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第三章第三章 简单电力网络潮流的分析与计算简单电力网络潮流的分析与计算吕泉吕泉 84708923-60384708923-603内容：内容：第一节第一节 电力线路和变压器的功率损耗电力线路和变压器的功率损耗 和电压降落和电压降落 第二节第二节 开式网络的潮流分布开式网络的潮流分布 第三节第三节 环形网络的潮流分布环形网络的潮流分布电力系统潮流分布的概念电力系统潮流分布的概念1、潮流分布、潮流分布 正常运行情况下，电力系统的电压和功率分布称为电力正常运行情况下，电力系统的电压和功率分布称为电力 系统的潮流分布；系统的潮流分布；2、潮流计算、潮流计算 正常运行情况下，电力系统电压和功率分布的计算称为正常运行情况下，电力系统电压和功率分布的计算称为 潮流计算；潮流计算；3、潮流计算的目的、潮流计算的目的 为电网规划设计、电力系统的安全经济运行、继电保护为电网规划设计、电力系统的安全经济运行、继电保护 装置的整定计算等提供依据。装置的整定计算等提供依据。第一节第一节 电力线路和变压器的功率损耗电力线路和变压器的功率损耗 和电压降落和电压降落问题：已知末端功率和末端电压，求首端电问题：已知末端功率和末端电压，求首端电压和首端注入功率。压和首端注入功率。等值网络等值网络等值电路（网络）图等值电路（网络）图一、电力线路的功率损耗和电压降落一、电力线路的功率损耗和电压降落单相电路：单相电路：功率损耗：功率损耗：1、已知末端功率和末端电压、已知末端功率和末端电压单相电路：单相电路：电压降落：电压降落：1、已知末端功率和末端电压、已知末端功率和末端电压单相电路：单相电路：电压降落向量图：电压降落向量图：1、已知末端功率和末端电压、已知末端功率和末端电压单相电路：单相电路：功率损耗：功率损耗：2、已知、已知首端首端功率和功率和首端首端电压电压单相电路：单相电路：电压降落：电压降落：2、已知、已知首端首端功率和功率和首端首端电压电压单相电路：单相电路：电压降落向量图：电压降落向量图：2、已知、已知首端首端功率和功率和首端首端电压电压单相电路：单相电路：步骤：步骤：假设末端电压假设末端电压，+末端功率末端功率=首端电压首端电压和功率和功率 首端电压首端电压+计算得功率计算得功率=末端电压、功率末端电压、功率 末端计算电压末端计算电压+末端功率末端功率=首端电压首端电压和功率和功率 重复重复 -，直至收敛，直至收敛3、已知、已知末端末端功率和功率和首端首端电压电压 电压降落电压降落线路两端的电压相量之差线路两端的电压相量之差 ；电压损耗电压损耗电压损耗（）电压损耗（）；电压偏移电压偏移实际运行电压与线路额定电压的差值，常实际运行电压与线路额定电压的差值，常用百分数表示，即用百分数表示，即 ；电压调整电压调整(%)；输电效率（）输电效率（）；线损率（）线损率（）。4、几个重要的概念、几个重要的概念13它包括两端供电网和环形网络。线间几何均距等，完全相同（也称均一网）。已知末端功率、首端电压，求首端功率、末电力网功率的经济分布是指使电力网总的有功功率损耗最小的功率分布。络，按辐射形网络计算最终功率分布。二、变压器的功率损耗和电压降落注入变压器高压母线的功率解：设母线1、2电压均为额定值 潮流计算（若迭代，只需迭代一次即可）（3）在功率分点将两端供电网拆开，得到两个辐射形网络，按辐射形网络计算最终功率分布。第三节 环形网络的潮流分布 已知末端功率、首端电压，求首端功率、末第一节 电力线路和变压器的功率损耗输电线路首、末端电压之间的关系输电线路首、末端电压之间的关系 线路空载情况下线路空载情况下 ，即线路空载，即线路空载（或轻载情况下）情况下，线路末端电压高于首端电压，（或轻载情况下）情况下，线路末端电压高于首端电压，这一点这一点在超高压输电线路上应予以特别注意，解决的在超高压输电线路上应予以特别注意，解决的方法是在线路两端装设补偿电抗器。方法是在线路两端装设补偿电抗器。14双侧电源高压输电线路功率传输功率双侧电源高压输电线路功率传输功率假定功率参考正方向为从线路假定功率参考正方向为从线路1端向线路端向线路2端传输，高压端传输，高压输电线路的电抗输电线路的电抗X远远大于电阻远远大于电阻R。即即无功功率总是从电压高的点流向电压低的点无功功率总是从电压高的点流向电压低的点。即即有功功率总是从电压相位超前的点流向电压相位滞后有功功率总是从电压相位超前的点流向电压相位滞后的点。的点。15二、二、变压器变压器的功率损耗和电压降落的功率损耗和电压降落单相电路：单相电路：计算基本原理：计算基本原理：与电力线路计算完全相同与电力线路计算完全相同不同之处不同之处:采用采用形等值电路形等值电路 导致支路为电感导致支路为电感 近似计算中，可取近似计算中，可取 从而将变压器的导纳支路看做固定负荷从而将变压器的导纳支路看做固定负荷16注意：注意：上述公式既适合于线电压和三相功率上述公式既适合于线电压和三相功率也适合于相电压和单相功率也适合于相电压和单相功率自变量是相，应变量（即计算结果）也是自变量是相，应变量（即计算结果）也是相；自变量是线，应变量也是线。相；自变量是线，应变量也是线。上述公式的特征是采用实数计算，避免了上述公式的特征是采用实数计算，避免了复杂的复数计算复杂的复数计算 第二节第二节 开式网络的潮流分布开式网络的潮流分布例题例题1：简单辐射网络：简单辐射网络运行要求：正常运行时运行要求：正常运行时3母线电压保持在母线电压保持在36kV。试计算：电源处（试计算：电源处（1母线）上应有的电压和功率。母线）上应有的电压和功率。计算要求：（计算要求：（1）采用有名制；（）采用有名制；（2）采用标幺值；）采用标幺值；（3）变压器采用）变压器采用形形等值电路等值电路。例题例题2：简单辐射网络：简单辐射网络运行要求：正常运行时运行要求：正常运行时1母线电压保持在母线电压保持在117kV。试计算：试计算：3母线电压，和母线电压，和1母线注入功率母线注入功率一、电力系统接线方式一、电力系统接线方式（a）（）（b）（）（c）开式网络，开式网络，也称辐射网也称辐射网（d）环形网络环形网络（d）两端供电两端供电网络网络二、辐射网潮流分布计算二、辐射网潮流分布计算简单开式网络，计算步骤：简单开式网络，计算步骤：计算元件参数（有名值、标幺值）计算元件参数（有名值、标幺值）形成等值电路形成等值电路 计算潮流计算潮流原理：原理：已知末端功率、电压，从后向前计算已知末端功率、电压，从后向前计算 已知首端功率、电压，从前向后计算已知首端功率、电压，从前向后计算 已知末端功率、首端电压，迭代计算已知末端功率、首端电压，迭代计算例题例题 复杂辐射网络复杂辐射网络变压器损耗近似计算变压器损耗近似计算已知已知：问问：可否近似求出线路首端注入功率？：可否近似求出线路首端注入功率？解解：设母线：设母线1、2电压均为额定值电压均为额定值阻抗支路损耗阻抗支路损耗变压器损耗近似计算变压器损耗近似计算已知已知：问问：可否近似求出线路首端注入功率？：可否近似求出线路首端注入功率？解解：设母线：设母线1、2电压均为额定值电压均为额定值导纳支路损耗导纳支路损耗变压器损耗近似计算变压器损耗近似计算已知已知：结论：结论：对于变压器而言，已知一端功率，另一端功率对于变压器而言，已知一端功率，另一端功率可近似求出！可近似求出！三、电力系统等值电路的简化三、电力系统等值电路的简化1、降压变电所、降压变电所 变压器从高压母线变压器从高压母线上吸取的负荷上吸取的负荷从电力线路阻抗支从电力线路阻抗支路中流出的负荷路中流出的负荷运算负荷运算负荷功率近似固定功率近似固定 降压变电所的简化概念降压变电所的简化概念 降压变电所的等值负荷降压变电所的等值负荷 等值负荷等值负荷=低压侧负荷低压侧负荷+变压器阻抗支路功率损耗变压器阻抗支路功率损耗+变变压器导纳支路功率损耗。压器导纳支路功率损耗。降压变电所的运算负荷降压变电所的运算负荷 运算负荷运算负荷=等值负荷等值负荷+相邻线路电容功率的一半。相邻线路电容功率的一半。302、定出力发电厂、定出力发电厂31注入变压器高注入变压器高压母线的功率压母线的功率注入线路阻抗注入线路阻抗支路的功率支路的功率322、定出力发电厂、定出力发电厂 等值电源功率等值电源功率=发电机出力发电机出力-厂用电功率厂用电功率-升压变压器升压变压器功率损耗功率损耗 运算电源功率运算电源功率=等值电源功率等值电源功率-相邻线路电容功率的相邻线路电容功率的一半一半33复杂网络简化复杂网络简化34复杂开式网络，计算步骤：复杂开式网络，计算步骤：计算元件参数（有名值、标幺值）计算元件参数（有名值、标幺值）用电力线路额定电压（用电力线路额定电压（基本假设基本假设）计算变电计算变电 所的运算负荷和发电厂的运算功率所的运算负荷和发电厂的运算功率 做出具有运算负荷或运算功率的等值电路做出具有运算负荷或运算功率的等值电路 潮流计算（若迭代，只需迭代一次即可）潮流计算（若迭代，只需迭代一次即可）注意：有功分点和无功分点有时不一致。（1）利用运算功率和运算负荷对等值电路进行简化；（3）在功率分点将两端供电网拆开，得到两个辐射形网络，按辐射形网络计算最终功率分布。二、辐射网潮流分布计算假设：全网电压都为额定电压掌握简单辐射网潮流计算2、已知首端功率和首端电压所的运算负荷和发电厂的运算功率掌握简单环网潮流近似计算注意：有功分点和无功分点有时不一致。（2）计算两端供电网的初步功率分布；和电压降落二、辐射网潮流分布计算 等值负荷、运算负荷、等值功率、运算功率对于变压器而言，已知一端功率，另一端功率可近似求出！即有功功率总是从电压相位超前的点流向电压相位滞后的点。例题：教材例题：教材3-1 第三节第三节 两端供电网络的潮流计算两端供电网络的潮流计算（3）在功率分点将两端供电网拆开，得到两个辐射形网络，按辐射形网络计算最终功率分布。已知末端功率、首端电压，迭代计算 已知末端功率、首端电压，求首端功率、末 潮流计算（若迭代，只需迭代一次即可）已知首端功率、电压，求末端功率、电压假设：全网电压都为额定电压假设：全网电压都为额定电压即有功功率总是从电压相位超前的点流向电压相位滞后的点。电压偏移实际运行电压与线路额定电压的差值，常电压降落线路两端的电压相量之差 ；它包括两端供电网和环形网络。二、辐射网潮流分布计算2、两端供电网潮流计算例3 同一电压等级环网计算一、电力线路的功率损耗和电压降落输电线路首、末端电压之间的关系2、已知首端功率和首端电压1、两端供电网的概念、两端供电网的概念 两端供电网两端供电网负荷可以从负荷可以从两个方向两个方向获得电能的网络。获得电能的网络。它包括它包括两端供电网两端供电网和和环形网络环形网络。2、两端供电网潮流计算、两端供电网潮流计算 计算步骤计算步骤 画等值电路计算各元件画等值电路计算各元件参数参数；利用运算功率和运算负荷对等值电路进行利用运算功率和运算负荷对等值电路进行简化简化；计算两端供电网的计算两端供电网的初步初步功率分布；功率分布；确定确定功率分点功率分点；在功率分点将两端供电网在功率分点将两端供电网拆开拆开，得到两个辐射形网，得到两个辐射形网 络，按辐射形网络计算最终功率分布。络，按辐射形网络计算最终功率分布。简单两端供电网的潮流计算简单两端供电网的潮流计算（1）利用运算功率和运算负荷对等值电路进行简化；）利用运算功率和运算负荷对等值电路进行简化；（2）计算两端供电网的初步功率分布）计算两端供电网的初步功率分布；假设：假设：全网电压都为额定电压全网电压都为额定电压可得：可得：原理：原理：假设：假设：全网电压都为额定电压全网电压都为额定电压（2）计算两端供电网的初步功率分布）计算两端供电网的初步功率分布；假设：假设：线路无损耗线路无损耗可得：可得：42（2）计算两端供电网的初步功率分布）计算两端供电网的初步功率分布；可得：可得：解得：解得：力矩法公式力矩法公式同理：同理：循环功率循环功率供载功率供载功率43（2）计算两端供电网的初步功率分布）计算两端供电网的初步功率分布；解得：解得：若假设：若假设：线路参数：线路参数：指电压等级相同，导线的截面积、指电压等级相同，导线的截面积、线间几何均距等，完全相同（也称均一网）。线间几何均距等，完全相同（也称均一网）。可得：可得：44（3）确定功率分点）确定功率分点；概念：概念：网络中某些节点的功率是由其两侧向其流动，网络中某些节点的功率是由其两侧向其流动，这样的节点成为功率分点。这样的节点成为功率分点。注意：注意：有功分点和无功分点有时不一致有功分点和无功分点有时不一致。有功分点有功分点 无功分点无功分点45（3）在功率分点将两端供电网拆开，得到两个辐）在功率分点将两端供电网拆开，得到两个辐射形网络，按辐射形网络计算最终功率分布。射形网络，按辐射形网络计算最终功率分布。注：有功分点注：有功分点和和无功分点无功分点不一致不一致时，一般按无功分时，一般按无功分点拆分网络，因无功分点电压最低。点拆分网络，因无功分点电压最低。46（4）按辐射形网络计算最终功率分布。）按辐射形网络计算最终功率分布。损耗、电压降落损耗、电压降落47例例3 同一电压等级环网计算同一电压等级环网计算例例3 多电压等级环网计算多电压等级环网计算问题：问题：参数如何归算？参数如何归算？是否存在循环功率？是否存在循环功率？运算功率表示的等值运算功率表示的等值电路？电路？493.潮流调控潮流调控一、电力网功率的自然分布一、电力网功率的自然分布 概念：概念：不采取任何控制调节手段时，电力不采取任何控制调节手段时，电力网的潮流分布称为自然功率分布。网的潮流分布称为自然功率分布。辐射网辐射网功率的自然分布完全取决于功率的自然分布完全取决于各点的负荷各点的负荷，无法调控。无法调控。两端供电网两端供电网（包括环形网络）供载功率的自然分（包括环形网络）供载功率的自然分布布按阻抗共轭值呈反比分布按阻抗共轭值呈反比分布，可以调控。，可以调控。3.潮流调控潮流调控二、两端供电网二、两端供电网(含环网含环网)供载功率的经济分布供载功率的经济分布 电力网功率的经济分布电力网功率的经济分布是指使电力网总的有功功率损是指使电力网总的有功功率损耗最小的功率分布。耗最小的功率分布。结论：环网中按电阻值反比分布时，网损最小结论：环网中按电阻值反比分布时，网损最小 内容回顾内容回顾1.掌握简单辐射网潮流计算掌握简单辐射网潮流计算 已知首端功率、电压，求末端功率、电压已知首端功率、电压，求末端功率、电压 已知末端功率、电压，求首端功率、电压已知末端功率、电压，求首端功率、电压 已知末端功率、首端电压，求首端功率、末已知末端功率、首端电压，求首端功率、末 端电压端电压2.掌握简单环网潮流近似计算掌握简单环网潮流近似计算 已知首端功率、电压，求末端功率、电压已知首端功率、电压，求末端功率、电压 已知末端功率、电压，求首端功率、电压已知末端功率、电压，求首端功率、电压 已知末端功率、首端电压，求首端功率、末已知末端功率、首端电压，求首端功率、末 端电压端电压内容回顾内容回顾3.掌握潮流计算相关概念掌握潮流计算相关概念 电压降落、电压损耗电压降落、电压损耗 等值负荷、运算负荷、等值功率、运算功率等值负荷、运算负荷、等值功率、运算功率4.了解潮流自然分布和经济分布的概念了解潮流自然分布和经济分布的概念作业：简单辐射网络作业：简单辐射网络运行要求：正常运行时运行要求：正常运行时1母线电压保持在母线电压保持在117kV。试计算：试计算：3母线电压，和母线电压，和1母线注入功率母线注入功率作业作业2已知某环形网络如下图，其中各线路参数相同。已知某环形网络如下图，其中各线路参数相同。求网络中的初步功率分布，找出功率分点。求网络中的初步功率分布，找出功率分点。10j 3 MVA20+j 8 MVA50km30km60km