[工學(xué)]第三章簡單電力網(wǎng)的計算分析(已修改)
2025-03-06 00:47 本頁面
【正文】 第三章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析 1. 什么是電力系統(tǒng)潮流？ 2. 如何計算電壓降落和功率損耗？ 3. 電力線路運行特性、潮流分布特點 4. 如何手工計算潮流？ 需 掌 握 的 問 題 基本概念： ?電力系統(tǒng)潮流：是指系統(tǒng)中所有運行參數(shù)的總體，包括各個母線 電壓的大小和相位 、各個發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的 功率 及電流，以及各個變壓器和線路等元件所通過的 功率 、電流和其中的 損耗 。 ?潮流計算的任務(wù)是在已知某些運行參數(shù)的情況下，計算出系統(tǒng)全部的運行參數(shù)。 ?計算尺 》 交流計算臺 》 計算機(jī) ?潮流計算的基礎(chǔ)是電路計算，所不同的是電路計算中關(guān)心的和給定的量是 U和 I，而潮流計算中已知的或給定的是 P或者 Q而不是 I。－ 》 以電流 I為橋梁建立起 P、 Q和 U的關(guān)系，直接用 U和 P、 Q進(jìn)行潮流計算。 ?所需知識 (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)點電流平衡方程 (3)非線性方程組的列寫和求解 ?歷史 手工計算：近似方法 計算機(jī)求解：嚴(yán)格方法 ?已知條件 負(fù)荷功率 發(fā)電機(jī)電壓 Ld LdP jQ? example 三節(jié)點例子 2GS1GS3V1G 2G3LDS已知條件 負(fù)荷功率 發(fā)電機(jī)電壓 、 33Ld LdP jQ?1V 2V求解 1GS 所發(fā)功率 1G2GS 所發(fā)功率 2G以及各母線電壓（幅值機(jī)相角）、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布 及功率損耗等 網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗 一、網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落 元件首末端兩點電壓的向量差。 UR+j X1~S2~S1?2?U?I( a )12 ()d U U U I R jX? ? ? ?電流 功率 始末兩端功率不相等？？ 以 U2為參考相量 *2*2SIU?*212 *2()Sd U U U R jXU? ? ? ?*212 *2()SU U R jXU? ? ?*2222 *222 2 2 22222( ) ( )P jQSdU R jX R jXUUP R Q X P X Q RjUUU j U??? ? ? ?????? ? ?22 0UU??2U? 2U與 同相，稱為 電壓降 落 的縱分量 ，其值為 2222P R Q XUU???2U? 2U與 相位相差 90o，稱為 電壓降落的橫分量 ，其值為 2222P X Q RUU? ??( b )O?2U?a bc2U?2d U1U2U因此 , 由末端電壓和功率可求得首端電壓 1 1 2 2 2 2 2U U U d U U U j U??? ? ? ? ? ? ? ?221 2 2 2( ) ( )U U U U?? ? ? ?1 222UtgUU?? ????在通常的線路長度下，線路兩端電壓的相位差較小，在此情況下 2 2 2U U U?? ? ? ?在作電壓降的近似估算時，可以忽略電壓降的橫分量，即認(rèn)為 221 2 2 22P R Q XU U U UU?? ? ? ? ? 同樣 ,也可由首端電壓和功率求得末端電壓 *112 *1()Sd U U U R jXU? ? ? ?*121 *1()SU U R jXU? ? ?11 0UU??取始端電壓為參考相量，即令 1 1 1 111111P R Q X P X Q Rd U jUUU j U?????? ? ?縱分量 橫分量 2 2 1 1 1 1 1U U U d U U U j U??? ? ? ? ? ? ? ? ?222 1 1 1( ) ( )U U U U?? ? ? ?1 111UtgUU?? ????忽略電壓降的橫分量 112 1 1 11P R Q XU U U UU?? ? ? ? ?兩種分解 特別注意 : 計算電壓降落時 ,必須用同一端的電壓與功率 . ????????????22222222URQXPUUXQRPU?????????????11111111URQXPUUXQRPU? ????????????UQRPXUUQXPRU?電壓降落公式的簡化 高壓輸電線路的特性 XR,可令 R?0,則： ??????????UPXUUQXU? ????????????UQRPXUUQXPRU?電壓損耗和電壓偏移 ? 電壓損耗 :兩點間電壓模值之差 或表示為百分值 : ? 電壓偏移 :線路始末端電壓與線路額定電壓之差 OA DBG1V?2V? 2V???221 UAGUUU ??????100100( % ) 21 ?????NNNNUUUUUU 或者電壓偏移1 0 0% 21 ????NUUUU二、網(wǎng)絡(luò)元件的功率損耗 線路 變壓器 1~S 2~S39。1~S39。2~S2Y2Y1?U2?UZ = R + jX1YS?2YS?1~S 2~S1?U 2?U39。1~SYTS? ?TTjXR ?TGTjB1. 線路的功率分布和功率損耗 ?對于線路中的功率損耗和功率分布，常應(yīng)用其 ∏ 型等值電路來進(jìn)行分析和計算 ?其中，線路電壓以及通過功率的假定正方向如圖 所 示。 ?注意，為了簡單起見，阻抗和導(dǎo)納用 Z和 Y表示，但這并不意味著將線路的分布參數(shù)簡單地加以集中。 1~S 2~S39。1~S39。2~S2Y2Y1?U2?UZ = R + jX1YS?2YS?(1) 己知線路末端功率和末端電壓的情況 2U當(dāng)己知末端電壓 和功率 時，線路的功率分布和功率損耗可以從末端開始，逐步向始端進(jìn)行計算。 2 2 2S P jQ??① 計算末端并聯(lián)支路吸收的功率 * 2 * 2 22 2 2 2 2 2 2 2( ) ( )2 2 2 2Y Y YY Y G BS P j Q U U U U j U? ? ? ? ? ? ? ? ?② 計算串聯(lián)支路末端的功率 222 2 2 2 2 2 2 2 2( ) ( )22YGBS P jQ S S P U j Q U? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?③ 計算串聯(lián)支路中的功率損耗 2222 2 22222 2 2 22 2 2 222( ) ( )Z Z ZS P QS P j Q Z R jXUUP Q P QR j XUU? ? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?????④ 計算串聯(lián)支路始端的功率 1 1 1 2 2 2( ) ( )Z Z ZS P j Q S S P P j Q Q? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1U 2U⑤ 計算始端的電壓 (以 為參考相量 )， 2 2 2 21222P R Q X P X Q RU U jUU? ? ? ???? ? ?⑥ 計算始端并聯(lián)支路的功率 * 2 * 2 21 1 1 1 1 1 1 1( ) ( )2 2 2 2Y Y YY Y G BS P j Q U U U U j U? ? ? ? ? ? ? ? ?⑦ 計算始端功率 221 1 1 1 1 1 1 1 1( ) ( )22YGBS P jQ S S P U j Q U? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?由以上計算可以看出，線路的總功率損耗為 1 2 2 12 1 2 1( ) ( )Y Z YY Z Y Y Z YS S S S SP P P j Q Q Q? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?對于總無功功率損耗 2 2 222( ) / 0ZQ P Q X U??? ? ? ?串聯(lián)阻抗支路中總是消耗 感性無功功率 222 2YQ B U? ? ?211 2YQ B U? ? ?并聯(lián)支路中消耗的是容性無功，或者說它們 發(fā)出 感性的無功 整個線路是消耗無功還是發(fā)出無功，決定于三者之和 (2)己知線路始端功率和始端電壓的情況
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