天津理工大學本科教學教案

第3-4周，第1-3次課第三章簡單電力網(wǎng)絡的計算和分析

主要內(nèi)容：

教學內(nèi)容：熟練掌握路線和變壓器中的電壓降落、功率損耗的計算方法，掌握電能損耗的

計算方法。了解路線和變壓器中有功功率與兩端電壓相位差及無功功率與電壓之間存在密

切關(guān)系的原理。掌握輻射形、環(huán)形、兩端供電網(wǎng)中功率分布和電壓分布的計算方法。了解

環(huán)形電力網(wǎng)中功率強制分布的原理和方法。

教學重點：電力路線和變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗的計算方法；對

簡單輻射形網(wǎng)絡，在已知條件不同時.，用逐段推算法確定節(jié)點電壓和傳輸功率的方法；環(huán)

網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)初步功率分布的計算及功率分點的確定；環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分解及潮流

分布的計算。

教學難點：對簡單輻射式網(wǎng)，當已知的功率和電壓不是同一節(jié)點的時（如：已知首端功率

和末端電壓），用逐段推算法確定其他節(jié)點電壓和傳輸功率的方法；環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分

解；電磁環(huán)網(wǎng)的潮流計算。

教學方法：課堂教學為主，充分利用網(wǎng)絡課程中的多媒體素材來表示抽象概念。

教學要求：掌握簡單電力網(wǎng)絡的潮流計算

基本概念

1、潮流（分布）：電力系統(tǒng)正常運行時的電壓、電流、功率的分布。潮流計算普通針

對電壓和功率。

2、復功率的概念：為了能用電壓和電流的相量來計算功率，引入“復功率”的概念。

復功率的定義是：s~uu.|,其中I是電流相量I.的共扼相量。設l.=l三9,則I

=1三?9,U.=U三3，。=甲?9,貝

S~=u三甲.I三-9=UI三w-9=Ulcos0+jUIsin0

=P+jQ

即P是$~的實部，Q是S-的虛部。如定義S~UU.L,則

S-=UHip.IH9=UI三u+9=UIcos（甲+9）+jUIsin（ip+9）

wP+jQ

從以上分析可知，（I）%無物理意義，僅是一個計算量。（2）對負荷S~L=PJQL，當

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第3-4周，第1-3次課第三章簡單電力網(wǎng)絡的計算和分析

主要內(nèi)容：

v-9>0時，QL>0,當v-9想0時，QL想°。說明“負荷”以滯后功率因數(shù)運行時所吸取的

無功功率為正；以超前功率因數(shù)運行時所吸取的無功功率為負?！鞍l(fā)機電''以滯后功率因數(shù)運

行時所發(fā)出的無功功率為正；以超前功率因數(shù)運行時所發(fā)出的無功功率為負。

3.1電力路線和變壓器運行狀況的計算和分析

3.1.1電力路線上的電壓降落和功率損耗

設已知U.,S~，求U.,S~和阻抗支路中損耗的功率uS~。

6

us~=u.(|/Y-.U.UI=Y-u.u.U.L$f%—a----1-------oU.

12

y22227222z

理U.那

=-(G-jB)U2=」GU2-IjBU2

222222

0110

=UP-jUQ

y2y2

S~,=S~+uS~=(P+jQ)+(uP-jUQ)=(p+UP)+j(Q-UQ)

22y222y2y22y22y2

=P，+jQ，

22

(S~,=U.|,|=J-,us~=U.|=I..Z.I=1<Z)

22zzUzzzzzz

Q，2p'2+0’2

us~(R+)=~—2-.R+j-^------^.X=UP+jUQ

z(UJU2U21J2z2

S~,=S~,+uS~=Q,+jQ)+(UP+jUQ)=1()()

\P,+UP，+j\Q,+UQ,=p,+jQ，

12z22zz2z2z11

*

us~=U.(|(丫-.U.))1=丫-(jlb-=1(G-jB)u2h1GU2--JBU2=uP-jUQ

1，/11

yi22212121丫1yi

Q)=(p,+uP)+j(Q,-UQ)

所以，^=S^+uS-=(p,+ijQ，)+(UP-ju；

,11yliyi

=P+jQ

11

(cTp.in,、

U.=U,+1Z=U.+''—22(R+jX)；以U.為參考相量，即U.=u三0,則

12r?2-222

(2)u2

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主要內(nèi)容：

,,JPX+Q，X、PrX—Q,R

U.=u-------—+J-2--------------2—

12uu

2)\f2)

令P：R+Q：x=uu(縱分量)，PJX-QJR=6U(橫分量)，則

22

u.=(U+UU)+j6U,U=J(u+UU)2+(6U)2

121Y2

定義“功率角”6二tg-笠；在一般情況下，U+UUU6U，即U+UU

2

U如U+UU=u+P^R+Q^x

122U

討論：(1)以上所有計近都避免了變量的乘除；(2)上面各個公式合用有名值和標么值；

(3)采用標么制時，功率角6應以弧度表示；

(4)定義電壓降落dU.為：U.—U.;定義電壓損耗UU為：U—Uo1

212

3.1.2變壓器中的電壓降落與功率損耗

變壓器阻抗支路中損耗的功率US~為：

ZT

U.、一W」HU）

1

bI--------------------a----------------------------o

,1S

-!s，Yp途+Q）、

U§--J-ZhT---------T.（R+jX）us1h

ZTU|TU2TTyPUY（G—jB）

P,2+Qj.P,2+Q,2

=22.R+J22.X

U2T（J2T

22

=UP+jUQ

ZTZT

變壓器勵磁支路功率US?為：

1/T

US;=U.（Y,U.）,=YUrU.=（G+JB）y2=

GU2+jBU2=UP+jUQ

變向器向抗,中力壓降套的縱：橫A量為：1TT1yTyT

....巳R+Q,〉,,,P，X-Q,R

UU=iT_T—；6U=2T2T

TUTU

22

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主要內(nèi)容：

（z=z,z=z,z=z

，12Tl23I34T2

|y=Y+Y/2,y=Y+Y12

20I30I

T1T2

3.2.2環(huán)形網(wǎng)絡（注意：取節(jié)點1、2、3之間輸電線的電壓為基本級）

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第3-4周，第1?3次課第三章簡單電力網(wǎng)絡的計算和分析

主要內(nèi)容：

簡化等值電路

(Z=Z,Z=Z

,14T112

|yi0=Y+Y/2+YI3/2

T，

y=Y+Y11/2+Yl2/2

20,.

v=Y+Y/2+Y,J2

'?T312

3.2.3兩端供電網(wǎng)絡的功率分布計算

等值電源法：兩個或者兩個以上有源（電壓源）支路向同一個節(jié)點供電，可用一個等值有源支路替代,

替代后，網(wǎng)絡中其它部份的電壓、電流、功率仍保持不變。

設替代前各支路功率為s~、S~、S~,替代后等值支路功率為5~.則

123Xi

可得:

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主要內(nèi)容:

E.-U.E.-U.E..U.E.-U.

-?------r+2f⑴

ZzzZ

2i3i

(1)式應在E.、E.、E.、u.為任意值時都能成立,因此，可令E.、E.、E.都為零，從而E.也兀

123123

為零，由(1)式可得：

1111

---+----—=----或者y+y

+zzZZv

1i2i3iII

而當只是u.為零時，可得

E.E.E.E.zZZ

-r+~2~+li+E.!一=E.

zzzZ1Z2Z3Z

II211131

或者7斯+

E.21+E.3i=E.

2yy、

■

推廣運用于有I個有源支路的情況:

11

y=Xy(m=1,2,,I)

zzEimi

I?ml或者〈

E==￡E.Z,E'=￡(UJ=1,2?/)

1my

Imz

mi

其中E.￡稱等值電源電勢，z.y?別稱等值電源支嘟11抗、導納。

討論：從等值電源支路功率還原求各原始支路的功率

??s-z

E'-LT=-^3

VE-U=1II

1Iu.TiiU.

s-zs~zE-E,Z,

/.E-'ii=EVi即S~=-1---------IJ+S~-t

1U.U.Li-

ZZ

1