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1、第四章 電力系統(tǒng)潮流計算 第四章 電力系統(tǒng)潮流計算l電力網(wǎng)絡等值電路l簡單電力系統(tǒng)潮流的分析方法l電力系統(tǒng)潮流的計算機算法 4.1.1 電壓等級l用電設備的標準電壓：網(wǎng)絡額定電壓或用電設備額定電壓各國電力系統(tǒng)都規(guī)定一定數(shù)量的標準電壓指線電壓，而不是相電壓l發(fā)電機額定電壓在同一電壓等級下，比網(wǎng)絡額定電壓高5%l變壓器額定電壓在同一電壓等級下，一次側等于網(wǎng)絡額定電壓 在同一電壓等級下，二次側比網(wǎng)絡額定電壓高10% 4.1.1 電壓等級 電力網(wǎng)絡中的電壓分布 4.1.2 標幺值l一.標幺值的定義l標幺值是相對值，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值之比，是一個無量綱的量 基準值的選取

2、阻抗、導納的基準值為每相阻抗、導納電壓、電流的基準值為線電壓、線電流 功率的基準值為三相功率（單位與有名值相同）基準值 有名值標幺值 l 1、基本概念1)有名制：在電力系統(tǒng)計算時，采用有單位的阻抗、導納、電壓、電流和功率等進行計算。2)標幺制：在電力系統(tǒng)計算時，采用沒有單位的阻抗、導納、電壓、電流和功率等進行計算。3)基準值：對于相對值的相對基準。三者之間的關系：同單位的基準值有名值標么值 4.1.2 標幺值 l 4）基本級：將參數(shù)和變量歸算至同一個電壓級。一般取網(wǎng)絡中最高電壓級為基本級。n標幺制的優(yōu)點：線電壓和相電壓的標幺值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標幺值數(shù)值相等。n選擇基準值的條件：v

3、基準值的單位應與有名值的單位相同v各個物理量的基準值之間即阻抗、導納、電壓、電流、功率的基準值之間也應符合電路的基本關系4.1.2 標幺值 功率的基準值=100MVA 電壓的基準值=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個基準值中先選定SB和UB，然后根據(jù)電路基本關系求出每相阻抗、導納和線電流的基準值4.1.2 標幺值 （1）功率基準值SB B B BP jQ P QS j P jQS S S （2）電壓基準值UB（一般取線電壓）

4、（3）電流基準值UB（一般取線電流）（4）阻抗基準值ZB B B B BZ R jX R XZ j R jXZ Z Z Z （5）導納基準值YB B B B BY G jB G BY j G jBY Y Y Y 2、各參數(shù)或變量標幺值的計算4.1.2 標幺值 l用標么值表示的公式l在正序情況下，阻抗Z中電壓降落用有名值表示時l在正序情況下，阻抗Z中電壓降落用標幺值表示時ZIUU 321 BBBBBB ZZIIZI ZIUUUU 3321 *2*1 ZIUU * *2*1 ZUSUU 4.1.2 標幺值（6）標幺值之間也應符合電路的基本關系 l標么值表示公式，同理l功率表達式l接地導納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 標幺值 三相對稱系統(tǒng)中用有名值和用標幺值表示公式對照表4.1.2 標幺值名稱有名值標幺值功率表達式阻抗壓降接地導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、基準值改變時標么值的換算l電力系統(tǒng)元件一般以標么值或百分數(shù)的形式給出，其基準值為對應元件本身的額容量SN和額定電壓UN。

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

7、路電流均要歸算到某一電壓級，即基本級或基準級l 1、單電壓等級電力網(wǎng)的標么值等值電路 取相同的基準容量SB和基準電壓UB，原則上二者可是任何數(shù)值，一般取網(wǎng)絡額定電壓作為基準電壓。 l 2、多電壓等級電力網(wǎng)的標么值等值電路l a、有名值的電壓級歸算 對于多電壓級網(wǎng)絡，無論是標么制還是有名制，都需將參數(shù)或變量歸算至同一電壓級基本級。l b、采用標幺值，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)絡的標幺值等值電路 參數(shù)歸算法：將網(wǎng)絡各元件阻抗、導納以及網(wǎng)絡中各點電壓

8、、電流的有名值都歸算到基本級，然后除以與基本級相對應的阻抗、導納、電壓和電流的基準值。 BBB BBB SUYYYY USZZZZ 2 2 B BBB SUIIII UUU 3 4.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路 變比分子為基本級一側的電壓，分母為待歸算級一側的電壓。220K V 10K V35K V110K V500K V500K V242:525 35:11110:38.5500:121T-4 T-3 T-2T-1多電壓級網(wǎng)絡 如需將10K V側的參數(shù)和變量歸算至500K V側，則變壓器T-1、T-2、T-3、的變比k1、k2、k3應分別取35/11、110/38.5、500/1214.

9、1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路 基本級歸算法： 將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導納以及網(wǎng)絡中各點電壓、電流的有名值除以由基本級歸算到這些量所在電壓級的阻抗、導納、電壓和電流的基準值，實際操作中只需歸算基準電壓，即將基準電壓由基本級歸算到這些量所在電壓級。 BBB BBB SUYYYY USZZZZ 2 2 B BBB SUIIII UUU 3 4.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路 變比分子為待歸算級一側的電壓，分母為基本級一側的電壓。220K V 10K V35K V110K V500K V500K V242:525 35:11110:38.5500:121T-4 T-3 T-2T-1多電壓級網(wǎng)絡

10、 同樣取500K V側為基本級，則需將500K V側的基準值歸算至其他電壓等級側，如10K V等級，則變壓器T-1、T-2、T-3、的變比k1、k2、k3應分別取11/35、38.5/110、121/500缺點：因變壓器分接頭位置的改變，參數(shù)需重新計算4.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路 4.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路一、變壓器的形標幺值等值電路l建立電力網(wǎng)絡標幺值等值電路的關鍵是建立變壓器標幺值等值電路l帶理想變壓器的雙繞組變壓器等值電路理想變壓器：只反映變比關系而沒有勵磁電流且漏阻抗等于零的變壓器 將漏阻抗和勵磁導納歸算到1次側 通過理想變壓器，直接引入2次側的電壓和電流 1I1U

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

12、BT*T21BBT*T 3SUII,UUU SUYY,USZZ B2B2*22B2*2 3SUII,UUU 4.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路理想變壓器變比的標幺值 即 kUU:UU :12B2N1B1N 1B1N2B2N UUUUk *1I*1U T*ZT*Y *2U*2I*:1 k 4.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路l雙繞組變壓器的形標幺值等值電路 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)絡的標幺值等值電路l三繞組變壓器的形標幺值等值電路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)絡的標幺值等值電路l二. 基于變壓器形等值電路的電力網(wǎng)標幺值等值電路變壓器形等值電路中的參數(shù)與k有關，表明這種模型的確體現(xiàn)了變壓器改變電壓大小的功能。在多電壓等級電網(wǎng)中采用變壓器形等值由于不需要將不同電壓等級的參數(shù)和變量歸算至同一個電

14、壓等級，為形成整個網(wǎng)絡的等值電路帶來了極大的方便 第四章 電力系統(tǒng)潮流計算l電力網(wǎng)絡等值電路l簡單電力系統(tǒng)潮流的分析方法l電力系統(tǒng)潮流的計算機算法 基本要求： 加強對電力系統(tǒng)運行潮流的了解，培養(yǎng)計算能力。重點：（1）線路運行相量圖的畫法；（2）電壓損耗、功率損耗有關的定義式；（3）輻射形網(wǎng)絡潮流計算 電力網(wǎng)絡特性計算所需的原始數(shù)據(jù)：l用戶變電所的負荷功率及其容量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)和相互之間的關聯(lián)、關系等等 電力系統(tǒng)潮流l潮流是電力網(wǎng)絡中功率的分布情況潮流計算植根于電路的基本定律：KCL、KVL在電路中，將三個或三個以上元件的連接點稱為節(jié)點，連接

15、兩個節(jié)點的分支稱為支路，電力網(wǎng)絡分析沿用上述定義電路計算中通常給定各節(jié)點的注入電流，潮流計算給定各節(jié)點的注入功率節(jié)點注入功率與節(jié)點電壓呈非線性的關系，在數(shù)學上，潮流計算是求解非線性方程組 潮流由電力系統(tǒng)的狀態(tài)確定，簡單地說，狀態(tài)就是各節(jié)點的電壓情況 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線路較短時兩端電壓相角差一般不大，可近似認為l對高壓輸電網(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，導線單位長度的參數(shù)度為單回架空電力線路，長某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1處導納產(chǎn)生的無功功率 在節(jié)點2處導納產(chǎn)生的無功功率，則線路末端的電壓設 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)無功功率損耗由等值電抗中消耗的無功功率和對地等值電納消耗的無功功率（充電功率）兩部分構成超高壓線路在輕載時導致充電功率大于線路的輸送無功功率，此時若始端電壓保持正常水平，末端電壓則高于正常電壓水平，可能會引起末端連接的設備絕緣的損壞