第一章 电力系统的基本概念(1).ppt

1,第三章简单电力网络的计算和分析,电力系统稳态分析,2,第三章简单电力网络的计算和分析,电力线路和变压器的运行状况的计算和分析简单电力网络的潮流分布和控制,3,电力网络特性计算所需的原始数据,用户变电所的负荷功率及其容量电源的供电电压和枢纽变电所的母线电压绘制等值电路所需的各元件参数和相互之间的关联、关系等等,4,第一节电力线路和变压器运行状况的计算和分析,一.电力线路运行状况的计算和分析电力线路功率的计算已知条件为首端电压，首端功率S1P1jQ1，以及线路参数。求解的是线路中的功率损耗和末端电压和功率。解过程从首端向末端推导。1）首端导纳支路的功率,,5,阻抗支路首端功率阻抗支路中损耗的功率,4）阻抗支路末端功率,6,末端功率,,末端导纳支路的功率,电力线路电压的计算求取末端电压的方法如下，令,7,相角为简化为,从末端向始端推导已知条件为末端电压U2，末端功率S2P2jQ2，以及线路参数。求解的是线路中的功率损耗和始端电压和功率。,其幅值为,8,功率的求取与上相同电压的求取应注意符号电压质量指标电压降落指线路始末两端电压的相量差。为相量。电压损耗指线路始末两端电压的数值差。为数值。标量以百分值表示,9,电压偏移指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差。为数值。标量以百分值表示电压调整指线路末端空载与负载时电压的数值差。为数值。标量以百分值表示,10,电力线路上的电能损耗最大负荷利用小时数Tmax指一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax，即年负荷率一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax与8760h的乘积，即年负荷损耗率全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗与8760h的乘积，即,11,最大负荷损耗时间全年电能损耗除以功率损耗，即求取线路全年电能损耗的方法有以下两个根据最大负荷损耗率计算根据最大负荷损耗时间计算,12,电能经济指标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，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,13,电力线路运行状况的分析空载末端电压可能高于始端，即产生电压过高现象。其中电缆尤为突出。,有载与发电机极限图相类似。（如负载为纯无功负荷）,,,,,,,,14,若负载为纯有功负荷，同理可分析。,若负载既有有功，又有无功负荷，同理可分析。,,,,,,,,,,,,,,,15,将上图逆时针旋转α角，使PP、QQ线分别与纵轴、横轴重合。由于电压降落dU的长度与末端视在功率S2成正比，图纸的P2、Q2坐标就以相同的比例尺分别表示末端有功、无功功率的大小。由于这图主要用以分析线路末端的运行特性，常称作电力线路的末端功率圆图。,P2P2－有功P2为定值，无功Q2变动时，始端电压端点的运动轨迹；Q2Q2－无功Q2为定值，有功P2变动时，始端电压端点的运动轨迹；－负荷功率因数为定值，视在功率S2变动时，始端电压端点的运动轨迹；S2S2－视在功率S2为定值，负荷功率因数变动时，始端电压端点的运动轨迹；圆弧U－末端功率圆。圆上各点的坐标分别对应于始末端电压都为定值时，末端的有功、无功功率。,16,二.变压器运行状况的计算和分析,变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗用变压器的型电路功率变压器阻抗支路中损耗的功率,,17,变压器励磁支路损耗的功率变压器始端功率电压降落（为变压器阻抗中电压降落的纵、横分量）注意变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的无功功率符号相反,,18,电能损耗与线路中的电能损耗相同（电阻中的损耗，即铜耗部分）电导中的损耗，即铁耗部分，近似取变压器空载损耗P0与变压器运行小时数的乘积，变压器运行小时数等于8760h减去因检修等而退出运行的小时数。根据制造厂提供的试验数据计算其功率损耗,19,进一步简化要注意单位间的换算。,20,2.节点注入功率、运算负荷和运算功率,21,22,解由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示。,在节点1处导纳产生的无功功率,23,在节点1处导纳产生的无功功率,线路阻抗上消耗的功率,24,所以末端功率,25,第二节辐射形和环形网络中的潮流分布,功率的计算电力网络的功率损耗由各元件等值电路中不接地支路阻抗损耗和接地支路导纳损耗构成。阻抗损耗导纳损耗输电线变压器,一、辐射形网络中的潮流分布,26,电压的计算当功率通过元件阻抗（ZRjX）时，产生电压降落注意要分清楚从受电端计算还是从送电端计算潮流的计算已知条件往往是送电端电压U1和受电端负荷功率S2以及元件参数。求解各节点电压、各元件流过的电流或功率。计算步骤根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等值电路简化。,27,根据已知的负荷功率和网络额定电压，从受电端推算到送电端，逐一近似计算各元件的功率损耗，求出各节点的注入和流出的功率，从而得到电力网络的功率分布。c.求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始端向末端逐段推算电压降落。（这里不再重新计算功率损耗）注意第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布，因此，这是一种近似计算方法，若要计算结果达到精度要求，可反复上列步骤，形成一种迭代算法，直到精度满足要求为止，只是在迭代计算中，第二步不再用额定电压，而用在上次计算中得到的各点电压近似值进行计算。,,28,29,30,31,32,二、环形网络中的潮流计算,环形网络中的功率分布。介绍的是最简单的单一环网，主要由一个电源供电。,第一步将单一环网等值电路简化为只有线路阻抗的简化等值电路。,33,根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路；,,34,以发电机端点为始端，并将发电厂变压器的励磁支路移至负荷侧；将同一节点下的对地支路合并，并将等值电路图重新编号；在全网电压为额定电压的假设下，计算各变电所的运算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应节点。,35,,36,第二步用简化的回路电流法解该简化等值电路通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近似认为是额定电压,37,第三步用相同的方法求解第四步计算整个网络的功率分布,,38,由此，扩展到相应的多节点网络的计算当中,39,若网络中所有线段单位长度的参数完全相等，且,40,重要概念,功率分点网络中某些节点的功率是由两侧向其流动的。分为有功分点和无功分点。在环网潮流求解过程中，在功率分点处将环网解列。,在无功分点处解列，因为电网应在电压最低处解列，而电压的损耗主要为由无功功率流动引起的，无功分点的电压往往低于有功分点的电压。,当有功分点和无功分点不一致时，将在哪一个分点解列,41,2.两端供电网络中的功率分布,回路电压为0的单一环网等值于两端电压大小相等、相位相同的两端供电网络。同时，两端电压大小不相等、相位不相同的两端供电网络，也可等值于回路电压不为0的单一环网。,,42,以回路电压不为0的单一环网为例，其求解过程为设节点1、4的电压差为,通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近似认为是额定电压,且不计损耗,用简化的回路电流法解简化等值电路,43,流经阻抗Z12功率为,流经阻抗Z43功率为,44,计算各线段的电压降落和功率损耗，过程为求得网络功率分布后，确定其功率分点以及,流向功率分点的功率，在功率分点即网络最低电压点将环网解开，将环形网络看成两个辐射形网络，由功率分点开始，分别从其两侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗。,45,3.环形网络中变压器变比不匹配时的循环功率,,例如将图中短路器1断开时其左侧电压为10.5242/10.5242kV；右侧电压为10.5231/10.5231kV；从而，将该断路器闭合时，将有顺时针方向的循环功率流动，其表达式仍与两端供电网络相同。,46,47,第三节电力网络的简化方法及其应用,有三种简化方法等值电源法两个或两个以上有源支路向同一节点供电时，可用一个等值有源支路替代。替代后，网络中其他部分的电压、电流、功率保持不变。,,48,利用戴维南定律,求等值电源支路阻抗,49,求等值电源电势,,50,,,51,从等值电源支路功率还原求各原始支路功率,52,负荷移置法将一个负荷移置两处,53,负荷移置法将一个负荷移置两处,,同理,54,将两个负荷移置一处,55,消去节点法消去节点法实际由两部分组成，即负荷移置和星-网变换。,,56,,57,第五节电力网络潮流的调整控制,一、调整控制潮流的必要性,若各段参数相同,58,若各导线各不相同，且,这时网损则为,,,59,即有功功率损耗最小时的功率分布应按线段电阻分布而不是阻抗分布。按阻抗分布功率，叫功率自然分布，这种分布是不加控制的。为了保证供电的安全、优质、经济的要求，因此需调整控制潮流。,60,二、调整控制潮流的手段主要有串联电容作用抵偿线路的感抗，将其串联在环网中阻抗相对过大的线路上，可起转移其他重载线路上流通功率的作用。串联电抗作用限流，将其串联在重载线路上可避免该线路过载。但其上的电压损耗增大，影响电压质量，并对系统运行的稳定性有影响，一般不用。,61,附加串联加压器作用产生一环流或强制循环功率，使强制循环功率与自然分布功率的叠加可达到理想值。,,,,,,,62,Ecx－纵向附加电势，其相位与线路相电压一致；,Ecy－纵向附加电势，其相位与线路相电压相差900；,Ecx、Ecy均由附加串联加压器产生。,63,64,1.串联电容,电容、电感加在何处呢,2.串联电感,电感串联在2－3线路上,电感串联在1－3线路上,3.串联加压器,65,本章小结,1、电力线路的电压损耗与功率方程,如图所示简单电力系统,66,相量示意图为,相应的,电压偏移某一点电压偏移其额定值的程度，即,电压降落,电压损耗,67,2、变压器的损耗计算,方法1利用变压器的等效电路；方法2直接利用变压器的四个参数Pk，Uk％、P0、I0％,3、电力网的电能损耗计算,4、辐射形及环形网络的潮流分析计算（1）已知末端功率、电压，求始端功率、电压（或相反）；（2）已知末端功率、始端电压，求始端功率、末端电压（或相反）。,