电力系统稳态计算

合集下载

电力系统稳态分析电力系统潮流分析与计算

电力系统稳态分析电力系统潮流分析与计算
1) 负荷备用(调频备用)
适应短时负荷波动以及一天中的计划外负荷的增加。 负荷备用容量一般取3~5%的系统最大负荷; 担任负荷备用的水电厂,装机容量不得小于15%的Pmax。
2)事故备用
防止由于部分机组发生偶然性事故退出运行而影响供电。 其容量大小与系统总容量的大小,发电机台数的多少、单机容
连接容量:频率和电压等于额定值时,接在电网上的用电设备的 实际容量。
连接容量改变时,静态特性曲线将上下平移。
连接容量不变时,f↓,P↓,从而限制了频率进一步恶化。一般 f↓1%,P↓1~3%。
2、发电机组的功率—频率静特性
发电机所带负荷变化时,发电机的转速就要发生变化, 为此要保证系统频率在允许的范围内,需要进行频率 调整。
Pd
0Pde
1Pde
(
f fe
)
2
Pde
(
f fe
)
2
பைடு நூலகம்
3
Pde
(
f fe
)3
...
负荷分类:
1)与频率变化无关的负荷,如照明、电炉、整流负荷等;
2)与频率成正比的负荷,如切削机床、球磨机、往复式水泵等;
3)与频率高次方成正比的负荷,如带鼓风机或离心式水泵的电动 机等。
由于第二类负荷在系统中占大多数,因此综合负荷的功率静特 性接近一条直线,称为电力系统综合负荷的频率静态特性曲线。
∑PG=∑PL+∑ΔP+∑ΔPG
∑PG-----所有发电机发出的有功功率总和;
∑PL----所有负荷的有功功率总和;
∑ΔP---电力网所损耗的有功功率总和;
∑ΔPG---各电厂厂用电所需的有功功率总和。
结论:系统的有功平衡与频率密切相关,有功不能平 衡时,频率必然发生变化。

电力系统稳态分析--潮流计算

电力系统稳态分析--潮流计算

电力系统稳态分析摘要电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种重要的分析计算,它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态:各母线的电压,各元件中流过的功率,系统的功率损耗。

所以,电力系统潮流计算是进行电力系统故障计算,继电保护整定,安全分析的必要工具。

本文介绍了基于MATLAB软件的牛顿—拉夫逊法和P—Q分解法潮流计算的程序,该程序用于计算中小型电力网络的潮流。

在本文中,采用的是一个5节点的算例进行分析,并对仿真结果进行比较,算例的结果验证了程序的正确性和迭代法的有效性。

关键词:电力系统潮流计算;MATLAB;牛顿—拉夫逊法;P-Q分解法;目次1 绪论 01.1背景及意义 01.2相关理论 01。

3本文的主要工作 (1)2 潮流计算的基本理论 (2)2。

1节点的分类 (2)2。

2基本功率方程式(极坐标下) (2)2.3本章小结 (3)3 潮流计算的两种算法 (4)3。

1牛顿—拉夫逊算法 (4)3.2PQ分解算法 (10)3。

3本章小结 (14)4 算例 (15)4.1系统模型 (15)4.2结果分析 (15)4。

3本章小结 (18)结论 (19)参考文献 (20)附录 (21)1 绪论1。

1背景及意义电力系统稳态分析是研究电力系统运行和规划方案最重要和最基本的手段。

电力系统稳态分析根据给定的发电运行方式和系统接线方式来确定系统的稳态运行状态,其中潮流计算针对电力系统的各种正常的运行方式进行稳态分析.潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件,确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算.通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。

待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角,以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等.电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题,其解法都离不开迭代.潮流计算方法的改进过程中,经历了高斯-赛德尔迭代法、阻抗法、分块阻抗法、牛顿-拉夫逊法、改进牛顿法、P—Q分解法等。

电力系统稳态分析

电力系统稳态分析

已知末端电压和末端负荷功率
U1
U2 sL
求变压器的功率损耗和首端功率,如图所示:
s1
sZT
sL
U1 YT sYT
U2
变压器中的功率损耗计算
1)变压器阻抗支路上的功率损耗:
SZT
S2 U2
2
ZT
P22 Q22
U
2 2
RT jXT
P22 Q22
U
2 2
RT
j
P22 Q22
U
2 2
XT
s'1 IT s2 sL
j 1
电力网稳态分析的运行变量
1.不可控变量( p ):负荷功率
~ SL
2.控制变量(u ):电源功率
~ SF
x
3.状态变量( ):节点电压向量 Ui
则节点功率方程可表示为:
f (x,u, p) 0
电力网节点性质的分类
PQ节点:已知 Pi , Qi,待求 Ui ,i 。
PV节点:已知 Pi ,U i,待求 Qi ,i 。
平衡节点:已知 Ui ,i ,待求 Pi , Qi。
牛顿-拉夫逊法的一般概念
核心:
把非线性方程式(组)的求解过程变成反 复对相应的线性方程式(组)的求解过程,通 常称为逐次线性化过程。
3.4 配电网潮流计算的特点
1、辐射形配电网的支路数一定小于节点数,节点 导纳矩阵的稀疏度很高。
2、电压配电网线路电阻较大,一般不满足R<<X, 因此通常不能采用快速解耦法进行网络潮流计算。
S1 P1 jQ1 Z R jX
1
2
U1
I
U2
电压降落
采用同样的方法可得:
U P1R Q1 X j P1 X Q1R

电力系统中的稳态分析方法

电力系统中的稳态分析方法

电力系统中的稳态分析方法电力系统是一个庞大的复杂系统,它包括了发电、输电、配电、用电等多个环节,涉及到大量的电力设备和线路。

在电力系统中,稳态分析是非常重要的一个环节,它可以帮助我们分析电力系统中各个节点的电压、电流、功率等参数,为我们进行电力系统的规划、设计和运营提供重要的依据。

本文将介绍一些电力系统中的稳态分析方法。

一、潮流计算潮流计算是电力系统稳态分析中最基本的计算方法,它可以用来计算电力系统中各个节点的电压、电流、功率等参数。

潮流计算可以帮助我们评估电力系统的稳定性和可靠性,也是电力系统的规划和设计中必不可少的一步。

潮流计算的基本思想是建立电力系统的电路模型,并求解电力系统中各个节点的电压和相应的电流。

这个过程需要用到大量的电力设备和线路的参数,如发电机、变电站、输电线路、配电线路等。

在求解过程中,需要考虑到各个节点的负荷情况、电压等级、功率因数等因素,并且需要对各个节点的电压和电流进行精细计算,以达到较高的精度。

潮流计算的结果可以帮助我们分析电力系统中各个节点的电压稳定性,同时也可以进行电力系统的负荷预测和优化配置,对电力系统的规划和设计有很大的价值。

二、稳态稳定分析稳态稳定性分析是电力系统中另一个非常重要的分析方法,它可以帮助我们评估电力系统在各种情况下的稳定性和安全性。

通常情况下,电力系统在受到不同的干扰时,例如电力负荷的突然变化、电力设备的故障等,可能会产生稳定性问题,因此进行稳态稳定性分析是非常必要的。

稳态稳定性分析的基本思想是建立电力系统的稳态稳定模型,并在不同的场合下对电力系统进行仿真计算。

在进行稳态稳定性仿真计算时,需要考虑到电力系统各个节点的电压和相应的电流,以及负荷水平和电力设备的状态等因素,以此来评估电力系统在不同情况下的稳定性。

稳态稳定性分析的结果可以帮助我们评估电力系统在不同情况下的稳定性和安全性,提高电力系统的可靠性和稳定性,为电力系统的设计和运行提供重要的依据。

第五章 电力系统稳态分析

第五章 电力系统稳态分析

图10-2
向量图
当输电线路不长,首末两端的相角差不大时,近似地有: 当输电线路不长,首末两端的相角差不大时,近似地有:
Vi ≈ V j + ∆V
2 电压损耗和电压偏移 电压损耗:两点间电压绝对值之差称为电压损耗 电压损耗:两点间电压绝对值之差称为电压损耗
∆Vij = Vi − V j
电压偏移: 电压偏移:网络中某点的实际电压同该处的额定电压 之差称为电压偏移 之差称为电压偏移
一、电力网的功率损耗
1.电力线路的功率损耗: 流过线路所消耗的功率 电力线路的功率损耗: 电力线路的功率损耗
Sloss = I 2 ( R + jX ) P2 + Q2 = ( R + jX ) 2 Vj
所以
& Vi
R+ jX
j B 2
S
j B 2
& Vj
P+ jQ
i
& I
j
Ploss
Qloss
P +Q = R 2 Vj P2 + Q2 = X 2 Vj
第五章 电力系统稳态分析
主要内容 电力系统潮流计算 电力系统的频率与有功功率 电力系统的电压与无功功率 电力系统的经济运行
5.1 电力系统的潮流计算
针对具体的电力网络结构, 针对具体的电力网络结构,根据给定的负荷功率和电 源母线电压, 源母线电压,计算网络中各节点的电压和各支路中的功率 及功率损耗。 及功率损耗。
特性仍然为G1, 系统运行在 点, 系统运行在b点 特性仍然为 系统频率为f2。 系统频率为 。 如果当系统负荷增加, 如果当系统负荷增加,综 合负荷特性变为L2时 合负荷特性变为 时,改变发 电机调速系统的设定值, 电机调速系统的设定值,等效 发电机特性变为G2, 则系统运行 发电机特性变为 在c点,系统频率回到 。 点 系统频率回3; a1 + a2 + L + an = 1

电力系统的稳态计算与最优控制分析

电力系统的稳态计算与最优控制分析

电力系统的稳态计算与最优控制分析电力系统是现代社会最基础且至关重要的能源供应系统之一。

为了确保电力系统的安全稳定运行,稳态计算和最优控制分析是必不可少的工具。

本文将探讨电力系统稳态计算和最优控制分析的原理、方法和应用。

一、稳态计算稳态计算是电力系统运行管理中的重要环节,其目的是分析和评估电力系统在特定工作条件下的电压、功率、频率等稳定性指标。

稳态计算通常包括潮流计算、短路计算和电压稳定限制计算。

1. 潮流计算潮流计算是电力系统中最基本也是最常用的稳态计算方法。

其通过求解节点电压相量和相角,得到各节点的电流、功率等参数。

潮流计算的结果可以用于评估系统电压、功率损耗和设备负荷等情况,有助于系统运行和调度决策的制定。

2. 短路计算短路计算是评估电力系统短路电流大小和分布的方法。

短路计算结果可以用于确定保护装置的额定电流和选择断路器的额定容量,以确保电力系统在短路故障发生时的安全性和可靠性。

3. 电压稳定限制计算电压稳定限制计算是为了保证电力系统各节点电压在安全范围内运行的计算方法。

电压稳定限制计算通常包括潮流计算和静态电压稳定极限计算。

通过确定电力系统的电压稳定极限,可以预防电压过高或过低导致的设备损坏或系统故障。

二、最优控制分析最优控制分析在电力系统中广泛应用于优化发电机组操作、电网调度和电力市场分析等方面。

最优控制的目标是通过合理调控各个发电机组、输电线路和负荷,最大化电力系统的经济效益和安全性。

1. 发电机组优化发电机组优化是最优控制分析中的重要内容。

通过考虑电力系统的负荷需求和发电成本等因素,确定各个发电机组的出力和运行方式,以实现经济性和可靠性的平衡。

发电机组优化可以降低系统的燃料消耗成本,减少排放量,提高供电的可靠性和质量。

2. 电网调度电网调度是实现电力系统平衡和稳定运行的关键环节。

通过最优控制分析,可以确定合理的输电线路潮流分配、负荷调节和电能交换方式,以满足用户需求和电力系统可靠性的要求。

电力系统稳态分析计算题

电力系统稳态分析计算题

一、三台发电机组共同承担负荷,它们的耗量微增率分别为:当系统负荷为750MW 时,试求每台发电机组所承担的负荷。

(12分)解:根据等微增率准则,有,即,并且,(3分) 解得,(2分) 比较可知,超出了其上限值,因而取(2分) 进一步剩下两台机组优化分配,有,即,并且,(3分) 解得:(2分) 结果是:[例4-4]某发电厂装有三台发电机,参数见表4-1。

若该电厂总负荷为500MW ,负荷频率调节响应系数D K 45/MW Hz =。

(1)若负荷波动-10%,求频率变化增量和各发电机输出功率。

(2) 若负荷波动+10%,求频率变化增量和各发电机输出功率(发电机不能过载)。

发电机号 额定容量/MW 原始发电功率/MWG K /(MW/Hz) 1 125 100 552 125 100 503 300 300 150解 (1) 若负荷波动-10%,则三组发电机均要参与调节。

()455550150/300/S D G K K K MW Hz MW Hz =+=+++=D S P K f∆=-∆ 0.150013006D S P f Hz Hz K ∆⨯∆=-==可得,频率波动0.33%,f =50.167Hz 。

发电机出力的变化,对1号发电机有111559.26G G P K f MW MW ∆=-∆=-⨯=- ()11009.290.8G P MW MW =-= 对2号发电机有221508.36G G P K f MW MW ∆=-∆=-⨯=- ()21008.391.7G P MW MW =-= 对3号发电机有331150256G G P K f MW MW ∆=-∆=-⨯=- ()330025275G P MW MW =-= (1) 若负荷波动+10%,由于3号发电机已经满载,因此,只有1、2号发电机参与调节。

12150/S L G G K K K K MW Hz =++= 由D S P K f∆=-∆ 得 5011503D S P f Hz Hz K ∆∆=-==- 可得,频率波动-0.67%,f =(50-0.33) Hz =49.6750.167Hz 。

电力系统安全稳定计算规范

电力系统安全稳定计算规范
(2)研究网络一般可以只保留两级电压的网络接线,例如在500kV系统,保留500kV和220kV网络;但负荷宜挂在变压器的中压侧或低压侧(如220kV/110kV变压器的110kV侧)。在1000/750kV电网中应至少保留三级电压的网络接线,远期规划可适当简化。西北电网的330kV和220kV系统可根据需要保留110kV网络。低压电磁环网线路原则上应保留。
2.3 短路电流安全校核 短路电流安全校核的目的是在规定的运行方式或网络拓扑结构下,校验系统中各母线短路电流水平是否满足相关断路器开断能力的要求,研究限制短路电流水平的措施。
电力系统安全稳定计算分析的目的和要求
2.4 静态安全分析 电力系统静态安全分析指应用潮流计算的方法,根据 N-1原则,逐个无故障断开线路、变压器等单一元件,检查其他元件是否因此过负荷和电网电压水平是否符合要求,用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行的要求。 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求
2
遵循《电力系统安全稳定导则》的基本原则;
明确了电力系统安全稳定计算分析的基本内容;
规定了进行电力系统安全稳定计算分析的基本要求、计算方法和稳定性判据。
1.2 《国家电网公司电力系统安全稳定计算规定》:
1 总则
适用于国家电网公司所属220kV及以上电力系统的安全稳定计算分析工作。
01
220kV以下电力系统的安全稳定计算工作可参照本规定的要求进行。
2.1.2 安全稳定计算分析的总体要求 电力系统安全稳定计算应根据系统的具体情况和要求,开展对系统静态安全分析、短路电流安全校核、静态稳定计算、暂态稳定计算、动态稳定计算(大扰动、小扰动)、电压稳定计算、频率稳定计算以及再同步计算,并对计算结果进行认真、详细的分析,研究系统的基本稳定特性,检验规划电网的安全稳定水平,优化电网规划方案,提出保证电网安全稳定运行的控制策略和提高系统稳定水平的措施。 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
22
R=21Ω X=40.9Ω B=2.74×10-4S
S 2 P2 jQ2 10 j3.289( MVA) 1 ~ 2 S y 2 j BU 2 2 1 j 2.74 10 4 110 2 2 j1.658M var
~
~ ~ ~ S 2 S 2 S y 2 10 j3.289 j1.658 10 j1.629( MVA)
线路末端电纳中的功率损耗:
B 2 ~ S y 2 j U 2 2
15
线路功率损耗
阻抗支路末端的功率为: ~ ~ ~ S 2 S 2 S y 2 P2 jQ2
16
线路功率损耗
~ 流过线路阻抗的电流可用阻抗末端的负荷S 2和电压U 2 表示 线路电阻中的功率损耗P 2 P22 Q2 P= R 2 U2 线路电抗中的功率损耗Q 2 P22 Q2 Q X 2 U2 2 ~ P22 Q2 所以,S Z ( R jX ) P jQ 2 U2
26
【练习】
P.89 3-14
27
电力线路的潮流分布2
【问题2】 ~ 已知末端负荷S 2 P2 jQ2 和首端电压U 1 ~ 。 求首端功率 S 1 和末端电压U 2
28
首先假设网络各点的电压均为额定值 线路末端电纳中的功率损耗:
B 2 ~ S y 2 j U N 2
频率 电压
波形
正弦波形
51
讨论:
电力系统中的谐波是如何产生的? 电力系统中的谐波有什么影响? 如何消除电力系统的谐波?
52
电力系统的频率偏移
为什么要保持频率稳定?
系统中负荷 的变化
频率变化的原因?
你答对了吗?
53
电力系统中的负荷变化
P

P1
P2
P3
0 t
有功功率负荷变化曲线
~
39
B 2 S y1 j U N 2 2.12 j 10 4 1102 2 j1.28( MVA)
~
S 1 (15.657 j 9.596) ( j1.28) 15.657 j8.316( MVA)
~
40
线路末端电压
已经求出线路首端流入阻抗的功率 S1 10.384 j 9.232 则,阻抗上的电压损耗为: P 15.657 26.4 9.596 35.2 1 R Q1 X U 6.48(V ) U1 116 线路末端电压为: U 2 U1 U 116 6.48 109.52(V )
21
线路的等值电路
首先做线路的等值电路,并求参数。
R=21Ω X=40.9Ω B=2.74×10-4S
P=10MW, cosφ=0.95滞后
P2+Q2=S2 S=P/cosφ 102+ Q2 =(10/0.95)2 Q=3.289Mvar ~ S 2 P2 jQ2 10 j3.289( MVA)
~
41
变压器的潮流分布1
Z
1
T
2
1
T
2
GT jBT
变压器的物理模型
型等值电路
42
变压器的功率损耗
阻抗支路的功率损耗为
2 2 P2 2 Q2 ~ P2 2 Q2 S z R j X PZ jQz 2 2 U2 U2
~ S1
U 1
~ S 1
ZT
~ ~ S 2 S 2
U 2
~ Sy1
Y
图3-2变压器的电压和功率
43
阻抗支路中始端的功率为 ~ ~ ~ S1 S 2 S z P1 jQ1 始端导纳支路的功率为
~ S y1 GU12 jBU12 Py1 jQy1
~ S1
U 1
~ S 1
ZT
~ ~ S 2 S 2
【讨论】
如何保证电力系统的频率稳定?
有功功率平衡:
PG PL P
» G-Generator(发电机) » L-Load(负荷)
10
阻抗上的功率损耗
阻抗上消耗的功率: ~ S z 3I 2 ( R jX ) S 2 =( 3 )( R jX ) 3U P2 Q2 P2 Q2 = R j X 2 2 U U PZ jQz
11
阻抗上的功率损耗
线路电阻中的功率损耗P P= P2 Q2 U
~
32
【练习】
P.89 3-15
33
【讨论】
如果高压输电线路空载运行,首端和末端电 压哪一个更高?为什么?
34
线路空载运行
线路末端电纳中的功率损耗为:
B 2 ~ S y 2 j U 2 2 B 2 ~ S 2 j U 2 2
1
Z
jB 2
L
2
jB 2
线路阻抗上的压降为:
项目5:电力系统稳态
张迎峰 Zhangyf.sdxy@
学习内容
任务1
任务2
潮流 计算
频率 调整
任务3
电压 调整
任务1:电力系统潮流计算
【学习目标1】
1. 会计算电力系统的功率损耗 2. 会计算电力系统电压损耗 3. 会计算电力线路潮流分布 4. 会计算变压器潮流分布
5.会计算辐射型网络潮流分布
提高电压等级
减小流过系统 的无功功率
增大导线截面
47
【练习】
110kV电力系统,线路末端电压为110kV, 求线路始端功率和电压。
48
任务2:电力系统频率调整
【 学习目标2】
衡量电能质量的指标
电力系统的一次调频
电力系统的二次调频
电力系统的三次调频
电力系统的备用电源
衡量电能质量的指标
50Hz 允许偏移为 ± 0.2~0.5Hz 额定电压的± 5%
23
2 P22 Q2 ~ S Z ( R jX ) 2 U2 10 2 1.629 2 (21 j 40.9) 2 110 0.178 j 0.347( MVA)
~ ~ ~ S1 S 2 S z 10 j1.629 0.178 j 0.347 10.178 j1.976( MVA)
X PR Q2 U T 2 U2
X P2R Q2 U T U2
变压器始端的电压为:
U1 (U 2+U ) 2 (U ) 2
46
【讨论】
如何降低电力系统的电压损耗?
电压损耗的纵分量、横分量
X P2R Q2 U U2 X P2R Q2 U U2
36
线路长80km:
Z=26.4+j35.2(Ω) B=2.12×10-4(S)
37
设网络各点的电压均为额定值
B 2 S y2 j U N 2 2.12 j 10 4 1102 2 j1.28( MVA)
~
(15 j10) ( j1.28) S2 15 j8.72
阻抗支路末端的功率为: ~ ~ ~ S 2 S 2 S y 2 P2 jQ2
29
~ 流过线路的电流可用线路末端的负荷S 2和电压U N 表示 线路电阻中的功率损耗P 2 P22 Q2 P= R 2 UN 线路电抗中的功率损耗Q 2 P22 Q2 Q X 2 UN 2 ~ P22 Q2 所以,S Z ( R jX ) P jQ 2 UN
38
~
阻抗上的功率损耗 Sz 2 P22 Q2 Sz ( R jX ) 2 UN
~
~
152 8.722 (26.4 j35.2) 2 110 0.657 j 0.876( MVA) S 1 (15 j8.72) (0.657 j 0.876) 15.657 j 9.596( MVA)
U 2
始端功率为
~ ~ ~ S1 S1 S y1 P1 jQ1
~ Sy1
Y
图3-2变压器的电压和功率
注意:变压器励磁支路的无功功率与线路支路的 无功功率符号相反。
44
【讨论】
变压器的铜损与铁损 电力系统的变动损耗和固定损耗。
变压器阻抗支路电压降落
类似电力线路的电压降落,变压器阻抗中电 压降落的纵,横分量分别为:
24
电压降落的纵横分量分别为: X 10 21 1.629 40.9 P2R Q2 U 2= 2.515(kV ) U2 110 R 10 40.9 1.629 21 P2X Q2 U 2= 3.407 (kV ) U2 110 始端电压
X X P2R Q2 Q2 U 0 U2 U2
P 型等值电路
所以,空载线路的末端电压可能高于首端。
35
【例】
经查表得LGJ-95
单位长度的电阻为:0.33(Ω/km) 单位长度的电抗为:0.44(Ω/km) 单位长度的电纳为:2.65×10-6(S/km)
17
阻抗支路中始端的功率为 ~ ~ ~ S1 S 2 S z P1 jQ1
始端导纳支路的功率为
1 ~ S y1 jBU 12 2
未知量, 怎么求呢?
始端功率为
~ ~ ~ S1 S1 S y1 P1 jQ1
18
电力线路的电压降落计算
U 或dU . 电压降落:线路始末两端电压的相量差 U 1 2
/25 0 12 — J m LG 60k
1
G
G
2 110KV
120km
b
50+j30MVA
8
阻抗上的功率损耗
如何计算阻抗z上的功率损耗?
相关文档
最新文档