简单电力网络的计算和分析
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电力系统分析穆刚简单电力网络的计算和分析 共56页
W 1
W 2 W Z
式中W 2 为线路末端输出的电能.
《电力系统分析》
29.07.2019
三.变压器的功率损耗、电压降落
电力变压器的物理模型和等值电路
1 T2
变压器的物理模型
1
ZT
2
GT jBT
型等值电路
《电力系统分析》
29.07.2019
．变压器的功率损耗
~ S1
ZT
S~ 1
U1
功率分点:
功率从两侧供给
有功分点: 无功分点：
《电力系统分析》
29.07.2019
推广到n个负荷节点:
S
S
a
n S m
m 1
Zm
U N ( U A1 U A2 )
Z
Z
b
n S m
m 1
Z m
U N ( U A2 U A1 )
另一种方法是由最大负荷利用小时数与最大负 荷时的功率损耗求得，即
《电力系统分析》
29.07.2019
W L P ma x max
其中，可以根据最大负荷利用小时数Tmax 直接 查取最大负荷损耗时间 max。
表3—1所列就这种最大负荷损耗时间 ma与x 最大
负荷利用小时数 T的max 关系.
SP1U2N(jB2L)
等值功率— 升压母线所连的线路充电功率的1/2。
《电力系统分析》
29.07.2019
三. 闭环形网络中的潮流分布
4 G
1
L--1
2
L--2
T--1
电力系统分析穆刚简单电力网络的计算和分析
简化等值电路
Sb
4َ
Z31
S4
U4
U 1 U 4 d I a Z u 1 ( 2 I a I L 2 ) Z D 2 ( 3 I a I L 2 D I L 3 ) Z D 34 I a(Z23ZZ 314 )2I LZ D 223 ZZ 33 4 IL 4D 3d u
第一节 电力线路和变压器运行状况的计算和分析
➢电力线路的物理模型和等值电路
1
L
21
电力线路的物理模型
ZL
2
G jB 2
P 型等值电路
G jB 2
《电力系统分析》
2020/1/19
一.电力线路的功率损耗和电压降落
1.电力线路的功率损耗计算
《电力系统分析》
2020/1/19
图3－1中，设末端电压为U 2 ，末端功率为 S~2 ，则 末端导纳支路的功率为
另一种方法是由最大负荷利用小时数与最大负 荷时的功率损耗求得，即
《电力系统分析》
2020/1/19
W L P ma x max
其中，可以根据最大负荷利用小时数Tmax 直接 查取最大负荷损耗时间 max。
表3—1所列就这种最大负荷损耗时间 ma与x 最大
负荷利用小时数 T的max 关系.
7000
5950
0.85
1200 1500 1800 2150 2600 3000 3500 4000 4600 5200 5900
0.90
1000 1250 1600 2000 2400 2900 3400 3950 4500 5100 5800
0.95
800 1100 1400 1800 2200 2700 3200 3750 4350 5000 5700
第三章简单电力网络的计算和分析
《电力系统分析》
2018年10月13日星期六
/ 50 / 100 容量比不相等时，如 100 1 2 3
应该注意以下几点 参数是对应变压器额定容量下的参数。 50%变压器容量的绕组参与短路试验，只能做到 1/2的变压器容量所允许的电流。 在折合后的变压器中，绕组间的容量比也就是电流 比，而损耗与电流的平方成正比，因此必须将 50%容量的绕组对应的短路试验数据归算至变压 器容量。
2 PS 1U N R1 2 1000S N 2 PS 2U N R2 2 1000S N 2 PS 3U N R3 2 1000S N
整理得：
Ps : kV S N : MVA U : kV N
《电力系统分析》
2018年10月13日星期六
二、各参数的获取 1.实验数据获得
短路实验可以获得：
短路损耗Ps 短路电压(百分值)U s % 开路实验可以获得：
空载损耗P0 空载电流(百分值) I 0 %
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2018年10月13日星期六
2.参数的计算 求RT
RT由PS决定,PS Pcu PFe ,PFe 0
2 U S %U N XT 100S N
S N : MVA U N : kV
《电力系统分析》
2018年10月13日星期六
求GT：
GT由开路试验的△ P0决定
P0 Pcu PFe , Pcu 0,P0 U2 NGT
P0 G T 2 103 UN
P0 : kW U N : kV
《电力系统分析》
2018年10月13日星期六
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
第三章 简单电力网络的计算和分析
U 1 U 2 U jU
设： U 2 U 200 参考电压
' ' P2' R Q2 X P2' X Q2 R U ' , U U2 U2
U1
U
2 U
' 2
U , tg
' 2
1
U '
' U 2 U 2
23
运行参数： U
二．辐射网潮流计算步骤：——手算潮流
1. 由已知电气接线图形成等值网络
2. 简化等值网络 3. 潮流计算（归纳为两类）
1）已知同一点功率、电压，求另一点的功率、电压。 2）已知送电端电压U1和受电端负荷功率S2以及元件参数。 求送电端功率S1和受电端电压U2 。
24
常用计算公式
18
b.
变压器励磁支路损耗的功率(固定损耗)
~ * U G jB U 2 G U 2 jB U 2 P jQ SYT YT U1 1 T T 1 T 1 T 1 YT YT
注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的 无功功率符号相反
方法2：直接利用变压器的四个参数Pk，Uk％、P0、I0％计算
' S2 S2 U 2 U N
上述公式可简化：
PZT PZT
2 2 PK S 2 U K %S N S2 , QZT 2 2 1000S N 100 S N
PK S12 U K %S N S12 , QZT 2 2 1000S N 100 S N
P0 I 0 %S N PYT , QYT 1000 100
~ U 1 SY1
Y/2
简单电力网络的计算和分析
1
二、变电所较多的开式网络的潮流计算 计算步骤： 计算步骤： 1.根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等 根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路， 根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路 值电路简化（运算负荷和运算功率）。 值电路简化（运算负荷和运算功率）。 额定电压， 2.根据已知的负荷功率和网络额定电压，从受电端推算到送电端， 根据已知的负荷功率 网络额定电压 从受电端推算到送电端， 根据已知的负荷功率和 逐一近似计算各元件的功率损耗， 逐一近似计算各元件的功率损耗，求出各节点的注入和流出的 功率，从而得到电力网络的功率分布 功率分布。 功率，从而得到电力网络的功率分布。 3.求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始 求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始 求得始端功率后 给定的始端电压 端向末端逐段推算电压降落。（这里不再重新计算功率损耗 电压降落。（这里不再重新计算功率损耗） 端向末端逐段推算电压降落。（这里不再重新计算功率损耗） 注意：第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布，因此， 注意：第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布，因此，这 是一种近似计算方法 若要计算结果达到精度要求， 近似计算方法， 是一种近似计算方法，若要计算结果达到精度要求，可反复上 列步骤，形成一种迭代算法 直到精度满足要求为止， 迭代算法， 列步骤，形成一种迭代算法，直到精度满足要求为止，只是在 迭代计算中，第二步不再用额定电压， 迭代计算中，第二步不再用额定电压，而用在上次计算中得到 的各点电压近似值进行计算。 的各点电压近似值进行计算。
* * * * *
Z12 S a + Z 23 ( S a − S 2 ) + Z 31 ( S a − S 2 − S 3 ) = 0 % Sa = % % ( Z 23 + Z 31 ) S 2 + Z 31 S 3 Z 12 + Z 23 + Z 31
二、变电所较多的开式网络的潮流计算 计算步骤： 计算步骤： 1.根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等 根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路， 根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路 值电路简化（运算负荷和运算功率）。 值电路简化（运算负荷和运算功率）。 额定电压， 2.根据已知的负荷功率和网络额定电压，从受电端推算到送电端， 根据已知的负荷功率 网络额定电压 从受电端推算到送电端， 根据已知的负荷功率和 逐一近似计算各元件的功率损耗， 逐一近似计算各元件的功率损耗，求出各节点的注入和流出的 功率，从而得到电力网络的功率分布 功率分布。 功率，从而得到电力网络的功率分布。 3.求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始 求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始 求得始端功率后 给定的始端电压 端向末端逐段推算电压降落。（这里不再重新计算功率损耗 电压降落。（这里不再重新计算功率损耗） 端向末端逐段推算电压降落。（这里不再重新计算功率损耗） 注意：第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布，因此， 注意：第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布，因此，这 是一种近似计算方法 若要计算结果达到精度要求， 近似计算方法， 是一种近似计算方法，若要计算结果达到精度要求，可反复上 列步骤，形成一种迭代算法 直到精度满足要求为止， 迭代算法， 列步骤，形成一种迭代算法，直到精度满足要求为止，只是在 迭代计算中，第二步不再用额定电压， 迭代计算中，第二步不再用额定电压，而用在上次计算中得到 的各点电压近似值进行计算。 的各点电压近似值进行计算。
* * * * *
Z12 S a + Z 23 ( S a − S 2 ) + Z 31 ( S a − S 2 − S 3 ) = 0 % Sa = % % ( Z 23 + Z 31 ) S 2 + Z 31 S 3 Z 12 + Z 23 + Z 31
电力系统分析穆刚简单电力网络的计算和分析-56页精品文档
《电力系统分析》
17.11.2019
表3—1 最大负荷损耗时间 Tmax(h) 与最大负荷利用小时数
cos 的关系
cos
Tmax(h)
0.80
2000
1500
2500
1700
3000
2000
3500
2350
4000
2750
4500
3150
5000
3600
5500
4100
6000
4650
6500
C TA
S C
S A
L
B TD
S B
S D
简单辐射形网络接线图
S A U A S A Z L
A jBL/2
S B U B S B S B Z T
B
jBL/2 S 0
U D
D
简化等 值电路
S D
《电力系统分析》
17.11.2019
辐射形网络电压、功率的关系:
ZT
S 0
2 S 2
U 2
简化等值 电路
《电力系统分析》
17.11.2019
变电所等值负荷: S1S2ST
变电所运算负荷: S1S1SP2
其中 SP2U2N(jB2L) 等值负荷 + 一次母线所连线路充电功率的1/2
《电力系统分析》
17.11.2019
W 1
W 2 W Z
式中W 2 为线路末端输出的电能.
《电力系统分析》
17.11.2019
三.变压器的功率损耗、电压降落
电力变压器的物理模型和等值电路
1 T2
变压器的物理模型
1
ZT
2
GT jBT
第三章 简电力网络的计算和分析新
第三章 简单电力网络的计算和分析本章阐述的是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（power flow ，load flow ），我们关心的主要是节点电压，支路功率。
第一节 电力线路运行状况的分析与计算电流或功率从电源向负荷沿电力网流动时，在电力网元件上将产生功率损耗和电压降落。
要了解整个电力系统的潮流分布，必然要进行电力网元件上的功率损耗和电压降落的计算。
一、 电力线路运行状况的计算1、电力线路上的功率损耗和电压降落也可运用欧姆定律等，但需要复数运算，手算时尽量避免复数运算。
电力线路的π型等值电路如图3-1所示，若已知线路参数和末端电压2U •、功率2S •，求始端的电压1U •和功率1S •。
因为这种电路较简单，可以运用基本的电路关系式写出有关的计算公式。
（以单相电路分析，结果推广到三相，采用复功率的计算式）图3-1中，设末端电压(相电压)0220U U •=∠，末端功率(单相功率)222S P jQ •=+，则末端导纳支路的功率损耗2y S •∆为22222()()222yY G B S U U U j *••*∆==-2222221122y y GU jBU P j Q =-=∆-∆ (3-1) 阻抗支路末端的功率2S •'为 2222222()()y y y S S S P jQ P j Q •••'=+∆=++∆-∆222222()()y y P j P j Q Q P jQ ''=+∆+-∆=+ 阻抗支路中损耗的功率Z S •∆为222222222()()Z S P Q S Z R jX U U ••'''+∆==+ 222222222222Z Z P Q P Q R j X P j Q U U ''''++=+=∆+∆ (3-2) 阻抗支路始端的功率1S •'为1222()()Z Z Z S S S P jQ P j Q •••''''=+∆=++∆+∆2211()()Z Z P j P j Q Q P jQ ''''=+∆++∆=+始端导纳支路的功率yl S •∆为2111()()222ylY G BS U U U j *••*∆==-2211111122y y GU jBU P j Q =-=∆-∆ (3-3) 始端功率1S •，为1111()()yl yl yl S S S P jQ P j Q •••'''=+∆=++∆-∆1111()()yl yl P j P j Q Q P jQ ''=+∆+-∆=+这就是电力线路功率计算的全部内容。
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22
6 ……
第1种计算（续3）
已知末端功率和末端电压 计算过程：末端→首端逐级计算功率和电压
S~1 U1
dU12 S~2 U2
dU 23
S~2
S~3
U 3
~ S3
dU 34
U4 S~4
S~T 1
S~YT 1
S~Y 1
S~Y 2 S~L
S~YT 2
15
3.2 辐射形和环形网络的潮流分布
辐射形网络的潮流计算 环形网络的潮流计算
16
辐射形网络的潮流分布
辐射形网络：开式网路、树状网络 任何负荷只能从一个方向获取功率。
电源 负荷点
单回线：放射式、干线式、链式
双回线：放射式、干线式、链式
17
辐射形网络的潮流分布(续1)
4节点辐射形网络
1
S4 3U 4
*
Z
U 42 P4 jQ4
20
第1种计算(续1)
复习
S~1 U1
Z R jX
S~2
U 2
U S~Y Y G jB
S~Z
P22 Q22
U
2 2
R
jX
U P2R Q2 X ,U P2 X Q2R
U2
U2
U1
U 2
U
2
U
2
,1
tg
1
U
U2 U
S~Y 2
U
2
G
1:k1
3
4
k2:1
归算到线路所在电压等级
~ 1' ZT 1
2
S1
U1 YT 1
ZL
3
YL
YL
22
ZT 2 4' U 4
S~4
YT 2
18
辐射形网络的潮流分布(续2)
根据已知条件不同，将计算分为三种：
已
已知末端功率（P2，Q2）和末端电压（U2，δ2）
知 同
一
已知首端功率（P1，Q1）和首端电压（U1，δ1）
思考：对于发电厂变压器，如果已知首端功率和
7
电压，应如何计算功率损耗和电压降落？
变压器的电能损耗计算
电能损耗：铜耗+铁耗
铜耗：电阻中的电能损耗
ΔWZT =ΔPmaxτmax
铁耗：励磁支路电导中的电能损耗
ΔWYT =ΔP0T
T为变压器实际投运时间，无具体 数值时，可取 T=8000小时。
8
小结：变压器运行状况计算
P22 Q22
U
2 2
RT
S22
U
2 2
Pk 1000SN
U
2 N
SN
QZT
P22 Q22
U
2 2
XT
S22
U
2 2
U
k
%
U
2 N
100 SN
PYT
GmU12
P0 1000
1
U
2 N
U12
QYT
BmU12
I0% SN
100
U
2 N
U12
(3-25,26)
5
变压器的功率计算（续2）
功率损耗的近似计算：取U1≈U2 ≈ UN，有
点 的
值
已知末端功率（P2，Q2）和首端电压（U1，δ1）
实用已知条件
19
第1种计算 潮流计算与普通电路计
算的主要区别：计算对
已知末端功率和末端电压 象是功率而不是电流。
1' ZT 1
2
ZL
3
YT 1
YL
YL
22
1'
2
3
+
－
ZT 2
4'
U 4
S~4
YT 2
S
3 U
*
I
U 3IZ
4'
I Z
I
12
降压变电站
运算负荷
S~Y 1
S~Y 2 S~T
SL ST SY1 SY 2
相邻线路充电功 率的一半
SL
降压变电站的运算负荷
13
环网化简
升压变电站
运算功率
S~Y 1
~ ST
~ SG
G
S~Y 2
SG ST SY1 SY 2
升压变电站的运算功率
14
目录
3.1 电力线路和变压器运行状况计算 3.2 辐射形和环形网络中的潮流分布 3.3 配电网潮流计算的特点
P42 Q42 U 42
(RT 2
jXT 2 )
2 变压器T-2阻抗首端功率 S3 S4 SZT2
3 4 5
变节变压 点 压器 3器的TT电--22的 导压电 纳U压 中3 降的落损U4耗U34U3S4PYT24R2T2UUG43QY4T42X2，T2j3B，YTtgU2 3U14U32 4PU4 X3U4T 32U44Q4RT 2
与线路相比，变压器运行状况计算的特殊问题 励磁导纳的符号问题 直接根据试验参数计算功率损耗 电能损耗分为可变损耗和固定损耗两部分
9
3.1 电力线路和变压器运行状况计算
电力线路运行状况的计算 变压器运行状况的计算 节点注入功率、运算负荷和运算功率
10
节点注入功率
降压变电站
S2 ST S~T
S~2
U 2
可变损耗
阻抗支路中的功率损耗：SZT
P22 Q22
U
2 2
RT
jX T
导纳支路中的功率损耗：SYT
*
Ym U12
Gm
jBm U12
固定损耗(3-17) Fra bibliotek3-18)4
变压器的功率计算（续1）
由试验参数直接计算功率损耗
S~T PZT PYT j(QZT QYT )
PZT
2 2
*
Y
G
jB
U
2 2
S~Z
P12 Q12 U12
R
jX
U P1R Q1X ,U P1X Q1R
U1
U1
U2
U1
U
2
U
2
,2
tg 1
U
U1 U
21
第1种计算（续2）
1' ZT 1
2
YT 1
ZL
3 ZT 2 4' ~
YL
YL
U4 S4 YT 2
22
1 变压器T-2阻抗中的损耗
SZT 2
PZT
S22
U
2 2
Pk 1000SN
U
2 N
SN
Pk 1000
S22
S
2 N
QZT
S22
U
k
%
U
2 N
U
2 2
100
SN
Uk %SN 100
S22
S
2 N
PYT
P0 1
1000
U
2 N
U12
P0 1000
QYT
I0% SN
100
U
2 N
U12
I0 % 100
S
N
空载损耗
(3-27,28)
~ S2
~ S2
S~T
变压器电源侧母线的等值负荷功率：S~2 S~T
变压器电源侧母线的节点注入功率：
~ S2
S~T
11
节点注入功率（续）
升压变电站
S~1
G
S~T S1 ST
S~1 S~T
变压器负荷侧母线的等值电源功率：S~1 S~T 变压器负荷侧母线的节点注入功率：S~1 S~T
第三章
简单电力网络的 计算和分析
3.1 电力线路和变压器运行状况计算
电力线路运行状况的计算 变压器运行状况的计算 节点注入功率、运算负荷和运算功率
2
变压器运行状况的计算
功率计算 电压计算 电能损耗计算
3
变压器的功率计算
U1 S1
变压器Г型等值电路
（假设已知末端功率和电压）
S1 RT jXT Gm jBm
思考：变压器额定负载运行时的功率损耗？N台
6
相同变压器并列运行时的功率损耗？
变压器的电压计算
U1
RT jXT
S~2
U 2
Gm jBm
UT
P2RT Q2 XT U2
,
T
P2 XT Q2RT U2
(3-19)
U1
U2 UT 2 UT 2 ,
T
tg 1 UT
U2 UT
(3-20,21)