3简单网络分析.

电力系统分析课程简介•电力系统稳态分析（正常状态）电力系统就是一个巨大的电路，我们关心这个电路：由哪些元件组成？（第1章：电力系统概述）各元件的等值电路是怎样的？（第2章：元件的数学模型）如何对这个巨大的电路进行分析计算？（第3、4章：潮流计算方法）如何对电路进行调节？（第5、6章：电压和频率的调节）如何获得最大经济效益？（第7章，：经济运行）•电力系统暂态分析（不正常状态）暂态时电力系统的等效电路有什么变化？（暂态过程还涉及发电机数学模型，第8章：发电机模型）暂态时如何对电路进行分析计算？（第9、10章：三相对称故障的计算，11、12章：不对称故障的计算）暂态时电力系统还能稳定运行吗（第13~15章：电力系统稳定性分析）第三章简单电力网络的计算与分析0、补充对S=UI的认识，理解公式形式同单相电路，但其物理量却是三相参数，由于采用了三相容量和线电压，所以公式形式才会和单相电路相同。但公式中的I并不是线路上电流的实际值，而是比线路电流大根号3倍，且差一定相角的。（板书）1、基本概念：电压降落、电压损耗、功率损耗2、简单开式网络的潮流计算方法3、简单闭式网络的潮流计算方法4、电力网络的简化方法：等值电源法，负荷移置法，星网变换法1基本概念SUIPjQ复功率电压降落、电压损耗、电压偏移电压调整功率损耗2222221222222''''X'X'()(X)PjQPRQPQRdUUURjjUUUUjU22=U0U设纵分量横分量11111111111''''X'X'()(X)PjQPRQPQRdURjjUUUUjU11=U0U设电压降落指首末端电压的相量差1U2U2U2U1U1U思考：•电力线路传输有功和无功对电压和频率有什么影响？22222222''X'X'PRQUUPQRUU•实际电力系统的X大约为R的几倍到十几倍，电压越高比例越大，传输Q使电压幅值下降，传输P使功角增大•功角增大会降低系统的稳定性。1U2U2U2U•当P很小且Q为负值时，工频电压升高1U2U2U2U1U1U1基本概念复功率电压降落、电压损耗、电压偏移电压调整功率损耗12100%NUUUU电压损耗12=100%=100%NNNNUUUUUU始端电压偏移末端电压偏移20220=100%UUU电压调整电压损耗指电力网两点电压的代数差电压偏移指电力网中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差电压降落指首末端电压的相量差电压调整指电力网末端空载电压与带负荷时电压之差与空载电压的比值1基本概念功率损耗222222211()()222YYSUUYUGjBU221111111()()222YYSUUYUGjBU2222221222212''''()()()ZSSPQSIZZZRjXUUUBC1BL对于线路：对于变压器：00%100YTNISPjS对于变压器，还可：对于线路：关于三相和单相计算公式的说明：《电力系统分析课程中设计的计算一般是三相电路的计算，计算中所用的功率为三相功率，电压为线电压，电流为线（相）电流，故从原理上来说有：但是计算元件参数以及网络压降、损耗等诸多公式在表现形式上却和单相电路的公式是一致的，所以在记忆公式的时候只需按单相电路来记忆，而在理解的时候要明白其实是三相电路：33SUIUZI231122311301213011210%1010010%10100kNTNkNTNTNNTNPURSUUXSPGUISBUSUIPjQ111''()(X)PjQdURjU2222221222212''''()()()ZSSPQSIZZZRjXUUU此处功率为三相，电压为线电压，而电流就不是导线上真正流过的电流了，而是其根号3倍。求压降，本来电压是线电压，故应当为导线上电流乘以阻抗再乘以根号3倍，恰好用的电流不是导线上的电流，而是复功率中的电流，故不必乘根号3.1基本概念输电效率年负荷率B年负荷损耗率最大负荷损耗时间最大负荷利用小时数网损率21PPmax8760WP线路末端有功线路首端有功负荷全年消耗总电量一年中最大负荷maxmaxWTPmax8760WGP线路最大损耗功率线路全年总损耗电量maxmaxWP1WW1基本概念运算负荷运算功率1G1T22T34l1234运算功率和运算负荷：为了简化电路，把一些横向支路的功率进行合并，合并后，电源侧的叫运算功率，负荷侧的叫运算负荷。计算横向支路负荷时，取额定电压。2简单开式网络的计算1：已知一端电压和功率12333,US3IS2IS2USS1IS1US1S333SIU323333IUYSUIUUYUY开式网络：任何负荷点只能由一个方向供电例题3-111T23l已知网络参数如下：4~312~2021.6j33.0/21.11015j11.25/110/38.5k24.93j63.560j600kNTLLNTNTTTYSMWZBSMVAUUVZSVA变压器容量：线路阻抗：线路电纳：低压侧负荷：变压器额定电压：归算在节点的变压器阻抗：变压器导纳支路功率：若要求低压侧（3节点处）电压为36kV，求电源处节点1的母线电压及输入功率。~TYS123~3S3U2LBTZLZ2LB解:333323~~~~~23~222~~~22222212=102.86k7.66k110.52k0.16+j2.11M'15.22+j13.96M=-j=-j1.34Mvar2'15.22+j12.62M6.74k117.26kTTTTTZTZTYLYYLLLLUVPRQXUVUUUUVSVASSSSVABSUSSSVAPRQXUVUUUU22~2222~211~~~~121(j)=0.69+j1.06M=-j=-j1.51Mvar2+15.91+j12.17MZLLLLYZLYVPQSRXVAUBSUSSSSVA~TYS123~3S3UTZLZ~2S~1S~2'S~2YS~1YS2U1UTULU~TZS~ZLS3333232222~332231103236=102.86k38.5154.93111.2563.57.66k102.862:102.86+7.66110.52k1511.25(j)=(4.93j63.5)102.86TTTTTZTTUVPRQXUVUUUUVPQSRXU节点的电压归算在侧：变压器上电压损耗(近似取纵分量)：节点的电压变压器绕组功率损耗：~~~~23~22422~~~222=0.16+j2.11M60j600'(15j11.25)(0.16+j2.11)+()15.22+j13.96M1000=-j=-j110.521.110=-j1.34Mvar2'(15.22+j13.96)(-j1.34TZTYLYYVASSSSVABSUSSS进入变压器的功率：线路末端导纳功率：（）线路阻抗中流出功率：222122222~22222)15.22+j12.62M15.2221.612.6233.06.74k110.52110.52+6.74117.26k15.22+12.62(j)=(21.6j33.0)=0.69+j1.06M110.52LLLLZLLLVAPRQXUVUUUUVPQSRXVAU线路电压损耗：节点1的电压：线路阻抗上的功率损耗：线路首端导纳~22411~~~~121=-j=-j117.261.110=-j1.51Mvar2+(15.22+j12.62)0.69+j1.06+(-j1.51)15.91+j12.17MLYZLYBSUSSSSVA功率：（）进入系统的功率为：（）2简单开式网络的计算2：已知首端电压和末端功率1233S1U（1）：假定未知节点的电压为额定电压，算出电纳的功率2NSUYSSSS（2）：合并为运算负荷1233'S1U2''S1''S2简单开式网络的计算2：已知首端电压和末端功率（1）：假定未知节点的电压为额定电压，算出电纳的功率（2）：合并为运算负荷1233'S1U2''S1''S(3):取各点电压为线路额定电压，逆着功率传输方向计算功率损耗和功率分布(4):利用算得的功率分布，顺着功率传输方向计算电压降落和节点电压。(5)：利用算得的节点电压，重新上一轮计算，直到结果精度符合要求。~23S~12S~2S~1S2U3U2简单开式网络的计算3：有两级电压网络的计算（1）：同一级电压网络的计算相似，只要在变压器两侧变换电压即可（2）：也可先归算到一个电压等级再按一级电压网络计算1233简单闭式网络的计算1：两端供电网络（1）：假设全网为额定电压，计算运算负荷，网络简化231G1T2T4G231443,bSI12,aSIab22,SI33,SI12Z23Z34Z3简单闭式网络的计算1：两端供电网络（1）：假设全网为额定电压，计算运算负荷，网络简化231443,bSI12,aSIab22,SI33,SI12Z23Z34Z（2）：直接代力矩公式初步计算功率分布23342343121223341223341221223343122334122334()()ababZZIZIUUIZZZZZZZIZZIUUIZZZZZZ可以把负载看作电流源，a、b节点看作电压源，利用叠加原理来理解：两个电流源作用时产生的电流是第一项，两个电压源作用时产生的是第二项。由电流计算功率分布（3）：在（电压较低的）功率分点打开网络，成为两个开式网络，分别按开式网络（知首端电压和末端功率情况）计算3简单闭式网络的计算1：两端供电网络23342343121223341223341221223343122334122334()()ababZZIZIUUIZZZZZZZIZZIUUIZZZZZZ23343423122334122334*12122323122334122334()()'()()'abNaacabNbbcZZSZSUUUSSSZZZZZZZSZZSUUUSSSZZZZZZ取共轭后乘额定电压循环功率供载功率概念：有功功率分点无功功率分点补充几个概念功率的自然分布功率的经济分布均一电网:2334342312233412122323122334()()abZZSZSSZZZZSZZSSZZZ2334234312233412212233122334()()abRRSRSSRRRRSRRSSRRR电力网中每段线路的电阻和电抗之比均相等均一电网的功率的自然分布和经济分布相同潮流控制功率分点:3简单闭式网络的计算2：简单环网（1）：不含变压器的简单环网：直接打开，按双端电源的开式网计算13简单闭式网络的计算2：简单环网（2）：含变压器的简单环网：化为双端供电网络1:2K1:1KAUaUbUaUbU例题3-3~~1231117j22440j13613.17j20.725.13j27.237.33j48.0240kFHAFSMVASMVALZLZLZAUV发电厂的运算负荷:变电站H的运算负荷:线路的阻抗：线路的阻抗：线路的阻抗：发电厂的高压母线电压：计算潮流分布解：此题即求不含变压器的简单环网的潮流。从A点打开网络如下：注意：运算功率变成运算负荷后要变成负的。解：23311231122123()(12.46j75.