華東交大電力系統(tǒng)3電力網(wǎng)的電壓和功率分布

1、第三章 電力網(wǎng)的電壓和功率分布－潮流計(jì)算（基本原理）,網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布閉式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布電力網(wǎng)的電能損耗,一、網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落 1、電壓降落：網(wǎng)絡(luò)元件首末端兩點(diǎn)電壓的相量差。,3-1 網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗,,,以V2為參考軸,（1）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元件末端電壓U2，P2，Q2已知時(shí)，求首端電壓U1,,,,因此, 由末端電壓和功率可求得首端電壓,（2）、已知

2、首端電壓（U1）和功率（P1、Q1）求末端電壓U2,①兩種分解，由于參考軸不同，同一個(gè)電壓降落的兩組對(duì)應(yīng)分量也不同,②計(jì)算電壓降落時(shí),必須用同一端的電壓與功率.,,,,,（3）應(yīng)用以上兩組公式時(shí)特別注意事項(xiàng):,③在110KV及以下電壓級(jí)的計(jì)算中可以忽略電壓降落的橫分量,（4）電壓降落公式的簡(jiǎn)化,高壓輸電線路的特性 X>>R,可令R?0,則：,,高壓輸電線路的重要結(jié)論：（1）、（2）,2、電壓損耗和電壓偏移,（1）電壓偏移（

3、標(biāo)量）:某點(diǎn)電壓與額定電壓的模值（數(shù)量）之差。 （2）電壓損耗（標(biāo)量):線路始末端電壓之差,二、 網(wǎng)絡(luò)元件的功率損耗,1、電力線路,(1)、 電流流過(guò)串聯(lián)阻抗產(chǎn)生的功率損耗,結(jié)論：降低網(wǎng)損的有效的措施是提高系統(tǒng)的電壓等級(jí)。,(2)、 電壓加在并聯(lián)導(dǎo)納產(chǎn)生的功率損耗,,(1)、電流流過(guò)串聯(lián)阻抗產(chǎn)生的功率損耗,直接用變壓器空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算,(2)、電壓加在并聯(lián)導(dǎo)納產(chǎn)生的功率損耗,單位要統(tǒng)一即為:MVA與MW;

4、 KVA與KW,三、運(yùn)算負(fù)荷功率和運(yùn)算電源功率,1、運(yùn)算負(fù)荷功率：實(shí)際上是變電所高壓母線從系統(tǒng)吸收的等值功率，它等于變電所二次側(cè)的集中負(fù)荷功率，加上變壓器阻抗、導(dǎo)納的功率損耗，加上變電所高壓母線所連線路導(dǎo)納中無(wú)功功率的一半。2、運(yùn)算電源功率：實(shí)際上是變電所高壓母線輸入系統(tǒng)的等值功率，它等于發(fā)電機(jī)母線送出的功率，減去變壓器阻抗、導(dǎo)納的功率損耗，減去 變電所高壓母線所連線路導(dǎo)納中無(wú)功功率的一半

5、。3、注意事項(xiàng)：在計(jì)算運(yùn)算負(fù)荷功率，運(yùn)算電源功率時(shí)，變壓器和線路電納的無(wú)功功率的計(jì)算都是按照額定電壓計(jì)算的。,3-2 開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布,開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)及其等值電路 電壓和功率分布的計(jì)算,一、簡(jiǎn)單輻射網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算（同級(jí)與不同電壓級(jí)兩大類）1、 已知同一端的功率和電壓，求另一端功率和電壓； 解題方法：從已知功率、電壓端，齊頭并進(jìn)逐段求解功率和電壓。如下圖所示：,,,2、已知始端電壓、末端功率，求始端功率、末端電壓（以此居

6、多）；或已知末端電壓、始端功率，求末端功率、始端電壓。求解方法：總結(jié)為“一來(lái)、二去”共兩步來(lái)逼近需求解的網(wǎng)絡(luò)功率和電壓分布。一來(lái)即：設(shè)所有未知電壓節(jié)點(diǎn)的電壓為線路額定電壓，從已知功率端開(kāi)始逐段求功率，直到推得已知電壓點(diǎn)得功率；二去即：從已知電壓點(diǎn)開(kāi)始，用推得的功率和已知電壓點(diǎn)的電壓，往回逐段向未知電壓點(diǎn)求電壓。在計(jì)算中，上述過(guò)程一般只需要做一次。但當(dāng)一次“來(lái)、去”完畢后，此電壓與初始假設(shè)電壓相差較大時(shí)，可再一次假設(shè)未知電壓節(jié)點(diǎn)的

7、電壓值為剛剛計(jì)算得到的節(jié)點(diǎn)電壓值，繼續(xù)進(jìn)行“來(lái)、去”計(jì)算，直到前后兩次同一點(diǎn)的電壓值相差不大。,,3-3 閉式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布,一、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的功率分布1、 不計(jì)功率損耗的初始功率分布（1）初始功率分布：指忽略各線段上的功率損耗的近似功率分布。（2）初始功率分布公式推導(dǎo)：（以兩負(fù)荷為例，各點(diǎn)電壓取為網(wǎng)絡(luò)的額定電 壓計(jì)算）,忽略功率損耗，兩端取共軛并同乘VN，可得：,由前面的方程組可解出,,循環(huán)功率,,由負(fù)荷決定的功率,

8、忽略功率損耗的功率分布計(jì)算式,2、計(jì)及功率損耗的功率分布,（1）功率分點(diǎn)：功率由兩個(gè)方向流入的節(jié)點(diǎn)。 有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)可能出現(xiàn)在不同節(jié)點(diǎn)。將網(wǎng)絡(luò)在功率分點(diǎn)處解開(kāi)，形成兩個(gè)開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)，用前述的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。,閉式網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算過(guò)程,二、沿線有k個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的情況,,,1、兩端供電擴(kuò)展到K個(gè)負(fù)荷時(shí)的通用計(jì)算公式,2、簡(jiǎn)化功率分布計(jì)算方法：,(1) 將實(shí)部和虛部分開(kāi),簡(jiǎn)化計(jì)算,,,,,,,,,同理,可以求出另供電點(diǎn)送出的功率

9、負(fù)荷:,(2) ,且網(wǎng)絡(luò)為均一網(wǎng)(各段線路的R與X的比值相等),結(jié)論：在均一電力網(wǎng)中有功功率和無(wú)功功率的分布彼此無(wú)關(guān)。,(3) 各段線路的單位阻抗相等,結(jié)論：各段線路單位長(zhǎng)度的阻抗值相等的均一網(wǎng)的功率分布僅與各段長(zhǎng)度有關(guān)。,3、閉式網(wǎng)的電壓損耗 與開(kāi)式網(wǎng)計(jì)算方法相同 有功和無(wú)功分點(diǎn)在同一處時(shí),功率分點(diǎn)處的電壓最低； 若不在同一點(diǎn)，則需分別計(jì)算實(shí)際電壓值，確定電壓最低點(diǎn)，一般選擇無(wú)功功率分點(diǎn)處

10、。,例3－3例3－4,三、 多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布,1、兩臺(tái)并聯(lián)升壓變壓器構(gòu)成的多電壓級(jí)環(huán)網(wǎng),,已知一次側(cè)電壓,則二次側(cè)電壓為：,,（1）、初步潮流分布計(jì)算,2、循環(huán)功率計(jì)算環(huán)路電勢(shì)：循環(huán)功率：,,,空載,（3）環(huán)路電勢(shì)的確定,① 阻抗歸算到高壓側(cè),② 阻抗歸算到低壓側(cè),,,簡(jiǎn)化計(jì)算或電力網(wǎng)電壓未知,,,,例3－5,2、多個(gè)電壓級(jí)的環(huán)網(wǎng)環(huán)路電勢(shì)與循環(huán)功率,（1）環(huán)路電勢(shì)的確定步驟 ①作等值電路并進(jìn)行參數(shù)歸算；

11、 ②選定環(huán)路電勢(shì)的作用方向，計(jì)算環(huán)路的等值變比。 對(duì)于任意多電壓級(jí)環(huán)網(wǎng)的等值變比，可以按以下方法確定：各個(gè)變壓器的變比均規(guī)定為高壓側(cè)比低壓側(cè)，在環(huán)網(wǎng)中任選一起點(diǎn)，任選一環(huán)繞方向（多數(shù)情況選順時(shí)鐘方向）；沿環(huán)網(wǎng)繞行一周，遇到順環(huán)繞方向起升壓作用的變壓器乘以變比，遇到起降壓作用的變壓器除以變比，即可得到環(huán)網(wǎng)的等值變比。 空載時(shí)將環(huán)路斷開(kāi)，端口電壓即為環(huán)路電勢(shì)。 注意：參數(shù)歸

12、算等級(jí)與斷口所在位置一致（2）循環(huán)功率計(jì)算,,（3）三級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)舉例,ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/11,選110kV作為參考電壓級(jí)，斷口選在110kV線路若A端電壓已知：若B端電壓已知：,,,1．電力系統(tǒng)的負(fù)荷 （1）、負(fù)荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。也稱電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷。是所有用戶的負(fù)荷總加。（2）、負(fù)荷分類（按負(fù)荷性質(zhì)

13、分類）：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè)、生活等。（3）、電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷：綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。（4）、電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。,3.4 電力網(wǎng)的電能損耗,一、電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線,2、負(fù)荷曲線：用曲線描述某一時(shí)間段內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間變化的規(guī)律。 （1）日負(fù)荷曲線 一天的總耗電量 日平均負(fù)荷,,,,,負(fù)荷率km 最小負(fù)荷系數(shù)?,,,

14、,,為了說(shuō)明負(fù)荷的起伏特性：,(a）鋼鐵工業(yè)負(fù)荷；(b) 食品工業(yè)負(fù)荷；(c) 農(nóng)村加工負(fù)荷；(d) 市政生活負(fù)荷,（2） 年最大負(fù)荷曲線：描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功功率負(fù)荷變化的情況 （3）年持續(xù)負(fù)荷曲線：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時(shí)數(shù)順序排列繪制而成,,全年耗電量,,最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) Tmax,,年最大負(fù)荷曲線,,A=PmaxTmax,各類用戶的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù),二、負(fù)荷特性與負(fù)荷模型,1、綜合

15、負(fù)荷：一定數(shù)量的各類用電設(shè)備及相關(guān)的變配電設(shè)備的組合?？梢员硎疽粋€(gè)企業(yè)或一個(gè)地區(qū)的總負(fù)荷。2、負(fù)荷特性：綜合負(fù)荷的功率隨運(yùn)行參數(shù)（電壓和頻率）的變化而變化，反映這種變化規(guī)律的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為負(fù)荷特性。包括動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性（電壓靜態(tài)特性和頻率靜態(tài)特性）。,圖2-25 6kV綜合中小工業(yè)負(fù)荷的靜態(tài)特性（a）電壓靜態(tài)特性 (b)頻率靜態(tài)特性負(fù)荷組成：異步電動(dòng)機(jī)79.1%；同步電動(dòng)機(jī)3.2%；電熱電爐17.7%,二次多項(xiàng)式表示的

16、負(fù)荷電壓靜態(tài)特性：第一部分與電壓平方成正比，表示恒定阻抗消耗的功率；第二部分與電壓成正比，代表恒電流負(fù)荷消耗的功率；第三部分為恒功率負(fù)荷。,,,,3、負(fù)荷模型,線性模型：同時(shí)考慮電壓與功率的模型：,,,,,,,,負(fù)荷模型,動(dòng)態(tài)模型：是一個(gè)尚未解決的問(wèn)題。實(shí)用計(jì)算中的負(fù)荷模型： （1）潮流：常用恒功率表示，有時(shí)用線性化的靜態(tài)模型。 （2）短路：表示為含源阻抗支路或恒定阻抗支路或忽略其影響。 （

17、3）穩(wěn)定計(jì)算：恒定阻抗支路或恒定阻抗支路與異步電動(dòng)機(jī)組合。,三、電力網(wǎng)的電能損耗和損耗率年電能損耗供電量：發(fā)電量與廠用電之差損耗率（網(wǎng)損率、線損率）：是衡量供電企業(yè)技術(shù)和管理水平的重要標(biāo)志。,,1.最大負(fù)荷損耗時(shí)間法,最大負(fù)荷損耗時(shí)間：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負(fù)荷Smax，在τ小時(shí)內(nèi)的電能損耗等于線路全年的實(shí)際電能損耗，則稱τ為最大負(fù)荷損耗時(shí)間。,,,,其大小由視在功率表示的負(fù)荷曲線決定，因此，與線路負(fù)荷的功率因數(shù)和最大

18、負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)有關(guān),,,線路,變壓器,一條線路有多個(gè)負(fù)荷的情況,,S1,S2,S3——分別為各段的最大負(fù)荷功率； ——分別為各段的最大負(fù)荷損耗時(shí)間,,,,,,,,例3－6,2、等值功率法,自學(xué),四、降低網(wǎng)損的技術(shù)措施,1.減少無(wú)功功率的傳輸,,如果將功率因數(shù)由原來(lái)的 提高到 ，則線路中的功率損耗可降低,,,,措施：電機(jī)選擇 無(wú)功補(bǔ)償：就地?zé)o功平衡,,2.閉式網(wǎng)絡(luò)中功

19、率的經(jīng)濟(jì)分布,,,網(wǎng)絡(luò)功率損耗,,,,,分別對(duì)P1和Q1求偏導(dǎo)，并令其等于零,,,結(jié)論：功率在環(huán)網(wǎng)中與電阻成反比分布 時(shí)，功率損耗最小。,,使自然功率分布接近經(jīng)濟(jì)功率分布的措施,(1)選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)作開(kāi)環(huán)運(yùn)行。為了限制短路電流或滿足繼電保護(hù)動(dòng)作選擇性要求，需將閉式網(wǎng)絡(luò)開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)，開(kāi)環(huán)點(diǎn)的選擇也盡可能兼顧到使開(kāi)環(huán)后的功率分布更接近于經(jīng)濟(jì)分布。(2)對(duì)環(huán)網(wǎng)中比值R／X特別小的線段進(jìn)行串聯(lián)電容補(bǔ)償。(3)在環(huán)網(wǎng)中增設(shè)混合型加壓調(diào)壓變壓器