電力網(wǎng)的電壓和功率分布

1、1第十章2v網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗v開式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布開式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布v閉式網(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v多級電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布多級電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布v電力網(wǎng)的電能損耗電力網(wǎng)的電能損耗31. 網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落 元件首末端兩點電壓的向量差。3-1 網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗1U1S1IRjX2S2I2ULDS1221)()(IjXRIjXRUU4v若以若以 參考向量，已知參考向量，已知 , , 就是電壓降就是電壓降向量向量v把之分解為與把之分解為與 平行和垂直的兩個向量平行和垂直的兩個向量 和和22cos,I2U)(2jXRI2

2、UADBD2222222222sincossincosRIXIUBDXIRIUADAB1U2U522221)(UUDBADIjXRUUv式中 和 分別稱為電壓降落的縱分量和橫分量。v電力網(wǎng)習慣用功率運算2U2U22222222URQXPUUXQRPU2222222222sincossincosRIXIUXIRIU22222222222sincosIjUIUjQPIUS2U2U6因此, 由末端電壓和功率可求得首端電壓122222222221UURQXPjUXQRPUUUUU222221)()(UUUU2221 -UUUtg1U2U2U2U7同樣同樣, ,也可由首端電壓和功率求得末端電壓。若以也可

3、由首端電壓和功率求得末端電壓。若以U U1 1為參考向為參考向量則：量則：212112)()(UUUU1111UUUtg11111111URQXPUUXQRPU1112UUUU21111111UURQXPjUXQRPU1U2U1U1U8兩種分解兩種分解: :特別注意特別注意: :計算電壓降落時計算電壓降落時, ,必須用同一端的電壓與功率。必須用同一端的電壓與功率。功角為負值時，無功應(yīng)該改變符號功角為負值時，無功應(yīng)該改變符號22222222URQXPUUXQRPU11111111URQXPUUXQRPUUQRPXUUQXPRU2U2U2U1U1U1U21UU1U9電壓降落公式的分析電壓降落公式的

4、分析v高壓輸電線路的特性高壓輸電線路的特性 XR,XR,可令可令R R 0,0,則則：UQRPXUUQXPRUUPXUUQXU 純電抗元件中，電壓降落的縱分量是因傳送無功產(chǎn)生，橫分純電抗元件中，電壓降落的縱分量是因傳送無功產(chǎn)生，橫分量是因傳送有功產(chǎn)生；換句話說，幅值差是傳送無功的條件，量是因傳送有功產(chǎn)生；換句話說，幅值差是傳送無功的條件，相角差是傳送有功的條件；感性無功由電壓幅值高的一端流相角差是傳送有功的條件；感性無功由電壓幅值高的一端流向低的一端，有功從相位越前的一端流向滯后的一端。向低的一端，有功從相位越前的一端流向滯后的一端。2U2U2U1U1U1U21UU1U10電壓損耗和電壓偏移電

5、壓損耗和電壓偏移v電壓損耗電壓損耗: :兩點間電壓模值之差兩點間電壓模值之差v或表示為百分值或表示為百分值: :v電壓偏移電壓偏移: :線路始末端電壓與線路額定電線路始末端電壓與線路額定電壓之差壓之差1UOADBG2U2U221UAGUUU%100(%)NNUUU電壓偏移%100%21NUUUU112. 網(wǎng)絡(luò)元件的功率損耗1U1BQj2Bj1, 1ISjXR2, 2IS2U2Bj2BQj線路線路UTjBTGIS,RT+jXT變壓器變壓器131212(1) 電流流過串聯(lián)阻抗產(chǎn)生的功率損耗)()()()()()(2112122222jXRUSjXRIjXRUSjXRIS)(222222jXRUQP

6、)(212121jXRUQPXUQPjRUQP222222222222QjP 視在功率13(2) 電壓加在并聯(lián)導納產(chǎn)生的功率損耗20)(UjBGSTTNSIjPQjPS100%00000直接用變壓器空載試驗數(shù)據(jù)計算直接用變壓器空載試驗數(shù)據(jù)計算21211BUQB22212BUQB線路線路變壓器變壓器143-2 開式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布v 開式網(wǎng)絡(luò)及其等值電路開式網(wǎng)絡(luò)及其等值電路v 電壓和功率分布的計算電壓和功率分布的計算15降壓變降壓變的處理的處理近似計算的原則：近似計算的原則：1、用、用UN求得各點的運算負荷。求得各點的運算負荷。2、從末段線路開始，用、從末段線路開始，用UN依次計算各段線依次

7、計算各段線路的功率損耗路的功率損耗3、用、用UA和已求得的功率分布，從和已求得的功率分布，從A點開始點開始逐段計算電壓降落，求得逐段計算電壓降落，求得Ub 、Uc和和Ud求得求得Ub和和 Uc、 Ud重復（重復（1）（）（3）UAbcd123 SLDb SLD cSLDdA(1) 已知供電點電壓和負荷節(jié)點功率的計算方法16221NiBiUBQ33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSS用用U UN N求得各點的運算負荷求得各點的運算負荷bcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B2/2 S L D b S L D cjQB1j B1/

8、2j B1/2j B2/2j B3/2j B3/2bbNLDbLDbBBLDbbjQPUBBQjPQjQjSS2212121比如：比如：17S d S b S cS3S3S1S2S1S2bcdA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2從末段線路開始，用從末段線路開始，用U UN N依次計算各段線路的功率損耗依次計算各段線路的功率損耗 ),()(,SS ),()(,SS ),()(,111112112b1222222223c2333332333LNLLNLLNLdSSSjXRUSSSSSSjXRUSSSSSSjXRUSSSS 1822222222222211111111)()(

9、,)()( ,bcbcccbbcbbcAbAbAbAAbAAbUUUUURQXPUUXQRPUUUUUURQXPUUXQRPU用用UA和已求得的功率分布，逐段計算電壓降落，求得和已求得的功率分布，逐段計算電壓降落，求得Ub、 Uc和和UdS d S b S cS3S3S1S2S1S2bcdA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/219含負荷變壓器的計算NTTNLDTTLDLDSIjPSjXRUSSSSSS100% , )()(00020首先計算出對應(yīng)高壓側(cè)的負荷功率，再求相應(yīng)的運算功率首先計算出對應(yīng)高壓側(cè)的負荷功率，再求相應(yīng)的運算功率T1AbcdSLDbSTS0LDdSSLDc

10、SLDdT2T320T1T2T3ASLDbSLDcSLDddbc21如果節(jié)點如果節(jié)點b b接發(fā)電機接發(fā)電機210BBbTbGbQjQjSSSS SGT1T2T3AbcdSLDcSLDd22最大電壓損耗和電壓最低點的電壓b cdScSdSbjQB1 Z1 Z2 Z3 A SdSb Sc d b c 1 3 223A L-1 bT c d SLD L-22 2、兩級電壓的開式電力網(wǎng)、兩級電壓的開式電力網(wǎng) A R1+jX1 ZTR2+jX2j B1/2j B1/2j B2/2bc dj B2/2cS0SLD方法一：方法一：包含理想變壓器，計算時，經(jīng)過理想變壓包含理想變壓器，計算時，經(jīng)過理想變壓器功率

11、保持不變，兩側(cè)電壓之比等于實際變比器功率保持不變，兩側(cè)電壓之比等于實際變比k k。24 A R1+ jX1 ZTR2+ j X2j B1/2j B1/2j B2/2b d j B2/2cS0方法二方法二：將線路：將線路L L2 2的參數(shù)歸算到的參數(shù)歸算到L L1 1電壓級電壓級222222222k/BBXkXRkR A L-1 bT c d SLD L-2253-3 閉式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布1 1、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的功率分布、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的功率分布(1) (1) 不計功率損耗的功率初分布不計功率損耗的功率初分布2121IIIIIIIZIZIZUUAAA2A1ZZZII,ISIIII,ISIIIII

12、I,IS11,IS22,IS26ZZZUUZZZIZZIZIZZZUUZZZIZIZZIAAAA12212121)()(SSZZZUUUZZZSZZSZSSSZZZUUUZZZSZSZZSCLDNAACLDNAA*1*2*2*1*2*1*2*1*)()()()(1SSS由前面的方程組可解出由前面的方程組可解出忽略功率損耗的功率分布計算式循環(huán)功率循環(huán)功率NNNUIUSUU后全式乘以對式各量取共軛值，然，并認為忽略網(wǎng)絡(luò)功率損耗，令0由負荷決定由負荷決定的功率的功率27(2) (2) 計及功率損耗的功率分布計及功率損耗的功率分布v 功率分點：功率由兩功率分點：功率由兩個方向流入的節(jié)點個方向流入的節(jié)點

13、。 有功分點和無功分點有功分點和無功分點可能出現(xiàn)在不同節(jié)點?？赡艹霈F(xiàn)在不同節(jié)點。v 將網(wǎng)絡(luò)在功率分點處將網(wǎng)絡(luò)在功率分點處解開，形成兩個開式解開，形成兩個開式網(wǎng)絡(luò)，用前述的開式網(wǎng)絡(luò)，用前述的開式網(wǎng)絡(luò)計算方法進行計網(wǎng)絡(luò)計算方法進行計算。算。A2A1SSS S S S122S1SSA2A1ZZZIS.,IS.,IS.,1.,1IS2.,2IS28閉式網(wǎng)絡(luò)的計算過程閉式網(wǎng)絡(luò)的計算過程292.2.沿線有沿線有k個負荷點的情況個負荷點的情況SSZUUUZSZSSSZUUUZSZSCLDNAAkiiCLDNAAkiiii*1*2*1*2*1*1*)()(A1A2iZ iZZS1SiSkk SIIS30與開式

14、網(wǎng)計算方法相同與開式網(wǎng)計算方法相同v有功和無功分點在同一處時,功率分點處的電壓最低；v若不在同一點，則需分別計算實際電壓值，確定電壓最低點。例例3 33 33.閉式網(wǎng)的電壓損耗313-4 多級電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布一、兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng)一、兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng)32一、兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng)v已知一次側(cè)電壓已知一次側(cè)電壓, ,則：則：AAAAUkUUkU22112*1*1*22*1*1*22*1*2*1*2*1*2*1)()(TTHNAATTLDTTTTHNAATTLDTTZZUUUZZSZSZZUUUZZSZS33環(huán)路電勢：環(huán)路電勢：循環(huán)功率：循環(huán)功率：1212

15、1211)(kkkUkkUUUEAAAA2*1*2*1*2*1*)(TTHNTTHNAAcZZUEZZUUUS循環(huán)功率計算34)(21kkUUUEAPP空空載載環(huán)路電勢的確定35阻抗歸算到低壓側(cè)阻抗歸算到低壓側(cè)1121122kkUkkkUUUEABee122*2*1*2*1*1kkkUZZUEZZUSBTTLNTTLNc36簡化計算或電力網(wǎng)電壓未知簡化計算或電力網(wǎng)電壓未知121211kkUEkkUELNHN2*1*1222*1*12211TTLNTTHNcZZkkUZZkkUS例例3537二、多個電壓級的環(huán)網(wǎng)二、多個電壓級的環(huán)網(wǎng)v環(huán)路電勢的確定環(huán)路電勢的確定 （1）作等值電路并進行參數(shù)歸算；作

16、等值電路并進行參數(shù)歸算； （2）空載時將環(huán)路斷開，端口電壓即為環(huán)路電勢。）空載時將環(huán)路斷開，端口電壓即為環(huán)路電勢。注意：注意：參數(shù)歸算等級與斷口所在位置一致參數(shù)歸算等級與斷口所在位置一致v循環(huán)功率計算循環(huán)功率計算*ZUESNc38三級電壓環(huán)網(wǎng)舉例ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/1139v 選110kV作為參考電壓級，斷口選在110kV線路v 若若A A端電壓已知端電壓已知：v 若若B B端電壓已知：端電壓已知：111kkUkkkUUUEaAacbAPP)1 (11kUkkkUUUEBbacBPP0,1Ek的情況考慮40v 在環(huán)網(wǎng)中引入環(huán)路電勢使

17、之產(chǎn)生循環(huán)功率，是對環(huán)網(wǎng)進在環(huán)網(wǎng)中引入環(huán)路電勢使之產(chǎn)生循環(huán)功率，是對環(huán)網(wǎng)進行潮流控制和改善功率分布的有效手段。行潮流控制和改善功率分布的有效手段。3-5 環(huán)網(wǎng)中的潮流控制2.2.閉式網(wǎng)絡(luò)中功率的經(jīng)濟分布閉式網(wǎng)絡(luò)中功率的經(jīng)濟分布3*2*1*3*2*2*1)(ZZZZZSZSSbc3*2*1*3*1*1*2)(ZZZZZSZSScb上式說明功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是與阻抗成反比分布的。這種上式說明功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是與阻抗成反比分布的。這種分布稱為功率的分布稱為功率的自然分布。自然分布。41欲使網(wǎng)絡(luò)功率損耗為最?。?22121222121122121322323222222122121323222121)()(

18、)()( RVQQPPRVQQQPPPRVQPRVQPRVQPRVQPRVSRVSRVSPbbcbcbL0)(2)(223212211211RVPPRVPPPRVPPPbcbL0)(2)(223212211211RVQQRVQQQRVQQPbcbL分別對分別對P1和和Q1求偏導，并令求偏導，并令其等于零其等于零42v求得求得v說明功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中與電阻成反比分布，功說明功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中與電阻成反比分布，功率損耗為最小。稱這種分布為率損耗為最小。稱這種分布為經(jīng)濟分布。經(jīng)濟分布。v只有每段線路的比值只有每段線路的比值R/XR/X都相等的均一網(wǎng)絡(luò)中，都相等的均一網(wǎng)絡(luò)中，功率的自然分布才是經(jīng)濟分布功率的自然分布才是經(jīng)濟分布32123213212321)()(RRRRQRRQQRR