电力系统分析潮流计算例题
简单电力系统的潮流分析
一、电力线路功率损耗的计算
（1）串联阻抗上的损耗
S~Z 3I12(R jX )
3I
2 2
(R
jX )
S~1 S~1 R jX S~2
U1 jB 2
jQB1
~ S Z
jQB2
S~2 U2 jB
2
I1
S1 3U1
I2
S2 3U 2
S~Z
P12 Q12 U12
(R
jX )
P22 Q22
一台型号为sfl131500110变比为11011kv的降压变压器其参数为已归算至高压侧257106182106已知始端电压为108kv输入功率为20j15mva试计算变压器输出功率1133电力网中的电压计算一电压降落电力网任意两点电压的向量差131已知末端求首端二电压损耗电力网任意两点电压的代数差三电压偏秱电力网任意点的实际电压与线路额定电压的数
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一、闭式网络的潮流分析
闭式网络的潮流分析分为两步： 1、初步潮流分布计算——忽略各段上的功率
损耗求近似功率分布，找出无功功率分点。 2、最终潮流分布——用之前得到的近似的功
率分布，逐段求出功率损耗，得到最终功 率分布。
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（一）初步潮流分布计算
U A
S~1
18
么么么么方面
Sds绝对是假的
么么么么方面
Sds绝对是假的
20
3 、已知 首端电压、末端功率， 求 末端电压、首端功率。
从已知功率端开始，先假设末端及供电支 路各点的电压为额定电压
S~1
U1 jB 2
~ S1 R
jQB1 S~Z U
~
电力系统潮流计算与分析考核试卷
2.潮流计算的基本方程包括功率方程、电压方程和______。
（）
3.牛顿-拉夫逊法在潮流计算中属于______求解法。
（）
4.电力系统的基准功率通常选择为系统最大______的______倍。
（）（）
5.在电力系统中，PV节点是指有功功率______，电压幅值已知的节点。
（）
6.电力系统的潮流计算主要目的是确定系统各节点的______和______。
D.有功功率和无功功率可以通过变压器相互转换
18.以下哪些设备在电力系统中通常用于控制无功功率？（）
A.电容器
B.电感器
C.静止无功发生器（SVG）
D.晶闸管控制串联电容器（TSC）
19.在电力系统潮流计算中，以下哪些情况可能导致计算不精确？（）
A.系统包含大量的分布式发电
B.系统包含多个不同电压等级的网络
C.系统运行在重载状态
D.系统中的线路参数变化较大
20.以下哪些是电力系统潮流计算的重要应用？（）
A.系统优化
B.故障分析
C.安全评估
D.经济调度
（以下继续其他题型内容）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.在电力系统潮流计算中，平衡节点的电压幅值通常设定为______，相角为______。
A. PQ节点、PV节点、平衡节点
B. PQ节点、PV节点、阻抗节点
C. PQ节点、平衡节点、电流节点
D. PV节点、平衡节点、电压节点
7.以下哪一种方法属于潮流计算的直接法？（）
A.牛顿-拉夫逊法
B.高斯-赛德尔法
C.快速分解法
D.矩阵分解法
8.在潮流计算中，如果某一节点的有功功率和无功功率均已知，则该节点属于以下哪种类型？（）
电力系统潮流计算
3.2.1 节点电压方程与节点导纳矩阵和阻抗矩阵
将节点电压法应用于电力系统潮流计算，变量为节点电压与节
点注入电流。通常以大地作为电压幅值的参考（U0 = 0），以
系统中某一指定母线的电压角度作为电压相角的参考，以支路
导纳作为电力网的参数进行计算。节点注入电流规定为流向网
络为正，流出为负。
Pmax P
表征年有功负荷曲线特点的两个指标
0
年最大负荷利用小时数 Tmax
t Tmax 8760
根据年负荷曲线，可求得全年所需电能：
8760
A 0
Pdt MWh
定义年最大负荷（最大值 Pmax）利用小时： Tmax
A Pmax
h
Tmax 越大，负荷曲线越平坦
负荷曲线为一水平线时， Tmax 达到最大值8760 (h)
2
1 ZT1
2
Zl
T2
34
3
ZT2 4
YT3
Yl /2
YT2
已知末端功率和电压， 计算网上潮流分布。
1 ZT1 2 Zl
3 ZT2 4
已知始端功率和电压， 计算网上潮流分布。
Y20
Y30
已知末端功率和始端电 压，计算网上的潮流。
不管哪种情况，先作等值电路
3.1.3 辐射形网络的分析计算
1）已知末端功率、电压 利用前面的方法，从末端逐级 往上推算，直至求得各要求的量。
Pm(t)
损耗称年电能损耗，是电网运行经
济性的指标。
Pmi
1）年电能损耗的准确计算方法
已知各负荷的年有功和无功负荷曲线 时，理论上可准确计算年电能损耗。
8760小时分为 n 段，第 i 时段时间为 Dti (h)，全网功率损耗为DPi (MW)，则 全网年电能损耗为
电力系统潮流计算结果
电力系统潮流计算结果教师：邱晓燕一、项目试计算下面2个算例计及负荷静态特性和不计负荷静态特性的潮流分布，并画出潮流分布图。
1．算例1图1所示的简单电力系统中，网络各元件参数的标幺值如下：01413.040.008.001920.050.012.01.1,3.001528.040.010.042024024410140141321012012j y y j z j y y j z k j z j y y j z ==+===+=====+=系统中节点1、2为PQ 节点，节点3为PV 节点，节点4为平衡节点，已给定05.1,10.1,5.013.055.018.030.04332211∠===--=+--=+s s s ss s s V V P j jQP j jQ P容许误差510-=ε。
2.算例2网络各元件参数的标幺值如图2所示，容许误差510-=ε。
图1P 4=5 V 4=1.05j0.0151.05:1 V 5=1.05 θ5=01.6+j0.82+j1④ 1:1.05 ②③① ⑤ j0.033.7+j1.30.08+j0.3j0.25j0.25j0.25 j0.250.04+j0.250.1+j0.35二、仿真结果利用psasp7.0 软件进行仿真，得出以下结果例1：潮流分布图如图1示（1）不计负荷静态特性，将节点4设置为slack节点(平衡节点) 仿真结果如下：（2）计及负荷静态特性，将节点4设置为PV-PQ节点仿真结果如下：例2：潮流分布图如图2所示（1）不计负荷静态特性，将节点5设置为slack节点(平衡节点) 仿真结果如下：（2）计及负荷静态特性，将节点5设置为PV-PQ节点仿真结果如下：。
第3章作业答案电力系统潮流计算(已修订)
第三章 电力系统的潮流计算3-1 电力系统潮流计算就是对给定的系统运行条件确定系统的运行状态。
系统运行条件是指发电机组发出的有功功率和无功功率（或极端电压），负荷的有 功功率和无功功率等。
运行状态是指系统中所有母线（或称节点）电压的幅值和 相位，所有线路的功率分布和功率损耗等。
3-2 电压降落是指元件首末端两点电压的相量差。
电压损耗是两点间电压绝对值之差。
当两点电压之间的相角差不大时， 可以近似地认为电压损耗等于电压降落的纵分量。
电压偏移是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差。
电压 偏移可以用kV 表示，也可以用额定电压的百分数表示。
电压偏移=%100⨯-NNV V V 功率损耗包括电流通过元件的电阻和等值电抗时产生的功率损耗和电压 施加于元件的对地等值导纳时产生的损耗。
输电效率是是线路末端输出的有功功率2P 与线路首端输入的有功功率1P 之比。
输电效率=%10012⨯P P 3-3 网络元件的电压降落可以表示为()∙∙∙∙∙+=+=-2221V V I jX R V V δ∆式中，∙2V ∆和∙2V δ分别称为电压降落的纵分量和横分量。
从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量计算公式的结构都是一样的，元件两端的电压幅值差主要有电压降落的纵分量决定，电压的相角差则由横分量决定。
在高压输电线路中，电抗要远远大于电阻，即R X 〉〉，作为极端的情况，令0=R ，便得V QX V /=∆，V PX V /=δ上式说明，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的，而电压降落的横分量则是因为传送有功功率产生的。
换句话说，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。
3-4 求解已知首端电压和末端功率潮流计算问题的思路是，将该问题转化成已知同侧电压和功率的潮流计算问题。
首先假设所有未知点的节点电压均为额定电压，从线路末端开始，按照已知末端电压和末端潮流计算的方法，逐段向前计算功率损耗和功率分布，直至线路首端。
潮流计算 例题
例题：如图1所示的简单电力网中，已知变压器的参数为S N =31.5MV A ，0S S 031kW,190kW,%=10.5,%=0.7P P U I ∆=∆=；线路单位长度的参数为61110.21/km,0.416/km, 2.7410S/km r x b -=Ω=Ω=⨯。
如图所示的简单电力网中，当线路首端电压U A =120kV 时，试求：（1）线路和变压器的电压损耗；（2）变压器运行在额定变比时的低压侧电压及电压偏移。
说明：以上计算忽略电压降落的横分量。
图1解：如题画等值电路图如下：线路参数为：0.21408.40.4164016.64l l l l R rl X x l ==⨯=Ω==⨯=Ω变压器参数为Ω=⨯⨯⨯=⨯∆=317.210)105.31(110190103232322N N S T S U P R Ω=⨯⨯⨯⨯⨯=33.4010105.311001105.1010100%33232N N S T S U U X （1） 变压器的功率损耗和励磁功率为222T S 02N 2515()19031193.760.1937631.5S P P P kW MW S +∆=∆+∆=⨯+==222S 0N T N %%10.5(2515)0.731.5 3.0538var 10010010031.5100U S I S Q M S ⨯+⨯∆=+=+=⨯1点处线路的充电功率var 66308.01104074.22121222M lU b Q N l B =⨯⨯⨯==计算L S 2 为：MVAj j Q Q Q j P P S B T LD T LD L 39.1719.25)66308.00538.315(19376.025)(22+=-+++=-∆++∆+=线路阻抗中的功率损耗为：MW R U Q P P l L L l 65044.0104021.011017390251901032223222222=⨯⨯⨯+=⨯+=∆-- v a r 2885.11040416.011017390251901032223222222M X U Q P Q l L L l =⨯⨯⨯+=⨯+=∆-- 计算功率1S 为 M V Aj j Q Q j P P S l L l I 68.1884.25)2885.139.17(65044.019.25)(221+=+++=∆++∆+=线路电压损耗（忽略电压降落的横分量） 1125.848.418.6816.64 4.40120=l l l A PR Q X U kV U +⨯+⨯∆== 1点电压为：1120 4.40115.60-A l U U U kV =∆=-=计算功率TS 2 为 M V Aj j Q Q j P P S T LD T LD T 833.17163.25)833.215(163.025)(2+=+++='∆++'∆+= 变压器电压损耗 22125.163 2.3217.83340.33 6.73115.60=T T T T T P R Q X U kV U +⨯+⨯∆== （2） 变压器低压侧折算到高压侧的电压为21115.60 6.73108.87=-T U U U kV '∆=-= 变压器低压侧的实际电压 22108.8710.8910=U U kV k '== 电压偏移为2210.8910%100%8.9%10N N U U m U --=⨯==。
几种电力系统潮流计算的比较与分析
节 点 电流 可用 节点 功率 和 电压 表示 ：
‘ ‘ ；
｝ 一
一 ｓａｉ －ｓｗ ￣
ｌ － ｐ Ｌ Ｄ ｉ ） － ｊ ‰￣ － Ｑ Ｌ ｍ） …
一
种 电
‘
； ；
‘
； ‘
‘
‘
因此又称为电压控制节点 。有一定无功储备的发电
…～ … … ～ … 。 …一… 一… ～ … 一’ 力
ｊ ０ ． １ ３ ， Ｐ ３ ｓ ＝ ０ ． ５ ， Ｖ３ ｓ ＝ １ ． １ ， Ｖ １ ． ０ ５ ＺＯ 。。
在 图一所 示 的简单 的 电力 系统 中 ， 网络 各 元 件
参 数 的 标 幺 值 为 ：Ｚ Ｉ ２ ＝ Ｏ ． １ ＋ ｊ Ｏ ． ４ ，Ｚ ２ ４ ＝ ０ ． ０ ８ ＋ ｊ Ｏ ． ４ ，
ｊ Ｉ ＝
２ ， ３ ， …， ｎ ） （ １ ） ＋ ２ ＋ …＋ 吒（ ｉ ： １
，
Ｐ 、 Ｑ给定值为零。
１ ． ２Ｐ Ｖ节 点 节点 的 Ｐ 、 ｖ给 定 ， Ｑ、 ６ 待求 ， 这 类 节点 必 须得 右 被 的 涸 千Ｔ ｈ 虑 田ｉ 、 Ｊ 摊挂 幸 南 ｌ ｆ Ｉ 亘 估
１ ． ３平衡 １ ． 半 街 节点 可
计 算 的
比
这是一组复数方程式 ， 而且是对于 Ｖ的非线性
方 程 。如果 把 实部 和虚 部分 开便 得 到 ２ ｎ个方 程 ， 但 是却有 ６ ｎ 个变量 ： 发 电机发出的有功功率和无功功
在潮流计算算 出以前 ，网络 中的功率损耗是未
知 的 。 因此 ，网络 中至少 有一 个节 点 的有 功功 率 Ｐ 不能确定 ， 这个节点承担了系统的有功功率平衡 ， 所
复杂潮流计算例题
复杂潮流计算例题
潮流计算是电力系统分析中的一项重要任务，用于计算电力系统中各个节点的电压和相角。
复杂潮流计算是潮流计算的一种，其中考虑了节点电压的复数形式（包括幅值和相角）。
以下是一些复杂潮流计算的例题：
1. 简单节点电压计算：
•给定一个电力系统的节点和支路参数，计算每个节点的复数电压。
使用节点电流法或其他适当的方法。
2. 无功补偿计算：
•在一个包含无功功率不平衡的电力系统中，计算各节点的无功功率，并确定需要连接多大容量的无功补偿装置以使系统中的无功功率平衡。
3. 线路功率损耗计算：
•给定一个电力系统的节点电压和支路参数，计算每条支路上的有功功率和无功功率，然后计算系统中的总有功损耗和总无功损耗。
4. 负荷流计算：
•考虑系统中的负荷，计算每个节点的复数电压以及每个节点的有功和无功功率。
确保负荷得到满足，即节点电压在合理范围内。
5. 电压稳定性评估：
•对一个电力系统进行电压稳定性评估，计算各节点的电压幅值，并确定系统中是否存在电压稳定性问题。
可能需要考虑调整发电机的励磁系统来提高电压稳定性。
这些例题涉及了复杂潮流计算中的一些常见方面，包括节点电压计算、功率损耗计算、无功补偿和电压稳定性评估等。
在解答这些例题时，通常需要使用潮流计算的基本方程和方法，例如功率方程、节点电流法、雅可比矩阵等。
这些例题可以帮助理解电力系统的潮流行为，同时提高解决实际问题的能力。
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电力系统的潮流计算西安交通大学自动化学院 2012.103．1 电网结构如图3—11所示，其额定电压为10KV 。
已知各节点的负荷功率及参数： MVAj S )2.03.0(2+=，MVAj S )3.05.0(3+=，MVA j S )15.02.0(4+=Ω+=)4.22.1(12j Z ，Ω+=)0.20.1(23j Z ，Ω+=)0.35.1(24j Z试求电压和功率分布。
解：（1）先假设各节点电压均为额定电压，求线路始端功率。
0068.00034.0)21(103.05.0)(22223232232323j j jX R V Q P S N +=++=++=∆0019.00009.0)35.1(1015.02.0)(22224242242424j j jX R V Q P S N +=++=++=∆则： 3068.05034.023323j S S S +=∆+=1519.02009.024424j S S S +=∆+= 6587.00043.122423'12j S S S S +=++=又0346.00173.0)4.22.1(106587.00043.1)(22212122'12'1212j j jX R V Q P S N +=++=++=∆故： 6933.00216.112'1212j S S S +=∆+=（2） 再用已知的线路始端电压kV V 5.101=及上述求得的线路始端功率12S ，求出线路各点电压。
kVV X Q R P V 2752.05.104.26933.02.10216.1)(11212121212=⨯+⨯=+=∆ kV V V V 2248.101212=∆-≈kVV V V kV V X Q R P V 1508.100740.0)(242422424242424=∆-≈⇒=+=∆kVV V V kV V X Q R P V 1156.101092.0)(232322323232323=∆-≈⇒=+=∆（3）根据上述求得的线路各点电压，重新计算各线路的功率损耗和线路始端功率。
0066.00033.0)21(12.103.05.022223j j S +=++=∆ 0018.00009.0)35.1(15.1015.02.022224j j S +=++=∆ 故 3066.05033.023323j S S S +=∆+=1518.02009.024424j S S S +=∆+= 则 6584.00042.122423'12j S S S S +=++=又0331.00166.0)4.22.1(22.106584.00042.122212j j S +=++=∆ 从而可得线路始端功率 6915.00208.112j S +=这个结果与第（1）步所得计算结果之差小于0.3%，所以第（2）和第（3）的结果可作为最终计算结果；若相差较大，则应返回第（2）步重新计算，直道相差较小为止。
3.2 如图所示简单系统，额定电压为110KV 双回输电线路，长度为80km ，采用LGJ-150导线，其单位长度的参数为：r=0.21Ω/km ，x=0.416Ω/km,b=2.74km S /106-⨯。
变电所中装有两台三相110/11kV 的变压器，每台的容量为15MVA,其参数为：5.3%,5.10%,128P 5.40s 0===∆=∆o s I V kW kW P ，。
母线A 的实际运行电压为117kV ，负荷功率：MVA j S MVA j S LDc LDb 1520,1230+=+=。
当变压器取主轴时，求母线c 的电压。
解 （1）计算参数并作出等值电路。
输电线路的等值电阻、电抗和电纳分别为Ω=Ω⨯⨯=4.821.08021L RΩ=Ω⨯⨯=6.16416.08021L X S S B c461038.41074.2802--⨯=⨯⨯⨯=由于线路电压未知，可用线路额定电压计算线路产生的充电功率，并将其等分为两部分，便得var65.2var 1101038.42121242M M V B Q N c B -=⨯⨯⨯-=-=∆-将B Q ∆分别接于节点 A 和b ，作为节点负荷的一部分。
两台变压器并联运行时，它们的等值电阻、电抗及励磁功率分别为Ω=Ω⨯⨯⨯=∆=4.3151000110128211000212222N N s T S V P R Ω=Ω⨯⨯⨯==4.42151001105.1021100%21222N N s T S V V R MVAj MVA j Q j P o o 05.108.0)100155.30405.0(2+=⨯+⨯=∆+∆变压器的励磁功率也作为接于节点b 的负荷，于是节点b 的负荷MVAj MVA j j j Q j P Q j S S B LDb b 4.1008.3065.205.108.01230)(00+=-+++=∆+∆+∆+=节点c 的功率即是负荷功率 MVA j S c 1520+=这样就得到图所示的等值电路（2）计算母线A 输出的功率。
先按电力网络的额定电压计算电力网络中的功率损耗。
变压器绕组中的功率损耗为()MVAj MVA j jX R V S S T T N c T 19.218.0)4.424.3(11015202222+=++=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆由图可知MVAj MVA j j Q j P S S T T c c 19.1718.2019.218.01520'+=+++=∆+∆+=MVAj MVA j j S S S b c c 59.2726.504.1008.3019.1718.20'''+=+++=+=线路中的功率损耗为()MVA j MVA j jX R V S S L L N L 51.428.2)6.164.8(11059.2726.502222''1+=++=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆于是可得MVAj MVA j j S S S L 1.3254.5251.428.259.2726.50''1'1+=+++=∆+=由母线A 输出的功率为MVAj MVA j j Q j S S B A 45.2954.5265.21.3254.52'1+=-+=∆+=（3）计算各节点电压。
线路中电压降落的纵分量和横分量分别为kVkV V X Q R P V A L L L 3.81176.161.324.824.52'1'1=⨯+⨯=+=∆kV kV V R Q X P V A L L L 2.51174.81.326.1624.52'1'1=⨯-⨯=-=δb 点电压为()()()kVkV V V VV L L Ab 8.1082.53.81172222=+-=+∆-=δ变压器中电压降落的纵，横分量分别为kV kV V X Q R P V b T c T c T 3.78.1084.4219.174.318.20''=⨯+⨯=+=∆kV kV V R Q X P V b T C T c T 3.78.1084.319.174.4218.20''=⨯-⨯=-=δ归算到高压侧的c 点电压()()()kVkV V V VV T T bc 7.1013.73.78.1082222'=+-=+∆-=δ变电所低压母线c 的实际电压kV kV V V c c 17.10110117.10111011'=⨯=⨯=如果在上述计算中都不计电压降落的横分量，所得结果为 kV V b7.108=， kV V c 4.101'=， kV V c 14.10=与计及电压降落横分量的计算结果相比，误差很小。
3.3 某一额定电压为10kV 的两端供电网，如图所示。
线路1L 、2L 和3L 导线型号均为LJ-185，线路长度分别为10km ，4km 和3km ，线路4L 为2km 长的LJ-70导线；各负荷点负荷如图所示。
试求kV V A︒∠=05.10 、kV VB ︒∠=04.10 时的初始功率分布，且找到电压最低点。
（线路参数LJ-185：z=0.17+j0.38Ω/km ；LJ-70：z=0.45+j0.4Ω/km ） 解 线路等值阻抗Ω+=+⨯=8.37.1)38.017.0(101j j Z L Ω+=+⨯=52.168.0)38.017.0(42j j Z L Ω+=+⨯=14.151.0)38.017.0(33j j Z L Ω+=+⨯=8.09.0)4.045.0(24j j Z L求C 点和D 点的运算负荷，为 kVA j j S CE925.004.1)8.09.0(1016.03.0222+=++=∆kVA j j j j S C 925.176004.2901925.004.116030016002600+=+++++=kVA j j j S D 1200220010001600200600+=+++=循环功率()()()()kVA j kVA j j Z V V V S N B Ac12958038.017.043.33938.017.017104.105.10+=+=-⨯⨯-=-=*∑**()kVA j j j S j j S c AC 85.106578.216212958085.93678.1582312007925.176032200704.2901171+=+++=+⨯+⨯+⨯+⨯=()kVA j j j S j j S cBD 07.189526.293812958007.202426.351814120010925.17601422001004.2901171+=--+=-⨯+⨯+⨯+⨯=kVA j j j S S BD AC 92.296004.510107.189526.293885.106578.2162+=+++=+ kVA j j j S S D C 92.296004.510112002200925.176004.2901+=+++=+ kVA j j j S S S D BD CD 07.69526.7381200220007.189526.2938+=--+=-=C 点为功率分点，可推算出E 点为电压最低点。
进一步可求得E 点电压 kVA j MVA j S AC8.22078.98)8.37.1(1007.116.2222+=++=∆kVA j j j S AC65.128656.22618.22078.9885.106578.2162'+=+++= kV V AC 8328.05.108.329.17.126.2=⨯+⨯=∆kV V V V AC A C 6672.98328.05.10=-=∆-=kV V CE 041.06672.98.0161.09.0301.0=⨯+⨯=∆kV V V V CE C E 6262.9041.06672.9=-=∆-=3.4 图所示110kV 闭式电网，A 点为某发电厂的高压母线，其运行电压为117kV 。