电力系统的潮流分布精选文档.ppt
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1、电力系统的潮流分布本讲稿第一页,共八十三页电力系统的潮流分布,指的是电力系统在某一稳态的正常运行方式下,电力网络各节点的电压和支路功率的分布情况。潮流分布计算,是按给定的电力系统接线方式、参数和运行条件,确定电力系统各部分稳态运行状态参量的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷节点的功率、枢纽点电压、平衡节点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括各节点的电压及其相位角以及流经各元件的功率、网络的功率损耗等。第一节第一节 电力线路运行的分析和计算电力线路运行的分析和计算 本讲稿第二页,共八十三页潮流计算的主要目的:1、通过潮流计算,可以检查电力系统各元件(如变压器、输电线路等)是否过负荷,
2、以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。2、通过潮流计算,可以检查电力系统各节点的电压是否满足电压质量的要求,还可以分析机组发电出力和负荷的变化,以及网络结构的变化对系统电压质量和安全经济运行的影响。3、根据对各种运行方式的潮流分布计算,可以帮助我们正确地选择系统接线方式,合理调整负荷,以保证电力系统安全、可靠地运行,向用户供给高质量的电能。本讲稿第三页,共八十三页 4、根据功率分布,可以选择电力系统的电气 设备和导线截面积,可以为电力系统继电保 护整定计算提供必要的数据等。5、为电力系统的规划和扩建提供依据。6、为调压计算、经济运行计算、短路计算和稳定计算提供必要的数据。潮流计算可以分
3、为离线计算和在线计算两种方式。离线计算主要用于系统规划设计和运行中安排系统的运行方式,在线计算主要用于在运行中的系统经常性的监视和实时监控。本讲稿第四页,共八十三页简单电网的手工计算法简单电网的手工计算法计算步骤 1、由已知电气主接线图作出等值电路图;2、推算各元件的功率损耗和功率分布;3、计算各节点的电压;4、逐段推算其潮流分布。复杂电网的计算机算法复杂电网的计算机算法随着计算机技术的发展,复杂电力系统潮流计算几乎均采用计算机来进行计算,它具有计算精度高、速度快等优点。计算机算法的主要步骤有:(1)建立描述电力系统运行状态的数学模型;(2)确定解算数学模型的方法;(3)制定程序框图,编写计算
4、机计算程序,并进行计算;(4)对计算结果进行分析。本讲稿第五页,共八十三页一、电力线路上的功率损耗和电压降落一、电力线路上的功率损耗和电压降落1.1.电力线路的功率损耗电力线路的功率损耗 图4-1为电力线路的型等值电路,其中Z=R+jX,Y=G+jB为电力线路每相阻抗和导纳,为相电压,为单相功率。12图3-1 电力线路的型等值电路本讲稿第六页,共八十三页(1)电力线路阻抗中的功率损耗。当电力线路阻抗支路末端流出的单相功率为 ,末端电压为 时,电力线路阻抗中的一相功率损耗为 则有(3-1)12本讲稿第七页,共八十三页(3-2)同理,电力线路阻抗中的功率损耗也可以用流入电力线路阻抗支路始端的单相功
5、率 及始端的相电压 ,求出电力线路阻抗中一相功率损耗 的有功和无功功率分量为本讲稿第八页,共八十三页于是有(3-3)(2)电力线路导纳支路中的功率损耗。由图4-1所示可以导出电力线路末端导纳支路中的单相功率损耗为12本讲稿第九页,共八十三页而电力线路始端导纳支路中的单相功率损耗为则有(3-4)12本讲稿第十页,共八十三页 式(4-1)式(4-5)是单相形式,也完全适合于三相形式。其中Z、Y仍为相阻抗和相导纳,而 为三相功率,为线电压,则 、即为电力线路阻抗中的三相功率损耗和导纳支路中的三相功率损耗,此形式较为常用。此外,还应注意,、应为电力线路中同一点的值。一般电力线路的电导G=0,则式(3-
6、3)、(3-4)变为(3-5)这是电力线路末端、始端的电容功率本讲稿第十一页,共八十三页(3)电力线路中的功率计算。从图4-1中可以看出,电力线路阻抗支路末端流出的功率为 而流入电力线路阻抗始端的功率为12本讲稿第十二页,共八十三页 则电力线路始端的功率为12本讲稿第十三页,共八十三页2.电力线路的电压降落 如图4-1,设末端相电压为 ,则线路首端相电压为(3-6)12本讲稿第十四页,共八十三页其中(3-7)又有(3-8)图3-2 电力线路电压相量图()(3-9)作出电力线路电压相量图,取 与实轴重合,如图4-2所示,图中的相位角 或称功率角为本讲稿第十五页,共八十三页 由于一般情况下,可将式
7、(3-8)按二项式定理展开,取其前两项,得(3-10)相似于这种推导,还可以获得从始端电压 ,始端单相功率 求取末端相电压 的计算公式(3-11)本讲稿第十六页,共八十三页上式中,(3-12)(3-13)(3-14)取 与实轴重合,相量如图3-3所示。图3-3 电力线路电压相量图()本讲稿第十七页,共八十三页 上述电压的计算公式是以相电压形式导出的,该式也完全适用于线电压。此时公式中的功率 P 为三相功率,阻抗仍为相阻抗。还应注意,式(3-7)、(3-12)中的功率与电压为同一点的值。对于电力线路的功率损耗和电压降落的计算,可用标么制,也可以用有名制。用有名制计算时,每相阻抗、导纳的单位分别为
8、、S;功率和电压的单位为MVA、MW、Mvar和kV,功率角为(o)。而以标么制计算时,为rad,所以用rad表示的功率角已是标么值。本讲稿第十八页,共八十三页 求得线路两端电压后,就可以计算某些标示电压质量的指标 (1)电压降落:,始末两端电压的相量差,仍为相量。其中 和 分别为电压降落的纵分量和横分量。(2)电压损耗:,始末两端电压的数值差。近似认为 ,电压损耗常以百分数表示,即(3-15)线路额定电压 (3)电压偏移:,始端电压或末端电压与线路额定电压的比值。电压偏移也常用百分数表示,即(3-16)(3-17)本讲稿第十九页,共八十三页例1:某一字形等值电路,阻抗为Z=4+j20,始端功
9、率为20+j15MVA,电压U1为115KV,求末端电压U2=?解:本讲稿第二十页,共八十三页例2:求图示网络的末端功率S2及末端电压U2本讲稿第二十一页,共八十三页第二节 变压器运行状况的分析与计算变压器的功率损耗包括阻抗的功率损耗与导纳的功率损耗两部分。变压器的功率损耗和电压降落的计算与电力线路的不同之处在于:变压器以 形等值电路表示,电力线路以 形等值电路表示;变压器的导纳支路为电感性,电力线路的导纳支路为电容性;一、变压器的功率损耗本讲稿第二十二页,共八十三页(1)阻抗的功率损耗双绕组变压器阻抗的功率损耗可以套用线路阻抗功率损耗的计算公式 或本讲稿第二十三页,共八十三页(2)导纳的功率
10、损耗变压器导纳的无功功率损耗是感性的,符号为正。本讲稿第二十四页,共八十三页在有些情况下,如不必求取变压器内部的电压降(不需要计算出变压器的阻抗、导纳),这时功率损耗可直接由制造厂家提供的短路和空载试验数据求得,。本讲稿第二十五页,共八十三页实际计算时通常设 所以这些公式可简化为 本讲稿第二十六页,共八十三页 近似计算中,取 ,可将变压器的导纳用不变的负荷代替,即(3-20)本讲稿第二十七页,共八十三页1.电力线路上的电能损耗 本节介绍两种方法,用于近似地计算电力线路在一年内的电能损耗。(1)用年负荷损耗率求电力线路全年的电能损耗。从手册中查得最大负荷小时数 ,并求得年负荷率为(3-21)由经
11、验公式计算年负荷损耗率为K为经验系数,一般取0.1-0.4,年负荷率低时取较小值,反之取较大值(3-22)三、电力网络的电能损耗876087608760maxmaxmaxmaxmaxTPTPPWB=本讲稿第二十八页,共八十三页 所谓年负荷损耗率,其定义为式中,WZ电力线路全年电能损耗;Pmax电力线路在1年中最大负荷时的功率损耗。由上式可得电力线路全年电能损耗为(3-23)(2)利用最大负荷损耗时间 求全年的电能损耗。另一种常用的方法是根据用户负荷的最负荷小时数 和负荷的功率因数 ,从手册中查得最大负荷损耗时间 定义:本讲稿第二十九页,共八十三页 那么,全年电能损耗为(3-24)注意:不仅与
12、有关,而且与负荷的 有关。因 此,由式(3-24)求得的WZ与式(3-23)求得的WZ 往往有差异。这是由于这两种方法所根据的统计资料不同。此外,如上所有的计算公式中都没有包括电力线路电晕损 耗。因除特高电压等级(如330kV及以上的电压等级)电 力线路外,电晕损耗一般不大,可以忽略不计。本讲稿第三十页,共八十三页2.变压器中的电能损耗 变压器电阻中的电能损耗,即铜损部分,完全同于电力线路上的电能损耗计算,WZT可以套用(3-21)-(3-24)计算。变压器电导中的电能损耗,即铁损部分,则可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一年8760h减去因检修而退出运行
13、的小时数。那么,变压器中在1年内的电能损耗的表达式为变压器的空载损耗一年中退出运行的时间变压器电阻中的电能损耗本讲稿第三十一页,共八十三页3.电力网的网损率和线损率 供电量:指在给定的时间(日、月、季、年)内,电力系统中所有发电厂的总发电量与厂用电量之差W1。电力网的网损电量:在所有送电、变电和配电环节中所损耗的电量Wc。电力网的网损率:在同一时间内,电力网的网损电量占供电量的百分值W(%),其表达式为(3-26)电力网的网损率是国家下达给电力系统的一项重要经济指标,也是衡量供电企业管理水平的一项主要标志。本讲稿第三十二页,共八十三页电力系统的接线方式包括开式网络、环形网络和两端网络。一端电源
14、供电的网络称为开式网。开式网中的负荷只能从一个电源取得电能。第三节 辐射形网络中的潮流分布其中开式网络又包括无备用和有备用的放射式、干线式和链式网络,如图3-5所示。本讲稿第三十三页,共八十三页无备用放射式无备用干线式无备用链式有备用放射式有备用干线式有备用链式图3-5(b)开式网络本讲稿第三十四页,共八十三页1.计算网络元件参数 按精确计算方法用变压器实际变比,用有名制时,算出网络元件参数,归算到基本级的有名值;用标么制时,将网络元件参数化为标么值。作出等值网络图,并进行简化,将计算出的元件参数标于图中。2.计算潮流分布 (1)已知末端负荷及末端电压。可利用计算电力线路和变压器功率损耗及电压
15、降落的公式直接进行潮流计算。根据基尔霍夫第一定律,由末端逐段往始端推算。如果末端电压未知,可以设一个略低于网络额定电压的末端电压,然后按上述方法(一)、简单开式网络的潮流计算本讲稿第三十五页,共八十三页计算,算得始端电压偏移不大于10%即可,否则重新假设一个末端电压,重新推算。(2)已知末端负荷及始端电压。先假设末端电压 和由给定末端负荷 ,往始端推算出 、;再由给定始端电压 和计算得的始端负荷 ,向末端推算出 、;然后再由给定末端负荷 及计算得的末端电压 往始端推算,这样依次类推逼近,直到同时满足已给出的末端负荷及始端电压为止。实践中,经过一、二次往返就可获得足够精确的结果。本讲稿第三十六页
16、,共八十三页已知始端电压和末端负荷的情况,通常采取如下简化计算步骤:开始由末端向始端推算时,设全网电压都为网络的额定电压,仅计算各元件中的功率损耗而不用计算电压,从而求出全网的功率分布;然后由始端电压及计算所得的始端功率向末端逐段推算出电压降落,从而求出各点电压。此时不必重新计算功率损耗与功率分布。本讲稿第三十七页,共八十三页解:由题意,首先求线路参数并作等效图如图所示。解:由题意,首先求线路参数并作等效图如图所示。在节点在节点1处导纳产生的无功功率处导纳产生的无功功率本讲稿第三十八页,共八十三页在节点在节点2处导纳产生的无功功率处导纳产生的无功功率线路阻抗上消耗的功率线路阻抗上消耗的功率本讲
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