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1、第三章简单电力网络的计算和分析1主要内容n本章主要内容：潮流计算的手算方法n潮流计算的内容：q各节点电压(幅值和相角)q各支路首末两端的输入、输出功率q支路电压损耗、功率损耗、电能损耗n本章重点：辐射形网络的潮流计算n本章难点：环网的潮流计算n学时：6n作业：思考题：2-3、2-5习题：4-3、2-5、2-9（a,b）、2-152目 录n第一节 电力线路和变压器运行状况的计算q电力线路运行状况的计算q变压器运行状况的计算q节点注入功率、运算负荷和运算功率n第二节 辐射形和环形网络中的潮流分布q辐射形网络的潮流分布q环形网络的潮流分布33.1 电力线路和变压器运行状况的计算n电力线路运行状况的计
2、算q功率计算q电压计算q电能损耗计算n变压器运行状况的计算q功率损耗q电压损耗q电能损耗n节点注入功率、运算负荷和运算功率43.1.1 电力线路运行状况的计算电力线路的型等值电 路已知： 电网的结构参数 部分运行参数 待求：另一部分运行参数根据已知条件和求解对象，将计算分为三类： (1) 已知末端电压和末端功率(2) 已知首端电压和首端功率(3) 已知首端电压和末端功率53.1.1.1 电力线路的功率计算n末端导纳支路的功率损耗 （31）63.1.1.1 电力线路的功率计算n阻抗支路的功率损耗 已知末端参数： 已知首端参数：（32）73.1.1.1 电力线路的功率计算n首端导纳支路的功率损耗
3、（31）83.1.1.1 电力线路的功率计算线路末端导纳支路功率损耗：阻抗支路末端功率 ：阻抗支路中功率损耗：阻抗支路首端功率：线线路首端导纳导纳 支路的功率损损耗 ：线线路首端功率： 9 电压降落：首端和末端电压的相量差， 电压损耗：首端和末端电压的数值差(U1-U2)。常用电网额定电 压的百分数表示。 电压偏移：首端和末端电压实际电压 与额定电压 的数值差(U- UN)。常用额定电压 的百分数表示。 电压调整：线路末端空载与负载时电压 的数值差(U20-U2)。常 用空载电压 的百分数表示。3.1.1.2 电力线路的电压计算n几个基本电压指标103.1.1.2 电力线路的电压计算n已知末端
4、电压和功率113.1.1.2 电力线路的电压计算n相量图相量图2（38）123.1.1.2 电力线路的电压计算n已知首端电压和功率133.1.1.2 电力线路的电压计算n相量图相量图1143.1.1.2 电力线路的电压计算相量图比较：153.1.1.2 电力线路的电压计算n注意：q电压降落纵、横分量表达式中的电压和功率是同一点的 参数。 q电压降落纵、横分量表达式中的功率应视为带符号数， 当功率的实际方向与参考方向不同时，相应的功率项应 反号。例如：线路空载。q每相阻抗、导纳的单位、S功率MVA、MW、Mvar电压kV线电压三相功率相电压单相功率163.1.1.2 电力线路的电压计算n线路空载
5、的分析：17结论：无功功率从节点电压数值大的节点流向节点电压数值小的节 点（例如空载线路）书P75（3-8）18结论：有功功率从节点电压相位大的节点流向节点电压相位小的节 点193.1.1.3 电力线路的电能损耗计算理论计算q功率损耗：瞬时值q电能损耗：描述的是某一时间段内功率损耗的 情况。例如全年的电能损耗。 203.1.1.3 电力线路的电能损耗计算213.1.1.3 电力线路的电能损耗计算n实用工程算法 q几个相关定义n最大负荷利用小时数 Tmax：一年中负荷消耗的电能除以一年中的 最大负荷。n年负荷率：一年中负荷消费的电能除以最大负荷与8760的乘积。n最大负荷损耗时间：一年中的电能损
6、耗除以最大负荷时的功率损 耗。 n年负荷损耗率：一年中的电能损耗除以最大负荷时的功率损耗与 8760的乘积积。 223.1.1.3 电力线路的电能损耗计算n工程计算方法一q第一步：由行业手册，查最大负荷利用小时数Tmax q第二步：由Tmax计算年负荷率：q第三步：根据经验经验 公式计计算年负负荷损损耗率：q第四步：计算最大损耗时间：q第五步：计算全年电能损耗 233.1.1.3 电力线路的电能损耗计算n工程计算方法二:q第一步：由行业手册，查最大负荷利用小时数Tmaxq第二步：由Tmax查表求q第三步：计算全年电能损耗243.1.1.3 电力线路的电能损耗计算n两个经济性能的指标 q输电效率
7、：线路末端输出有功功率与始端输入 有功功率的比值。q线损率：线路上损耗的电能与线路始端输入电 能的比值。 253.1.2 变压器运行状况的计算n功率损耗的计算q由等值电路计算q由铭牌参数近似计算n电压损耗的计算n电能损耗的计算263.1.2.1 变压器中的功率损耗n由等值电路计算功率损耗变电站变压器可变损耗固定损耗273.1.2.1 变压器中的功率损耗n由等值电路计算功率损耗q发电厂变压器可变损耗固定损耗283.1.2.1 变压器中的功率损耗n由铭牌参数近似计算功率损耗q变电站变压器（327）（328）空载损耗 293.1.2.1 变压器中的功率损耗n由铭牌参数计算功率损耗q发电厂变压器（32
8、7）（328）空载损耗 303.1.2.2 变压器中的电压计算n变电站变压器已知末端电压和功率，求首端电压。313.1.2.2 变压器中的电压计算n发电厂变压器 已知首端电压和功率，求末端电压。323.1.2.3 变压器的电能损耗n铜耗：电阻中的电能损耗铁耗：电导中的电能损耗T为变压器实际投运时间。当无具体数值时，可取为8000h。333.1.3 几个等值功率及负荷n节点注入功率：从节点流入网络的功率q降压变电站变压器电源侧母线的等值负荷功率： 变压器电源侧母线的节点注入功率： 343.1.3 几个等值功率及负荷n节点注入功率：从节点流入网络的功率q升压变电站变压器负荷侧母线的等值电源功率 ：
9、变压器负荷侧母线的节点注入功率 ：353.1.3 几个等值功率及负荷n运算负荷（计算负荷）针对降压变电站环网363.1.3 几个等值功率及负荷n运算功率（计算功率）针对升压变电站环网373.2 辐射形和环形网络的潮流分布n辐射形网络的潮流计算n环形网络的潮流计算q双端供电网络q环网383.2 辐射形和环形网络的潮流分布为什么要进行潮流计算 ?电力系统电力系统三大计算三大计算潮流计算潮流计算 短路计算短路计算 稳定计算稳定计算潮流计算的主要目的： 电力系统规划 电力系统运行 电力系统继电保护393.2 辐射形和环形网络的潮流分布如何进行潮流计算？解析法（手算）计算机算法（机算）速度快、精度高、可
10、解复杂电网潮 流分布计算只能计算简单网络403.2.1 辐射形网络的潮流计算n辐射形网络：q又称为开式网络、树状网络q任何负荷只能从一个方向得到功率。单回线：放射式、干线式、链式双回线：放射式、干线式、链式电源负荷点413.2.1 辐射形网络的潮流计算4节点辐射形网络1234T-1T-21:k1k2:12314理想变理想变1: k1k2:1423.2.1 辐射形网络的潮流计算节点电压法回路分析法线性方程组 433.2.1 辐射形网络的潮流计算已知电源侧电压和负荷功率非线性方程组443.2.1 辐射形网络的潮流计算n潮流计算和普通电路分析的区别l已知条件不同普通电路分析：某些节点电压和支路/回路
11、电流 潮流计算：平衡节点的电压、PV节点的电压大小及有功 注入功率、负荷节点的有功和无功注入功率l待求解的对象不同普通电路分析：节点电压、支路电流等潮流计算：节点电压大小及相位、支路首末端的功率、支 路阻抗及导纳的功率损耗、平衡节点的有功和无功注入功 率、PV节点的无功注入功率、支路电压损耗、全网的总 功率损耗等453.2.1 辐射形网络的潮流计算23实用已知条件根据已知条件的不同，将计算分为三种： (1) 已知末端电压和末端功率(2) 已知首端电压(3) 已知首端电压和末端功率已知同一点的值已知不同点的值和首端功率463.2.1 辐射形网络的潮流计算复习473.2.1 辐射形网络的潮流计算n
12、第一种情况：已知末端电压和末端功率2312345483.2.1 辐射形网络的潮流计算计算过程：由末端首端逐级计算功率损耗和电压降落493.2.1 辐射形网络的潮流计算n第二种情况：已知首端电压和首端功率由首端末端逐级计算功率损耗和电压降落503.2.1 辐射形网络的潮流计算n第三种情况：已知首端功率和末端电压q前推回代的思想q近似解法n第一步：假设全网为额定电压，从末端首端进行 功率分布前推n第二步：由已知的首端电压和第一步中求得的首端功 率，从首端末端进行电压分布，此时不再重新进 行功率分布回代q迭代解法513.2.1 辐射形网络的潮流计算n计算过程：例如：523.2.1 辐射形网络的潮流计
13、算n迭代解法：12345用假设的末端电压和已知的末端功率，从末端首端进行 功率分布和电压分布，求出始端的电压和功率用已知的首端电压和（2）中求得的首端功率，从首端末 端进行功率分布和电压分布，求出末端的电压和功率用（3）中求得的末端电压和已知的末端功率，从末端首 端进行功率分布和电压分布，求出首端的电压和功率依此类推，反复计算，直到满足精度要求533.2.1 辐射形网络的潮流计算q都应用了前推回代的思想q近似法n只前推回代一次n前推：功率分布n回代：电压分布q迭代法n根据精度要求前推回代若干次n前推、回代：功率计算和电压计算交替进行近似法和迭代法的区别54辐射形网络潮流计算算例n例：额定电压1
14、10kV的双回输电线路，长80km。变电站中装设两台 110/11kV的变压器。母线A的实际运行电压为117kV，母线C上的有功负荷 PLC=20MW，功率因数0.8滞后，母线B上的负荷为30+j12MVA，当变压器运行在主抽头时，求母线C的电压。 线路： r1=0.21欧/km、x1=0.416欧/km 、b1=2.74106 S /km 变压器：P0=40.5kW、Pk=128kW、Uk%=10.5、I0%=3.5、SN=15MVA55辐射形网络潮流计算算例n分析：本题属于已知末端功率和首端电压的类型。n解：首先计算参数并建立等值电路线路实际参数：变压器归算到110kV侧的参数：56辐射形
15、网络潮流计算算例nC母线负荷：n归算到110kV的等值电路：10:1 理想变57辐射形网络潮流计算算例n解一：近似算法第一步：假设全网为额定电压，由末端向首端进行功率分布 12358辐射形网络潮流计算算例45678959辐射形网络潮流计算算例n第二步：由已知首端电压和第一步中求得的功率从首端向末端进 行电压分布。 160辐射形网络潮流计算算例234561辐射形网络潮流计算算例n解二：迭代算法（电压误差小于0.1kV时结束迭代）n第一步：假设母线C的电压为110kV，由末端向首端进行潮流分布 1262辐射形网络潮流计算算例3463辐射形网络潮流计算算例5678964辐射形网络潮流计算算例1011
16、1265辐射形网络潮流计算算例第二步：由已知首端电压117kV和第一步中求得的功率从首端向末端 进行潮流分布。 166辐射形网络潮流计算算例2345667辐射形网络潮流计算算例67868辐射形网络潮流计算算例第三步：由已知末端功率和第二步中求得的末端电压从末端向首端进行 潮流分布。 第四步：由已知首端电压和第三步中求得的首端功率从首端向末端进行 潮流分布。 迭代次数母线线A母线线B母线线C0（初始）117110 1（前推）124.26116.62110 2（回代）117108.90102.13 3（前推）117.55109.30102.13 4（回代）117108.71101.53 5（前推）117.04108.74101.53迭代过程中各母线电压 单位：kV693.2.2 环形网络的潮流计算n环形网络（闭式网络）：任何负荷都能从 两个或两个以上的方向得到功率q环网q双端供电网络703.2.2 环形网络的潮流计算n基本思想：寻找功率分点，将环形网络转化为辐 射形网络进
