第三章 简单电力系统的潮流计算讲解
第三章 简单电力系统的潮流计算
电力系统应用
第三章 简单电力系统的潮流计算
S T
—— 三相变压器总损耗，MVA；
RT+jXT—— 变压器一相的阻抗，Ω； P、Q —— 变压器阻抗上的首端或末端三相有功及三相无功 功率，MW、Mvar； U —— 对应于功率的变压器等值电路首端或末端的线 电压，kV； I——流过变压器阻抗上的电流，A； ΔP0+jΔQ0——变压器励磁导纳中的总有功损耗和总无功损耗， MVA。
电力系统应用
第三章 简单电力系统的潮流计算
二、潮流计算的意义 1.对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的 电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求； 2.对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷 变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有 母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、 变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先 采取哪些预防措施等。
提供必要的数据。
LANZHOU RESOURCES&ENVIRONMENT VOC-TECH COLLEGE
电力系统应用
第三章 简单电力系统的潮流计算
1. 线路的功率损耗
1
Q j C 2
U1
R+jX
P+jQ
I U2
2
j QC 2
图3-2 线路的Π型等值电路
2 2 P Q 3I 2 R jX 106 jQ R jX jQC S C 2 U2
电力系统应用
第三章 简单电力系统的潮流计算
1
电力系统教学 3 简单电力网络潮流的分析与计算
L1
1 S~ 1
L2
T
2
~ S2
整P理2 课件jQ2
RL1 j BL1
2
jX L1 j BL1 2
1 j QyL2 2 ~ S1
j QyL1 2
等值负荷
RL2 j BL2
2
jX L2 j BL2 2
RL1
j BL1 2
由于母线电压在额定电 压附近，因此，线路对 地电容所消耗的功率近
似固定
RL1
S~1 U1
1
则：首端电压为
Y 2
U1 U2
3IZZ U 2
3(
S
' 2
)* Z
3U 2
电压降落 纵分量
U 2
( P2'
j
Q
' 2
)* ( R
U2
jX )
(U 2
P2' R
Q
' 2
X
U2
)
j ( P2' X
Q
' 2
R
)
U2
(U 2 U ) j ( U )
即： U1 (U2U)2(U)2
Sy1
Y2)*U12
1 2
(G
jB)U12
1 2
GU12
j
1 2
BU12
Py1 jQy1
整理课件
无功功率损耗为负 值，意味着发出无
功功率
III.电力线路中的功率损耗计算
流出线路阻抗支路功率
S2' S2 Sy2 流入线路阻抗支路功率
S1' S2' SZ
流入线路的功率
110/10.5
整理课件
第3章简单电力系统的潮流计算
第3章简单电力系统的潮流计算简单电力系统的潮流计算是电力系统运行中的重要环节，主要用于分析电力系统中各节点的电压、功率等参数的分布和变化情况，以保证系统的稳定运行和优化调度。
本章主要介绍了简单电力系统的潮流计算的基本原理和方法。
首先，简单电力系统的潮流计算是基于电力系统节点电压相等、功率平衡和潮流方向一致的基本假设。
在计算过程中，需要对电力系统进行建模和等效处理。
电力系统的节点可以分为发电节点、负荷节点和平衡节点。
发电节点表示电力系统的发电机节点，负荷节点表示电力系统的负载节点，平衡节点表示电力系统的节点电压保持不变。
潮流计算主要通过节点潮流方程和支路潮流方程进行求解。
节点潮流方程是基于潮流方向一致和功率平衡的基本原理，用于计算电力系统的节点电压。
支路潮流方程用于计算电力系统的支路电流。
节点潮流方程和支路潮流方程可以通过潮流计算矩阵的形式表示。
潮流计算的求解方法主要有迭代法和直接法两种。
迭代法是将潮流计算问题转化为非线性方程组的求解问题，常用的迭代法有高斯-赛德尔迭代法和牛顿-拉夫逊迭代法。
直接法是通过高斯消元法或LU分解法直接求解潮流计算矩阵的方程组，计算速度较快但适用范围较窄。
在潮流计算中，还需要考虑电力系统中的各种约束条件，如节点电压范围、支路功率限制等。
这些约束条件可以通过潮流计算的目标函数中引入惩罚项的方式来处理，最终得到满足约束条件的潮流计算结果。
总之，简单电力系统的潮流计算是电力系统运行和调度中的重要环节，通过对电力系统的节点电压、功率等参数进行分析和计算，可以保证电力系统的稳定运行和优化调度。
潮流计算的基本原理和方法主要包括节点潮流方程和支路潮流方程的求解，以及迭代法和直接法的计算方法。
同时，需要考虑电力系统中的各种约束条件，以保证潮流计算结果的合理性和可行性。
电力系统分析第03章简单电力系统潮流计算
= U&p
*
Ip
= Up Ip∠(ϕu
−ϕi )
= Up Ip∠ϕ
=
Sp (cosϕ
+
j sin ϕ )
=
Pp
+
jQp
S%p为复功率，U&p = Up∠ϕu为电压相量，I&p = Ip∠ϕi为电流相量，
*
ϕ = ϕu −ϕi为功率因数角， I = I∠ − ϕi ,为电流相量的共轭值，
Sp、Pp、Qp分别为视在功率、有功功率和无功功率
¾ 电压损耗：线路始末两端电压的数值差，常以线路额定电压百分数表示
电压损耗（%）= U1−U 2 ×100% UN
¾ 电压偏移：线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差
始端电压偏移（%）= U1 −U N ×100% UN
末端电压偏移（%）= U2 −U N ×100% UN
¾ 电压调整：线路末端空载与负载时电压的数值差
较短线路两端电压相角差一般都不大，可略去δU , 则：
U1
=
U2
+
P2
R + Q2 U2
X
4
始端电压做参考，用始端的功率求末端电压
若以U&1为参考相量，即U&1 = U1∠0°可求出末端的电压U&2
⋅
U2
= U1 − I&( R + jX ) = U1 −
P1
− jQ1 U1
( R + jX ) = U1 − ΔU ′ − jδU ′
上即可计算线损率或网损率。设线路始端输入的年电能 为W1，线路末端输出的年电能为W2，线路上的年电能损 耗仍为△Wz，则线损率或网损率为
第三章简单电力系统的潮流计算
~ S LDc
j
B2 2
U
2 N
S~b
S~LDb
j
B1 2
U
2 N
j
B2 2
U
2 N
由此将问题转化为：已知
U A ,
j
B1 2
U
2 N
,
S~b ,
S~c
的潮流计算。
~
A SA
~ S1
S~1
S~1
b
~ S2
S~2
S~2
c
U A
Z1
Z2
a.反推功率：
j
B1 2
UHale Waihona Puke 2 NS~bS~c
~ S1
①
S~1
S~2
I1
I1 Z
B j
S~Y 1
2
S~2 ②
I2
B j
2
~ S2
U 2
S~Y 2
求导纳中的功 率损耗S~Y1，S~Y 2；
末端：S~Y 2
U 2
(
j
B 2
U 2 )
j
B 2
U
2 2
首端：S~Y 1
U 1
(
j
B 2
U1 )
jB
~ S LD
30
j15MVA
2
~ SY 2
已知 r1 0.27 / km, x1 0.423 / km
b1 2.69 106 s / km, l 150km, 双回线路
解：R 1 0.27150 20.25 X 1 0.423150 31.725
第3章简单电力系统潮流计算
第3章简单电力系统潮流计算第3章是关于简单电力系统潮流计算的内容。
潮流计算是电力系统静态分析的基础，用于分析电力系统中各个节点的电压、功率和电流等参数的分布和变化情况。
本章主要介绍了潮流计算的基本原理、潮流方程的建立及其求解方法。
首先，潮流计算的基本原理是利用电压与功率之间的耦合关系，通过建立潮流方程来计算电力系统中各个节点的电压和功率。
潮流方程是基于电流的守恒方程和电压的Kirchhoff定律，其中包括节点功率平衡方程、支路功率方程和节点电压和节点功率之间的关系等。
为了建立潮流方程，首先需要确定电力系统的拓扑结构，即节点和支路之间的连接关系。
然后，根据节点和支路的电压和功率关系，可以得到节点功率平衡方程和支路功率方程。
节点功率平衡方程表示电力系统中各个节点的功率之和为零；支路功率方程表示电力系统中各个支路的功率与电压和电流之间的关系。
在求解潮流方程时，可以使用迭代法、牛顿-拉夫逊法、高斯-赛德尔法等方法。
迭代法是最常用的方法，主要包括直接迭代法和间接迭代法。
直接迭代法先将支路功率方程转化为节点电压和节点功率之间的关系，然后通过迭代计算更新节点电压和节点功率，直到收敛。
间接迭代法则通过反复迭代计算节点电压和节点功率之间的关系来求解潮流方程。
潮流计算的结果可以用来分析电力系统的运行状态和负荷情况，评估电力设备的运行性能和潜在问题，并为电力系统的规划和调度提供支持。
潮流计算还可以用于电力系统的故障分析和稳定分析等，对电力系统的稳定性和可靠性进行评估。
总结来说，第3章简单电力系统潮流计算介绍了潮流计算的基本原理、潮流方程的建立及其求解方法。
潮流计算是电力系统静态分析的基础，可以用于分析电力系统中各个节点的电压、功率和电流等参数的分布和变化情况，对电力系统的运行和规划提供支持。
简单电力系统的潮流计算
第三章 简单电力系统的潮流计算本章介绍简单电力系统潮流计算的基本原理和手工计算方法，这是复杂电力系统采用计算机进行潮流计算的基础。
潮流计算是电力系统分析中最基本的计算，其任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如各母线上的电压、网络中的功率分布及功率损耗等。
本章首先通过介绍网络元件的电压降落和功率损耗计算方法，明确交流电力系统功率传输的基本规律，然后循序渐进地给出开式网络、配电网络和简单闭式网络的潮流计算方法。
3.1 单一元件的功率损耗和电压降落电力网络的元件主要指线路和变压器，以下分别研究其功率损耗和电压降落。
电力线路的功率损耗和电压降落1.线路的功率损耗线路的等值电路示于图3-1。
U 1S 'S 2S 1B Q ∆j Q ∆j 2Bj 2Bj X I I 1I 2I 2U R图3-1 线路的等值电路图中的等值电路忽略了对地电导，功率为三相功率，电压为线电压。
值得注意的是，阻抗两端通过的电流相同，均为I ，阻抗两端的功率则不同，分别为S '和S ''。
电力线路传输功率时产生的功率损耗既包括有功功率损耗，又包括无功功率损耗。
线路功率损耗分为电流通过等值电路中串联阻抗时产生的功率损耗和电压施加于对地导纳时产生的损耗，以下分别讨论。
1) 串联阻抗支路的功率损耗电流在线路的电阻和电抗上产生的功率损耗为222L L L 22j (j )(j )P Q S P Q I R X R X U ''''+∆=∆+∆=+=+ （3-1） 若电流用首端功率和电压计算，则22L 21(j )P Q S R X U ''+∆=+ （3-2） 从上式看出，串联支路功率损耗的计算非常简单，等同于电路课程中学过的I 2乘以Z 。
值得注意的是，由于采用功率和电压表示电流，而线路存在功率损耗和电压损耗，因此线路两端功率和电压是不同的，在使用以上公式时功率和电压必须是同一端的。
08.第三章电力系统潮流分析与计算(第六讲简单电力系统潮流计算)
−η
& 的方向！ 1、S C
2、 U、Z等是同一电压等级的数值
21
环网的基本功率分布
& 的弊与利: S C
Q Q
不送入负荷, 产生功率损耗（经济性） 可调整潮流分布—强制分布（可控性）
功率分点一样选！
22
四、闭式网的分解与潮流分布 （工程师的思路？）
Q
在功率分点 (一般为无功分点)将闭式网解开， 分成两个开式网，分别计算。 按开式网计算时，有用的功率是分点处的两个 功率，其余功率要在考虑功率损耗后重新计算。
& =S & −S & S 12 A1 1
19
环网的基本功率分布
& = U N ( U A1 − U A2 ) = U N d U 环网有无循环功率？S C ∗ ∗ ZΣ ZΣ
∗ ∗ ∗
& = S A1 & S A2 =
& Z S ∑ m m
m =1 n
n
∗
ZΣ
& U 2 △U2
电压偏移
U1 − U N = × 100% UN
& =U & −U & 电压降落 dU 1 2
Q2X U2 PX δU 2 ≈ 2 U2 ∆U 2 ≈
高压输电系统中 X >> R （作业？）
Q2X U2 P X/U 2 δ1 ≈ tg −1 2 U 2 + ∆U 2 U1 ≈ U 2 +
& = U ∠0 0 U 令： 1 1
P1 R + Q1 X P1 X − Q1 R & dU 1 = +j U1 U1 & U 2 δU1 −1 & = (U − ∆U ) − jδU δ 2 = − tg U 2 1 1 1 U1 − ∆U1 & dU 1
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1 wL
S '1 RT
jXT S2 U2
I
IБайду номын сангаас
GT
jQT jBTU 2
近似S0
P0
+jQ0
P0 +j
I0 % 100
SN
2) 并联电容支路的功率损耗
由于线路的对地并联支路是容性的，即在运行时发出无功功率，
因此，作为无功功率损耗 ΔQL应取正号，而ΔQB应取负号。
QB1
1 2
BU12
QB2
P2 Q2
U
2 2
(R jX )
P2 Q2 U12
(R
jX
)
需要注意：
1. 线路两端功率和电压是不同的，在使用以上公式时功率和电 压必须是同一端的;
2. 元件传输无功功率，会产生有功功率的损耗，因此应避免大 量无功功率的流动 。
回忆：
线 路
C
jB
Q
其阻抗为：
Z
1 jwC
U2
U1
B
jXI
U2
D
A
RI
I
(a)
U 2
U1 U2 U2 U2
U2 RI cosj2 XI sinj2
U2
XI
cosj2
RI
sin j2
以U1做参考轴时：
O
j1
U1 U2 U jU
RI U1
C U1
B
jXI
U1
U2 A I
(b)
PX QR U2
注意：
U1
U1
PR QX U1
PX QR U1
① ΔU1即是用U1节点的功率和电压， ΔU2是用U2节点的功率 和电压，且
U1 U2 U1 U2
O
U1
U1
U1
U 2 U1
U2
其中：U PR QX
U2
U PX QR
U2
I
U12 U AB U1 U2 U jU
jU U1 B
A jIX D U2 IR
U
2. 线路的电压降落
U1 B
O
j2
jXI
U2
D
A
U1 U2 U jU
RI
I
(a)
电压的有效值和相位角：
第三章 简单电力系统的潮流计算
电力系统的潮流计算
定义
根据给定的运行条件(网络结构、参数、负荷等）求取给 定运行条件下的节点电压和功率分布。
意义
电力系统分析计算中最基本的一种：运行方式安排、规划 和扩建等。
简单电力系统潮流计算
复杂电力系统潮流计算
3.1 单一元件的功率损耗和电压降落
最基本的网络元件：输电线路、变压器
U1 U2 U2 U2
U2
PR QX U2
PX QR j
U2
U1
U1 (U2 U2 )2 (U2 )2 arctg U2
U2 U2
注意参考方向的选择
以U2做参考轴时：
O
j2
U1 U2 U jU
注意：
② 高压输电线路，
XR
U QX U PX
U
U
注意：
③ 当输电线路不长，首末两端的相角差不大时，近似地有：
U1 U2 U
U1 B
O
A
DC
U2
U2
电力网实际电压幅值的高低对用户用电设备的工作是有密切 影响的，而电压相位则对用户没有什么影响。
为了衡量电压质量，必须知道节点的电压偏移
jXC
其导纳为：
Y
1 Z
jwC
jBC
S1
S ' R jX
I1
I
jQB1
B
j
2
容性线路在运行时发出无功，加负 号认为是负的负荷
QB1
1 2
BU12
回忆：
变
压
L
器
U1 S1 I1 S0
–jBT
其阻抗为：Z=jXL=jwL
-jBL Q
其导纳为：Y
1 Z
1 jwL
jBL
BL
U2
U2
U 2
U2
PR QX U2
PX QR U2
注意：
② 高压输电线路，
XR
U1
U1
PR QX U1
PX QR U1
U QX U PX
U
U
O
U1
U1
U1
U 2 U1
U2
U1 U2 U1 U1
U1 XI sinj1 RI cosj1
U1
XI
cosj1
RI
sin j1
P UI cosj
用功率代替电流：
Q UI sin j
O
U1
U1
U1
U 2 U1
U2
U2
U2
U 2
U2
PR QX U2
一、输电线路的功率损耗和电压降落
U1 S1
S ' R jX
S ''
S2 U2
I1
I
I
I2
线 路
jQB1
B
j
2
B
jQB2
j
2
的 等 值 电
路
电压降落 ：线路首末端两点电压的向量差 功率损耗 ：流过线路所消耗的功率
输电效率 P2 100 % P1
1、输电线路的功率损耗
1) 串联阻抗支路的功率损耗 SL PL jQL I 2 (R jX )
1 2
BU
2 2
负数 正数
线路首端的输入功率为 线路末端的输出功率为
S1 S jQB1 S2 S jQB2
U1 S1
S ' R jX S ''
I1
I
I
jQB1
B
j
2
jB 2
S2 U2
I2 jQB2
2. 线路的电压降落
U1 S ' R
jX S '' U2
I
I
SLD
例：已知 U2 U20 , SLD P jQ 求 U1 , U12 ?
解：
U1 U2 (R jX )I
U2
(R
jX )
P jQ（ 共轭） U2
U2
PR QX U2
j
PX QR U2
U2 U jU
2. 线路的电压降落
U1 S ' R I
jX S '' U2
I
SLD
U1 U2 U jU
电压偏移(％)＝ U U N 100 UN
注意：
③ 当输电线路不长，首末两端的相角差不大时，近似地有：
U1 U2 U
U1 B
O
A
DC
U2
U2
④ 三相和单相计算：
以上公式均适用，单相计算时取相电压、单相功率；三
相计算时取线电压和三相功率。标幺值时普遍适用。本点在 电力系统分析计算中的普遍意义。
U2
U2
在纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功功率而产生， 电压降落的横分量则因传送有功功率产生。
元件两端存在电压幅值差是传送无功功率的条件，存在电压相角 差则是传送有功功率的条件。
感性无功功率总是从电压幅值较高的一端流向电压幅值较低的一 端，有功功率则从电压相位超前的一端流向电压相位滞后的一端。