第三章输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算

电力系统分析
Power System Analysis 史训涛
电气工程系
Department of Electrical Engineering
第三章 输电线路运行特性及简单电力系统潮 流估算
第一节 电力网络的电压降落和功率损耗
第二节 输电线路的运行特性
第三节 简单辐射形网络和闭式网络的潮流估算方法
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3、辐射形网络的估算方法的步骤
• 步骤（上推潮流，下推电压）
– 第一步：计算近似功率分布 • 原则：从离电源最远的节点或母线，向电源节点或
母线方向进行功率分布和损耗计算
• 假设：所有电压节点都为额定电压，即都取为100
公式推导过程见书本图3-9
• 第二步：计算母线电压和相位
– 原则：从某一个已知电压节点或母线开始，用 第一步求得的功率分布，依次计算各母线的电 压和相位
分点
• 第三步：在功率分点处将负荷按近似功率分布结
果分成两部分，即两个辐射形网络，然后按照辐 射形网络估算方法计算即可
•第三章结束，Thanks!
电压偏移% U UN 100% UN
二、功率分布和功率损耗
线路的功率分布和功率损耗： 概念：线路的电阻消耗有功P，电抗消耗无功Q，而
线 路的电容产生无功Q，整条线路的功率是怎样分布？ 损耗有多大？
1、已知末端功率和末端电压S~ 1
1) 末端导纳吸收的功率：

QB 2


B 2
U2 2
基本概念
电力系统的潮流：指系统中所有运行参数的 总体，包括各个母线电压的大小和相位、各个 发电机和负荷的功率计电流，以及各个变压器 和线路等元件所通过的功率、电流和其中的损 耗。
第一节 电力网络的电压降落和功率 损耗
一、电压降落、电压损耗和电压偏移
电压降落
电压降落的总分量U 电压降落的横分量U
u1 I
R jX
u 2
S 2 P2 jQ2
电压降落与首末端功率的关系如何？
1、已知末端功率和末端电压
I


S U
2 2
*


P2
jQ 2
U 2
U 1 U 2 dU U 2 Z
I U 2 Z
P2

jQ 2
U 2
以U2为参考电压
1）末端导纳中的损耗
~
S1
U 1
S S S ~ '
R+jX
~'
~
1
2
2
~
S Y 1
~
S Y 2 U 2
S U ~ j B
Y2
2
2 2

~
S
2
'
2）始端电压U1
1Y
1Y
2
2
U 1
U
2

BX 2
U2

j
BR 2
U2
有时忽略
输电线路空载的末端电压升高现象
U 1
U 2
线路空载相当于下图的s一输电线路的空载运行特性rjx1末端导纳中的损耗2始端电压u有时忽略14输电线路空载的末端电压升高现象潮流估算方法潮流估算方法辐射形网络的估算方法辐射形网络的估算方法闭式网络的估算方法闭式网络的估算方法1616辐射形网络的估算方法辐射形网络的估算方法辐射形网络的估算方法辐射形网络的估算方法11辐射形网络的概念辐射形网络的概念22潮流估算的概念潮流估算的概念33辐射形网络的估算方法的步骤辐射形网络的估算方法的步骤171711辐射形网络的概念辐射形网络的概念回忆概念
电压损耗：（电能质量指标）线路两端电压 的数值差，常用百分数表示：
U U1 U2 U'( U'')标量差
U % U1 U2 100% UN
注意：一般ΔU不超过10%，当Q为负值即容性负载时， 可能为负值，末端电压高于首端电压。
电压偏移：（电能质量指标）线路端电压与线路额 定电压之间的差值，也常用百分数表示：
1）首端导纳中的损耗
U 1

QB1


B 2
U2 12）阻抗中的损耗P来自3I2
R

(
S
1'
2
)
U1
R

P Q '2 '2
1
1
U2 1
R
Q
3I2
X
( S1')2 U1
X

P Q '2 '2
1
1
U2 1
X
3）末端导纳中的损耗

QB 2


B 2
U2 2
S S S ~ '
R+jX
~ '
• 回忆概念：
– 辐射形网络：网络中的全部负荷只能由一个电 源来供电的网络。
即无备用接线：单回路干线式，放射式，链式
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2、潮流估算的概念
• 潮流估算：
– 是早期电力网络结构简单，基本潮流计算都是 采用手工的方法来实现的，由于计算结果不精 确，故称作（简单）潮流估算。
– 缺点：手工计算复杂繁琐、容易出错、结果近 似等
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简单环形网络的估算方法
1
环形网络的概念
2 运算负荷、功率分点的概念
3
环形网络的估算方法的步骤
1、环形网络的概念
• 回忆概念：
– 环形网络：网络由多条线路组成的一个环网闭 式结构，其中的全部负荷能从多个方向取得电 能。
即有备用接线：环式接线，两端供电接线等
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2、运算负荷、功率节点的概念
• 运算负荷：
– 一般情况下，电源点的电压都是已知的；且经 过以上两步计算基本上可以满足工程要求。
– 如果要求精度更高，则需要多次重复上述两步 计算：用第二步所得的电压和相位替代第一步 计算中所用的额定电压，再按第一步中方法重 新计算功率分布；然后再用新的功率分布，按 第二步中的方法重新计算电压分布。 这种方法 称为“迭代”
BX 2
U2

j
BR 2
U2
由上式可知，如果忽略电阻的情况下，则：
U 1

U
2

BX 2
U 2
第三节 简单辐射形网络和闭式网络的 潮流估算方法
潮流估算方法
辐射形网络的估算方法 闭式网络的估算方法
辐射形网络的估算方法
1
辐射形网络的概念
2
潮流估算的概念
3
辐射形网络的估算方法的步骤
1、辐射形网络的概念
U 1
2) 阻抗中的损耗
P

3I2R

2
( S'2 ) R U2

P Q '2
'2
2
2
U2 2
R
Q
3I2
X
2
( S'2 ) X U2

P Q '2
'2
2
2
U2 2
X
3) 首端导纳中的损耗

QB1


B 2
U2 1
S S ~ '
R+jX
~'
1
2
~
S2
~
S Y 1
~
SY 2
U 2
dU 2 (R

j
X
)
P2

jQ 2
U2

P2 R
Q 2
X
U2

j
P2
X
Q R 2
U2

U
2

j U
2
纵分量 横分量
2
2
U1 U 2U2 U2
g 1
t
U2
U 2 U2
2、已知始端功率和始端电压
U 2 U 1 U
U 1 Z
Uk %
S2 2
100 SN
2
P TG

G U2
T
1

P0 U2
N
U2 1

P0
(
U1 UN
)
P0
2
Q TB

B U2
T
1

I0 %
100
SN U2
N
U2 1

I0 % ( U1 ) 100 UN
SN

I0 %
100
SN
第二节 输电线路的运行特性
一、输电线路的空载运行特性
• 假设：线路的电导G=0；线路末端电压已知。 线路空载相当于下图的S2=0,则：
P1 jQ1 U1
dU 1 U 1 U 2 Z
P1
jQ 1
U1

P1 R

Q 1
X
U1

j
P1
X
Q R 1
U1

U 1

j U1
2
2
U 2 U1U1 U1
g 1
t
U1
U 1 U1
电压降落 U U 1 U 2相量差
~
1
2
2
~
S Y 1
~
S Y 2 U 2
1Y
1Y
2
2
变压器的功率分布
P U S P UQ TR
2
2 2
R

2
2
2 2 2
2
2R
Q S P Q

TX
2
2 2
X

2
2 2
2
2X
U U 2
2
P G U TG
2
T
1
Q B U

TB
2
T
1
U 1 RT
-jBT GT
jXT
P2 jQ2
U 2
P TR

S2 2
U2 2
R

S2 2
U2 2

Pk
U2 N
S2 N

2
Pk ( UN S2 ) U2 SN

2
Pk ( S2 ) SN
Q TX

S2 2
U2 2
X

S2 2
U2 2
Uk
%
U2 N
100 SN

Uk %
100
U2 N
U2 2
S2 2
SN

– 两个部分：1）直接由该母线供电的负荷，即 母线的接地导纳支路功率；2）母线上所连接 的辐射形网络的全部负荷及损耗。
• 功率分点：
– 网络中功率是由两侧向其流动的某些节点。 – 有功分点和无功分点。
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3、环形网络的估算方法的步骤
• 第一步： • 计算环形网络中各母线的运算负荷
• 第二步： • 计算环形网络中的近似功率分布，并确定功率
1Y
1Y
2
2
线损率与输电效率：
1、线损率
P Q n
n
2 2
W I R t R t 线路上的电能损耗： z
2

k
k
k
k
2
k
U k 1
k 1
k
线损率% W Z 100 W Z 100
W1
W 2 W Z
2、输电效率
输电效率％ P2 100% P1
~
2、已知始端功率和始端电压 S1