d4 供配电系统电力网的潮流计算.pdf
1第四章 供配电系统电力网的潮流计算Power flow calculation of power supply and distribution network潮流计算?潮流计算:给定电力系统接线方式和运行条件,确定系统各部分稳定运行状态下的参量计算.?潮流计算的用途规划设计中,检验方案能否满足各种运行方式的要求;运行中,进行安全分析、运行方式确定等；调度中,提供初始运行方式。?潮流计算分类离线计算：主要用于系统规划设计和运行中安排系统运行方式。在线计算：主要用于对运行中系统的经常监视和实时控制。2第四章 供配电系统电力网的潮流计算?4-1 电力网的电压计算Voltage calculation in the power network?4-2 电力网的功率损耗和电能损耗Power loss and electric energy loss of power network?4-3 开式网潮流计算Power flow calculation of radiation power network4-1 电力网的电压计算?稳态计算时不考虑发电机内部电磁过程，而将发电机母线视作系统的边界点。?准备知识?电压降落 voltage drop?电压损失 voltage loss?电压偏移 voltage deviation例题3知识准备?三相复功率则：式中 U-线电压；I-线电流；-相电压幅值；UIS3=cosSP=sinSQ=IUSph3=phUsin3cos33*UIjUIjQPIUS+=+=PtgQ电压降落?电压降落是矢量。功率传输过程中在元件首末端产生的电压相量差。?线路等值图?电压降落计算公式4线路等值图1、已知末端电压和功率?取末端电压为参考相量，则?负荷为感性时，则?则：P2-三相有功，MW；Q2三相无功，MVar；U2末端线电压，KV。)(3)(32121jXRIjXRIUU+=+=0220=UU2*223IUS=*22223UjQPI=22222222221UjUUURQXPjUXQRPUU+=+=电压降落计算公式?已知线路末端功率时：；?已知线路首端功率时：；公式中Q为感性无功时，符号为正；反之，为负。则：注意：代入同一公式的功率和电压必须是同一端的；功率为流入或流出计算电压降落元件首端或末端的功率。2222UXQRPU+=2222URQXPU=1111UXQRPU+=1111URQXPU=2221UjUUU+=222221)()(UUUU+=1112UjUUU=212112)()(UUUU+=5电压损耗?电压损失是标量。是元件首末端电压的绝对值之差。?电压损失=U1U2。即：或?110KV及以下电网，电压降落横分量对电压绝对值影响很小，可忽略。分析：超高压电网中，因XR,则无功功率数值Q 对电压损失影响较大；电压不太高地区电网中，R相对较大，则有功功率数值对电压损失影响较大。222222)()(UUUU+212111)()(UUUU+电压偏移?电压偏移为网络的实际电压与额定电压的数值之差，用百分数表示。?首端电压偏移（%）?末端电压偏移（%）100111=NNUUU100222=NNUUU6例题有一条35kV输电线路，总长40km，导向型号位LGJ-120,几何间距D=2m。已知线路末端有功功率P2=4000kW，功率因数如果要求线路末端电压维持U2=35kV.则?首端电压电压应为多少？?线路上的电压降是多少？?线路电压损耗和线路首端电压偏移是多少？85.0cos=4-2 电力网的功率损耗和电能损耗Power loss and electric energy loss of power network74-2 电力网的功率损耗和电能损耗?电力网的功率损耗和电能损耗主要产生在输电线路和变压器上。?变动损耗：这部分损耗与传输功率有关，主要产生在线路和变压器的串联阻抗上，所占比重较大。?固定损耗：这部分损耗仅与电压有关，产生在线路和变压器的并联导纳上。电力网的功率损耗和电能损耗?功率损耗：输电线路的功率损耗变压器的功率损耗?电能损耗：基本计算方法2.按最大负荷损耗时间计算8输电线路上的功率损耗Power loss on transmission lines1线路末端导纳中的功率损耗2阻抗上的功率损耗3线路首端导纳上的功率损耗以上各式中：电压的单位为KV，功率的单位为MW、Mvar，电纳的单位为S。2222UBQy=2112UBQy=阻抗上的功率损耗1)已知流出阻抗的功率，则2)已知流入阻抗的功率，则注意：上式中的功率必须是流入或流出阻抗的功率，且功率和电压应是同一点的。2S223USI=RUQPRUSPL+=222222222)3(3XUQPXUSQL+=222222222)3(31S113USI=RUQPPL+=212121XUQPQL+=2121219变压器上的功率损耗Power loss on transformer1 根据变压器参数计算双绕组变压器三绕组变压器2 根据变压器短路和空载试验数据计算双绕组变压器的功率损耗；或式中功率单位为MW、Mvar，电压单位为kV。TTGGUP=21TTBBUQ=21TTXTTRXUQPQRUQPP+=+=222222222222TTXTTRXUQPQRUQPP+=+=21212121212110三绕组变压器的功率损耗U1变压器一次绕组的额定电压，kV;Pi、Qi相应绕组的负荷，MW,Mvar。RTi、XTi归算到变压器一次侧的数值。121212112121211TTTXUQPjRUQPS+=221222222122222TTTXUQPjRUQPS+=321232332123233TTTXUQPjRUQPS+=根据变压器短路和空载试验数据计算损耗；有n台参数相同的变压器并列运行时：；2)(NKTRSSPP=2)(100%NNKTRSSSUQ=0PPTG=NTBSIQ100%0=2)(NKTRnSSPnP=2)(100%NNKTRnSSSUnQ=0PnPTG=NTBSInQ100%0=11电能损耗的基本计算方法?如果一段时间t内线路的负荷不变，则功率损耗不变；相应的电能损耗为：（kwh）有功、无功单位依次为kW、kVar。?实际负荷随时在变,故：（kwh）?但负荷随时间变化规律很难准确表达，故只能近似计算。322210+=RtUQPtPA+=ttdtUQPRdtPA02223010按最大负荷损耗时间计算?Pmax年最大负荷，Tmax年最大负荷利用小时数用户以Pmax持续运行Tmax所消耗的电能为该用户以变负荷运行全年所消耗的电能A，即：对于同类用户，Pmax有所不同，但Tmax基本接近；Tmax反映用电规律。?最大负荷损耗时间如果在小时内，装置按最大负荷持续运行，则它损耗的电能恰好等于线路按实际负荷曲线运行全年所损耗的电能。可依据Tmax和从表2-4中查出。maxmax87600TPdtPA=cos12?线路全年电能损耗(kwh)Imax装置的最大负荷电流，kA。?对于电压为额定值时，变压器全年电能损耗（kwh）式中：Smax变压器最大负荷，kVA;SN变压器额定容量，kVA;T变压器每年投入运行的小时数，h;n并列运行的变压器的台数。=RIPA2maxmax3TPnnSSPnANK+=02max)(4-3 开式网潮流计算Power flow calculation of radial power network134-3 开式网潮流计算?潮流计算的目的?Purpose of load flow calculation?简单开式区域网潮流计算?load flow calculation of simple open network?多环节开式电力网潮流计算?method introduction on more link network load flow calculation?开式地方网潮流计算?power flow calculation of open local network简单开式区域网潮流计算14简单开式区域网潮流计算?已知同一点的功率和电压?已知不同点的功率和电压 已知和，求和计算步骤：变压器阻抗上的功率损耗：变压器阻抗上的电压损失（忽略）：变压器导纳支路上的功率损耗：线路末端导纳支路上的功率损耗：fUfS1U1S)(222TTfffTZjXRUQPS+=TZfSSS2+=UfTfTfTUXQRPU+=TfUUU+=2)(22TTTYjBGUS+=TYSSS2 2+=2222lLYBjUS=2 2 LYLSSS+=15已知同一点的功率和电压线路阻抗上的功率损耗：线路阻抗上的电压损失：线路首端导纳上的功率损耗：与上述过程类似，可由和推出和。)(222 2 LLLLLZjXRUQPS+=LZLLSSS+=2 UXQRPULLLLL+=LUUU+=212211lLYBjUS=11LYLSSS+=1U1SfSfU 已知不同点的功率和电压1 迭代法假定末端电压为（一般取该网络的额定电压）根据、，逐级推算功率损耗和电压损耗，求得、。根据和给定的，从首端向末端逐级推算，求得和若和假设的相近，则计算结束；否则用求得的和给定的重复第、步，直至推算的和前一次的迭代结果很接近为止。fS1UfS)0(fU?)0(fU?)0(1U?)0(1S)0(1S)1(fU?)1(fS)1(fU?)0(fU?)1(fU?16 已知不同点的功率和电压2 简化计算法假设全网各节点电压为额定电压。根据和，从末端向首端逐级推算，最终求得。根据推得的和已知的，从首端向末端逐级推算U，求得。fSS1S1S1UfU?NUNU多环节开式电力网潮流计算?无变压器的同一电压等级的开式电力网1、画等值电路。2、化简等值电路。3、作相应的计算。?有变压器的多级电压开式电网需将参数归算到同一电压级下，再作相应的计算。17开式地方网潮流计算35kV及以下、供电距离在几十公里以内，输送功率较小，进行功率分布和电压计算时，可作以下简化：1.等值电路中不计对地导纳以及导纳中的功率损耗；2.不计阻抗上的功率损耗；3.不计电压降落的横分量；4.用UN代替实际电压进行电压损耗计算。开式地方网潮流计算?具有集中负荷的开式地方网画等值电路并求参数；计算潮流分布；计算电压损耗。?具有均匀分布负荷的开式地方网18具有均匀分布负荷的开式地方网?P、q线路单位长度有功（kW/km）、无功（kvar/km）?r1、x1线路单位长度电阻、电抗。NccUdlxqlldlrpllUd+=11)()()(NccllllbcUdlxqlldlrpllUdUcbcb+=11)()()(211bcNllUxQrP+=pllPbc=)(qllQbc=)(bNNbbcbbcAblUQxUlxqlllrpllU+=+=1111Pr)()(211cbNbcAbAcllUxQrPUUU+=+=19?上式表明：可以用一个集中负荷来等值代替均匀分布负荷；等值集中负荷大小为均匀负荷的总和等值集中负荷位于bc段中点。211cbNbcAbAcllUxQrPUUU+=+=
