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1、第四章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 第四章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算l電力網(wǎng)絡(luò)等值電路l簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)潮流的分析方法l電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法 4.1.1 電壓等級(jí)l用電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電壓：網(wǎng)絡(luò)額定電壓或用電設(shè)備額定電壓各國(guó)電力系統(tǒng)都規(guī)定一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)電壓指線電壓，而不是相電壓l發(fā)電機(jī)額定電壓在同一電壓等級(jí)下，比網(wǎng)絡(luò)額定電壓高5%l變壓器額定電壓在同一電壓等級(jí)下，一次側(cè)等于網(wǎng)絡(luò)額定電壓 在同一電壓等級(jí)下，二次側(cè)比網(wǎng)絡(luò)額定電壓高10% 4.1.1 電壓等級(jí) 電力網(wǎng)絡(luò)中的電壓分布 4.1.2 標(biāo)幺值l一.標(biāo)幺值的定義l標(biāo)幺值是相對(duì)值，是某種物理量的有名值與所選定的與有名值同單位的基準(zhǔn)值之比，是一個(gè)無(wú)量綱的量 基準(zhǔn)值的選取

2、阻抗、導(dǎo)納的基準(zhǔn)值為每相阻抗、導(dǎo)納電壓、電流的基準(zhǔn)值為線電壓、線電流 功率的基準(zhǔn)值為三相功率（單位與有名值相同）基準(zhǔn)值 有名值標(biāo)幺值 l 1、基本概念1)有名制：在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。2)標(biāo)幺制：在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用沒(méi)有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。3)基準(zhǔn)值：對(duì)于相對(duì)值的相對(duì)基準(zhǔn)。三者之間的關(guān)系：同單位的基準(zhǔn)值有名值標(biāo)么值 4.1.2 標(biāo)幺值 l 4）基本級(jí)：將參數(shù)和變量歸算至同一個(gè)電壓級(jí)。一般取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級(jí)為基本級(jí)。n標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)：線電壓和相電壓的標(biāo)幺值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標(biāo)幺值數(shù)值相等。n選擇基準(zhǔn)值的條件：v

3、基準(zhǔn)值的單位應(yīng)與有名值的單位相同v各個(gè)物理量的基準(zhǔn)值之間即阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率的基準(zhǔn)值之間也應(yīng)符合電路的基本關(guān)系4.1.2 標(biāo)幺值 功率的基準(zhǔn)值=100MVA 電壓的基準(zhǔn)值=參數(shù)和變量歸算的額定電壓BB BBB BBB YZ ZIU IUS /1 33 BBB BBB BBB USI USY SUZ 3/ 22 223 BBBB BBSZ Z UUY Y S UI I S 5個(gè)基準(zhǔn)值中先選定SB和UB，然后根據(jù)電路基本關(guān)系求出每相阻抗、導(dǎo)納和線電流的基準(zhǔn)值4.1.2 標(biāo)幺值 （1）功率基準(zhǔn)值SB B B BP jQ P QS j P jQS S S （2）電壓基準(zhǔn)值UB（一般取線電壓）

4、（3）電流基準(zhǔn)值UB（一般取線電流）（4）阻抗基準(zhǔn)值ZB B B B BZ R jX R XZ j R jXZ Z Z Z （5）導(dǎo)納基準(zhǔn)值YB B B B BY G jB G BY j G jBY Y Y Y 2、各參數(shù)或變量標(biāo)幺值的計(jì)算4.1.2 標(biāo)幺值 l用標(biāo)么值表示的公式l在正序情況下，阻抗Z中電壓降落用有名值表示時(shí)l在正序情況下，阻抗Z中電壓降落用標(biāo)幺值表示時(shí)ZIUU 321 BBBBBB ZZIIZI ZIUUUU 3321 *2*1 ZIUU * *2*1 ZUSUU 4.1.2 標(biāo)幺值（6）標(biāo)幺值之間也應(yīng)符合電路的基本關(guān)系 l標(biāo)么值表示公式，同理l功率表達(dá)式l接地導(dǎo)納l中的功率

5、：l阻抗中的l功率損耗*3 IUSIUS *2*22 33 YUSYUYUS YY ZU QP ZUSZISZ 2 22 22 333 ZU QPSZ 2 22 4.1.2 標(biāo)幺值 三相對(duì)稱系統(tǒng)中用有名值和用標(biāo)幺值表示公式對(duì)照表4.1.2 標(biāo)幺值名稱有名值標(biāo)幺值功率表達(dá)式阻抗壓降接地導(dǎo)納中的功率阻抗中的功率損耗 IUS 3 ZIUU 321 *2 YUSY ZU QPSZ 2 22 IUS * *21 ZUSZIUU *Y YUS 2* *2* 2*2*S ZU QPZ 二、基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)么值的換算l電力系統(tǒng)元件一般以標(biāo)么值或百分?jǐn)?shù)的形式給出，其基準(zhǔn)值為對(duì)應(yīng)元件本身的額容量SN和額定電壓UN。

6、阻抗基準(zhǔn)值為l阻抗有名值l取容量和電壓的基準(zhǔn)值為SB和UB。NNN SUZ 2 NNNNN SUZZZjXRZ 2* 22*22*2* BNNBNBBNNNBBB UUSSZUSSUZSUZZZZ 4.1.2 標(biāo)幺值 l其他量的標(biāo)么值換算將ZN*或YN*通過(guò)基準(zhǔn)值SN和UN先還原成有名值Z或Y，再求出以統(tǒng)一的SB和UB為基準(zhǔn)值時(shí)的標(biāo)幺值Z*或Y*BNN UUUU * 22* NBBNN UUSSYY NBBNN UUSSII * BNNN SSjQPjQPS * 4.1.2 標(biāo)幺值 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路 l由于變壓器的存在，多級(jí)電壓電力系統(tǒng)等值電路，各元件參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)電壓、各支

7、路電流均要?dú)w算到某一電壓級(jí)，即基本級(jí)或基準(zhǔn)級(jí)l 1、單電壓等級(jí)電力網(wǎng)的標(biāo)么值等值電路 取相同的基準(zhǔn)容量SB和基準(zhǔn)電壓UB，原則上二者可是任何數(shù)值，一般取網(wǎng)絡(luò)額定電壓作為基準(zhǔn)電壓。 l 2、多電壓等級(jí)電力網(wǎng)的標(biāo)么值等值電路l a、有名值的電壓級(jí)歸算 對(duì)于多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是標(biāo)么制還是有名制，都需將參數(shù)或變量歸算至同一電壓級(jí)基本級(jí)。l b、采用標(biāo)幺值，有兩種歸算方法)( )( )( 21 221 221 kkUU kkXX kkRR )1( )1( )1( 21 221 221 kkII kkGG kkBB 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路 參數(shù)歸算法：將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓

8、、電流的有名值都?xì)w算到基本級(jí)，然后除以與基本級(jí)相對(duì)應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值。 BBB BBB SUYYYY USZZZZ 2 2 B BBB SUIIII UUU 3 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路 變比分子為基本級(jí)一側(cè)的電壓，分母為待歸算級(jí)一側(cè)的電壓。220K V 10K V35K V110K V500K V500K V242:525 35:11110:38.5500:121T-4 T-3 T-2T-1多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò) 如需將10K V側(cè)的參數(shù)和變量歸算至500K V側(cè)，則變壓器T-1、T-2、T-3、的變比k1、k2、k3應(yīng)分別取35/11、110/38.5、500/1214.

9、1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路 基本級(jí)歸算法： 將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值除以由基本級(jí)歸算到這些量所在電壓級(jí)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值，實(shí)際操作中只需歸算基準(zhǔn)電壓，即將基準(zhǔn)電壓由基本級(jí)歸算到這些量所在電壓級(jí)。 BBB BBB SUYYYY USZZZZ 2 2 B BBB SUIIII UUU 3 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路 變比分子為待歸算級(jí)一側(cè)的電壓，分母為基本級(jí)一側(cè)的電壓。220K V 10K V35K V110K V500K V500K V242:525 35:11110:38.5500:121T-4 T-3 T-2T-1多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)

10、 同樣取500K V側(cè)為基本級(jí)，則需將500K V側(cè)的基準(zhǔn)值歸算至其他電壓等級(jí)側(cè)，如10K V等級(jí)，則變壓器T-1、T-2、T-3、的變比k1、k2、k3應(yīng)分別取11/35、38.5/110、121/500缺點(diǎn)：因變壓器分接頭位置的改變，參數(shù)需重新計(jì)算4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路一、變壓器的形標(biāo)幺值等值電路l建立電力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)幺值等值電路的關(guān)鍵是建立變壓器標(biāo)幺值等值電路l帶理想變壓器的雙繞組變壓器等值電路理想變壓器：只反映變比關(guān)系而沒(méi)有勵(lì)磁電流且漏阻抗等于零的變壓器 將漏阻抗和勵(lì)磁導(dǎo)納歸算到1次側(cè) 通過(guò)理想變壓器，直接引入2次側(cè)的電壓和電流 1I1U

11、TZTY 2I 2U 1I1U TZTY 2I 2U 2U2I2N1N :UU 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路l帶理想變壓器的三繞組變壓器等值電路將漏阻抗和勵(lì)磁導(dǎo)納歸算到3次側(cè) 通過(guò)理想變壓器，直接引入1次側(cè)與2次側(cè)的電壓和電流 1I1U T3Z 2I2U 3I 3UTY 1I 1U T3Z 2I2U 3I 3UTYT1Z T2Z T1ZT2Z3N1N :UU 3N2N :UU 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路l以理想變壓器為界，兩側(cè)各取所在的網(wǎng)絡(luò)電壓作為基準(zhǔn)電壓，將兩側(cè)的參數(shù)化為標(biāo)幺值雙繞組變壓器，理想變壓器左側(cè)參數(shù)的標(biāo)幺值理想變壓器右側(cè)參數(shù)的標(biāo)幺值 B1B1*11B1*1 B21

12、BT*T21BBT*T 3SUII,UUU SUYY,USZZ B2B2*22B2*2 3SUII,UUU 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路理想變壓器變比的標(biāo)幺值 即 kUU:UU :12B2N1B1N 1B1N2B2N UUUUk *1I*1U T*ZT*Y *2U*2I*:1 k 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路l雙繞組變壓器的形標(biāo)幺值等值電路 kII kIZUU 12 1T12 12T2T212 21T1TT 211 1 UUkZ1UZk k1kII UUkZ1UkZkkZ UUkI 1I1U TZ 2U2Ik:1 1I1U Z 2U2I1Y 2Y T2 2 T 1 T 1 1Z

13、k kY kZkY kZZ 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路l三繞組變壓器的形標(biāo)幺值等值電路3B3N 2B2N233B3N 1B1N13 /UU /UUk/UU /UUk 1U T3Z 2I2U 3I 3UTYT113ZkT223Zk T11313 1Zkk T1213 131 Zk k T22323 1Zkk T2223 231 Zk k 4.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路l二. 基于變壓器形等值電路的電力網(wǎng)標(biāo)幺值等值電路變壓器形等值電路中的參數(shù)與k有關(guān)，表明這種模型的確體現(xiàn)了變壓器改變電壓大小的功能。在多電壓等級(jí)電網(wǎng)中采用變壓器形等值由于不需要將不同電壓等級(jí)的參數(shù)和變量歸算至同一個(gè)電

14、壓等級(jí)，為形成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的等值電路帶來(lái)了極大的方便 第四章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算l電力網(wǎng)絡(luò)等值電路l簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)潮流的分析方法l電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法 基本要求： 加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行潮流的了解，培養(yǎng)計(jì)算能力。重點(diǎn)：（1）線路運(yùn)行相量圖的畫(huà)法；（2）電壓損耗、功率損耗有關(guān)的定義式；（3）輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算 電力網(wǎng)絡(luò)特性計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)：l用戶變電所的負(fù)荷功率及其容量l電源的供電電壓和樞紐變電所的母線電壓l繪制等值電路所需的各元件參數(shù)和相互之間的關(guān)聯(lián)、關(guān)系等等 電力系統(tǒng)潮流l潮流是電力網(wǎng)絡(luò)中功率的分布情況潮流計(jì)算植根于電路的基本定律：KCL、KVL在電路中，將三個(gè)或三個(gè)以上元件的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，連接

15、兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的分支稱為支路，電力網(wǎng)絡(luò)分析沿用上述定義電路計(jì)算中通常給定各節(jié)點(diǎn)的注入電流，潮流計(jì)算給定各節(jié)點(diǎn)的注入功率節(jié)點(diǎn)注入功率與節(jié)點(diǎn)電壓呈非線性的關(guān)系，在數(shù)學(xué)上，潮流計(jì)算是求解非線性方程組 潮流由電力系統(tǒng)的狀態(tài)確定，簡(jiǎn)單地說(shuō)，狀態(tài)就是各節(jié)點(diǎn)的電壓情況 4.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗l線路采用型等值電路l已知末端電壓和功率，求始端電壓和功率末端導(dǎo)納支路的功率 阻抗支路的功率損耗Y/2Y/21S Z1U 2U1S 2S 2Sy1S y2S y222 SSS Z21 SSS 22y2 2 UUYS * ZUSS 222z 4.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗 2U 1UUd UU l

16、已知末端電壓，則始端電壓l設(shè)末端電壓的相角為0度ZUSUU * 2221 Y/2Y/21S Z1U 2U1S 2S 2Sy1S y2S 2 222 222 2 2221 j jj U RQXPU XQRPU XRU QPUU 2 222 22 U RQXPUU XQRPU 2221 UUUU 4.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗 2U 1UUd UU l線路兩端電壓幅值差主要由縱分量決定，而電壓相角差主要由橫分量決定l線路較短時(shí)兩端電壓相角差一般不大，可近似認(rèn)為l對(duì)高壓輸電網(wǎng)2 2221 U XQRPUU UUU 21RX 222 22 222 22 UXPU RQXPU UXQU XQ

17、RPU 4.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗l始端導(dǎo)納支路的功率l始端功率l已知始端電壓和功率，也可以求出末端電壓和功率 Y/2Y/21S Z1U 2U1S 2S 2Sy1S y2S y111 SSS 11y1 2 UUYS * U 1U 2UU UUUd 并作出相量圖。，求末端電壓及功率，始端電壓為為。已知其始端輸入功率，為，導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的參數(shù)度為單回架空電力線路，長(zhǎng)某kV240MV.A)50120( 1066.242.0108.0r 200kmkV220: kmS61km1km1 j bxex 解：由題意，首先求線路參數(shù)并作等效圖如圖所示。11 jXR 1U 2U21Y1yS 2yS

18、21YjQP 11 jQP )846.21( 200)42.0108.0(11 jjjXR SjjY )1066.2(2 2001066.22 461 AMVj jUYS y .)3216.15( 2401066.2)2( 242111 AMVjjjSjQPjQP y .)32.65120()3216.15(50120 111 在節(jié)點(diǎn)1處導(dǎo)納產(chǎn)生的無(wú)功功率 在節(jié)點(diǎn)2處導(dǎo)納產(chǎn)生的無(wú)功功率，則線路末端的電壓設(shè) 011 UU kV33.948.209 )12.3634.206( )12.366.33(240 1 11111 111112 j j U RQXPjU XQRPUU線路阻抗上消耗的功率AM

19、VjjjXRU QPSZ .)22.270.7()846.21(240 32.65120)( 2 2221 2121 AMVj jUYSy .)67.11( 48.2091066.2)2( 242212 所以末端功率 AMVj jjj SSjQPS yZ .)77.49113( )67.11()22.270.7(32.65120 2112 4. 2. 1 電力線路上的電壓降落和功率損耗無(wú)功功率在電力線路中傳輸也產(chǎn)生有功功率損耗電網(wǎng)無(wú)功功率損耗由等值電抗中消耗的無(wú)功功率和對(duì)地等值電納消耗的無(wú)功功率（充電功率）兩部分構(gòu)成超高壓線路在輕載時(shí)導(dǎo)致充電功率大于線路的輸送無(wú)功功率，此時(shí)若始端電壓保持正常水平，末端電壓則高于正常電壓水平，可能會(huì)引起末端連接的設(shè)備絕緣的損壞