简单电力系统潮流分析
电力系统分析3_简单电力网络潮流的分析与计算.
给定
负荷（P，Q） 发电机（P，V）
潮流计算
求
各母线电压
各条线路中的功率及损耗
用于电网规划—选接线方式、电气设备、导线截面 计算目的 用于运行指导—确定运行方式、供电方案、调压措施 用于继电保护—整定、设计
第三章 简单电力网络潮流的分析与计算
'2 2
Q P Q U
Z 2 2
U
2 2 '2 2
R X
（3-1）
第三章 简单电力网络潮流的分析与力线路
~
S 及始端的相电压 U 1 ，求出电力 线路阻抗中一相功率损耗 S 的有功和无功功率分量为
阻抗支路始端的单相功率
第三章 简单电力网络潮流的分析与计算
则电力线路始端的功率为
' ' j P y1 j Q Q S1 S1 S y1 P1 1 y1 ' ~ ~ ~
P P
' 1 y1
' j Q Q P1 j Q y1 1 1
（3-4）
一般电力线路的电导G=0，则式（3-3）、（3-4）变为
2 1 Q BU 2 y2 2 2 1 Q BU 1 y1 2
这是电力线路 末端、始端的 电容功率
（3-5）
第三章 简单电力网络潮流的分析与计算
式（3-1）~ 式（3-5）是单相形式，也完全适合于三相形
~
. * 2
*
2 1 G jBU 2 2 2 2
2 2 1 1 GU 2 j BU 2 Py2 j Q y2 2 2
电力系统中的动态潮流分析
电力系统中的动态潮流分析在当今社会，电力已成为我们生活和生产中不可或缺的能源。
从家庭中的电器设备到工业生产中的大型机器，无一不需要稳定可靠的电力供应。
而电力系统就像是一个庞大而复杂的网络，负责将电能从发电厂输送到各个用户终端。
在这个系统中，动态潮流分析是一项至关重要的任务，它帮助我们更好地理解和掌握电力系统的运行状态，确保其安全、稳定和高效运行。
首先，让我们来了解一下什么是电力系统的潮流。
简单来说，潮流就是电力系统在某一特定运行状态下，电力网络中各节点的电压、电流和功率的分布情况。
通过对潮流的分析，我们可以知道电力从哪里来，到哪里去，以及在传输过程中的损耗和变化。
动态潮流分析与传统的静态潮流分析有所不同。
静态潮流分析通常假设电力系统处于一种稳定的运行状态，不考虑系统中的动态变化因素，如发电机的调速器、负荷的动态特性等。
而动态潮流分析则将这些动态因素纳入考虑范围，能够更真实地反映电力系统的实际运行情况。
那么，为什么要进行动态潮流分析呢？这是因为电力系统在实际运行中会面临各种各样的变化和干扰。
例如，突然增加或减少的负荷、发电机的故障、线路的短路等。
这些变化可能会导致电力系统的电压和频率发生波动，甚至可能引发系统的不稳定和崩溃。
通过动态潮流分析，我们可以提前预测这些变化对系统的影响，从而采取相应的控制措施，保障电力系统的安全稳定运行。
在动态潮流分析中，有几个关键的要素需要我们关注。
首先是发电机的模型。
发电机是电力系统中的重要电源，其输出功率和电压会受到调速器和励磁系统的控制。
因此，建立准确的发电机模型对于动态潮流分析至关重要。
其次是负荷模型。
负荷的特性会随着时间和电压的变化而变化，例如电动机负荷的启动和停止会对系统产生较大的冲击。
此外，电力网络的参数，如线路的电阻、电抗和电容等，也会影响动态潮流的分布。
为了进行动态潮流分析，我们需要使用一些专门的工具和方法。
常见的方法包括数值积分法、时域仿真法和频域分析法等。
电力系统潮流分析
电力系统潮流分析潮流分析是电力系统中一种重要的计算方法，用于分析电力系统中各节点电压、功率和电流的分布情况。
通过潮流分析可以评估电力系统的稳定性和可靠性，为电力系统的规划、运行和控制提供参考依据。
本文将介绍电力系统潮流分析的基本原理、计算方法以及应用范围。
一、潮流分析的基本原理在电力系统中，各节点以母线表示，节点之间通过线路连接。
潮流分析基于以下几个基本原理：1. 电压平衡原理：电力系统中的节点电压必须满足节点处功率平衡方程，即节点出注入电流之和为零。
2. 潮流方程：潮流方程描述了电力系统中各节点之间电压、功率和电流之间的关系。
潮流方程是通过母线注入导纳矩阵、支路导纳和节点注入功率来表达。
3. 网络拓扑：电力系统中的节点和线路之间形成了复杂的拓扑结构，潮流分析需要考虑节点之间的相互连接关系。
二、潮流分析的计算方法潮流分析通常采用迭代法来计算各节点的电压、功率和电流。
常用的迭代法包括高斯-赛德尔迭代法和牛顿-拉夫逊迭代法。
1. 高斯-赛德尔迭代法：该方法是最简单的潮流计算方法之一。
它通过假设电力系统中所有节点电压的初始值，逐步迭代更新节点电压，直到满足收敛条件为止。
2. 牛顿-拉夫逊迭代法：该方法通过建立功率不平衡方程的雅可比矩阵，采用牛顿迭代和拉夫逊补偿的方法来求解节点电压。
牛顿-拉夫逊迭代法具有更快的收敛速度和更高的计算精度。
三、潮流分析的应用范围潮流分析在电力系统中有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 系统规划：潮流分析可以用于电力系统的规划和设计，评估系统瓶颈、优化系统结构和参数配置。
2. 运行控制：潮流分析可以用于电力系统的运行控制，评估节点电压的合理范围、分析负荷变化对系统的影响。
3. 网络优化：潮流分析可以用于电力系统的网络优化，寻找最优输电线路和改善电力系统的供电可靠性。
4. 风电并网：潮流分析可以用于风电并网系统的规划和运行，评估并网系统的可靠性和电力系统与风电场的相互影响。
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
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
电力系统潮流计算方法分析
电力系统潮流计算方法分析1.黎曼法是最简单和最直接的计算方法。
该方法直接利用电力系统的基本方程式，即功率平衡方程式和节点电压方程式来计算潮流分布。
然而，黎曼法需要利用复杂的矩阵方程式来解决系统中节点电压的计算，计算量大且计算速度较慢，对大型复杂系统不适用。
2.高斯-赛德尔法是一种迭代法，将电网中的节电清设置为未知数，并采用全局迭代求解。
该方法通过迭代计算不断逼近潮流分布，直到满足系统中所有节点的电压和功率平衡方程为止。
高斯-赛德尔法具有迭代次数多、耗时较长的缺点，但计算稳定可靠，对于小型系统具有较好的适用性。
3.牛顿-拉夫逊法是一种基于牛顿迭代思想的高效潮流计算方法。
该方法通过利用电力系统中的雅可比矩阵，将潮流计算问题转化为解非线性方程组的问题。
牛顿-拉夫逊法的迭代速度和稳定性较高，适用于大型复杂系统的潮流计算。
综上所述，电力系统潮流计算方法可以选择黎曼法、高斯-赛德尔法和牛顿-拉夫逊法等不同的算法进行计算。
选择合适的计算方法应根据系统的规模、复杂度以及计算时间要求来综合考虑。
实际应用中，通常会根据具体情况采用不同的方法进行潮流计算，以获得准确和高效的结果。
同时，随着电力系统的发展和智能化技术的应用，也出现了一些基于机器学习和深度学习的潮流计算方法。
这些方法利用大数据和智能算法，通过学习和分析系统历史数据，能够更好地预测和计算系统潮流分布，提高计算效率和准确性。
这些方法在未来的电力系统潮流计算中具有潜力和广阔的应用前景。
总结起来，电力系统潮流计算是电力系统分析和规划的重要工作，不同的计算方法有不同的优劣势，合理选择计算方法对于准确评估系统稳定性和可靠性至关重要。
随着技术的进步和应用的发展，电力系统潮流计算方法也在不断演化和改进，以满足电力系统智能化和可持续发展的需求。
电力系统中的动态潮流计算与分析
电力系统中的动态潮流计算与分析在当今社会，电力已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从家庭的照明、电器使用，到工厂的大规模生产，再到城市的交通、通信等基础设施，无一不依赖稳定可靠的电力供应。
而在这背后，电力系统的高效运行和精准控制起着至关重要的作用。
其中，动态潮流计算与分析作为电力系统研究和运行中的重要环节，对于保障电力系统的安全、稳定和经济运行具有极其重要的意义。
那么，什么是电力系统的动态潮流呢？简单来说，潮流就像是电力系统中的“水流”，它描述了电力在电网中各个节点（如发电厂、变电站、用户等）之间的流动情况，包括电压、电流、功率等参数。
而动态潮流则是考虑了电力系统中各种动态元件（如发电机、负荷等）的动态特性以及系统运行状态变化情况下的潮流分布。
动态潮流计算的目的主要有两个方面。
一方面，通过计算可以了解电力系统在不同运行条件下的电压、电流和功率分布情况，从而评估系统的安全性和稳定性。
例如，如果某些节点的电压过低或过高，可能会导致设备损坏、停电等问题；如果某些线路的功率超过了其传输极限，可能会引发过载甚至故障。
另一方面，动态潮流计算结果可以为电力系统的规划、设计和运行提供重要的参考依据。
比如，在规划新的发电厂或变电站时，需要根据预计的负荷增长和电网结构，通过动态潮流计算来确定其最佳位置和容量。
要进行动态潮流计算，首先需要建立电力系统的数学模型。
这个模型通常包括发电机模型、负荷模型、输电线路模型等。
发电机模型描述了发电机的输出特性，如电压、频率等与输入机械功率之间的关系；负荷模型则反映了用户对电力的需求随时间的变化情况；输电线路模型则用于计算电力在线路中的传输损耗和电压降落。
在实际计算中，常用的方法有牛顿拉夫逊法、PQ 分解法等。
牛顿拉夫逊法是一种基于非线性方程组求解的方法，具有较高的计算精度，但计算量较大；PQ 分解法则是对牛顿拉夫逊法的一种简化，在一定条件下可以提高计算速度，但精度可能会有所降低。
简单电力系统分析潮流计算
简单电力系统分析潮流计算电力系统潮流计算是电力系统分析中的一项重要任务。
其目的是通过计算各个节点的电压、电流、有功功率、无功功率等参数，来确定系统中各个元件的运行状态和互相之间的相互影响。
本文将介绍电力系统潮流计算的基本原理、计算方法以及应用。
潮流计算的基本原理是基于电力系统的节点电压和支路功率之间的网络方程。
通过对节点电压进行迭代计算，直到满足所有支路功率平衡方程为止，得到系统的运行状态。
潮流计算的基本问题可以表示为以下方程组：P_i = V_i * (G_i * cos(θ_i - θ_j ) + B_i * sin(θ_i -θ_j )) - V_j * (G_i * cos(θ_i - θ_j ) - B_i * sin(θ_i -θ_j )) (1)Q_i = V_i * (G_i * sin(θ_i - θ_j ) - B_i * cos(θ_i -θ_j )) - V_j * (G_i * sin(θ_i - θ_j ) + B_i * cos(θ_i -θ_j )) (2)其中，P_i为节点i的有功功率注入；Q_i为节点i的无功功率注入；V_i和θ_i分别为节点i的电压幅值和相角；V_j和θ_j分别为节点j的电压幅值和相角；G_i和B_i分别为支路i的导纳的实部和虚部。
对于一个电力系统，如果知道了节点注入功率和线路的导纳，就可以通过潮流计算求解出各节点的电压和功率。
这是一种不断迭代的过程，直到系统达到平衡状态。
潮流计算的方法有多种，常见的有高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法等。
其中，高斯-赛德尔迭代法是最常用的一种方法。
高斯-赛德尔迭代法的思想是从已知节点开始，逐步更新其他节点的电压值，直到所有节点的电压值收敛为止。
具体步骤如下：1.初始化所有节点电压的初始值；2.根据已知节点的注入功率和节点电压，计算其他节点的电压值；3.判断节点电压是否收敛，如果收敛则结束计算，否则继续迭代；4.更新未收敛节点的电压值，返回步骤2高斯-赛德尔迭代法的优点是简单有效，但其收敛速度较慢。
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第3章简单电力系统的潮流分析
(2) 变压器并联支路的损耗
2 2 SYT P j Q Y U U G jB U G jB U YT YT T 1 1 T T 1 T T 1
（3-11）
PY 2 QY 2
1 2 GU 2 （3-12） 2 1 2 BU 2 2
线路首端；
1 Y 1 2 2 SY 1 U1 U1 GU1 j BU1 2 2 2 PY 1 j QY 1 1 PY 1 GU12 2 1 QY 1 BU12 2
图3-2电力线路的π形等值电路
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第3章简单电力系统的潮流分析
1．电力线路阻抗中功率损耗 （1）串联支路的单相功率损耗 设已知线路末端流出功率 S ，末端电压 U 2 ，则串联支 2 路的单相功率损耗为：
S2 2 P22 Q2 S R jX Z 2 2 U2 U2 2 2 P22 Q2 P22 Q2 R j X 2 2 U2 U2 P2 j Q2 2 2 P2 Q2 P2 R 2 U2 2 P22 Q2 Q2 X 2 U2
第3章简单电力系统的潮流分析
电力系统分析教材配套课件
第3章简单电力系统分析
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第3章简单电力系统的潮流分析
3.1电力网络的电压降落和功率损耗 3.2输电线路的运行特性 3.3开式电网的潮流分析
3.4简单闭式电网的潮流分析
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第3章简单电力系统的潮流分析
电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社
第3章简单电力系统的潮流分析
以节点2相电压 U 2 为参考相量，即 U2 U20 ，可求出始 端相电压为：
U1 U 2 dU S2 dU I R jX R jX U2 P2 jQ2 P2 X Q2 R PR QX j R jX U2 U2 U2 U j U
（3-13）
（3-14）
同理，式（3-10）—（3-10）同样适用于三相形式。
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第3章简单电力系统的潮流分析
(3)已知线路末端电压
U2
和功率 S2 P2 jQ2 时计算线路始端电
压 U 2 和 S1 功率。
S2 S2 SY 2 S2 S1 S2 S1 S1 SY 1 S2 SY 2 S2 SY 1 (4)已知线路首端电压和功率求线路末端输出功率 S2 S1 SY1 S2 SY 2 S2 SY 2 S2
U1 U 2 U j U PR QX U U2 P2 X Q2 R U U2
(3-1)
(3-2)
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第3章简单电力系统的潮流分析
式(3-1)中dU称为线路的电压降落，△U称为电压降落的纵向 分量，通常称为电压损失，δU称为电压降落的横向分量。由 相量图(3-1b）可以求得线路始端电压及相位为
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第3章简单电力系统的潮流分析
2．变压器的功率损耗 如图3-3为变压器Γ型等值电路，仿照线路功率分布的计算 方法和步骤，在已知 U 2 和 S2 情况下，计算如下：
图3-3 变压器Γ型等值电路 （1）变压器串联支路功率损耗
S ZT PZT j QZT
第3章简单电力系统的潮流分析
用经验公式计算年负荷损耗率G
G K 1 K
2
式中K为经验系数，一般取0.1～0.4，年负荷率低时取小值， 高时取大值。年负荷损耗率定义为：
G WZ 8760Pmax
式中△WZ为电力线路全年电能损耗；△Pmax为电力线路全 年中最大负荷时功率损耗。
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第3章简单电力系统的潮流分析
5．电力网的网损率或线损率 在给定时间内，电力系统中所有发电厂的总发电量与厂 用电量之差为，称为供电量。在所送电、变电和配电环节中 所损耗的电量，称为电力网的损耗电量。在同一时间内，电 力网的损耗电量占供电量的百分值,称为电力网的网损率。其 表达式为：
3．电力网的电能损耗
（1）电力线路的电能损耗 用年负荷损耗法计算电力线路的全年电能损耗。根据电力线 路用户的行业性质从有关手册中查得最大负荷所用小时数 Tmax，并可求出年负荷率为β：
PmaxTmax Tmax W 8760 Pmax 8760 Pmax 8760
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（2）全年的电能损耗
WZ 8760PmaxG
根据电力线路用户负荷的最大负荷利用小时数Tmax和负荷的功 率因数 cos 从有关手册中查得最大负荷损耗小时数Tmax。则全 年电能损耗为：
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第3章简单电力系统的潮流分析
WZ Pmax max
应当指出，上述计算中均未考虑电力线路的电晕损耗，对于 级以上电力线路应计及电晕损耗。
SYT 30.307 j 24.433 MVA ST SBC
（4）线路功率损耗
SYL 2 j
BL 2 U B j3.158 MVA 2
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第3章简单电力系统的潮流分析
3.1电力网络的电压降落和功率损耗
3.1.1电力网络的电压降落、电压损耗和电压偏移
设线路单相等值电路如图3-1所示，R和X分别为一相电阻 和等值电抗，U1 和I1分别为线路始端和末端电压 ，I为支 路电流，S1和S2分别为线路始端和末端的单相功率。
图3-1 线路的等值电路及相量图 a)等值电路 b）相量图
忽略电压降落横向分量
U B U C U U C PC RT QC X T 100 0.62 6.352 106.97 kV UC
(3)变压器输入功率
SYT 3.64 106 j 2.64 105 107.352 0.0419 j0.304 MVA
U1 U 2 U ( U ) 2 2 PR QX P2 X Q2 R U 2 U U 2 2 U 1 tg U 2 U
2 2
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Wc W % 100% W1
电力网的网损率是国家下达给电力系统的一项重要经 济指标，也是衡量供电企业管理水平的一项主要指标。
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第3章简单电力系统的潮流分析
〔例3-1〕如图3-4所示电力网络，用有名值和标幺值表示的
ห้องสมุดไป่ตู้
等值电路如图3-5a、b所示，取基准容量SB=100MVA，UB=UN的 标幺值等效电路参数见图3-5。若变压器低压侧母线电压为 10kV，负荷容量为（30+j20）MVA。试分别用有名制和标幺 制计算。
(3)如已知 S2和 U 2 的情况下，变压器的输入功率为
S1 S2 S ZT SYT S1 S2 S ZT S1 S1 SYT (4)如已知 S1 和 U1 情况下，变压器输出功率 S2 和 U 2 为
S1 S1 SYT S2 S1 S ZT S1 SYT S ZT SYT BT 2 YTU GT 2 P U1 j U1 YT j QYT U1 2 2 2
第3章简单电力系统的潮流分析
在电力系统分析计算时，通常采用线电压和三相功率。式 （3-1）~(3-3)中，将电压改为线电压，同时功率改为三相功 率，关系式仍然正确。用标幺值表示仍然正确。在线路短时， 线路两端相位差很小，可以近似认为：
P2 R QX U1 U 2 U2
电压损耗和电压偏移是标志电压质量的两个重要指标。
4．变压器的电能损耗 （1）年负荷损耗法 变压器的年电能损耗包括与负荷有关的电阻损耗和电导中 的电能损耗，即铁损部分。可用下式计算： 式中β为年负荷率；T为变压器每年中运行小时数，具体 数据时可取T=80000h。 （2）最大负荷损耗时间法
WT 8760Pmax PT 0
WT Pmax max PT 0
输电效率是指电力线路末端输出功率与线路始端输入 功率比值，用百分数表示为：
P2 % 100 P1
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第3章简单电力系统的潮流分析
3.1.2功率分布和功率损耗
电力线路常用π形等值电路，如图3-2所示,其中
Z=R+jX,Y=G+jB为电力线路每相的阻抗和导纳， U 为相电压， S 为单相功率。 从图3-2可看出功率损耗有两部分，一部分是线路阻抗 的功率损耗，另一部分是并联支路导纳的功率损耗。
2
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第3章简单电力系统的潮流分析
(2)电力线路导纳支路功率损耗 线路末端 ： Y 1 2
SY2 U 2 U 2 U 2 Y 2 2 1 2 G jB U 2 2 1 1 2 2 GU 2 j BU 2 2 2 PY2 j QY2
电压损耗常用百分数表示即：
U1 U 2 U % 100 UN
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