ch03 输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算.pptx
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第三章输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算重点：
1、基本元件中的电压降落、功率损耗和电能损耗的计算方法；2、用逐段推算法确定简单辐射形网络节点电压和传输功率的方法；3、环网和两端供电网初步功率分布的计算及功率分点的确定；23年6月26日1第三章输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算难点：
1、对简单辐射式网，当已知不是同一节点的功率和电压时，用逐段推算法确定其他节点电压和传输功率的方法；2、环网及两端供电网的分解；23年6月26日23-1电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗一、网络元件的电压降落一、网络元件的电压降落1.电压降落电压降落元件元件首、末端两点电压的相量差。
首、末端两点电压的相量差。
图图3-1网络元件的一相等值电路网络元件的一相等值电路23年6月26日32121）（）（UUIjXRIjXR1U2U相相量量图图分分析析I2RI2X23年6月26日422221US）（）（UUjXRIjXR1U2U2U22U2UIII211U,0UU022已知设USI电压降落分量电压降落分量电压降落纵分量电压降落纵分量：
电压降落横分量电压降落横分量求首端电压求首端电压脚标一致脚标一致I2RI2X23年6月26日52222222212U/）（sincosUXQRPXIRI2222222212U/）（URQXPRSinIXCosI22222222122211URQXPjUXQRPUUUjUUU2U22U2UIII211U）UU（UU1121j求末端电压求末端电压I1XI1R23年6月26日6）UU（UU1112j1U1U21II2U1U21UU1,0UU011已知设22211111U）（UU）（URQXPXQRPI2XI2R23年6月26日72U2U,UU11已知设2U1III211U）UU（US）（I）（UU112221jjXRjXR计算电压降落分量注意：
计算电压降落分量注意：
公式中各物理量为同一点的公式中各物理量为同一点的线路功率与电压的关系线路功率与电压的关系高压输电线路高压输电线路XRXR无功流动方向与电压高低有关；无功流动方向与电压高低有关；有功流动方向与电压相位差有关。
有功流动方向与电压相位差有关。
23年6月26日82121UUUUU/UU/UPXQX2U1III211U2.电压损耗电压损耗（kV）3.电压偏移电压偏移G电压降落、电压损失和电压偏移适用于电压降落、电压损失和电压偏移适用于线路、变压器。
线路、变压器。
23年6月26日9%100UUU%NN）偏移（电压2U1UU/）（UUU21QXPR二、功率分布和功率损耗二、功率分布和功率损耗1、输电线路的、输电线路的功率损耗功率损耗jB/2jB/2图图3-3线路的等值电路线路的等值电路共轭共轭23年6月26日101U11,SI2I22,USjXRSS222U2BQB211U2BQBRIPL23XIQL23YUUY（UIUQjPS2）IUSUSI用功率表示功率损耗用功率表示功率损耗同一点同一点jB/2jB/2图图3-3线路的等值电路线路的等值电路23年6月26日11U3SIRQPPL222UXQPQL222UXIQRIPLL22331U11,SI2I22,USjXRSS线路总功率损耗：
线路总功率损耗：
线路的电能损耗线路的电能损耗最大负荷利用小时数最大负荷利用小时数Tmax、cos最大负荷损耗时间最大负荷损耗时间jB/2jB/2图图3-3线路的等值电路线路的等值电路23年6月26日12）（21BBLLLQQQjPSTRUQPWL222maxmaxPWL1U11,SI2I22,USjXRSSmaxmaxPAT2、变压器功率损耗的计算、变压器功率损耗的计算由等值电路参数计算变压器的等值电路变压器的等值电路23年6月26日13TRRQPP222222UTXXQPQ222222U21GUTGP21UTBBQBXTRTQQQPPPG111,UIS222,UIS2、变压器功率损耗的计算、变压器功率损耗的计算由实验技术参数由实验技术参数变压器的电能损耗变压器的电能损耗23年6月26日142）（NKRSSPP200）（100NNKXSSSUQ0GPPNbSIQ100000max20P）SS（tPAAAkNTZTYT结论：
结论：
1、电压损耗和功率损耗计算公式既适用于单、电压损耗和功率损耗计算公式既适用于单相，也适用于三相；相，也适用于三相；2、线路输电效率、线路输电效率:
23年6月26日15%10012PPXQPQ222URUP222QP211U2BQBU/）（UUU21QXPR例例1某某220kV单回架空线路，长度为单回架空线路，长度为200km，导，导线参数为线参数为r0=0.108/km,x0=0.42/km,b0=2.66*10-6S/km。
已知其始端输入功率为。
已知其始端输入功率为120+j50MVA,始端电压为始端电压为240kV。
求末端电压及功率、线路的传输效率。
求末端电压及功率、线路的传输效率。
解：
解：
jB/2jB/2220kV线路的等值电路线路的等值电路23年6月26日16SjlbjBjYjljxrjXR40001066.2222846.21）（1U11,SI2I22,USjXRSS已知端已知端jB/2jB/2220kV线路的等值电路线路的等值电路待求端待求端23年6月26日17）（32.65120212111311MVAjBUQjPQjSSSSB1U11,SI2I22,USjXRSS21321BUQB末端电压：
末端电压：
jB/2jB/2220kV线路的等值电路线路的等值电路流经线路流经线路23年6月26日18kVjjRQXPjXQRPjo33.948.20912.3634.206）12.366.33（240）UU（U）UU（UU111111111121U11,SI2I22,USjXRSSkV0240U01已知jB/2jB/2220kV线路的等值电路线路的等值电路末端功率：
末端功率：
线路的传输效率线路的传输效率23年6月26日19）（1.38113）（22.270.7）21MVAjSSSMVAjjX（R）US（SSS由1U11,SI2I22,USjXRSS）（77.49113212222MVAjBUQjPQjSSSSB%94.17%100120113%100PP12例例2有一台双绕组变压器，额定容量为有一台双绕组变压器，额定容量为SN=31.5MVA,电压比为电压比为110kV/10.5kV,短路损耗短路损耗Pk=190kW,短路电压百分数短路电压百分数Uk%=10.5,空载损耗空载损耗P0=25kW，空载电流百分数，空载电流百分数I0%=0.8,通过变压器通过变压器的简化持续负荷曲线如图所示，全年负荷功率及功的简化持续负荷曲线如图所示，全年负荷功率及功率因数见表。
率因数见表。
求：
求：
（1）通过变压器负荷的最大负荷利用小时数；）通过变压器负荷的最大负荷利用小时数；
（2）求变压器全年的电能损耗（设低压母线电压）求变压器全年的电能损耗（设低压母线电压保持保持10.5kV不变）不变）23年6月26日20P1P2P30200065008760t/hP/MWcosP10.9SN0.9P20.7SN0.85P30.5SN0.8解：
最大负荷利用小时数解：
最大负荷利用小时数23年6月26日21hSSSSPATNNNN67659.022605.045007.020009.0maxmaxNNSCOSPSCOSSP1119.0,9.0NNSCOSPSCOSSP82.085.0,7.0222NNSCOSPSCOSSP63.08.0,5.0333变压器全年电能损耗变压器全年电能损耗P1P2P30200065008760t/h23年6月26日22kWhPPPPPPPAkkkk60220iK2Ni01034.18760794.592263.0226082.0450020008760tP）SS（tmax20P）SS（tPWkNT3-2输电线路的运行特性输电线路的运行特性一、输电线路的空载特性一、输电线路的空载特性已知？
jB/2jB/2图图3-3线路的等值电路线路的等值电路23年6月26日2302220UU0，已知S222U2BjSSB221121U2U）UU（UUBXj21UU1U11,SI2I22,USjXRSSU/UU/UPXQX末端空载电压与线路长度的关系末端空载电压与线路长度的关系对于对于300Km以内用集中参数表示线路等值电以内用集中参数表示线路等值电路时，线路末端空载电压的升高与线路长度平路时，线路末端空载电压的升高与线路长度平方成正比。
方成正比。
更长线路更长线路高压输电线路空载高压输电线路空载or轻载时，产生末端电压轻载时，产生末端电压升高的现象。
升高的现象。
预防措施：
线路末端并联电抗补偿线路电容电预防措施：
线路末端并联电抗补偿线路电容电流。
流。
r1=0,g1=023年6月26日24lbxl112121cosUUcoshUU221U2UUBX二、输电线路的传输功率极限二、输电线路的传输功率极限P1、提高电压等级；、提高电压等级；2、减少线路电抗。
、减少线路电抗。
？
不计线路电阻不计线路电阻R和并联电纳和并联电纳B，Pmax=U1U2/X23年6月26日25sinUcosUUUUUUUUU1011222222221jXPjXQjsinUUsinUU21122XPXP0220UU结论：
结论：
线路传输的有功功率与电压相位差线路传输的有功功率与电压相位差有关；有关；有功功率的传输方向：
由电压相位超前一端向有功功率的传输方向：
由电压相位超前一端向电压相位滞后一端传送。
电压相位滞后一端传送。
线路传输的的无功功率随着两端电压之差而变线路传输的的无功功率随着两端电压之差而变化；化；无功功率传输方向：
由电压高的一端向电压低无功功率传输方向：
由电压高的一端向电压低的一端流动。
的一端流动。
23年6月26日26sinUU21XPU/UU/UPXQX三、输电线路的自然功率三、输电线路的自然功率P27长度超过长度超过300km的架空线路的架空线路超过超过100km的电缆线路的电缆线路23年6月26日27xccxccxxcxcxeIZU（Z）eIZU（ZI）eIZU（）eIZU（U）21212121222222221IxIdI2IxI1U2Udxz1dxy1dxy1dxlxxxUdUxU1zIdxUdx1yUdxIdxxIxZUIxZIxUUcxcxcoshsinhsinhcosh2222入射波入射波反射波反射波输电线路的自然功率输电线路的自然功率由入射波送到线路末端的功率将完全为负荷所吸由入射波送到线路末端的功率将完全为负荷所吸收，这时负载阻抗消耗的功率称为自然功率。
收，这时负载阻抗消耗的功率称为自然功率。
23年6月26日28xccxccxxcxcxeIZU（Z）eIZU（ZI）eIZU（）eIZU（U）2121212122222222c2222ZIZIUxxxxeIIeUU22eec2222ejQPZUIUS自然功率用来衡量长距离输电线路的输电能力。
自然功率用来衡量长距离输电线路的输电能力。
一般一般220kV级以上架空线路的输电能力大致接近级以上架空线路的输电能力大致接近自然功率。
提高额定电压和减少波阻抗都可以增自然功率。
提高额定电压和减少波阻抗都可以增大自然功率。
大自然功率。
P2823年6月26日29阻。
为纯电无路损线11c1C/LZ0g,0r1122c22eeLCUZUPSeec2222ejQPZUIUS小结小结2、功率损耗、功率损耗/输电效率输电效率3、输电线路传输功率极限、输电线路传输功率极限1、电压降落、电压降落/电压损失电压损失/电压偏移电压偏移23年6月26日301、电压降落、电压降落/电压损失电压损失/电压偏移电压偏移23年6月26日311112222211UUUUUUUUjjUUUU21QXPR%100UUU%NN）偏移（电压UUUUQRPXjQXPR2、功率损耗、功率损耗/输电效率输电效率23年6月26日32211U2BQBXQPQ222U222U2BQB21GTUTGP21BTUBQTRUP222QP2、功率损耗、功率损耗/输电效率输电效率23年6月26日332）（NKRSSPP200）（100NNKXSSSUQ0GTPPNSIQ100000BT%10012PP3、输电线路传输功率的极限、输电线路传输功率的极限4、输电线路的自然功率、输电线路的自然功率23年6月26日34sinUU21XP1122c22eeLCUZUPS潮流计算潮流计算意义电力系统分析计算中最基本的一种：
规划、扩建、电力系统分析计算中最基本的一种：
规划、扩建、运行方式安排运行方式安排定义根据给定的运行条件求取给定运行条件下的节点根据给定的运行条件求取给定运行条件下的节点电压和功率分布电压和功率分布所需知识
（1）根据系统状况得到已知元件：
网络、负荷、发电根据系统状况得到已知元件：
网络、负荷、发电机机
（2）电路理论：
节点电流平衡方程电路理论：
节点电流平衡方程（3）非线性方程组的列写和求解非线性方程组的列写和求解23年6月26日35潮流计算潮流计算历史手工计算：
近似方法手工计算：
近似方法计算机求解：
严格方法计算机求解：
严格方法introduction已知条件负荷功率负荷功率发电机电压发电机电压example23年6月26日36LdLdPjQ+已知条件负荷功率负荷功率发电机电压发电机电压求解所发功率所发功率所发功率所发功率以及各母线电压（幅值机相角）、网络中的功率分布以及各母线电压（幅值机相角）、网络中的功率分布及功率损耗等及功率损耗等23年6月26日372GS1GS3V1G2G3LDS33LdLdPjQ+1GS1G2GS2G21UU、3-3简单辐射网络和闭式网络简单辐射网络和闭式网络的潮流估算方法的潮流估算方法一、辐射网络的潮流估算一、辐射网络的潮流估算已知首端电压、末端负荷已知首端电压、末端负荷1、画等值电路、画等值电路参数归算法参数归算法23年6月26日381、画等值电路、画等值电路理想变压器模型理想变压器模型型等值电路型等值电路23年6月26日392、计算运算负荷、计算运算负荷23年6月26日40bbbbjQPjQSbc0A00SScccd00ccSjQPjQSbddLDdc0dSjQPjQS3、前推功率分布计算、前推功率分布计算设各点电压为网络额定电压设各点电压为网络额定电压23年6月26日4133333223233333）（USSSjXRQPSSSSSNd由222222222223222）（USSSjXRQPSSSSSSNc由3、前推功率分布计算、前推功率分布计算各点电压为网络额定电压各点电压为网络额定电压23年6月26日42111112212112111）（USSSjXRQPSSSSSSNb由4、后代进行电压分布计算、后代进行电压分布计算线路上线路上流动的流动的功率、电压为同一点的值功率、电压为同一点的值23年6月26日43dccbbASSSUUUUUU321、ZUSUU21降落：
电压IUSAbcdefgh树状网络树状网络前推计算始端功率及全网功率分布（假定各母线前推计算始端功率及全网功率分布（假定各母线为额定电压）。
为额定电压）。
回代计算用求得的始端功率和已知的始端电压；回代计算用求得的始端功率和已知的始端电压；线路末端电压和全网功率分布。
线路末端电压和全网功率分布。
用求得的末端的电压重复上述计算过程。
用求得的末端的电压重复上述计算过程。
精度判断：
如果各线路功率与前一次计算相差小精度判断：
如果各线路功率与前一次计算相差小于允许误差，则停止计算。
于允许误差，则停止计算。
23年6月26日44例题例题23年6月26日45习题习题如图所示，某负荷由发电厂母线如图所示，某负荷由发电厂母线110kV单回线单回线路供电，线路长路供电，线路长80km，型号，型号LGJ95，线间几，线间几何均距为何均距为5m，发电厂母线电压，发电厂母线电压U1=116kV，受，受端负荷端负荷SL=15+j10MVA,求输电线路的功率损耗求输电线路的功率损耗及受端电压及受端电压U2。
23年6月26日461U2ULS.kmLGJ8095提示提示画出等值电路，标出功率流动方向。
画出等值电路，标出功率流动方向。
计算等值参数。
计算等值参数。
假设各点电压为额定电压，由末端已知功率递推假设各点电压为额定电压，由末端已知功率递推各支路功率分布。
各支路功率分布。
由首端已知电压和求得首端功率递推各节点电由首端已知电压和求得首端功率递推各节点电压。
压。
23年6月26日47给定功率的电源点作为负荷：
视为一个给定功率的电源点作为负荷：
视为一个-SG的的负荷。
负荷。
给定电压的电源点作为分点：
将环网一分为给定电压的电源点作为分点：
将环网一分为二，得两端供电网。
二，得两端供电网。
二、简单环网的潮流计算二、简单环网的潮流计算UAPs+jQsP+jQaAb1223年6月26日4812带两个负荷的两端供电网带两个负荷的两端供电网求解支路电流求解支路电流Ia1，Ib223年6月26日491aZ11,aaIS22,bbIS2bZ12Z1212,IS11,IS22,ISab21221211221212110UUbababbaaIIIIIIIZIZIZ23年6月26日50212121212121112212121212212121UU）（UU）（bababaaabbabababbaZZZZZZIZZIZIZZZZZZIZIZZI2122121122121211UUbabbaabaIIIIIIIZIZIZ00UUIUSNNNjQP供载功率循环功率？
12负荷矩上式为“力矩法”功率分布计算公式上式为“力矩法”功率分布计算公式23年6月26日51CLDaNbaibiiaSSSSZU）UU（ZZ.121,1CLDaNbaiaiibSSSSZU）UU（ZZ.221,21aZ11,aaIS22,bbIS2bZ12Z1212,IS11,IS22,ISab求出网络其它支路功率分布求出网络其它支路功率分布:
进行初步潮流计算进行初步潮流计算节点电功率平衡节点电功率平衡验算：
验算：
1223年6月26日521112SSSa2121SSSSba1aZ11,aaIS22,bbIS2bZ12Z1212,IS11,IS22,ISabn找出功率分点找出功率分点-有功分点、无功分点有功分点、无功分点n按开式网络进行计算。
按开式网络进行计算。
1212223年6月26日531aZ11,aaIS22,bbIS2bZ12Z1212,IS11,IS22,ISabab1S12Sb2S还原（网络还原、电压归算）还原（网络还原、电压归算）1212223年6月26日541aZ1aS2bS2bZ12Z12S1S2Sab1aS12S2bS12Sab1aS1aS12S2bS2bS12Sb2S均一电力网均一电力网（Xi/Ri）P/Q分布分布彼此无关彼此无关由由l决决定定23年6月26日55RRQjRRPRRSSRRQjRRPRRSRXjRRXjRSSikiiikiiikiibkikiiikiiikiiiiikii）1（）1（11111111allQjllPSllQjllPllSllSSikiiikiiikiiikiiikiiikiiZZ11bk1110011ajX-RZ三、环网中的潮流控制三、环网中的潮流控制1、自然功率分布、自然功率分布S3S2S1abcSCSbZ1Z2Z323年6月26日56Z）Z（Z）Z（31123221ZSZSSZSZSScbbc2、经济功率经济功率分布S3S2S1abcSCSbZ1Z2Z323年6月26日57322121222121122121322323222222122121U）（）（U）（）（UUUUminRQQPPRQQQPPPRQPRQPRQPRQPPbbcbcbL0QP0;PP1L1L2、经济功率分布、经济功率分布均一电网均一电网S3S2S1abcSCSbZ1Z2Z323年6月26日58RRRQRQQRRRPRPPbcecbcec）（）（32213221eccirSSS11E循环电势ZSNcirUE3、环网潮流控制的措施（、环网潮流控制的措施（P/Q）利用加压调压变压器利用加压调压变压器（调压措调压措施）；施）；利用利用FACTS装置实现潮流控制。
装置实现潮流控制。
装有电力电子型或其他静止型控制装有电力电子型或其他静止型控制器以加强可控性和增大电力传输能器以加强可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。
力的交流输电系统。
晶闸管晶闸管机械式高压开关机械式高压开关23年6月26日59小结1、闭式网络“力矩法”功率分布计算公、闭式网络“力矩法”功率分布计算公式式自然功率分布自然功率分布23年6月26日60CLDaNbaibiiaSSSSZU）UU（ZZ.1k1,1CLDaNbaiaiibSSSSZU）UU（ZZ.2k1,k2、均一电力网、均一电力网（Xi/Ri）经济功率分布经济功率分布23年6月26日61RRQjRRPRRSSRRQjRRPRRSSikiiikiiikiibkikiiikiiikii1111111a3、闭式网络潮流计算步骤、闭式网络潮流计算步骤n初步潮流计算；初步潮流计算；n找出功率分点找出功率分点-有功分点有功分点、无功分点、无功分点；n按开式网络进行计算；按开式网络进行计算；n网络还原。
网络还原。
23年6月26日62
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