潮流概述及功率损耗和电压计算.ppt

2.1概概述述一、什么是潮流分布：一、什么是潮流分布：电电力力系系统统的的潮潮流流分分布布是是描描述述系系统统正正常常运运行行状状态态的的技技术术术术语语，它它表表明明电电力力系系统统在在某某一一确确定定的的运运行行方方式式和和接接线线方方式式下下，系系统统从从电电源源到到负负荷荷各各处处的的电压电压、电流电流的大小和方向以及的大小和方向以及功率功率的分布情况。的分布情况。是电力系统的稳态计算是电力系统的稳态计算.*由由于于系系统统中中负负荷荷、接接线线方方式式及及电电源源运运行行状状态态在在变变化化，通通过过各各元元件件的的潮潮流也在不断变化流也在不断变化第二章第二章简单电力系统的潮流分析简单电力系统的潮流分析(Power flow calculation of power system)二二.潮流计算潮流计算:给定电力系统接线方式和运行条件给定电力系统接线方式和运行条件,确确定系统各部分稳定运行状态下的参量计算定系统各部分稳定运行状态下的参量计算.已知已知:发电机有功和无功出力发电机有功和无功出力,负荷有功和无功需求；负荷有功和无功需求；平衡节电电压和相位；平衡节电电压和相位；枢纽点电压；枢纽点电压；求取求取:1.电流电流和和功率功率的分布计算的分布计算2.电压损耗电压损耗和各节点和各节点电压电压计算计算3.功率损耗功率损耗计算计算三、潮流计算的主要作用三、潮流计算的主要作用 1 1）为电力）为电力系统系统规划设计规划设计提供接线、电气设备选提供接线、电气设备选择和导线截面选择的依据（检验方案能否满足各择和导线截面选择的依据（检验方案能否满足各种运行方式的要求种运行方式的要求;）；2 2）为制定电力系统运行方式和制定检修计划提）为制定电力系统运行方式和制定检修计划提供依据供依据（调度调度）；运行方式运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。3 3）为继电保护、自动装置设计和整定计算提供）为继电保护、自动装置设计和整定计算提供依据；依据；4 4）为调压计算、经济运行计算、短路和稳定计）为调压计算、经济运行计算、短路和稳定计算提供必要的数据。算提供必要的数据。四、潮流计算方法四、潮流计算方法 手算和计算机计算手算和计算机计算u 手算物理概念清晰手算物理概念清晰,用于一些接线较简单的电力网用于一些接线较简单的电力网,若将其用于接线若将其用于接线复杂的电力网则计算量过大复杂的电力网则计算量过大,难于保证计算准确性难于保证计算准确性.u 计算机计算可归结为用数值方法解非线性代数方程计算机计算可归结为用数值方法解非线性代数方程,数学逻辑简单完数学逻辑简单完整整,可快速精确完成计算可快速精确完成计算.但物理概念不明显但物理概念不明显.u 教学上以手算为重点教学上以手算为重点,使学生掌握传统的手工计算方法使学生掌握传统的手工计算方法,同时了解潮同时了解潮流分布的物理规律流分布的物理规律,为后续章节有关电力系统运行状态的控制和调整为后续章节有关电力系统运行状态的控制和调整的学习打下基础的学习打下基础.对于计算机计算只要求了解以计算机为工具解决物对于计算机计算只要求了解以计算机为工具解决物理问题时理问题时,应怎样考虑问题应怎样考虑问题,考虑哪些问题考虑哪些问题,具体的求解过程是怎样的具体的求解过程是怎样的,帮助学生了解和掌握现代电力工程科学帮助学生了解和掌握现代电力工程科学.离线计算离线计算(主要用于系统规划设计和运行中主要用于系统规划设计和运行中安排系统运行方式安排系统运行方式)在线计算在线计算(主要用于对运行中系统的经常监主要用于对运行中系统的经常监视和实时控制视和实时控制).*关于复功率的说明：关于复功率的说明：采用国际电工委员会推荐的约定，取复功率为采用国际电工委员会推荐的约定，取复功率为负荷：负荷：感性，感性，0 0，电流滞后于电压，电流滞后于电压,Q Q取正取正;容性容性，0 0，电流超前于电压，电流超前于电压,Q Q取负。取负。电源：发出感性无功电源：发出感性无功Q Q 取正；发出容性无功，取正；发出容性无功，即吸收感性无功即吸收感性无功Q Q 取负。取负。2.2电力网的功率损耗计算(Power loss of power network)电力网在传输功率的过程中要产生功率损耗，其电力网在传输功率的过程中要产生功率损耗，其功率损耗由功率损耗由两部分组成：两部分组成：一是产生在输电线路和变压器串联阻抗上，随传输功率的增一是产生在输电线路和变压器串联阻抗上，随传输功率的增大而增大，是电力网损耗的主要部分大而增大，是电力网损耗的主要部分.称为称为变动损耗变动损耗;二是产生输电线路和变压器并联导纳上，可近似认为只与电二是产生输电线路和变压器并联导纳上，可近似认为只与电压有关，与传输功率无关。称为压有关，与传输功率无关。称为固定损耗固定损耗.n串联阻抗上的功耗：与流通电流及阻抗有关串联阻抗上的功耗：与流通电流及阻抗有关n并联导纳上的功耗：与节点电压及导纳有关并联导纳上的功耗：与节点电压及导纳有关R+j Xj B/2j B/2-jQB/2-jQB/2RT+jXT据统计，电力系统有功功率损耗最多可达到总发电量的20%30%，这大大增加了发电和输配电设备的容量，造成了动力资源的浪费、电能成本的提高，进而影响整个国民经济。一一.电力线路电力线路功率损耗的计算功率损耗的计算(linespowerloss)线路等值电路线路等值电路R+j Xj B/2j B/2-jQB/2-jQB/2（1）串联阻抗上的损耗）串联阻抗上的损耗注：注：P1P1，Q1Q1流过线路阻抗环节流过线路阻抗环节首端首端的三相有功（的三相有功（MWMW），），三相无功（三相无功（MvarMvar）U1U1线路线路首端首端线电压（线电压（KVKV）P2P2，Q2Q2流过线路阻抗环节流过线路阻抗环节末端末端的三相有功（的三相有功（MWMW），），三相无功（三相无功（MvarMvar）U2U2线路线路末端末端线电压（线电压（KVKV）R+jXR+jX线路单相阻抗（线路单相阻抗（）线路串联阻抗线路串联阻抗(三相三相)上的损耗（上的损耗（MVAMVA）（2）并联导纳损耗）并联导纳损耗图图3.2 电力线路的功率和电压电力线路的功率和电压由于电力线路中电导由于电力线路中电导G=0，故并联支路有功损耗忽略不计。，故并联支路有功损耗忽略不计。在外施电压作用，线路电纳中产生的无功功率是容性的（也在外施电压作用，线路电纳中产生的无功功率是容性的（也称充电功率），它起着抵消感性无功功率的作用。如果已知称充电功率），它起着抵消感性无功功率的作用。如果已知线路首、末端的运行电压分别为线路首、末端的运行电压分别为U1和和U2，则有，则有:看做负荷：吸收容性无功看做负荷：吸收容性无功看做电源：发出感性无功看做电源：发出感性无功值得注意的是式（值得注意的是式（2.12.1）中的）中的功率和电压应为功率和电压应为线路阻抗环节中同一点的值。线路阻抗环节中同一点的值。如图如图2.22.2所示，所示，所谓同一点的值，即如果功率是环节末端的所谓同一点的值，即如果功率是环节末端的功率功率 ，则电压就应该是环节末端电压，则电压就应该是环节末端电压U2U2；若功率是环节首端功率；若功率是环节首端功率 ，则电压就应，则电压就应是环节首端电压是环节首端电压U1U1。当当U1（或）（或）U2未知时，一般可用线路额定电压未知时，一般可用线路额定电压UN代代替替U1（或）（或）U2作近似计算。作近似计算。即即在工程计算中通常按在工程计算中通常按UN近似计算线路的充电功率近似计算线路的充电功率，线路功率损耗线路功率损耗=阻抗功率损耗阻抗功率损耗+导纳功率损耗导纳功率损耗（3）电力线路中的功率）电力线路中的功率分布计算分布计算从图从图2.2可以看出，电力线路阻抗支路末端可以看出，电力线路阻抗支路末端流出的功率为流出的功率为流入电力线路阻抗支路首端的功率为流入电力线路阻抗支路首端的功率为则电力线路始端的功率为则电力线路始端的功率为功率守恒功率守恒例：例：已知某已知某110KV线路首端流通功率为线路首端流通功率为 50+j20MVA，求功率分布求功率分布8.5+j20.45 -j3.37Mvar-j3.37Mvar50+j20MVA2.2.2变压器变压器功率损耗的计算功率损耗的计算(transformerspowerloss)（1）变压器的功率损耗）变压器的功率损耗变压器的功率损耗包括阻抗支路中的变动损耗和导纳中的固定损变压器的功率损耗包括阻抗支路中的变动损耗和导纳中的固定损耗两部分。如图耗两部分。如图2.3所示变压器的等值电路，所示变压器的等值电路，图图3.3 变压器的电压和功率变压器的电压和功率阻抗支路的功率损耗计算与线路类似，即阻抗支路的功率损耗计算与线路类似，即注注：（1）公式与参数说明）公式与参数说明与线路类与线路类似，同样，似，同样，P，Q，U要对应于要对应于同一点。同一点。（2）R，X是折算到哪一侧，是折算到哪一侧，则则U也要折算到同一侧也要折算到同一侧.（3）当运行电压未知时，用变）当运行电压未知时，用变压器额定电压或网络额定电压压器额定电压或网络额定电压代替做近似计算。代替做近似计算。导纳支路中的功率损耗为导纳支路中的功率损耗为:变压器功率损耗变压器功率损耗=阻抗功率损耗阻抗功率损耗+导纳功率导纳功率损耗损耗变压器的功率损耗也可用试验参数表示为：变压器的功率损耗也可用试验参数表示为：（2）变压器中的功率计算）变压器中的功率计算从图从图2.3可以看出，变压器末端输出的功率为可以看出，变压器末端输出的功率为流入变压器阻抗支路首端的功率为流入变压器阻抗支路首端的功率为则变压器始端的功率为则变压器始端的功率为三绕组变压器在求得电力线路和变压器的有功损耗以后，在求得电力线路和变压器的有功损耗以后，可由供电之路一端的功率求得另一端的功可由供电之路一端的功率求得另一端的功率，进而就能计算衡量输电经济性的指标率，进而就能计算衡量输电经济性的指标输电效率输电效率。输电效率是供电支路末端。输电效率是供电支路末端输出有功功率输出有功功率P2与始端输入有功功率与始端输入有功功率P1比比值的百分数，即值的百分数，即课堂练习.某35KV线路等值电路如下，线路末端负荷已知，求线路功率分布4.2+j8.32 -j0.33Mvar-j0.33Mvar.一双绕组变压器，型号为一双绕组变压器，型号为SFL1-10000,电压电压，.，.，.，.，低压侧负，低压侧负荷为，荷为，低压侧电压为低压侧电压为10KV,求功率分布求功率分布（资料习题-）一、线路的电压质量指标一、线路的电压质量指标（常与潮流一并计算）（常与潮流一并计算）1.电压降落电压降落 :电路两点电压的相量差电路两点电压的相量差 相量相量 2.电压损耗电压损耗:电路两点电压的代数差电路两点电压的代数差,.标量标量用百分数表示用百分数表示 3.电压偏移电压偏移：是指电网中某一点的实际电压同该处额定电压的数值差是指电网中某一点的实际电压同该处额定电压的数值差.始端电压偏移始端电压偏移%末端电压偏移末端电压偏移%2.3电力网中的电压计算电力网中的电压计算电压损耗百分数的大小直接反映了首末端电压偏差的大小。规程规电压损耗百分数的大小直接反映了首末端电压偏差的大小。规程规定，电力网正常运行时的最大电压损耗一般不应超过定，电力网正常运行时的最大电压损耗一般不应超过10%。电压偏移的大小，直接反映了供电电压的质电压偏移的大小，直接反映了供电电压的质量。一般来说，网络中的电压损耗愈大，各量。一般来说，网络中的电压损耗愈大，各点的电压偏移也就愈大。点的电压偏移也就愈大。从电力线路和变压器的等值电路可见，它从电力线路和变压器的等值电路可见，它们的电压降都是因为负荷功率通过其串联们的电压降都是因为负荷功率通过其串联阻抗支路而产生。下面就合为一个问题加阻抗支路而产生。下面就合为一个问题加以研究。以研究。（a）等值电路（b）相量图图2.4 串联阻抗支路等值电路及相量图二二.电网电网电压降落和电压计算电压降落和电压计算:电力网任意两点电压的向量差称为电压降电力网任意两点电压的向量差称为电压降落，记为落，记为，由图，由图2.4（a）可得）可得1.已知末端功率和电压计算首端电压（设末端电压为参考相量）已知末端功率和电压计算首端电压（设末端电压为参考相量）设末端电压为设末端电压为，当阻抗支路中有电流（或功率）传，当阻抗支路中有电流（或功率）传输时，首端电压为输时，首端电压为式中式中 称为电压降落的纵分量称为电压降落的纵分量；称称为电压为电压降落的横分量。其中降落的横分量。其中于是于是2.2.已知首端功率和电压计算末端电压已知首端功率和电压计算末端电压（设首端电压为参（设首端电压为参考相量）考相量）图图2.5 电压降落相量的两电压降落相量的两种分解法种分解法当阻抗支路中有当阻抗支路中有电电流（或功率）流（或功率）传输时传输时，由由图图2.5所示所示电压电压向量向量图图可知，可知末端末端电压为电压为设设说明：说明：线路首端，末端线电压线路首端，末端线电压（KV）P，Q线路或变压器线路或变压器阻抗环节阻抗环节首端或末端三相有功，无首端或末端三相有功，无功功率（功功率（MW，Mvar）注意公式中注意公式中P，Q，U对应于同一点值对应于同一点值R+jX 线路或变压器一相的阻抗（线路或变压器一相的阻抗（）例题：已知线路首端电压为例题：已知线路首端电压为115KV，首端流通功率为首端流通功率为50+j20MVA，求末，求末端电压。端电压。8.5+j20.45 -j3.37Mvar-j3.37Mvar50+j20MVA115KV解：取解：取 ，得，得8.5+j20.45 -j337Mvar-j3.37Mvar50+j20MVA50+j23.37MVA115KV练习：练习：.某某110KV输电线路输电线路,长长80km,r=0.21,x=0.409,b=,线路末端功率为，线路末端功率为，已知末端电压为，试计算始端电压和相角，并作出已知末端电压为，试计算始端电压和相角，并作出相量图相量图答案：.功率计算的课堂练习题：求高压侧电压答案：.思考题思考题:已知线路首端电压为已知线路首端电压为115KV，末端流通功，末端流通功率为率为50+j20MVA，求线路末端电压。，求线路末端电压。8.5+j20.45 -j3.37Mvar-j3.37Mvar115KV50+j20MVA