华电 电力系统 马进老师 教案第三章_电力系统暂态华电

华电 电力系统 马进老师 教案第三章由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“电力系统暂态华电”。

第三章

简单电力网络的计算和分析

教学目的：

1、使学生熟练掌握手算潮流的方法、技巧；

2、能够分析线路、变压器的运行状况；

3、对于简单电力网络（如辐射型或环网）能够独立求解潮流，并对电力系统运 行状况进行分析；

4、初步了解电力网络潮流的调整控制。

教学内容：

1、手算潮流的基本概念与必要性；

2、电力线路和变压器的运行状况计算和分析；

3、辐射型和环形网络中的潮流分布；

4、电力网络的简化方法及应用；

5、简要介绍电力网络潮流的调整与控制。

一、电力线路和变压器运行状况的计算和分析 １、电力线路运行状况的计算

,I,U,I，已知其中的两个，可求另外两个变量。电力系有四个变量：U1122,I的复数计算；②功率容易测量，相统计算的最大特点：功率计算；避免：①U；功率SPjQ；一步步角很难量。假设已知末端的电压与功率，电压U2222~可推导各点电压与电流：

~(YU)*U2(Y)*U2(GjB)/21GUSy2U222222222j12BU22Py2jQy2~'~~S2S2Sy2(P2jQ2)(Py2jQy2)(P2Py2)j(Q2Qy2)P2jQ2''~则可进一步计算消耗在阻抗支路上的功率SZ：

~SzI2Z('2~'S2U2)Z2P2Q2U22'2'2(RjX)P2Q2U22'2'2RjP2Q2U22'2'2XPzjQz则~'~'~''''S1S2Sz(P2jQ2)(PzjQz)(P2Pz)j(Q2Qz)P1jQ1'' ~SzI2Z('2~'S2U2)Z2P2'2Q22'2U2(RjX)P2'2Q22'2U2RjP2'2Q222'2UXPzjQz则~'~'~''''S1S2Sz(P2jQ2)(PzjQz)(P2Pz)j(Q2Qz)P1jQ1''

始端导纳支路功率Sy1

~Y*Y*1(GjB)U21GUSy1(U)UUU111!12222Py1jQy1*21~12jBU21

始端功率：~~'~''S1S1Sy1(P1jQ1)(Py1jQy1)(P1Py1)j(Q1Qy1)P1jQ1''

由此就可求出始端功率。

已知，所以要先求出U 但是在上面的计算中，在计算始端功率时，假设U11UI'(RjX)UU1222P2jQ2U2''''P2jQ2(RjX)U22'''U 2(RjX)(UP2RQ2XU'2'')j(P2XQ2RU2'')

令：UP2RQ2XU2;UP2XQ2RU2U）jU则：U（U12特点：①功率计算；

②实部与虚部分别计算，避免复数运算；

③既适用于有名值计算，也适用于标幺值计算。（２）由始端电压与功率推导末端电压与功率

为参考相量。完全类似于上述推导，结论见P94，(3-9)～(3-11)；取U1注意：所有公式均假设Q20，即消耗感性无功

UPRQXU ； UPXQRU

PRQXU如果感性无功，取Q0；如果容性无功，取Q0 基本概念：

U UU

①电压降落：dU12②电压损耗：标量%U1UUN2100%UU12UN100%

始端电压偏移%U1UNUNU2100%

③电压偏移：末端电压偏移%UUn

n100%输电效率%P2P1100%率

④电压调整：其中P2是线路末端输出有功功P1是线路始端输入有功功率⑤经济性指标

（３）电力线路上的电能损耗

线路电能损耗：因为线路功率时刻在变化，因此线路损耗的能量也时刻在变化。计算某一时间段内，例如365*24=8760小时内的电能损耗，最直接的思路：

WZWZ1WZ2WZ3WZn

一般根据统计资料计算电能损耗。

①最大负荷利用小时数：一年中负荷消耗的电能W/一年中最大负荷Pmax

WPmaxTmax8760PmaxTmax8760能；Pmax是最大负荷2 ②年负荷率：8760Pmax

其中W是一年中负荷消费的电K（年负荷率）（1K）（年负荷率）③年负荷损耗率：K0.10.4年负荷率低取较小K；高时取较大

２、电力线路运行状况的分析（1）线路空载运行（2）线路有载运行：

①只有无功功率：

当Q2变动时，U与U也按比例变动。并且，负荷为纯感性无功时，始端电压总高于末端；但相位总是滞后。

②只有有功功率：

电压与电流同相，因此是只有无功时的向量图转90度。

ａ．无论有功P如何变化，如果只有有功功率，始端电压U1沿直线P-P变化。

ｂ．因为UP0,UP0，所以末端是纯有功功率时，U1总超前于U2，而且P2越大，超前越多，U1与U2之间的夹角也越大。

③既有有功功率，也有无功功率：

电压U2，电流I2可分解为有功分量与无功分量

直线S-S 是负荷视在功率S变动，但功率因数角不变时，始端电压的运动

rarctg轨迹P-P，Q-Q总是固定的，因为P-P，Q-Q是由决定的。而S-S

x与P-P 的夹角是2。所以，当2900时，S-S转到与U2同轴，这时U1与U2同相，当S-S转到2900时，S-S就转到横轴以下，这时U1虽然大于U2，但角度已经滞后于U2。值得注意的是，只要Q-Q仍然在S-S下方，虽然U1滞后于U2，但有功仍是从U1送到U2。

一般而言，末端的功率因数角2都比较小。临界情况2900，只送无功，不送有功，S-S与Q-Q重合。

所以dU长度与线路末端的视在功率S2成正比，将电压三角形乘以相同的比例，电压三角形变成功率三角形。

则P2P2就是负荷有功功率固定，无功功率Q2变动时，始端电压运行轨迹。Q2Q2是负荷无功功率固定,有功功率P2变化时，始端电压端点的运动轨迹虚线Ψ2Ψ2是负荷功率因数角固定，视在功率S2变动时，电压端点轨迹圆弧δ2是视在功率固定，功率因数角Ψ2变动时始端电压端点的运动轨迹，以O’为圆心以U1为半径的圆弧U是末端功率圆，圆周上各点坐标分别对应于始末端电压都为定值时，末端的有功无功功率。

注意：①从末端功率圆来看，在保持始末端电压恒定的情况下，随着末端有功功率负荷的增大，负荷的功率因数必然电滞后变为超前。

②始末端电路恒定的情况下，存在一个线路可能输送的最大有功功率，实际上不可能运行到这个功率，因为线路过热。二.变压器运行状况的计算

1.变压器中电压降落，功率损耗和电能损耗

①首先算变压器阻抗支路中损耗的功率：SZTPZTjQZT； ②计算变压器励磁支路中的功率：SyTPyTjQyT； ③S1S2SZTSyT；

 ④计算SyT需要知道U1~~~~~~~~对于发电厂变压器，简略提及公式（3-22）～（3-24）；指出区别在于从电源侧计算变压器的电能损耗。２.节点注入功率运算负荷和运算功率。注入功率：一般取注入功率为正；

运算功率：将对地电纳中的功率纳入等值电源功率或等值负荷功率。对于发电厂变压器，同理，留给学生自学（Ｐ102，图3-8b）

第二节 辐射形和环形网络中的潮流分布

一.辐射形的网络中的潮流分布

１、讲清楚迭代计算的电力系统计算特点，因为已知的是始端电压（发电厂）与末端功率（负荷）；这种不一致性造成了必须迭代求解。

２、讲清楚电力系统非线性计算的特点；因为都是用功率计算，所以Ｉ＝ＹＵ；*用S*YU，非线性方程。

UCASEⅠ：只给出末端功率，计算潮流分布：

已知Ｐ４＋jＱ４；设置一个电压略低于额定电压作为Ｕ４；从末端开始向始端计算，先计算S34，则S3S4S34；然后计算Ｕ３，电压Ｕ３＝(U4U)jU，然后计算S23end，以此类推。

，则有两个限制条件；因CASEⅡ：如果除了末端功率给定，始端电压也给定U1~此，当假设节点４点压后，向前推算，推算到节点１，电压不一定是指定的电路Ｕ１；怎么办？

步骤：（1）假设末端电压U4(0)；

（2）由U4(0)与S4(0)（给定），求得始端电压U1(1)与S1(1)；

~~

（3）检查U1(1)是否等于U1(0)：若相等，求得始端电压U1(1)与S1(1)；

（4）若不等，由给定的U1(0)算得S1(1)；由始端向末端归算，算出S4(1)与U4(1)；

（5）因为末端的功率是给定的，因此检查S4(1)是否等于S4(0)，相等时结束；

（6）若不等，用给定的S4(0)，再一次由末端向始端归算，计算S1(2)与U1(2)；

（7）检查U1(2)是否等于U1(0)，若不等，返回第四步继续进行。辐射网络求解与计算重点；因此例题3-1与3-

2、3-3详细讲解 二.环形网络中的潮流分布

１、简化环网：图３-１７中（a）-（b）-（c）-（d）（1）强调简化关键两步：①并联支路的功率归入母线功率；

②辐射形串联支路的功率归入运算功率。（2）求解的基本思路：将环网变成辐射形网络求解

****~~(Z23Z31)S3Z31S3Sa***Z12Z23Z31~~~~~~~

~(ZSb*23Z**21)S**3Z**21~S2

Z12Z23Z31校验条件：环网假设各点电压恒定，均为UN，因此环网公式是从回路电流公式推出，需满足：S1S2S3，即SaSbS2S3

（3）功率分点：如果一个节点，所有线路功率都是流向该节点的，则称其为功率分点。有功功率分点与无功功率分点不一定一致。

2、两端供电网络中的功率分布（1）两端供电网络等价成环网：

IZI)ZdU(Ia12a2~~~~~~~23II)Z (Ia2334假设各点电压为额定电压UN，等式两端乘以UN：

S*aZ(S*aS*2)Z(S*aS*2S*3)Z UNdU122334~从而可以解得Sa

0，相当于环网供电，流过电路的功率是第一项；（2）根据叠加原理，dU0，产生一个循环功率： dU**UNdU~ScUNIC

*ZIC施加于环网总阻抗Z时产生的电流 ：电压dUU，循环功率由节点1流的取向：取dUU注意：循环功率取决于电压dU14向节点4，反之，由4流向1（3）举一个实例应用题

3、环形网络中的电压损耗和功率损耗

第一步：由环网的计算功率Sa、Sb大致估算网络中的功率分布； 第二步：由功率分布找到有功功率与无功功率分点；

第三步：在无功功率分点（电压最低点）将环网解开，环网就变成辐射网；按辐射网的电压损耗与功率损耗计算方法进行。环网计算讲解例题3-4 第三节 电力网络的简化方法及应用

一、等值电源法

二、负荷移置法

（1）将一个负荷移置两处；

（2）将两个负荷移置一处。

三、消去节点法（星网变换法）

l星网变换公式：ZijZinZjnm1ymn

(i,j1,2,,l)

消去节点法：首先要利用刚讲授的负荷移置法，然后再利用星网变换； 讲解例题3-5，P123；解题步骤：

1、等值电路

2、电源等值

3、负荷移置，强调负荷移置的不精确性。

第四节 电力网络潮流的调整控制

一、电力网络潮流的不可控性 举两个例题

说明潮流按阻抗分布

二、调整控制潮流的手段

1、串联电容：减少线路电抗；

2、串联电抗：限流；

3、附加串联加压器（采用移相变压器）

假设在加入串联加压器之前，线路有一个功率分布Sa，希望加入串联加压器后的功率分布为Sa0

~EC*~~~~~SSS 意味着要加入一个强制功率 fcaoa

~

SfcUN(EcxREcyXRX22)UNj(EcxXEcyR)U22NZXRX

R，且R很小，近似为零

~SfcPfcjQfcEcyUXNjEcxX

~ Sfc：强制功率（附加功率）附加功率的有功部分是由Ecy决定的，Ecy影响的是相角，而Ecx主要影响电压大小，所以电压大小影响无功。

三、FACTS（Flexible AC Transmiion System）

以晶闸管代替传统交流输电系统中各种机械式调节器和开关后所呈现的新系统。通过控制可控硅导通的角度，达到控制传输能量的目的。