1、电力系统分析电力系统分析本章提示3.1 基本概念3.2 开式网络的电压和功率分布计算3.3 简单闭式网的电压和功率分布计算小结 电力系统分析电力系统分析本章提示l负荷功率的表示法；l电压降落、电压损耗、电压偏移、运算电源功率、运算负荷功率的基本概念；l电力网元件的功率损耗(power loss)、电压损耗(voltage loss)的计算；l开式网、简单闭式网的潮流计算（同一电压级、多个电压级）。电力系统分析电力系统分析 电力系统在运行时，电流或功率在电源的作用下，电力系统在运行时，电流或功率在电源的作用下，通过系统各元件流入负荷，分布于电力网各处，称为通过系统各元件流入负荷，分布于电力网各处
2、，称为潮流分布。潮流分布。 潮流计算内容潮流计算内容主要包括：主要包括：电流和功率分布计算；电流和功率分布计算；功率损耗计算；功率损耗计算；电压损耗和节点电压计算。电压损耗和节点电压计算。电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析3.1.1 3.1.1 负荷功率的表示方法负荷功率的表示方法3.1.2 3.1.2 电压降落、电压损耗、电压偏移电压降落、电压损耗、电压偏移3.1.3 3.1.3 功率损耗功率损耗 3.1.4 3.1.4 运算负荷功率和运算电源功率运算负荷功率和运算电源功率 3.1 基本概念基本概念电力系统分析电力系统分析*22222*2221UjQPIjQPIUSI)jXR(
3、UU 22221222XXP RQPQ RUUjUU222UjUU 电力系统分析电力系统分析图图3.43.4电压降落示意图电压降落示意图 电压降落电压降落当网络元件末端 、 、 已知时,以 为参考相量，首端电压为2U2P2Q1U2U222222221)()(UUUarctgUUUU式中：式中： 称为电压降落的纵分量（电压损耗）称为电压降落的纵分量（电压损耗）2U 称为电压降落横分量称为电压降落横分量2U称为首末端电压的相位差称为首末端电压的相位差, ,（功角）（功角）222UjUU 22221222XXP RQPQ RUUjUU（3.73.7） 电力系统分析电力系统分析212112)()(VV
4、VV 1111VVVtg 11111111VRQXPVVXQRPV 电力系统分析电力系统分析2V2VV1V1V1V特别注意特别注意: :计算电压降落时计算电压降落时, ,必须用同一端的电压与功率必须用同一端的电压与功率. . 22222222VRQXPVVXQRPV 11111111VRQXPVVXQRPV VQRPXVVQXPRV 电力系统分析电力系统分析高压输电线路的特性 XR,可令R0,则： VPXVVQXV VQRPXVVQXPRV 电力系统分析电力系统分析2122122222122212P XV VsinPsinV VXVQ XV V cosVcosQV VX 222222Q XVV
5、P XVV VQRPXVVQXPRV 高压输电线路的特性高压输电线路的特性 XR,XR,可令可令R R 0,0,则：则：22Q XV22P XjVOADBG1V2V2VdV电力网络中功率的方向电力网络中功率的方向电力系统分析电力系统分析 电压损耗电压损耗 电压损耗指电力网两点电压的代数差 图图3.43.4电压损耗示意图电压损耗示意图12UUUAD 一条线路的电压损耗百分数在线路通过最大负荷时一般不应超过10%。 电压偏移电压偏移 电压偏移指电力网中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，可用偏差表示，也可用额定电压的百分比表示 电压偏移直接反映供电电压的质量100NNUUU电压偏移（）（3.9
6、3.9） 电力系统分析电力系统分析电力网中的功率损耗（影响电力系统的建设费用运行费用）分为两部分：（1）变动损耗：与传输的功率大小有关，它产生于线路和变压器的串联阻抗上。（2）固定损耗：与电网电压有关，它产生于线路和变压器的并联导纳上。电力系统分析电力系统分析阻抗中的功率损耗阻抗中的功率损耗 变压器阻抗变压器阻抗上功率损耗的计算上功率损耗的计算公式与上式（相似，只需将两公式与上式（相似，只需将两式中的线路阻抗换成变压器阻式中的线路阻抗换成变压器阻抗即可。抗即可。输电线路阻抗输电线路阻抗上的功率损耗：上的功率损耗：lllQjPjRUQPjRIS)X()X(2222222（3.103.10） 电力
7、系统分析电力系统分析导纳中的功率损耗导纳中的功率损耗 输电线路22112211QU ,U22BBBQB 2U 近似计算时， 、 常用额定电压 代替。1UNU电力系统分析电力系统分析 实际计算时，变压器的励磁损耗可直接根据空载试验数据确定 21210UUTTjBGS导纳中的功率损耗导纳中的功率损耗变压器NSIjPS100%000（3.123.12） 电力系统分析电力系统分析 运算电源功率：运算电源功率：发电厂高压母线输入系统的等值发电厂高压母线输入系统的等值功率，它等于发电机极端母线送出的功率，减去功率，它等于发电机极端母线送出的功率，减去变压器阻抗、导纳的功率损耗，加上发电厂高压变压器阻抗、导
8、纳的功率损耗，加上发电厂高压母线所连线路导纳中无功功率的一半。母线所连线路导纳中无功功率的一半。 运算负荷功率：运算负荷功率：变电所高压母线从系统吸取的等变电所高压母线从系统吸取的等值功率，它等于变电所二次侧的集中负荷功率，值功率，它等于变电所二次侧的集中负荷功率，加上变压器阻抗、导纳的功率损耗，减去变电所加上变压器阻抗、导纳的功率损耗，减去变电所高压母线所连接线路导纳中无功功率的一半。高压母线所连接线路导纳中无功功率的一半。电力系统分析电力系统分析221NiBiVBQ 33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSSbcdS L D da R1+ jX1R2 +j
9、X2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB1各点的运算负荷各点的运算负荷电力系统分析电力系统分析任何一个负荷只能从一个方向得到电能的电力网称任何一个负荷只能从一个方向得到电能的电力网称为开式网。为开式网。（1 1）同一电压等级的开式网络）同一电压等级的开式网络（2 2）多级电压的开式网络）多级电压的开式网络开式网络潮流分布计算主要包括：网络首端的功率、开式网络潮流分布计算主要包括：网络首端的功率、首端电压、末端功率及末端电压四个参数。首端电压、末端功率及末端电压四个参数。（1 1）已知网络同一端的功率和电压）已
10、知网络同一端的功率和电压（2 2）已知网络不同端的功率和电压）已知网络不同端的功率和电压电力系统分析电力系统分析221NiBiVBQ 3BLDdd3B2BLDcc2B1BLDbbQjSSQjQjSSQjQjSS bcdS L D da R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB11 1、已知同一端的电压和功率（各点的运算负荷）、已知同一端的电压和功率（各点的运算负荷）3S 2S 1S电力系统分析电力系统分析降压变降压变的处理的处理（1 1）用）用V VN N求得各点的运算负荷求得各点的运
11、算负荷（2 2）从末段线路开始，用）从末段线路开始，用V VN N依次计算各段线路的功依次计算各段线路的功率损耗率损耗（3 3）用）用V VA A和已求得的功率分布，从和已求得的功率分布，从A A点开始逐段计点开始逐段计算电压降落，求得算电压降落，求得V Vb b V Vc c和和V Vd d（4 4）求得）求得V Vb b和和 V Vc c V Vd d重复（重复（1 1）（）（3 3）2 2、已知不同端的电压和功率（、已知不同端的电压和功率（已知末端功率和首端电压已知末端功率和首端电压，求，求末端电压和首端功率）末端电压和首端功率）Abcd123 S L D b S L D cS L D
12、d电力系统分析电力系统分析 SS ,SS 111112112b1222222223c2333332333LNLLNLLNLdSSS),jXR()VS(S,SSSS),jXR()VS(SSSSS),jXR()VS(S,SS 从末段线路开始，用从末段线路开始，用V VN N依次计算各段线路的功率损耗依次计算各段线路的功率损耗S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A电力系统分析电力系统分析22222222222211111111 , ,)V()VV(VVRQXPVVXQRPV)V()VV(VVRQXPVVXQRPVbcbcccbb
13、cbbcAbAbAbAAbAAb S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A用用V VA A和已求得的功率分和已求得的功率分布，从布，从A A点开始逐段计点开始逐段计算电压降落，求得算电压降落，求得V Vb b、 V Vc c和和V Vd d电力系统分析电力系统分析 方法一：将变压器变换成理想变压器，变压器阻抗折算；方法一：将变压器变换成理想变压器，变压器阻抗折算；（包含理想变压器，计算时，经过理想变压器功率保持（包含理想变压器，计算时，经过理想变压器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比不变，两侧电压之比等于实际变比k。系统
14、中依然有两。系统中依然有两个电压等级）个电压等级） 方法二：将变压器阻抗、线路阻抗均进行折算，将线路方法二：将变压器阻抗、线路阻抗均进行折算，将线路L2的参数归算到的参数归算到L1电压级；（系统中只有一个电压等电压级；（系统中只有一个电压等级）级） 两种方法中功率均不变两种方法中功率均不变222222222k/BBXkXRkR 电力系统分析电力系统分析 在电力网络中任何一个负荷都可以在电力网络中任何一个负荷都可以从两个及两个以上从两个及两个以上方向得到电能的称为方向得到电能的称为闭式网络闭式网络。 若任何一个负荷都若任何一个负荷都只从两个方向只从两个方向得到电能的称为得到电能的称为简单简单闭式
15、网络闭式网络。两种。两种基本形式基本形式有：有： 两端供电网络两端供电网络 环型供电网络（两端电压相等的两端供电网）环型供电网络（两端电压相等的两端供电网） 若任何一个负荷从三个及三个以上方向得到电能的称若任何一个负荷从三个及三个以上方向得到电能的称为为复杂闭式网络复杂闭式网络。 闭式网络的功率分布不仅与负荷的大小、网络元件的闭式网络的功率分布不仅与负荷的大小、网络元件的参数及接线方式有关，而且与电源的配置和电压有关。参数及接线方式有关，而且与电源的配置和电压有关。电力系统分析电力系统分析简单闭式网络功率分布的计算步骤：简单闭式网络功率分布的计算步骤： 首先首先忽略网络阻抗和导纳中的功率损耗，
16、计算忽略网络阻抗和导纳中的功率损耗，计算功率分布，称为功率分布，称为初步功率分布初步功率分布。目的目的是确定潮流是确定潮流方向，找出方向，找出功率分点功率分点； 然后然后在功率分点将闭式网络拆开在功率分点将闭式网络拆开，变换成两个开，变换成两个开式网络，式网络，根据初步功率分布计算出网络各段阻抗根据初步功率分布计算出网络各段阻抗和导纳中的功率损耗，最后将功率损耗叠加到初和导纳中的功率损耗，最后将功率损耗叠加到初步功率分布上，得到步功率分布上，得到最终功率分布最终功率分布。电力系统分析电力系统分析1 1、两端供电网络两端供电网络的功率分布的功率分布(1) (1) 不计功率损耗的功率初分布不计功率
17、损耗的功率初分布112233AB12a21a32b3b2ab1VVZ IZ IZ IIIIIIIIIIIIIIII BA1Z3Z2Z11,S I 33,S I 22,S I .11,S Ibb,S I aa,S I 电力系统分析电力系统分析23a3bAB11231231a12bBA2123123()()VVZZ IZ IIZZZZZZVVZ IZZ IIZZZZZZ *233abABN*1LD123123*112abBAN*3L3LD1L23123()()()()SSVV VZZZSSZZZZZZSSVV VZZZSSZZZZSZSZ 忽略功率损耗，两端取共轭并同乘忽略功率损耗，两端取共轭并同
18、乘V VN N，可得：，可得：21aSSS 由前面的方程由前面的方程组可解出：组可解出：循环功率循环功率由负荷决定的功率由负荷决定的功率(供载功率供载功率)忽略功率损耗的功率分布计算式忽略功率损耗的功率分布计算式电力系统分析电力系统分析A1A2ZiZiZS1SiSkkSSZVVVZSZSSSZVVVZSZSCLDNAAkiiCLDNAAkiiii*1*2*1*2*1*1*)()( SIIS电力系统分析电力系统分析 可见，每个电源发出的功率都由两部分组成：可见，每个电源发出的功率都由两部分组成： （1）与各点负荷及负荷到另一电源间的阻抗有）与各点负荷及负荷到另一电源间的阻抗有关，为供给负荷的功率
19、，关，为供给负荷的功率，供载功率供载功率； （2）与电源两端电压向量差有关而与负荷无关）与电源两端电压向量差有关而与负荷无关的的循环功率循环功率。 有功分点：有功分点： 无功分点：无功分点：电力系统分析电力系统分析 功率分点：功率分点：功率由两个方向流入的节点。功率由两个方向流入的节点。 有功分点和无功分点可能出现在不同节点。有功分点和无功分点可能出现在不同节点。 将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，用前述的开式网络计算方法进行计算。用前述的开式网络计算方法进行计算。BA1S3S3S1S2S2SabbaS3S2SBA1Z3Z2Z11,S I 33
20、,S I 22,S I .11,S Ibb,S I aa ,S I 电力系统分析电力系统分析闭式网络的计算过程闭式网络的计算过程电力系统分析电力系统分析 有功和无功分点在同一处时有功和无功分点在同一处时, ,功率分点处的电压功率分点处的电压最低；若不在同一点，则需分别计算实际电压值，最低；若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点。确定电压最低点。 关于两端供电网络的几点说明：关于两端供电网络的几点说明：（1 1）环网，循环功率为零；）环网，循环功率为零；（2 2）35kV35kV及以下电网，知算潮流初步分布（潮流最及以下电网，知算潮流初步分布（潮流最终分布）；终分布）；（3 3）为
21、复功率计算，均一网络，可以简化。）为复功率计算，均一网络，可以简化。电力系统分析电力系统分析结论： 各段线路单位长度的阻抗值相等的各段线路单位长度的阻抗值相等的均一网均一网的的功率分布仅与各段长度有关。功率分布仅与各段长度有关。llQllPllSSllQllPllSlZlZSSkiiikiiikiiikiiikiiikiiikiiijj1111110*10*电力系统分析电力系统分析3.3.2 多级电压环网的功率分布多级电压环网的功率分布 有几个电压等级组成的环网，简称多级环网。有几个电压等级组成的环网，简称多级环网。 多级电压环网中，若变压器变比不匹配，将多级电压环网中，若变压器变比不匹配，将
22、形成循环功率。此时，先由环网负载和阻抗参形成循环功率。此时，先由环网负载和阻抗参数求出供载功率，再由附加电势和环网总阻抗数求出供载功率，再由附加电势和环网总阻抗求出循环功率，将两者叠加，即可求出初步潮求出循环功率，将两者叠加，即可求出初步潮流分布。流分布。电力系统分析电力系统分析两台并联变压器构成的多电压级环网两台并联变压器构成的多电压级环网电力系统分析电力系统分析 已知一次侧电压已知一次侧电压, ,则：则：AAAAVkVVkV2211 2112211221212121T*T*HNA*A*T*T*LDT*TT*T*HNA*A*T*T*LDT*TZZV)VV(ZZSZSZZV)VV(ZZSZS电
23、力系统分析电力系统分析循环功率计算循环功率计算: 环路电势：环路电势： 对任意多电压等级环网，等值变比对任意多电压等级环网，等值变比K确定：确定：循环功率：循环功率： 1A1A2A12A2A22kEVVV ( kk )V1Vk1k 212121T*T*HN*T*T*HNA*A*cZZVEZZV)VV(S 电力系统分析电力系统分析12()AEVkk环路电势的确定环路电势的确定V VP PV VPP1:K1:K1 1Z ZT2T2Z ZT1T1K K2 2:1:1V VA AV VB B电力系统分析电力系统分析B21eeA212VkkEVV1V1kkk 12221211kkkVZZVEZZVSB*
24、T*T*LN*T*T*LNc 电力系统分析电力系统分析ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/11电力系统分析电力系统分析 选110kV作为参考电压级，断口选在110kV线路 若A端电压已知： 若B端电压已知： 111 kkVkkkVVVEaAacbAPP)k(VkkkVVVEBbacBPP 111电力系统分析电力系统分析 电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析PV节点 电力系统分析电力系统分析平衡节点 电力系统分析电力系统分析 电力系统分析电力系统分析 电力系统分析电力系统分析 开式网络的已知条件通常为电源点的电压和负荷点的功开式网络的已知
25、条件通常为电源点的电压和负荷点的功率，潮流计算计算时可分两步进行，第一步由负荷端向率，潮流计算计算时可分两步进行，第一步由负荷端向电源端计算功率分布；第二步由电源端向负荷端计算各电源端计算功率分布；第二步由电源端向负荷端计算各节点的实际电压。节点的实际电压。 简单闭式网潮流计算也分两步进行，首先不计网络的简单闭式网潮流计算也分两步进行，首先不计网络的功率损耗，进行初步潮流分布计算；其次在功率分点处功率损耗，进行初步潮流分布计算；其次在功率分点处将网络打开，变成两个开式网，然后按着开式网的计算将网络打开，变成两个开式网，然后按着开式网的计算方法计算最终潮流分布。方法计算最终潮流分布。 环网是两端供电网的特例，含有变压器的环网，当变比环网是两端供电网的特例，含有变压器的环网，当变比不匹配时，将产生环路电势，并产生循环功率。不匹配时，将产生环路电势，并产生循环功率。 作业：作业：3 38 8，3 312(2)12(2)求求A A、C C、D D点电压；线路参数点电压；线路参数ABAB、BCBC、ACAC
