意義-電力系統(tǒng)分析計(jì)算中最基本的一種規(guī)劃、擴(kuò)建、運(yùn)行方式安排匯總課件

1、意義 電力系統(tǒng)分析計(jì)算中最基本的一種：規(guī)劃、擴(kuò)建、運(yùn)行方式安排定義 根據(jù)給定的運(yùn)行條件求取給定運(yùn)行條件下的節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布第11章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算2022/10/121意義定義第11章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算2022/10/101所需知識(shí) (1)根據(jù)系統(tǒng)狀況得到已知元件：網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷、發(fā)電機(jī) (2)電路理論：節(jié)點(diǎn)電流平衡方程 (3)非線性方程組的列寫(xiě)和求解歷史手工計(jì)算：近似方法計(jì)算機(jī)求解：嚴(yán)格方法已知條件負(fù)荷功率發(fā)電機(jī)電壓2022/10/122所需知識(shí) (1)根據(jù)系統(tǒng)狀況得到已知元件：網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷、發(fā)電 最基本的網(wǎng)絡(luò)元件：輸電線路、變壓器一、輸電線路的電壓降落和功率損耗二、變壓器的電壓降落和功率損耗

2、10-1 網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗2022/10/123 最基本的網(wǎng)絡(luò)元件：輸電線路、變壓器10-1 網(wǎng)絡(luò)元件的電一、輸電線路的電壓降落和功率損耗1.電壓降落 線路首末端兩點(diǎn)電壓的向量差圖10-1 簡(jiǎn)單輸電線路 圖10-2 相量圖V2(AD)電壓降落的縱分量V2(DB)電壓降落的橫分量2D2022/10/124一、輸電線路的電壓降落和功率損耗1.電壓降落 2D2022/10/1252D2022/10/1052D 電壓有效值和相位角：2022/10/1262D 電壓有效值和相位角：2022/10/106若以電壓相量V1作參考軸2022/10/127若以電壓相量V1作參考軸2022/10/10

3、7注意：功率是電流和電壓的綜合量，計(jì)算某點(diǎn)功率時(shí)，要取同一點(diǎn)電壓。2022/10/128注意：功率是電流和電壓的綜合量，計(jì)算某點(diǎn)功率時(shí)，要取同一點(diǎn)電電壓損耗：兩點(diǎn)間電壓絕對(duì)值之差稱(chēng)為電壓損耗2 電壓損耗和電壓偏移當(dāng)輸電線路不長(zhǎng)，首末兩端的相角差不大時(shí)，近似有：AGAD電壓偏移：網(wǎng)絡(luò)中某點(diǎn)的實(shí)際電壓同該處的額定電壓之差稱(chēng)為電壓偏移GD2022/10/129電壓損耗：兩點(diǎn)間電壓絕對(duì)值之差稱(chēng)為電壓損耗2 電壓損耗和電3、功率損耗jB/2jB/2線路電容輸電線路2022/10/12103、功率損耗jB/2jB/2線路電容輸電線路2022/10/二、變壓器勵(lì)磁損耗阻抗損耗（與線路類(lèi)似）2022/10/1

4、211二、變壓器勵(lì)磁損耗2022/10/1011三 、實(shí)際計(jì)算已知末端功率與電壓，求另一端功率和電壓QB2QB12022/10/1212三 、實(shí)際計(jì)算已知末端功率與電壓，求另一端功率和電壓QB22已知末端功率、始端電壓QB2QB1假設(shè)末端電壓為線路額定電壓VN2022/10/12132已知末端功率、始端電壓QB2QB1假設(shè)末端電壓為線路11-1 開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)電壓和功率的分布計(jì)算開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)中功率的分布一般由電源向負(fù)荷側(cè)輸送功率。開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)一般是由一個(gè)電源點(diǎn)通過(guò)輻射狀網(wǎng)絡(luò)向若干個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)供電。潮流計(jì)算的任務(wù)就是要根據(jù)給定的網(wǎng)絡(luò)接線和其他已知條件，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的功率分布、功率損耗和未知的節(jié)點(diǎn)電壓。2022/1

5、0/121411-1 開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)電壓和功率的分布計(jì)算開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)中功率的分布已知末端功率和末端電壓（課本沒(méi)提及的情況） 可以利用單線路計(jì)算公式，從末端開(kāi)始逐級(jí)往上推算求功率電壓求功率電壓求功率電壓計(jì)算起點(diǎn)2022/10/1215已知末端功率和末端電壓（課本沒(méi)提及的情況） 可以利用單線路(一)、已知各節(jié)點(diǎn)功率和首端電壓供電點(diǎn)A通過(guò)饋電干線向負(fù)荷節(jié)點(diǎn)b、c和d供電，各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)功率已知。要求確定各負(fù)荷點(diǎn)電壓和網(wǎng)絡(luò)中的功率分布。已知電源點(diǎn)電壓和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率，采取近似的方法通過(guò)迭代計(jì)算求得。2022/10/1216(一)、已知各節(jié)點(diǎn)功率和首端電壓供電點(diǎn)A通過(guò)饋電干線向負(fù)荷節(jié)1、建立開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的等值電路一、已知

6、各節(jié)點(diǎn)功率和首端電壓2022/10/12171、建立開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的等值電路一、已知各節(jié)點(diǎn)功率和首端電壓202將輸電線等值電路中的電納支路都分別用額定電壓VN下的充電功率代替2、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)、引入計(jì)算功率2022/10/1218將輸電線等值電路中的電納支路都分別用額定電壓VN下的充電功率2022/10/12192022/10/1019第一步，從離電源點(diǎn)最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)d開(kāi)始，利用線路額定電壓，逆著功率傳送的方向依次算出各段線路阻抗中的功率損耗和功率分布。對(duì)于第三段線路對(duì)于第二段線路同樣地第一段線路3、功率分布計(jì)算2022/10/1220第一步，從離電源點(diǎn)最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)d開(kāi)始，利用線路額定電壓，逆著功第二步，利用第

7、一步求得的功率分布，從電源點(diǎn)開(kāi)始，順著功率傳送方向，依次計(jì)算各段線路的電壓降落，求出各節(jié)點(diǎn)電壓。先計(jì)算電壓Vb。Vc=Vb-Vbc Vd=Vc-Vcd 通過(guò)以上兩個(gè)步驟便完成了第一輪的計(jì)算。為了提高計(jì)算精度，可以重復(fù)以上的計(jì)算，在計(jì)算功率損耗時(shí)可以利用上一輪第二步所求得的節(jié)點(diǎn)電壓。 2022/10/1221第二步，利用第一步求得的功率分布，從電源點(diǎn)開(kāi)始，順著功率傳送總結(jié)步驟求功率求功率求功率計(jì)算起點(diǎn)計(jì)算終點(diǎn)求電壓求電壓求電壓“一來(lái)二去”：一來(lái)：設(shè)所有未知節(jié)點(diǎn)電壓為VN，得到充電功率，進(jìn)而得到計(jì)算功率。利用離電源最遠(yuǎn)點(diǎn)，向前計(jì)算功率分布。二去：利用計(jì)算得到的功率和已知節(jié)點(diǎn)電壓，反向逐段求未知點(diǎn)電

8、壓。2022/10/1222總結(jié)步驟求功率求功率求功率計(jì)算起點(diǎn)求電壓求電壓求電壓“一來(lái)二實(shí)際的配電網(wǎng)，已知其低壓側(cè)的負(fù)荷功率分別為SLDb、SLDc和SLDd。二、接有變壓器的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò) p33 例如，對(duì)于節(jié)點(diǎn)b圖(a)2022/10/1223實(shí)際的配電網(wǎng)，已知其低壓側(cè)的負(fù)荷功率分別為SLDb、SLDc同樣地可以求得運(yùn)算負(fù)荷SC和Sd，這樣就得到簡(jiǎn)化的等值電路圖(b)。圖(b)2022/10/1224同樣地可以求得運(yùn)算負(fù)荷SC和Sd，這樣就得到簡(jiǎn)化的等值電路圖三、接有發(fā)電機(jī)如果在圖(a)的網(wǎng)絡(luò)中與節(jié)點(diǎn)c相接的是發(fā)電廠，嚴(yán)格地講，該網(wǎng)絡(luò)已不能算是開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)了。但是，該網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上仍是輻射狀網(wǎng)絡(luò)，如果

9、發(fā)電廠的功率已經(jīng)給定，還可以按開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)處理，把發(fā)電機(jī)當(dāng)做是一個(gè)取用功率為-SG的負(fù)荷。于是節(jié)點(diǎn)c的運(yùn)算負(fù)荷將為：SC2022/10/1225三、接有發(fā)電機(jī)如果在圖(a)的網(wǎng)絡(luò)中與節(jié)點(diǎn)c相接的是發(fā)電廠，四、35kv及以下的架空線路忽略后段線路功率損耗對(duì)于前端線路的影響；電納支路可以忽略。2022/10/1226四、35kv及以下的架空線路忽略后段線路功率損耗對(duì)于前端線路五、具有分支線路2022/10/1227五、具有分支線路2022/10/1027（二）、兩級(jí)電壓開(kāi)式電力網(wǎng)的計(jì)算按原線路進(jìn)行計(jì)算，碰到理想變壓器則進(jìn)行折算折算到一側(cè)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完后再折算回去型等值電路圖11.7 兩級(jí)電壓開(kāi)式電力

10、網(wǎng)V2022/10/1228（二）、兩級(jí)電壓開(kāi)式電力網(wǎng)的計(jì)算按原線路進(jìn)行計(jì)算，碰到理想變第一種方法注意，經(jīng)理想變壓器時(shí)功率保持不變，而兩側(cè)電壓之比等于實(shí)際變壓比k。2022/10/1229第一種方法2022/10/1029第二種方法計(jì)算與一級(jí)電壓的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的完全一樣。2022/10/1230第二種方法2022/10/1030第三種方法型等值電路代表變壓器2022/10/1231第三種方法2022/10/1031例11-2在圖11-6（a）中，額定電壓為110kV的雙回路輸電線路，長(zhǎng)度為80km，采用LGJ-150導(dǎo)線，其參數(shù)為：r0=0.21/km，x0=0.416/km，b0=2.7410-

11、6S/km。變電所中裝有兩臺(tái)三相110/11kV的變壓器，每臺(tái)的容量為15MVA，其參數(shù)為：P0=40.5kW，PS=128kW，VS% = 10.5， I0% = 3.5。母線A的實(shí)際運(yùn)行電壓為117kV,負(fù)荷功率為：SLDb=（30+j12）MVA，SLDC=（20+j15）MVA。當(dāng)變壓器取主抽頭時(shí)，求母線c的電壓。2022/10/1232例11-2在圖11-6（a）中，額定電壓為110kV的雙回路圖11-6（b） 等值電路圖解：（一）計(jì)算參數(shù)并作出等值電路，如圖11-6（b）所示：輸電線路的電阻、等值電抗和電納分別為：將QB分別接于節(jié)點(diǎn)A和b，作為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的一部分。兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)

12、，它們的組合電阻、電抗及勵(lì)磁功率損耗分別為：節(jié)點(diǎn)c的功率即是負(fù)荷功率2022/10/1233圖11-6（b） 等值電路圖解：（一）計(jì)算參數(shù)并作出等值電路（二）計(jì)算由母線A輸出的功率先按電力網(wǎng)的額定電壓計(jì)算電力網(wǎng)中的功率損耗。變壓器中繞組的功率損耗為：由圖11-6（b）可知線路中的阻抗功率損耗為：于是可得：由母線A輸出的功率為：2022/10/1234（二）計(jì)算由母線A輸出的功率先按電力網(wǎng)的額定電壓計(jì)算電力網(wǎng)中（三）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓線路中電壓降落的縱、橫分量分別為：利用公式（10-11）可得b點(diǎn)電壓為：變壓器中電壓降落的縱、橫分量分別為：歸算到高壓側(cè)的c點(diǎn)電壓：變電所低壓母線C的實(shí)際電壓 如果計(jì)算

13、中不計(jì)電壓降落的橫分量二者計(jì)算結(jié)果相比較，誤差是很小的2022/10/1235（三）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓線路中電壓降落的縱、橫分量分別為：利用公電力系統(tǒng)潮流計(jì)算：對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)的計(jì)算。（功率和電壓）潮流計(jì)算的目標(biāo)和任務(wù)：求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行方式下、節(jié)點(diǎn)電壓和功率的分布用以檢查系統(tǒng)各元件是否過(guò)負(fù)荷；各類(lèi)電壓是否滿足要求；功率分配和分布是否合理等。潮流計(jì)算的適用范圍：對(duì)于現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行、擴(kuò)建；對(duì)新建電力系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)；以及對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行靜、暫態(tài)穩(wěn)定分析，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算。11-3 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型 2022/10/1236電力系統(tǒng)潮流計(jì)算：11-3 潮流計(jì)算的

14、數(shù)學(xué)模型 2022/一、潮流計(jì)算的定解條件節(jié)點(diǎn)電流可以用節(jié)點(diǎn)功率和電壓表示：代入得：節(jié)點(diǎn)功率PiPGi-PLdi和QiQGi-QLdi引入網(wǎng)絡(luò)方程(i 1，2，n)(i 1，2，3)2022/10/1237一、潮流計(jì)算的定解條件節(jié)點(diǎn)電流可以用節(jié)點(diǎn)功率和電壓表示：代入A 實(shí)際電力系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型 123454. 過(guò)渡節(jié)點(diǎn)：如圖中的5 1. 負(fù)荷節(jié)點(diǎn)：給定功率P、Q 如圖中的3、4節(jié)點(diǎn)2. 發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)： 如圖中的節(jié)點(diǎn)13. 負(fù)荷發(fā)電機(jī)混合節(jié)點(diǎn)： 如圖中的2發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)混合節(jié)點(diǎn)過(guò)渡節(jié)點(diǎn)二、節(jié)點(diǎn)類(lèi)型2022/10/1238A 實(shí)際電力系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型 123454. 過(guò)渡節(jié)點(diǎn)：如B 潮流

15、計(jì)算中節(jié)點(diǎn)類(lèi)型的劃分 3. 平衡節(jié)點(diǎn)： 12345平衡節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)PV節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)1. PQ節(jié)點(diǎn)：已知P、Q 負(fù)荷、過(guò)渡節(jié)點(diǎn)，PQ給定的 發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，大部分節(jié)點(diǎn)2. PV節(jié)點(diǎn)：已知P、V 給定PV的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，具有可調(diào) 電源的變電所，少量節(jié)點(diǎn)2022/10/1239B 潮流計(jì)算中節(jié)點(diǎn)類(lèi)型的劃分 3. 平衡節(jié)點(diǎn)：1234三、潮流計(jì)算的約束條件1. 所有節(jié)點(diǎn)電壓必須滿足 Vmin ViVmax (i =1，2，n) 電力系統(tǒng)的所有電氣設(shè)備都必須運(yùn)行在額定電壓附近。PV節(jié)點(diǎn)的電壓幅值必須按上述條件給定。因此，這一約束主要是對(duì)PQ節(jié)點(diǎn)而言。2022/10/1240三、潮流計(jì)算的約束條件1. 所有節(jié)點(diǎn)電壓必須滿足2022/12所有電源節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率必須滿足PGminPGiPGmax QGminQGiQGmax 3某些節(jié)點(diǎn)之間電壓的相位差應(yīng)滿足 因此，潮流計(jì)算可以歸結(jié)為求解一組非線性方程組，并使其解答滿足一定的約束條件。2022/10/12412所有電源節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率必須滿足3某些節(jié)點(diǎn)之間四、PV節(jié)點(diǎn)向PQ節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)化指迭代過(guò)程中，經(jīng)過(guò)校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，為保持給定的電壓大小，某一個(gè)或幾個(gè)