1、第3章 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算,本章提示 3.1 基本概念 3.2 開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布計(jì)算 3.3 簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的電壓和功率分布計(jì)算 小結(jié),本章提示 負(fù)荷功率的表示法； 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移、運(yùn)算電源功率、運(yùn)算負(fù)荷功率的基本概念； 電力網(wǎng)元件的功率損耗、電壓損耗的計(jì)算； 開(kāi)式網(wǎng)、簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算（同一電壓級(jí)、多個(gè)電壓級(jí)）。,3.1.1 負(fù)荷功率的表示方法 3.1.2 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移 3.1.3 功率損耗 3.1.4 運(yùn)算負(fù)荷功率和運(yùn)算電源功率,3.1 基本概念,3.1.1 負(fù)荷功率的表示方法,在電力系統(tǒng)計(jì)算中，負(fù)荷常以復(fù)功率形式給出， 復(fù)功率的表示方法有兩種，即:

2、,（3.1）,3.1.2 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移,電壓降落 電壓降落是指網(wǎng)絡(luò)元件首末端電壓的相量差,圖3.2 網(wǎng)絡(luò)元件的等值電路,（3.4）,電壓降落 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元件末端 、 、 已知時(shí),以 為參考相量，首端電壓為,圖3.4電壓降落示意圖,（3.7）,3.1.2 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移,電壓損耗 電壓損耗指電力網(wǎng)兩點(diǎn)電壓的代數(shù)差,圖3.4電壓損耗示意圖,一條線路的電壓損耗百分?jǐn)?shù)在線路通過(guò)最大負(fù)荷時(shí)一般不應(yīng)超過(guò)10%。,電壓偏移 電壓偏移指電力網(wǎng)中某點(diǎn)的實(shí)際電壓同網(wǎng)絡(luò)該處的額定電壓之差，可用偏差表示，也可用額定電壓的百分比表示,（3.9）,3.1.2 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移,電壓偏

3、移直接反映供電電壓的質(zhì)量,3.1.3 功率損耗,電力網(wǎng)在傳輸功率的過(guò)程中要在輸電線路和變壓器上產(chǎn)生功率損耗。,一部分是在網(wǎng)絡(luò)元件阻抗上產(chǎn)生的損耗，這部分損耗隨傳輸功率的增大而增大,功率損耗由兩部分組成：,圖3.5 輸電線路和變壓器的等值電路,另一部分是在網(wǎng)絡(luò)元件導(dǎo)納上產(chǎn)生的損耗，可近似認(rèn)為只與電壓有關(guān)，與傳輸功率無(wú)關(guān)。,阻抗中的功率損耗,變壓器阻抗上功率損耗的計(jì)算公式與上式相似，只需將兩式中的線路阻抗換成變壓器阻抗即可。,3.1.3 功率損耗,導(dǎo)納中的功率損耗 輸電線路,近似計(jì)算時(shí)， 、 常用額定電壓 代替。,3.1.3 功率損耗,實(shí)際計(jì)算時(shí)，變壓器的勵(lì)磁損耗可直接根據(jù)空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定,導(dǎo)納中

4、的功率損耗 變壓器,（3.12）,3.1.3 功率損耗,3.1.4 運(yùn)算負(fù)荷功率和運(yùn)算電源功率,運(yùn)算電源功率 所謂運(yùn)算電源功率，實(shí)際上是發(fā)電廠高壓母線輸入系統(tǒng)的等值功率。,（3.13）,圖3.6 運(yùn)算電源功率和運(yùn)算負(fù)荷功率,它等于發(fā)電機(jī)機(jī)壓母線送出的功率，減去變壓器阻抗、導(dǎo)納的功率損耗，加上發(fā)電廠高壓母線所連線路導(dǎo)納中無(wú) 功功率損耗的一半。,運(yùn)算負(fù)荷功率 所謂運(yùn)算負(fù)荷功率，實(shí)際上是變電所高壓母線從系統(tǒng)吸取的等值功率。,（3.14）,3.1.4 運(yùn)算負(fù)荷功率和運(yùn)算電源功率,它等于變電所二次側(cè)的集中負(fù)荷功率，加上變壓器阻抗、導(dǎo)納的功率損耗，減去變電所高壓母線所聯(lián)線路導(dǎo)納中無(wú)功功率的一半.,3.2

5、開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布計(jì)算,3.2.1 同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)算 3.2.2 不同電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)計(jì)算,開(kāi)式網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)都只能由一個(gè)方向獲得電能的網(wǎng)絡(luò)。,3.2 開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布計(jì)算,開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)是電力網(wǎng)中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。,3.2.1 同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)算,進(jìn)行開(kāi)式網(wǎng)計(jì)算時(shí)，首先確定網(wǎng)絡(luò)元件的參數(shù)，并繪出其等值電路，如圖3.7b， 然后將等值電路化簡(jiǎn)為3.7c，圖中,（3.15）,3.7開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)及其等值電路,已知同一端的電壓和功率,多數(shù)是已知末端電壓和功率，求首端電壓和功率。,3.2.1 同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)算,已知同一端的電壓和功率,3.2.1 同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)

6、算,已知不同端的電壓和功率,第一步：由末端向首端逐段計(jì)算功率。,在計(jì)算網(wǎng)絡(luò)元件的電壓損耗時(shí)，公式中的電壓應(yīng)代入各點(diǎn)的實(shí)際電壓.,由于第一步計(jì)算時(shí)，以額定電壓代替各點(diǎn)實(shí)際電壓，因此計(jì)算結(jié)果不夠精確，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)可以利用前一輪第二步所求得的節(jié)點(diǎn)電壓。,3.2.1 同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)算,第二步：由首端向末端逐段計(jì)算各點(diǎn)的電壓,通常是已知首端電壓和末端功率,說(shuō)明： 對(duì)于電壓為35KV及以下的地方電力網(wǎng)，由于電壓較低、線路較短、輸送功率較小，因此在潮流計(jì)算中可以采取下列簡(jiǎn)化的措施：,等值電路中忽略并聯(lián)導(dǎo)納支路； 不計(jì)阻抗中的功率損耗； 不計(jì)電壓降的橫分量；

7、在計(jì)算公式中用額定電壓代替實(shí)際電壓。,3.2.1 同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)算,例3.1 系統(tǒng)圖及其等值電路圖如圖（a）（b）所示。參數(shù)已歸算至110KV側(cè)，每臺(tái)變壓器額定容量為20MVA， , , 變壓器變比110/11KV，低壓側(cè)荷 ，當(dāng)始端電壓為116KV時(shí)，求變壓器低壓側(cè)電壓及電壓偏移百分?jǐn)?shù)。,3.2.1 同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)算,圖3.8 例3.1的附圖,例題3.2 額定電壓為10KV的配電線路，已知數(shù)據(jù)示于圖a中，若各負(fù)荷功率因數(shù) 試計(jì)算線路的最大電壓損耗。,圖3.9 例3.2的附圖,3.2.1 同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)算,3.2.2 不同電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)計(jì)算,對(duì)于這種網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算通常有

8、兩種方法。 方法一：把變壓器表示成理想變壓器形式,阻抗折算到高壓側(cè)，變壓器的變比標(biāo)么值為K。根據(jù)已知條件，由末端向首端或由首端向末端逐段進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)需注意，經(jīng)理想變壓器時(shí)功率不變，但電壓需折算。,方法二：把變壓器只用折算到高壓側(cè)的阻抗表示，線路的參數(shù)折算到高壓側(cè)。按照前邊介紹的同一電壓級(jí)的開(kāi)式網(wǎng)計(jì)算。計(jì)算時(shí)需注意，計(jì)算的最后結(jié)果 需按變比折算成低壓側(cè)的實(shí)際電壓。,3.3 簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)的電壓和功率 分布計(jì)算,3.3.1 兩端供電網(wǎng)的計(jì)算 3.3.2 多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,1.兩端供電網(wǎng)的初步功率分布 2.兩端供電網(wǎng)的最終功率分布,初步功率分布：忽略各線段上的功率損

9、耗的近似功率分布。,據(jù)基爾霍夫電壓和電流定律有:,兩端供電網(wǎng)的初步功率分布,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,每個(gè)電源發(fā)出的功率都由兩部分組成： 第一部分與各點(diǎn)負(fù)荷及負(fù)荷到另一電源的阻抗有關(guān)，為供給負(fù)荷的功率，簡(jiǎn)稱為供載功率； 第二部分與電源兩端電壓向量差有關(guān)而與負(fù)荷無(wú)關(guān)，簡(jiǎn)稱為循環(huán)功率。,兩端供電網(wǎng)的初步功率分布,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,A,B,有功功率分點(diǎn)與無(wú)功功率分點(diǎn)可能重合，也可能不重合，若不重合時(shí)，有功功率分點(diǎn)用“”表示，無(wú)功功率分點(diǎn)用“”表示。,兩端供電網(wǎng)的初步功率分布,功率分點(diǎn)：,在電力網(wǎng)中，功率由兩個(gè)方向流入的節(jié)點(diǎn)稱為功率分點(diǎn)，用“”號(hào)表示，,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,圖3.1

10、1 兩端供電網(wǎng),對(duì)于兩端供電網(wǎng)，當(dāng)計(jì)算初步潮流分布后，從功率分點(diǎn)處將網(wǎng)絡(luò)打開(kāi)，變成兩個(gè)開(kāi)式電力網(wǎng)。然后按照開(kāi)式網(wǎng)功率分布的計(jì)算方法，計(jì)算考慮功率損耗的功率分布。 在計(jì)算功率損耗時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)的未知電壓可用線路額定電壓代替。 當(dāng)有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)不一致時(shí)，常選電壓較低的分點(diǎn)將網(wǎng)絡(luò)打開(kāi)。,兩端供電網(wǎng)的最終功率分布,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,圖3.11 兩端供電網(wǎng),當(dāng)兩端供電網(wǎng)兩端電壓相等時(shí)，就得到環(huán)網(wǎng)，因此可說(shuō)環(huán)網(wǎng)是兩端供電網(wǎng)的特例。同一電壓等級(jí)的環(huán)網(wǎng)中無(wú)循環(huán)功率。,從上面計(jì)算供電點(diǎn)輸出功率的公式可見(jiàn)，由于公式中的功率、電壓、阻抗都是復(fù)數(shù)，因此需進(jìn)行復(fù)雜的復(fù)數(shù)運(yùn)算，通常稱之為復(fù)功率法。這種運(yùn)算對(duì)

11、于某些特殊情況下可以簡(jiǎn)化。,對(duì)于電壓等級(jí)為35KV及以下的兩端供電地方網(wǎng)，由于可以忽略阻抗和導(dǎo)納中的功率損耗，因此初步潮流分布也是最終潮流分布。,關(guān)于兩端供電網(wǎng)功率分布的幾點(diǎn)說(shuō)明：,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,當(dāng)電力網(wǎng)各段線路的電抗與電阻的比值相等時(shí)，叫做均一電力網(wǎng)。,兩端供電網(wǎng)潮流計(jì)算的簡(jiǎn)化：,均一網(wǎng)中有功功率和無(wú)功功率的分布彼此無(wú)關(guān)，并且只利用各線段的電阻（或電抗）分別計(jì)算。,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,電壓等級(jí)和導(dǎo)線截面積相同，即各段單位長(zhǎng)度的阻抗值都相等的均一網(wǎng)：,兩端供電網(wǎng)潮流計(jì)算的簡(jiǎn)化：,這種均一網(wǎng)，有功功率和無(wú)功功率分布只由線路長(zhǎng)度來(lái)決定,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,(3.21)

12、,例3.3對(duì)圖所示環(huán)形等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算。圖中各線路的阻抗為 各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷為 且 .,3.3.1兩端供電網(wǎng)的計(jì)算,圖3.12 例3.3的附圖,3.3.2 多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布,在電力系統(tǒng)中，由幾個(gè)電壓等級(jí)組成的環(huán)形網(wǎng)，簡(jiǎn)稱多級(jí)環(huán)網(wǎng)。,在多級(jí)環(huán)網(wǎng)內(nèi)必然有串聯(lián)的變壓器接入，若串聯(lián)接入的變壓器變比不匹配時(shí)，在環(huán)網(wǎng)內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)附加電勢(shì)，形成循環(huán)功率。,圖3.13 變比不等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的功率分布,循環(huán)功率是由環(huán)路電勢(shì)產(chǎn)生的，當(dāng)兩變壓器的變比相等時(shí)，E=0，循環(huán)功率也就不存在。,循環(huán)功率為：,3.3.2 多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布,圖3.13 變比不等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的功率分布,多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)功率分

13、布的確定：,先由環(huán)網(wǎng)負(fù)荷和阻抗參數(shù)求出供載功率， 再由附加電勢(shì)和環(huán)網(wǎng)總阻抗求出循環(huán)功率， 將兩者疊加，即可求出初步潮流分布。,圖3.13 變比不等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的功率分布,3.3.2 多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布,附加電勢(shì)的確定：,的確定：,式中： 稱為環(huán)網(wǎng)的等值變比，,（3.23）,3.3.2 多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布,例3.4 某35KV變電所有二臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，如圖所示，其歸算至高壓側(cè)的參數(shù)如下： ， ， ，二臺(tái)變壓器均忽略勵(lì)磁支路。變電所低壓側(cè)通過(guò)的總功率為 ， 試求： 1）當(dāng)變壓器的變比為 時(shí)，每臺(tái)變壓器通過(guò)的功率為多少？ （2）當(dāng) 時(shí)，每臺(tái)變壓器通過(guò)的功率為多少？,圖3.14 例3.4 的附圖,3.3.2 多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布,小 結(jié),開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)的已知條件通常為電源點(diǎn)的電壓和