第3章简单电力网络的计算和分析优秀课件.ppt
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1、1第1页,本讲稿共80页稳态计算l为了使电力系统能够安全、优质、经济的运行,在为了使电力系统能够安全、优质、经济的运行,在电力系统的设计、运行以及研究工作中,需要针对电力系统的设计、运行以及研究工作中,需要针对系统的不同运行状态,做多种多样的计算。本章主系统的不同运行状态,做多种多样的计算。本章主要研究稳态计算。要研究稳态计算。l稳态计算:稳态计算:不考虑发电机的参数,作为功率注入元或者电压恒定的边界节点。不考虑发电机的参数,作为功率注入元或者电压恒定的边界节点。根据给定的有功、无功负荷,发电机的有功出力和机端母线根据给定的有功、无功负荷,发电机的有功出力和机端母线电压幅值,求解电力网中其它各
2、母线的电压、各条线路中的电压幅值,求解电力网中其它各母线的电压、各条线路中的功率以及功率损耗。功率以及功率损耗。也叫潮流计算,不仅经常进行,还是其它计算的基础。也叫潮流计算,不仅经常进行,还是其它计算的基础。2第2页,本讲稿共80页潮流计算的作用l电力系统规划中用于选择系统的接线方式、电力系统规划中用于选择系统的接线方式、选择电气设备及导线的截面;在电力系统选择电气设备及导线的截面;在电力系统的运行中,用于确定运行方式和合理的供的运行中,用于确定运行方式和合理的供电方案,确定电压调整措施等;提供继电电方案,确定电压调整措施等;提供继电保护、自动装置的设计与整定依据。保护、自动装置的设计与整定依
3、据。3第3页,本讲稿共80页电压降落l定义:定义:电力网中任意两点电压的相量差。电力网中任意两点电压的相量差。l产生原因:产生原因:电力系统中一条线路或一台变压器中有功率电力系统中一条线路或一台变压器中有功率S流流过是,其首端和末端的电压就会有所不同。过是,其首端和末端的电压就会有所不同。l举例分析:举例分析:发电机通过一条线路向一个用户供电。发电机通过一条线路向一个用户供电。已知线路已知线路末端电压末端电压U2和负荷和负荷SL。4第4页,本讲稿共80页简单电力系统电压降落分析l线路的首端电压为:线路的首端电压为:l将电流用功率表示:将电流用功率表示:负荷为感性5第5页,本讲稿共80页电压降落
4、横分量 电压降落纵分量 电压降落电压降落l表达式表达式其中:其中:l首端电压有效值:首端电压有效值:l首末端电压相位差:首末端电压相位差:6第6页,本讲稿共80页电压降落电压降落的纵分量电压降落的横分量电压降落向量图7第7页,本讲稿共80页需要注意的问题l公式公式l成立的条件:成立的条件:负荷为负荷为感性负荷感性负荷,即,即SPjQ已知节点已知节点2的的电压电压U2和和负荷负荷S2l提出疑问:提出疑问:如果已知的是如果已知的是节点节点1的电压和负荷,如何求解?的电压和负荷,如何求解?如果是如果是容性负荷容性负荷怎么办?怎么办?8第8页,本讲稿共80页假设假设:已知首端功率和电压,负荷为感性,求
5、末端电压l线路的末端电压为:线路的末端电压为:l将电流用功率表示:将电流用功率表示:只是换了下标,公式形式与前一样9第9页,本讲稿共80页比较两者的关系l已知首端电压和功率,求末端电压已知首端电压和功率,求末端电压l已知末端电压和功率,求首端电压已知末端电压和功率,求首端电压l两者表达式并不相同,这是因为选择的参考两者表达式并不相同,这是因为选择的参考向量不同导致的。向量不同导致的。l计算结果一定满足:计算结果一定满足:10第10页,本讲稿共80页l表达式表达式其中:其中:l注意:这个公式是在感性负荷的情况下得到注意:这个公式是在感性负荷的情况下得到的,如果是的,如果是容性负荷容性负荷,则,则
6、上述公式中上述公式中无功无功功率前的符号应变号。功率前的符号应变号。电压降落横分量 电压降落纵分量 电压降落的通式表达电压降落的通式表达11第11页,本讲稿共80页电压损耗l定义:定义:电力网任意两点电压有效值之差,近似等于电压电力网任意两点电压有效值之差,近似等于电压降落的纵分量。降落的纵分量。l电压损耗百分比:电压损耗百分比:电压损耗与相应线路标称电压相比称为电压损耗电压损耗与相应线路标称电压相比称为电压损耗百分值百分值12第12页,本讲稿共80页电压偏移l定义:定义:网络中某点的实际电压有效值与相应线路标称电网络中某点的实际电压有效值与相应线路标称电压的差值称之为该点的电压偏移。压的差值
7、称之为该点的电压偏移。l电压偏移百分值:电压偏移百分值:与标称电压的比值的百分值与标称电压的比值的百分值 13第13页,本讲稿共80页电压调整l定义:定义:线路末端空载与负载时电压的数值差。线路末端空载与负载时电压的数值差。l电压调整百分比:电压调整百分比:电压调整%14第14页,本讲稿共80页之间的关系和区别l电压降落电压降落电力网中任意电力网中任意两点两点电压的相量差。电压的相量差。向量,幅值和相角(实部和虚部)向量,幅值和相角(实部和虚部)l电压损耗电压损耗电力网任意电力网任意两点两点电压有效值之差。电压有效值之差。近似等于电压降落的纵分量。近似等于电压降落的纵分量。l电压偏移电压偏移某
8、点某点的电压有效值与相应线路标称电压之差。的电压有效值与相应线路标称电压之差。衡量某一点的电压质量。衡量某一点的电压质量。l电压调整电压调整某点某点的电压有效值与相应线路空载电压之差。的电压有效值与相应线路空载电压之差。衡量某一点的电压空载与负载时的差值。衡量某一点的电压空载与负载时的差值。15第15页,本讲稿共80页输电效率l定义:定义:线路末端输出有功功率线路末端输出有功功率P1与线路始端输入有功功与线路始端输入有功功率率P2的比值,常以百分值表示。的比值,常以百分值表示。l因为线路始端有功功率因为线路始端有功功率P1总大于末端有功总大于末端有功功率功率P2,因此输电效率总小于,因此输电效
9、率总小于1。输电效率%16第16页,本讲稿共80页功率损耗l功率损耗的产生:功率损耗的产生:电力线路、变压器等设备具有阻抗和导纳;电力线路、变压器等设备具有阻抗和导纳;电流流过阻抗和导纳将产生有功和无功功率损耗。电流流过阻抗和导纳将产生有功和无功功率损耗。l损耗对电力系统运行实不利的:损耗对电力系统运行实不利的:迫使投入运行的发电设备容量大于用户的实际负荷迫使投入运行的发电设备容量大于用户的实际负荷l多装设发电机组多装设发电机组l多消耗大量的一次能源多消耗大量的一次能源损耗产生的热量会加速电气绝缘的老化损耗产生的热量会加速电气绝缘的老化l损耗过大时,可能因过热而烧毁绝缘和融化导体,致使设备损损
10、耗过大时,可能因过热而烧毁绝缘和融化导体,致使设备损坏,影响系统的安全运行。坏,影响系统的安全运行。17第17页,本讲稿共80页电力线路功率损耗 l已知线路末端电压和三相负荷,线路用已知线路末端电压和三相负荷,线路用型型等值电路表示:等值电路表示:l则线路的功率损耗由三个部分组成:则线路的功率损耗由三个部分组成:线路末端导纳中的功率损耗线路末端导纳中的功率损耗阻抗中的功率损耗阻抗中的功率损耗线路首端导纳中的功率损耗线路首端导纳中的功率损耗 18第18页,本讲稿共80页线路型等值电路PjQ线路末端导纳中的功率损耗线路首端导纳中的功率损耗线路阻抗中的功率损耗19第19页,本讲稿共80页l线路首端导
11、纳中的功率损耗线路首端导纳中的功率损耗l线路末端导纳中的功率损耗线路末端导纳中的功率损耗线路首末端功率损耗20第20页,本讲稿共80页线路阻抗中的功率损耗l已知首端电压和首端功率已知首端电压和首端功率l已知末端电压和末端功率已知末端电压和末端功率21第21页,本讲稿共80页线路阻抗中的功率损耗计算通式l注意:其中注意:其中P、Q和和U是线路中是线路中某一端某一端节点所对应节点所对应的有功功率、无功功率和电压幅值。的有功功率、无功功率和电压幅值。22第22页,本讲稿共80页电力线路功率损耗l线路末端导纳中的功率损耗线路末端导纳中的功率损耗l阻抗中的功率损耗阻抗中的功率损耗l线路首端导纳中的功率损
12、耗线路首端导纳中的功率损耗23第23页,本讲稿共80页变压器中的功率损耗l变压器中的功率损耗包括两个部分:变压器中的功率损耗包括两个部分:可变损耗可变损耗:ZT中的功率损耗与通过变压器的负荷中的功率损耗与通过变压器的负荷有关,是随机的。有关,是随机的。固定损耗固定损耗:YT中的功率损耗只与电网的电压有关,中的功率损耗只与电网的电压有关,变化范围小,可当作是不变的。变化范围小,可当作是不变的。ZTYT24第24页,本讲稿共80页双绕组变压器l有功功率损耗有功功率损耗l无功功率损耗无功功率损耗25第25页,本讲稿共80页变压器功率损耗的简化计算l根据铭牌值计算根据铭牌值计算RT和和XTl并且实际计
13、算时,一般设并且实际计算时,一般设U1=UN,U2=UNl直接利用出厂参数计算功率损耗:直接利用出厂参数计算功率损耗:26第26页,本讲稿共80页l计算步骤计算步骤开式网潮流计算 1、计算元件参数2、形成等值电路3、计算电压降落和功率损耗27第27页,本讲稿共80页1、计算元件参数l计算线路和变压器参数计算线路和变压器参数线路用线路用型等值模型型等值模型变压器用变压器用型等值模型型等值模型28第28页,本讲稿共80页2、形成等值电路la.画出等值电路图画出等值电路图lb.将归算后的参数标于图中将归算后的参数标于图中lc.简化等值电路简化等值电路29第29页,本讲稿共80页同一电压等级开式网l画
14、出等值电路图,并标注参数画出等值电路图,并标注参数30第30页,本讲稿共80页同一电压等级开式网l简化等值电路图简化等值电路图31第31页,本讲稿共80页3、计算电压降落和功率损耗l计算方法:计算方法:逐段向另一端推算。逐段向另一端推算。l例如,已知末端电压例如,已知末端电压Ua和末端功率和末端功率SLa求其求其它各点功率和电压,则有它各点功率和电压,则有a点逐段计算,最点逐段计算,最后推算到后推算到d点。点。l对同一电压等级开式网的计算步骤的分析,对同一电压等级开式网的计算步骤的分析,来学习有功计算开式网潮流的方法。来学习有功计算开式网潮流的方法。32第32页,本讲稿共80页同一电压等级开式
15、网计算l第一步:设第一步:设Ua为参考电压为参考电压1、计算第、计算第段线路末端电纳中的功率损耗段线路末端电纳中的功率损耗2、确定送往、确定送往a点的负荷点的负荷3、求第、求第段线路阻抗中的电压降落及功率损耗段线路阻抗中的电压降落及功率损耗33第33页,本讲稿共80页同一电压等级开式网计算l第一步:设第一步:设Ua为参考电压为参考电压4、计算、计算b点电压点电压5、计算功率、计算功率Sal第二步:计算第第二步:计算第段线路电压降落和功率损耗段线路电压降落和功率损耗1、计算第、计算第段线路末端电纳中的功率损耗段线路末端电纳中的功率损耗2、确定送往、确定送往b点的负荷点的负荷34第34页,本讲稿共
16、80页同一电压等级开式网计算l第二步:计算第第二步:计算第段线路电压降落和功率损耗段线路电压降落和功率损耗3、求第、求第段线路阻抗中的电压降落及功率损耗段线路阻抗中的电压降落及功率损耗4、计算、计算c点电压点电压5、计算功率、计算功率Sb35第35页,本讲稿共80页同一电压等级开式网计算l第三步:计算第第三步:计算第段线路电压降落和功率损耗段线路电压降落和功率损耗1、计算第、计算第段线路末端电纳中的功率损耗段线路末端电纳中的功率损耗2、确定送往、确定送往c点的负荷点的负荷3、求第求第段线路阻抗中的电压降落及功率损耗段线路阻抗中的电压降落及功率损耗36第36页,本讲稿共80页同一电压等级开式网计
17、算l第三步:计算第第三步:计算第段线路电压降落和功率损耗段线路电压降落和功率损耗4、计算、计算d点电压点电压5、计算功率、计算功率Scl第四步:计算第四步:计算d点的功率注入点的功率注入1、计算第、计算第段线路首端的电纳中的功率损耗段线路首端的电纳中的功率损耗2、计算、计算d点功率注入量点功率注入量37第37页,本讲稿共80页同一电压等级开式网的电压向量图38第38页,本讲稿共80页同一电压等级开式网潮流的近似算法l上述计算是严格而精确的。上述计算是严格而精确的。条件:已知同一个点的电压和功率。条件:已知同一个点的电压和功率。l但是:电力网中通常已知首端电压但是:电力网中通常已知首端电压Ud和
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