2773986043简单电力系统潮流计算.ppt

电力系统基础,电气与自动化工程学院刘洪,课程设置,第一章电力系统基本知识 4学时第二章元件的等值电路和参数计算 6学时第三章简单电力系统的潮流计算 8学时第四章电力系统的正常运行与控制12学时第五章电力系统故障与短路电流计算12学时,2,潮流计算的基本概念,重要性：电力系统分析中最基本的计算。不仅是其他各类复杂计算的基础，还是电力系统规划、扩建、运行方式安排的基础。任务：对给定的运行条件确定系统的运行状态。包括各母线上的电压、网络中的功率分布及功率损耗等。计算方式：拓扑方式与电路类似，计算方式也与电路类似。,3,潮流计算的基本概念,与电路的相似之处：由节点和支路构成的，利用基尔霍夫定律等进行计算。电力系统拓扑：节点：母线、连接（T接）点等。支路：变压器、线路、电感、电容等。,4,潮流计算的结果,直接计算结果：节点的电压、支路的始端电流与末端电流（即功率）；间接计算结果：功率损耗支路两端的功率相减；电压降落支路两端的节点电压相减。,5,潮流计算的方法分类,按电力系统的复杂程度：简单电力系统潮流计算系统简单、节点一般较少、采用手工方法计算；是复杂潮流计算的基础。复杂电力系统潮流计算系统复杂、节点数十、百、千计、采用计算机进行潮流计算。,按网络形式：开式网络环网设计，辐射运行；重点在元件的计算。闭式网络环网设计，环网运行；重点在解环的处理。,6,单一元件的功率损耗和电压降落线路和变压器开式网络的潮流计算一级电压和两级电压配电网络的潮流计算树的遍历顺序简单闭式网络的潮流计算两端供电和简单环网,电力系统的潮流计算,7,简单电力系统的潮流计算,3.1 单一元件的功率损耗和电压降落,8,简单电力系统的潮流计算,3.1.1 电力线路的功率损耗和电压降落,9,电力线路的功率损耗,图中的等值电路忽略了对地电导，功率为三相功率，电压为线电压。注意：阻抗两端通过的电流相同，均为I，阻抗两端的功率则不同，分别为S和S。线路功率损耗（有功和无功）分为：电流通过等值电路中串联阻抗时产生的功率损耗电压施加于对地导纳时产生的损耗,10,串联支路的功率损耗,电路中损耗的基本公式电流（采用末端功率和电压）在线路的电阻和电抗上产生的功率损耗为若电流用首端功率和电压计算，则,11,串联支路的功率损耗,合并两式，得需要注意两个问题：采用功率和电压表示电流时，由于线路存在功率损耗和电压损耗，线路两端功率和电压是不同的，因此使用公式要保证功率和电压必须是同一端的。即使元件不传输有功功率、只传输无功功率，仍将在元件上产生有功功率的损耗。因此避免大量无功功率的流动是节能降损的一项重要措施。,12,并联支路的功率损耗,电路中损耗的基本公式外加电压在线路的电容上产生的功率损耗为式中，线路的对地并联支路是容性的，即在运行时发出无功功率。与此相对应的是，=UIsin=-U*U*Y，所以取负号。负号=发出。同样，功率和电压也必须取自同一端。,13,并联支路的功率损耗,线路首端的输入功率为线路末端的输出功率为线路末端输出有功功率与首端输入有功功率之比称为线路输电效率。,14,电力线路的电压降落,设网络元件的一相等值电路如图所示，其中R和X分别为一相的电阻和等值电抗，U和I表示相电压和相电流。网络元件的电压降落是指元件首末端两点电压的相量差，由等值电路可知,15,以U2为参考轴的电压降落相量图,以 为参考轴，己知 和，可作出如下图所示的相量图图中，就是电压降落相量。把电压降落相量分解为与电压相量 同方向和相垂直的两个分量 及，绝对值分别记为 和，即：及,16,以U2为参考轴的电压降落相量图,于是，便有 和 分别称为电压降落的纵分量和横分量，由相量图可知（见图的演示）,17,以U2为参考轴的电压降落计算,在电力系统分折中，习惯用功率进行运算。与电压 和电流 相对应的一相功率为 用功率代替电流，可将式改写为 注意：与功率损耗的计算相同，上式的功率和电压也须取自同一端。,18,以U2为参考轴的电压降落计算,在电力系统分折中，习惯用功率进行运算。与电压 和电流 相对应的一相功率为 用功率代替电流，可将式改写为 注意：与功率损耗的计算相同，上式的功率和电压也须取自同一端。,19,以U2为参考轴的首端电压计算,根据上式，元件首端的相电压为 于是式中，为元件首末端电压相量的相位差。,20,以U1为参考轴的电压降落相量图,同样，若以 为参考轴，己知 和，可作出如下图所示的相量图也可把电压降落相量分解为与同方向和垂直的两个分量,21,以U1为参考轴的电压降落计算,如果再用一相功率表示电流 于是注意：上式的功率和电压也须取自同一端。,22,以U1为参考轴的首端电压计算,根据上式，元件末端的相电压为 式中，为元件首末端电压相量的相位差。,23,以U1和U2为参考轴计算的对比,电压降落相量既可以按照 作参考轴分解，也可以按照 作参考轴分解。如下图所示。值得注意的是，这两种分解的纵分量和横分量分别都不相等，即，需要指出的是，上述公式同时适用于一相等值电路和三相等值电路的情况。,24,电压降落与功率传输的关系,电压降落的公式如下由上式可知交流电力系统功率传输的基本规律：元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定元件两端的电压相角差主要由电压降落的横分量确定在高压输电线的参数中，由于电抗比电阻大得多，若忽略电阻，便得,25,电压降落与功率传输的关系,重要结论：电压降落的纵分量是因传送无功功率而产生；电压降落的横分量则因传送有功功率而产生。即：元件两端存在电压幅值差是传送无功功率的条件；元件两端存在电压相角差是传送有功功率的条件。进一步引申：感性无功功率总是从电压幅值较高的一端流向电压幅值较低的一端；有功功率则从电压相位超前的一端流向电压相位滞后的一端。,26,电压降落与功率传输的关系,实际的网络元件都存在电阻，因此电流的有功分量流过电阻将会增加电压降落纵分量电流的无功分量流过电阻将会减少电压降落横分量,27,电压降落、电压损耗和电压偏移,在讨论电网的电压水平和电能质量时，电压损耗和电压偏移是两个常用的概念。三个概念（不能混淆）：电压降落：元件首末端两点电压的相量差。电压损耗：元件两端间电压幅值的绝对值之差。电压偏移：网络中某节点的实际电压同该节点的额定电压之差。（回忆前面讲过基准电压可选额定电压的意义）,28,电压降落与电压损耗的对比,由相量图可知：电压降落AB；电压损耗AC。当两点电压间的相角差较小时，AD与AC的长度相差不大，电压损耗近似等于电压降落的纵分量电压损耗还常用该元件额定电压的百分数表示。在工程实际中，常需计算某负荷点到电源点的总电压损耗，总电压损耗等于从电源点到该负荷点所经各串联元件电压损耗的代数和。,29,电压偏移,电压偏移的作用：电力网实际电压幅值的高低对用户用电设备的工作是有密切影响的，而电压相位则对用户没有什么影响。用电设备都按工作在额定电压附近进行设计和制造，为了衡量电压质量，必须知道节点的电压偏移。电压偏移的计算公式：电压偏移是电能质量的一个重要指标，国家标准规定了不同电压等级的允许电压偏移。（+7-3）,30,简单电力系统的潮流计算,3.1.2 变压器的功率损耗和电压降落,31,变压器功率损耗计算与线路的对比,变压器的等值电路与线路的区别在于只有一个对地并联支路。因此：串联支路产生功率损耗的计算方法相同；并联支路产生功率损耗的计算方法不同。,32,变压器并联支路的功率损耗计算,与线路的容性不同，变压器的对地并联支路是感性的，即运行时消耗无功功率。并联支路损耗主要是变压器的励磁功率，由等值电路中励磁支路的导纳确定。由于正常运行时电压与额定电压相差不大，因此实际计算中可近似采用额定电压计算，即变压器的励磁损耗可以近似用恒定的空载损耗代替，即,33,简单电力系统的潮流计算,3.2 开式网络的潮流计算,34,开式网络的潮流计算,开式网络的概念：由单一电源点通过辐射状网络向多个负荷点供电的网络开式网络潮流计算的意义：我国配电系统正常运行时都采用辐射状运行，适合使用开式网络的潮流计算方法。开式网络潮流计算也是闭式网络潮流计算的基础。开式网络潮流计算的概念：根据给定的网络接线（辐射）和其它已知条件，计算网络中的功率分布、功率损耗和未知的节点电压。,35,简单电力系统的潮流计算,3.2.1 运算负荷,36,运算负荷,在潮流计算前一般先要对网络等值电路作化简处理，以便将并联支路的无功电源或损耗与负荷合并，以便形成运算负荷。以下图网络为例介绍运算负荷的概念和化简方法图中电源点1通过线路向负荷节点2、3和4供电。,37,含线路的运算负荷化简,化简结果如下公式：原网络已经化简为由三个集中的阻抗元件相串联、四个节点接有集中负荷的等值网络。,38,含变压器的运算负荷化简,网络中并联接入的变压器支路也可化简为运算负荷方法：采用额定电压计算变压器的励磁损耗采用额定电压和实际负荷电流计算绕组损耗将变压器损耗与低压侧负荷合并得到高压侧的总负荷与线路并联导纳充电功率合并得到运算负荷。中压配电网中，一般采用此方法来处理配电变压器,39,简单电力系统的潮流计算,3.2.2 只含一级电压的开式网潮流计算（已知末端或首端电压）,40,只含一级电压的开式网潮流计算,只有一级电压的开式网的特点：网络上只有线路；不含变压器支路；另有几个负荷。分两种情况讨论：已知末端电压；已知首端电压。,41,已知末端电压的一级开式网潮流计算,已知末端节点4的电压，可从节点4开始，利用前面的单一元件功率损耗和电压降落方法来计算。,42,已知末端电压的一级开式网潮流计算,具体计算步骤为：采用节点4的电压和功率计算线路支路3-4的电压降落和功率损耗，得到节点3的电压及线路2-3末端功率。计算时需注意还要加上节点3的运算负荷；按同样方法依次计算支路2-3和支路1-2的电压降落和功率损耗，直到计算到首端得到节点1的电压和功率。,43,已知末端电压的一级开式网潮流计算,注意：在不要求特别精确时，电压计算中的电压损耗可近似采用电压降落的纵分量代替。,44,已知首端电压的一级开式网潮流计算,通常情况下，电力系统潮流计算具有以下特点：已知电源点电压和负荷节点的功率；要求确定各负荷点电压和网络中的功率分布。由于功率损耗和电压降落的计算公式都要求采用同一端的功率和电压，当已知首端电压时，就无法直接利用公式计算。此时应采用什么办法？,迭代计算,45,已知首端电压的一级开式网潮流计算,计算步骤1：从末端节点4开始向电源点1方向计算功率分布。因为各负荷节点的实际电压未知，而正常稳态运行实际电压总在额定电压附近，因此第一次迭代时各节点电压的初值均采用额定电压代替实际电压，从末端到首端依次算出各段线路阻抗中的功率损耗和功率分布,46,已知首端电压的一级开式网潮流计算,计算步骤1的公式：同理计算S12 与S12。,47,已知首端电压的一级开式网潮流计算,计算步骤2：从电源点1开始向末端负荷点4方向计算节点电压 利用第一步求得的功率分布以及已知的首端电压顺着功率传送方向，依次计算各段支路的电压降落，并求出各节点电压。,48,已知首端电压的一级开式网潮流计算,计算步骤2的公式：也可忽略横分量最后按照相同方法依次计算节点3、4的电压。,49,已知首端电压的一级开式网潮流计算,通过以上两个步骤便完成了第一轮迭代计算，一般计算到此为止。如果要求精度较高，则重复以上迭代计算。须注意的是，在下一轮计算功率损耗时应利用上一轮第二步所求得的节点电压。多次迭代后计算结果将逼近精确结果。,50,简单电力系统的潮流计算,3.1.3 含两级电压的开式网潮流计算,51,含两级电压的开式网潮流计算,含两级电压的开式电力网及其等值电路分别如图（a）、（b）所示。图中变压器阻抗已归算到线路L-12的电压等级，已知首端实际电压和末端功率，求各节点电压和网络的功率分布。,52,含两级电压的开式网潮流计算,潮流计算仍可采用前面所讲单一电压开式网在已知首端电压时的迭代计算方法：假定实际电压初值为额定电压由末端向首端逐步算出各点的功率；用求得的首端功率和首端实际电压依次往后推算出各节点的电压。不同之处在于需处理理想变压器，有两种方法：理想变压器两侧功率不变，只需要采用变比计算另一侧电压。将变压器二次侧的线路参数也归算到变压器高压侧。,53,理想变压器第二种处理方式,若采用第二种处理方式，以图为例说明线路L-34的归算公式如下,54,理想变压器第二种处理方式,归算后得到图（c）的等值电路。此时已没有变压器，这种等值的电压和功率计算与单一电压的开式网络完全一样，计算结束后，还要将图（c）中节点和的电压还原到实际电压。,55,含两级电压的开式网潮流计算,在手工潮流计算中，上述两种处理方法都可采用第一种方法更为方便，因为该方法在无需线路参数折算的情况下即能直接求出网络各点的实际电压。,56,含两级电压的开式网潮流计算示例,已知线路额定电压110kV，长度30km；导线参数r0=0.2/km，x0=0.4/km，b0=2*10-6S/km；变压器额定变比为110/11，SN=40MVA，P0=80kW，PK=200kW，UK%=8，I0%=3，分接头在额定档；负荷SLDb为10+j3MVA，SLDC为20+j10MVA。母线C实际电压为10kV。计算变压器、线路的损耗和母线A输出的功率以及母线A、B的电压。,57,(1)画出系统的等值电路,作图：,58,(2)元件参数计算,线路：RL=r0l=0.2*30=6XL=x0l=0.4*30=12BL=b0l=2*10-6*30=0.6*10-4S QB=-0.5BLUN2=-0.5*0.6*10-4*1102=-0.363 MVar变压器：,59,(3)已知末端电压向前推功率和电压,计算运算负荷：1)计算UcUc=Uc*k=10*110/11=100 kV,60,(3)已知末端电压向前推功率和电压,2)C到B，计算变压器的功率损耗与电压损耗 变压器绕组功率损耗 变压器总损耗,61,(3)已知末端电压向前推功率和电压,2)C到B，计算变压器的功率损耗与电压损耗 变压器电压损耗,62,(3)已知末端电压向前推功率和电压,2)B到A，计算线路的功率损耗与电压损耗,63,(3)已知末端电压向前推功率和电压,2)B到A，计算线路的功率损耗与电压损耗,64,含两级电压的开式网潮流计算示例,需要指出：如果在上述计算中都将电压降落的横分量略去不计，所得的结果同计及电压降落横纵分量的计算结果相比较，误差很小。若已知电压不是母线C、而是母线A，则需要迭代求解，第一次迭代从采用额定电压作为末端电压初值，从末端到首端推功率，再用首端功率与给定实际电压向末端推电压；再不断迭代，直到两次求得电压差的绝对值满足精度要求。,65,简单电力系统的潮流计算,3.3 配电网络的潮流计算,66,配电网络的供电方式,配电网络原则环网建设、辐射运行典型运行方式从变电站的馈电线路出口向树状网络上的多个负荷节点供电本质开式网络（馈线出口可看作网络的单一供电电源点）配电网络潮流计算可以按照馈线树为单位分别进行计算。,67,配电网络的供电方式,配电网络供电的最明显拓扑特征树；馈线树的电源点是树的根节点，树中不存在任何闭合回路，功率传递方向是完全确定的，任一条支路按照电流方向都有确定的始节点和终节点。除根节点外，分为叶节点和非叶节点。叶节点为该支路的终节点，只与一条支路联接。非叶节点与两条或两条以上的支路联接，它作为一条支路的终节点，又兼作另一条或多条支路的始节点。,68,小规模配电网络的潮流计算步骤,配电网潮流计算的主要特点：已知：分布在馈线树上各点的负荷和首端电压，计算方法：与已知首端电压的简单开式网络类似。由末端向首端逐步推算出各点的功率；由首端向末端依次推算出各节点的电压。结合配电网络的树形特点，确定具体步骤如下：,69,第一步由末端向首端的功率计算,内容：从与叶节点联接的支路开始，该支路的末端功率即等于叶节点功率，利用这个功率和对应的节点电压计算支路功率损耗，求得支路的首端功率。关键点：叶节点电压初值取额定电压；当以某节点为始节点的各支路都计算完毕后，便想象将这些支路都拆去，使该节点成为新的叶节点，其节点功率等于原有的负荷功率与以该节点为始节点的各支路首端功率之和。这样计算便可延续下去，直到全部支路计算完毕。,70,第一步由末端向首端的功率计算,关键点公式：式中k为迭代次数。Nj为由节点j供电的所有相连节点的集合。在上图中，对于节点2，N25，3，6；对于节点7，N79；对于所有的叶节点，为空集。,71,第二步由首端向末端的电压计算,内容：利用第一步所得的电源点出口首端功率和电源点已知电压，从电源点开始逐条支路向网络末端进行计算，直到求得各支路终节点的电压。公式：迭代中，上式计算也可忽略电压降落横分量。对规模不大的网络计算并不复杂，可手工计算。精度要求不是很高时，作一轮迭代计算即可。迭代收敛的依据：,72,大规模配电网络的潮流计算步骤,对于规模较大的网络一般用计算机进行计算。在迭代开始前，首先要解决支路的计算顺序问题。常用的确定支路计算顺序的方法有两种：逐条减少支路 逐条追加支路逐条减少支路的方法与小规模配电网络的潮流计算方法相同。,73,逐条减少支路的方法,基本步骤：按与叶结点连接支路排序；将已排序支路拆除。在此过程中会不断出现新的叶节点，将与其联接的支路又加入排序行列，直至全部排列好。顺序的意义：正序是从叶节点向电源点计算功率损耗的支路顺序；逆序就是进行电压计算的支路顺序。,74,逐条减少支路方法的实例,从任一末端叶节点9开始，选支路7-9作为第一条支路；拆除该支路，节点7变成叶节点，支路3-7作为第二条支路；拆除3-7时没有出现新的叶节点。接着拆除3-4和3-8支路，此时3成为叶节点；于是拆除2-3支路，接下去是2-5和2-6支路，最后是1-2。值得注意的是，选择拆除支路时可以有多种选择，因此最终存在多种不同的排序方案。,75,逐条增加支路的方法,基本步骤：从根节点开始接出第一条支路；引出一个新节点。以后每次追加的支路都必须从已出现的节点接出，按该原则逐条追加支路，直到全部支路追加完毕。顺序的意义：正序是进行电压计算的支路顺序；逆序是进行功率计算的支路顺序。,76,逐条增加支路方法的实例,从根节点1开始，选支路1-2作为第一条支路；引出节点2，先选择支路2-5作为第二条支路；引出节点3，然后没有新的支路。回到节点2，选择支路2-3。结果：1-2、2-5、2-3、3-7、7-9、3-4、3-8、2-6。值得注意的是，选择增加支路时可以有多种选择，因此最终存在多种不同的排序方案。,77,大规模配电网络的潮流计算步骤,确定计算顺序后，可以按照普通开式网络潮流计算的方法进行计算就可以完成配电网络的潮流计算。这种按一定排序方式前推后推迭代进行潮流计算的方法具有公式简单、收敛迅速的优点，广泛应用于树状配电网络的潮流计算。,78,小规模配电网络潮流计算示例,负荷及线路参数如下：Z12=1.2+j2.4Z23=1.0+j2.0Z24=1.5+j3.0。S2=0.3+j0.2MVA，S3=0.5+j0.3MVA，S4=0.2+j0.15MVA设母线1的电压为10.5kV，线路始端功率容许误差为0.3%试作功率和电压计算。,79,小规模配电网络潮流计算示例,第一步：简化出树形结构假设各节点电压均为额定电压功率损耗计算的支路顺序为3-2、4-2、2-1第一轮计算依上列支路顺序计算各支路的功率损耗和功率分布。,80,小规模配电网络潮流计算示例,则有,81,小规模配电网络潮流计算示例,第二步：已知的线路始端电压U1=10.5kV；结合上述求得的线路始端功率S12；按上列相反的顺序求出线路各点电压；计算中忽略电压降落横分量。,82,小规模配电网络潮流计算示例,第三步：根据上述求得的线路各点电压；重新计算各线路的功率损耗和线路始端功率故,83,小规模配电网络潮流计算示例,则又从而可得线路始端功率经过两轮迭代计算，结果与第一步所得的计算结果比较相差小于0.3%，计算到此结束。最后一次迭代结果可作为最终计算结果。,84,小规模配电网络的潮流计算,如果在配电网络中间连有发电机，例如接有分布式电源，则该网络已不能严格的算是开式网络了，因为开式网络只有一个电源点，任何负荷点只能从唯一的路径取得电能。但是，配电网正常运行时一般不允许发电机发出功率穿越变压器注入上一电压等级电网，配电网中的发电机实际起平衡本地负荷的作用。因此，网络在结构上仍是辐射状网络，如果发电机的功率已经给定，仍然可以把发电机当作是一个取用功率为负的负荷，然后按开式网络处理。,85,简单电力系统的潮流计算,3.4 简单闭式网络的潮流计算,86,简单电力系统的潮流计算,3.4.1 两端供电网络,87,两端供电网络,88,两端供电网络功率分布,若电源电压，且负荷点电流为 和，据基尔霍夫电压定律和电流定律，可写出下列方程由此可解出,89,两端供电网络功率分布,由于负荷点往往已知的是功率而不是电流，为此采用近似计算方法：先忽略网络中的功率损耗，全网用额定电压UN，并认为，于是有,负荷功率：由网络参数和负荷功率确定,循环功率：由两供电点电压差和网络参数确定。若两端电压相等，则为零。,90,两端供电网络功率分布,请记住这个公式思考：若不计循环功率，则此公式与什么类似？,91,两端供电网络功率分布,求出供电点输出的功率Sa1和Sb2之后，就可在线路上各点按线路功率和负荷功率相平衡的条件，求出整个电力网中的功率分布。例如，根据节点1的功率平衡可得：,92,两端供电网络的功率分点,功率由两个方向流入的节点称为功率分点，并用符号标出，例如下图（a）中的节点2。有时有功功率和无功功率分点可能出现在不同节点，通常就用和 分别表示有功功率和无功功率分点。在不计功率损耗求出电力网络功率分布之后，可想象在功率分点（节点2）将网络解开，此时形成两个开式网，见图（b）。,93,两端供电网络的功率分点,将功率分点处的负荷S2也分成Sb2和S12两部分，分别挂在两个开式网的终端。然后按照开式网络潮流计算的方法分别计算两个开式网的功率损耗和功率分布。在计算功率损耗时，网络中各点的未知电压可先用额定电压代替。注意：当有功功率分点和无功功率分点不一致时，常选电压较低的分点将网络解开。在110kV及以上电网中，一般是无功分点电压最低，故应在无功分点将环网解开。在具有分支线的闭式电力网中，功率分点只是干线的电压最低点，不一定是整个电力网的电压最低点。,94,n个负荷点的两端供电网络,对于接有n个负荷的两端供电网络，可以进一步推广得到Zi和Zi分别为第i个负荷点到供电点a和b的总阻抗,95,均一电力网相关潮流计算,网络各段线路的电抗和电阻的比值都相等的网络称为均一电力网，而电力系统设计往往采用均一网络。同时考虑供电点两端电压相等，则有,96,均一电力网相关潮流计算,由此可见，在均一电力网中有功功率和无功功率的分布彼此无关，而且可以只利用各线段的电阻（或电抗）分别计算。,97,均一电力网相关潮流计算,式中，Z0为单位长度的阻抗；l为整条线路的总长度；li和li分别为从第i个负荷点到供电点a和b的长度。上式表明，在这种均一电力网中，有功功率和无功功率分布只由线段的长度来决定，计算得到了极大的简化。,98,简单电力系统的潮流计算,3.4.2 不含变压器的简单环网,99,不含变压器的简单环网潮流计算,简单环网是指每一节点都只同两条支路相接的环形网络，例如下图所示的网络，功率从节点1流向节点2和节点3。,100,不含变压器的简单环网潮流计算,单电源供电的简单环网可以在电源点拆开看作是供电点电压相等的两端供电网络。上图的网络就从节点1拆开，再采用两端供电网络的潮流计算方法来处理，得到如下功率分布：,101,不含变压器的简单环网潮流计算,显然，由于拆开的两个电源点实际为同一点，它们的电压一定相等，因此不存在循环功率，即有可以看出，功率在环形网络中是与阻抗成反比分布的，这种分布称为功率的自然分布。,102,不含变压器的简单环网潮流计算,当简单环网中存在多个电源点时，给定功率的电源点可以当作负荷点处理；而把给定电压的电源点都一分为二；这样便得到若干个已知供电点电压的两端供电网络。再采用两端供电网络的潮流计算方法来处理。,103,不含变压器的简单环网潮流计算示例,110kV环网示于图（a）导线型号均为LGJ-95已知：电源点A点电压为115kV；线路AB段为40km，AC段30km，BC段30km；LGJ-95导线参数：r0=0.33/km，x0=0.429/km，b0=2.6510-6 S/km；变电站负荷为SLdB=20+j15MVA，SLdC=10+j10MVA。试求B、C点的电压；A点所需注入功率以及电网的功率分布。,104,(1)计算参数及运算负荷,从母线A将环网拆为两端供电网络，如图b所示 计算线路参数：RAB=0.3340=13.2XAB=0.42940=17.16,105,(1)计算参数及运算负荷,计算线路参数：RAC=0.3330=9.9XAC=0.42930=12.87RBC=0.3330=9.9XBC=0.42930=12.87,106,(1)计算参数及运算负荷,计算线路电容功率：AB段AC段BC段,107,(1)计算参数及运算负荷,计算各点运算负荷：,108,(2)计算功率分点,求不计功率损耗时的近似计算功率分布，因为网络是均一网络，故：,109,(2)计算功率分点,求不计功率损耗时的近似计算功率分布，因为网络是均一网络，故：,110,(2)计算功率分点,因为PCB和QCB都大于0，所以有功功率和无功功率的分点都在节点B。在B点分成两个开式网：,111,(2)计算功率分点,左侧网络末端功率：SBL=15+j11.037MVA 右侧网络末端功率：SBR=5+j2.840MVA经验算，SBL+SBR=20+j13.877MVA=SB 以下对两个开式网分别进行潮流计算。,112,(3)A-B网络潮流计算,第一步 B到A推功率，B点电压用额定电压110kV,113,(3)A-B网络潮流计算,第二步 A到B推电压,114,(3)A-B网络潮流计算,上述两步已完成第一次迭代，第二次迭代采用第一次迭代求得的B点电压计算。重复以上两步迭代多次后所得到的UB和SA为最终结果，本例题只迭代一次。,115,(4)A-C-B网络潮流计算,第一步 B到C推功率，B点用额定电压110kV,116,(4)A-C-B网络潮流计算,第二步 C到A推功率,117,(4)A-C-B网络潮流计算,第二步 C到A推功率,118,(4)A-C-B网络潮流计算,第三步 A到C推电压,119,(4)A-C-B网络潮流计算,第四步 C到B推电压,120,(4)A-C-B网络潮流计算,上述两步已完成第一次迭代，第二次迭代采用第一次迭代求得的B点电压计算。重复以上两步迭代多次后所得到的UB和SA为最终结果，本例题只迭代一次。,121,(4)A-C-B网络潮流计算,A点注入功率：,122,不含变压器的简单环网潮流计算,值得注意的是，两侧开式网络所求得的B点电压并不完全相等，但误差很小，可取任一端电压作为B点电压。可以看出，环网线被拆解为两端供电网络，两端供电网络又被拆解为两个开式网络，问题逐步得到求解。这种试图将未知问题转换为一个已知问题，再利用已知问题的解决方法来求解是科学研究的一个常用手段。,123,简单电力系统的潮流计算,3.4.3 含变压器的简单环网,124,含变压器的简单环网潮流计算,变电站内一般都有多台变压器，变压器并列运行时从高压侧母线到低压侧母线就构成了含变压器的环网。如图，两台升压变压器组成的环网,(b)等值电路,(a)网络接线,125,含变压器的简单环网潮流计算,已知变压器一次侧的实际电压，有 和由两端供电不计损耗时的功率分布为：其中，UNH为高压侧额定电压。,126,含变压器的简单环网潮流计算,假定循环功率方向从A1到 A2,则循环功率为其中，环路电势若 k1=k2，则环路电势和循环功率均等于零。,127,含变压器的简单环网潮流计算,环路电势的计算可由环路的开口电压确定，既可在高压侧开口，也可在低压侧开口处，但应与阻抗归算的电压等级一致，分别如下图所示。归算到高压侧时 归算到低压侧时,128,含变压器的简单环网潮流计算,环路电势的计算可由环路的开口电压确定，既可在高压侧开口，也可在低压侧开口处，但应与阻抗归算的电压等级一致，分别如下图所示。如果 和 未知，也可分别以相应电压级的额定电压 和 代替，于是循环功率便为,129,含变压器的简单环网潮流计算示例,【例3.4】图示为电源经两台变压器和线路向负荷供电的两级电压环形网络，变压器变比分别为T1：k1=110/10，T2:k2=116/10，变压器归算到低压侧的阻抗与线路阻抗之和为ZT1=ZT2=j2，导纳忽略不计。已知用户负荷为SL=16+j12MVA，低压侧母线电压为10kV，求功率分布及高压侧电压。,130,含变压器的简单环网潮流计算示例,解：（1）假设变压器变比相等，因两台变压器阻抗相等，故（2）求循环功率。在aa将网络断开，则a 点电压为10kV，而a 点电压为10k1/k2，由两端电压降落引起的循环功率为,131,含变压器的简单环网潮流计算示例,（3）循环功率的方向如图(b)所示，网络的实际功率分布（4）计算高压侧电压。忽略电压降落横分量时，阻抗ZT1上的电压降落纵分量为,132,含变压器的简单环网潮流计算示例,始端A点归算到低压侧的电压为 则高压侧的实际电压为（5）计算功率损耗及始端A点的功率在B点（功率分点）将环形网络拆开为两个开式网，两个阻抗中的功率损耗为,133,含变压器的简单环网潮流计算示例,始端A点的总功率为,134,含变压器的简单环网潮流计算,含多电压等级环网中，环路电势和循环功率确定方法如下：（1）将环路的等值变比 设为1。（2）从环路的任一点出发，沿选定的环路方向绕行一周，每经过一个变压器，遇电压升高乘以变比，遇电压降低则除以变比，回到出发点时，就计算完毕。（3）计算环路电势和循环功率，公式为若，则 和 都为零，表明在环网中运行的各变压器的变比是相匹配的。若，则出现循环功率，表明此时变压器的变比是不匹配的。,环网总阻抗的共轭值,归算参数的电压等级的额定电压,135,含变压器的简单环网潮流计算,以图所示有三级电压的环网为例说明计算过程发电机端6kV母线经两台不同的升压变压器联入系统，变压器T1、T2、T3的变比分别为k1=242/6.3，k2=37.5/6.3，k31=220/37.5，k32=220/121。环路电势作用方向选为顺时针方向，计算k。（从N出发）,136,含变压器的简单环网潮流计算,在电力系统运行中，也可以通过上述原理主动改变系统的功率分布，例如当环网中的功率分布在经济上不太合理时，可以调整变压器变比产生某一指定方向的循环功率来改善功率分布。,137,