相同，各负荷功率因数也相同）。,第六节电力网络潮流的调整控制,,潮流调整,开式网无法调整，取决于各点负荷,环网变压器分接头，一般用于调整无功功率,两端供电电源电压或功率（幅度小）,一、调整控制潮流的必要性及调控原理,,功率自然分布,单位长度参数相等时按长度分布,不等时，取有功功耗最小按电阻分布,缺点有时不能满足安全、优质、经济的要求,,手段,串联电容串联在阻抗相对过大的线路上,附加串联加压器产生环流或强制循环功率,串联电抗限流，避免该线段过载,,调控原理附加串联加压器产生强迫循环功率,加入附加电动势,考虑到R∑X∑，取R∑0，则,,串联电势,纵向产生强迫循环功率的无功部分,横向产生强迫循环功率的有案可查功部分,,改变电压大小改变网络中无功功率的分布,改变电压相位改变网络中有功功率的分布,,举例说明,二、具体实现方法,1、串联电抗原理上存在缺陷，未使用,2、串联电容,,高压输电系统中提高稳定,中压配电系统中改善电压质量,未能作为控制潮流手段须开关频繁投切,3、借附加串联加压器控制潮流,4、借灵活交流输电装置控制潮流,概念灵活交流输电系统是指以晶闸管（即可控硅）置换传统交流输电系统中各种机械式调节器和开关后所呈现的新系统,可控串联电容,改变晶闸管的触发角可平滑地并在较大范围内改变其容抗,可控移相器,仍是串联加压器,以晶闸管和电源变压器二次侧若干个绕组替代了原用以调节附加电动势大小的分接头，可得13-13共27级调节,快速有载调节，不影响供电的连续性,综合潮流控制器,交流直流交流系统替代移相器,可改变线路电压的大小和相位，等值地串入电容或电感、等值地并入电容或电感。,