配电系统分析与自动化

（4）已知首端电源电压及各负荷功率，算其余量。方法：第一步，由尾向首求功率分布，公式中的U用 代入；第二步，由首向尾求电压分布；第三步，环形电网与二端电压相等的二端供电网类似， =0。
1.2.3
图1-7环形电网潮流计算示例
简单环网的潮流计算在一点处切开后，按照两端电压相等的二端网进行计算。
1.2.4
可以采用迭代的方法求解：
第一步：现设末端的电压为网络的额定电压，然后按已知同一点的电压和功率的方法进行功率的分布计算，除首端外，其他节点的电压均为网络的额定电压，不必进行电压降落计算。
第二步：用求得的始端功率和始端电压进行电压的分布计算。
1
图1-6两端供电网等值电路
（1）初步功率分布：对于这样两端供电的系统，我们先要进行初步的功率分布，即不计线损。计算 和 的输出功率为：
1.1.2
电力变压器按类型划分有双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器以及各种有载调压变压器。按用途划分有升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器。
（1）双绕组变压器
图1-3双绕组变压器等值电路
短路实验：二次侧短路，一次侧逐渐加电压，直到二次侧达到其额定电流，测得短路损耗 ，测得一次侧所加电压为短路电压，此电压与变压器额定电压之比的百分数称为短路电压百分数 .
1
等网损微增率准则：
（18）
式中： 为系统总有功网损；
为有功网损微增率；
为无功网损微增率。
当全网总有功网损对各负荷点的无功补偿容量的偏导数(各补偿点的网损微增率)相等时，全网的无功补偿容量具有最优分布。
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由于系统中的负荷不断变化，系统的潮流分布也随时间变化，各元件产生的电压降落也是时间的函数，为了使系统的节点电压偏移在允许的范围内，需要了解电力系统电压调整方法。电力系统中存在大量的负荷节点，对一些发电厂的高压母线，枢纽变电站的二次母线进行监视和调整。
导线单位长度的直流电阻：
（1）
式中： 为导线单位长度的电阻， ； 为导线材料的电阻率， ； 为导线的截面积， 。
实际上，各种型号的导线电阻值可在《电力工程手册》中查到。手册中查到的电阻值一般为20℃时的值，应用时可根据实际温度按下式修正
（2）
式中： ， 分别为t℃和20℃时的电阻值； 为电阻的温度系数。
1.2.1开式网电力网潮流计算
图1-5电力线路的电压和功率
1、已知末端功率末端电压，在计算节点参数时，从后往前一个节点一个节点计算。（1）基本公式
电压降落
，
功率降落
，
（2）计算过程
线路末端的充电功率：
线路串联支路末端功率：
线路的始端电压：
线路串联支路始端功率：
线路始端的充电功率：
线路的始端功率：
2、已知末端的负荷功率和始端的电压，求末端的电压和始端的功率
对于复杂电网有两种计算方法：a.手算。B.计算机算法
a.手算：网络简化 分别进行潮流计算 还原网络
b.计算机算法：使用计算机进行潮流计算，其方法包含高斯赛德尔法、牛顿-拉夫逊法、PQ分解法三种方法。
1.3
电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统中各种无功功率电源的无功功率出力应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。
电压调整措施：
（1）调节发电机励磁电流；
（2）改变变压器变比；
（3）补偿无功功率；
（4）改变输电线路的电抗。
1.3.5 变压器变比的选择
图1-9降压变压器及其等值电路
为变压器高压母线电压， 为归算到高压侧的低压侧电压， 为低压侧要求达到的电压。
在不考虑变压器功率损耗情况下，有下列表达式
（19）
其中k=U2N/U1t；U2N为降压变压器低压侧额定电压；U1t为降压变压器高压侧某分接头电压。将变比用分接头电压表示，代入式（30）可求得变压器高压侧分接头电压
电力系统的无功功率电源有发电机、调相机、静电电容器、静止无功补偿器等。发电机是电力系统中最基本的无功功率电源，可通过调节发电机的励磁电流来改变发电机发出的无功功率。
1.3.2无功功率与电压水平的关系
在电力系统中电源所发出的无功功率必须与无功负荷和无功损耗相平衡，同时还应该有一定的无功备用电源。
图1-8无功功率与电压水平关系
b.等值变压器模型（等值到其中一侧）
（2）标幺制（没有量纲）
标幺制的计算关键在于基准值的选取。首先各基准值应满足各有名物理量之间的各种关系，例如我们常用以下公式
（15）
相应的基准值也应满足以下公式
（16）
这样就可以保证标幺值表示的电路公式中各量之间的关系保持不变。上述中一般是5个变量，3个关系式。一般选取SB，UB为自由度，解出IS，ZB，YB。
分数：___________
任课教师签字：___________
华北电力大学研究生结课作业
学年学期：2015-2016学年第二学期
课程名称：配电系统分析与自动化
学生姓名：xxx
学号：xxxxx
提交时间：2016年4月25日
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1.1
1.
输电线路分为两种：架空电路和电缆电路。由于架空线路的建设费用比电缆线路要低得多，而且架空线路便于施工，维护和检修，在电力系统中绝大多数的线路均采用架空线。
图1-2输电线路的π型等值电路
在电力系统中，当 时，输电线路中分布参数的特性比较明显，要对集中参数Z,Y进行修正，即用 和 表示， ， 。 ， 为修正系数不仅与线路结构、长度有关，而且还与频率有关。对于中距离输电线路，即50km <l< 100km，且频率在50Hz时， ， 接近于1，所以不必进行参数修正。短线路： ＜50 时，可以不计分布参数和对地电容的影响，即只用 表示。
中枢点的调压方式：
（1）逆调压：在最大负荷时将中枢点电压调整到 ，在最小负荷时降低到 。适用于供电线路较长，负荷变动比较大的场合。
（2）恒调压：在任何负荷的情况下都将中枢点电压保持在略高于 ，如 间的某一值上，也叫常调压。
（3）顺调压：在最大负荷时中枢点电压不得低于 ，最小负荷时中枢电压不得高于 。适用于用户对电压要求不高线路较短、负荷变动不大的场合。
1.3.1
无功的概念：许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。
输电线路电导： 。一般情况下线路导体的绝缘良好，因而泄漏电流很小，可以被忽略。
实际上，输电线路的电气参数是沿线均匀分布的。输电线路中任意点的电压和电流与末端电压和电流的关系如下：
（6）
式中： ，称为线路的传播系数。 ，为线路的特征阻抗， ， 分别表示每km输电线路的串联阻抗和并联导纳。
输电线路的等值电路：
（17）
,
（2）功率分点：由电源输出功率和负荷所需的功率可以算出功率分点，即两侧都是流入功率的点。功率分点分为有功功率分点和无功功率分点。有功功率分点和无功功率分点不一致时，选择无功功率分点计算。
（3）由于功率分点总是电网中最低电压点，可在该点将环网解开，即将环形网络看作为两个辐射形网络，由功率分点开始，分别从其两侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗。
在耦合电路中，完全对称时可以解耦，三相用一相分析。在电力系统中为了使线路阻抗对称减少三相参数的不平衡，在线路中每隔一定的距离须将三相导线进行换位。如图1-1所示。
图1-1电力系统一次整换位循环
当架空线路传输电能时，伴随着一系列的物理现象。当有功率传输时，首先，导线上会产生热量，而且随功率的增加，热效应越显著，用电阻R来反映输电线路的热效应；其次，当交流电流通过输电线路时，在导线的周围产生交变的磁场，交变的磁链匝链导线，将在导线中产生感应电动势，用电感L来反映输电线路的磁场效应；当交流电压加在输电线路上时，在导线的周围会产生交变的电场，用电容C来反映输电线路的电场效应；最后，在高电压作用下，导线表面的电场强度超过允许值使空气游离放电，用电导G反映输电线路的电晕现象。
（20）
当变压器通过最大和最小负荷时，其分接头电压分别为
、 —分别为最大负荷和最小负荷时变压器高压侧的分接头电压，kV;
、 —分别为最大和最小负荷时变压器高压侧的实际电压，kV;
、 —分别为最大和最小负荷时归算到变压器高压侧的电压损耗，kV;
、 —分别为最大和最小负荷时变压器低压侧要求保证的电压，kV；
架空线路的电抗：
在交流电路中，电抗X与相应电感L的关系 。
（3）
为三相导线的几何均距，r为导线的半径。
n根导体的分裂导线的电抗：
（4）
为分裂导线的等值半径， ， ， ， ， 为某根导体与其余 根导体间的距离；由于分裂导线线路的等值半径加大，一般较单根导线的电抗减小约20%以上。
输电线路的电纳：
（5）
标幺值的计算方法有两种：1）先把所有的有名值归算到基准级一侧，然后再在基准级下算出标幺值；2）选择一套基值，然后再将各基值折算到各电压等级，再就地归算。
1.2
电力系统正常运行状况的分析和计算，重点在电压、电流、功率的分布，即潮流分布。
潮流计算是电力系统的重要的部分，包括求节点电压幅值以及相位和每条线路上的有功和无功功率流。类型分为：放射形不同电压的电力网通过变压器连接而成的，系统的各元件（发电机、输电线路、变压器等）均处于不同的电压等级之中，所以在进行电力系统的计算时必须进行归算，采取两种计算方式：有名制、标幺制。
（1）有名制（有单位）
a.算出各元件参数；制定基本级，所有参数均折算到基本级。（电压、电流、阻抗等）归算后的功率保持不变。
（7）