【文档说明】第三章简单电力系统的潮流计算.pptx，共(52)页，2.150 MB，由精品优选上传

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问题的提出GG110KV220KVb50+j30MVAgx2×LGJ—400/502×LGJ—120/25F12150km180+j100MVA120km60kmLGJ—120/25简单电力网络接线图第3章简单电力系统的潮流计算§3-1基本概念⚫潮流计算(Powerflow)电力系统中（各节点）电

压、（各支路）有功功率和无功功率的稳态分布。⚫计算目的➢服务于电力系统的运行与规划设计；➢分析和评价电网运行的安全经济和可靠性。⚫计算方法➢人工手算：适用于简单系统；➢计算机：适用于所有简单和复杂系统。一、负荷功率的表示方法j0Iα-αβU§3-1基本概念()jQPjUIUIj

+=+==sincos33)(*333~−−===jjjUIeIeUeIUS若负荷为容性，结果会怎样？二.电压降落1~S2~SZjXRZ+=US~电压降落：网络元件首末两端电压的相量差。IjXRUU)(21+=

−又：=IUS22~22jQP+=−=222UjQPI−+=−22221)(UjQPjXRUU−++=222222URQXPjUXQRP①②----一相阻抗----相电压----单相功率代入得：22222221URQXPjUXQRPUU−+

++=)(222UjUU++=22UdU+=222221)(UUUU++=2221UUUtg+=−1.若已知末端电压==02022UeUUj2P2Q1U及末端功率、，求首端电压−+=−22221

)(UjQPjXRUU−++=222222URQXPjUXQRP22UU=且有1U2U222Ud为相位角，也称功率角。2U2U和分别称为电压降落的纵分量和横分量。2Ud2.若已知首端电压及首端功率、，求末端电压类似地，可得：11111112U

RQXPjUXQRPUU−−+−=)(111UjUU+−=11UdU−=212112)(UUUU+−=1111UUUtg−=−且有,注意：此时)(22−=UU1U2Ud1U−1Uj−1Ud−2U

说明：➢前述式中的jQPS+=~U和均为同一侧的值；➢若已知量为三相（单相、标么）复功率和线（相、标么）电压，则结果为线（相、标么）电压之差。➢线路较短时两端电压相角差一般不大，可近似认为：UQXUQXPRU+=UPXUQRPXU−=➢对于高压输电网，X>>R

，即可忽略电压降落的横分量。交流线路功率传输与线路端电压的关系§3-1基本概念三.电压损耗、电压偏移（衡量电压质量的指标）1.电压损耗两电压的有效值之差（代数差）：用百分数表示：2.电压偏移实际电压与额定电压之差：用百分数表示：§3-1基本概

念四.功率损耗1.电力线路的功率损耗①②2~S2~SZ2Bj2Bj1~YS2~YS2~S1I1I2I◆已知末端，求阻抗中的功率损耗；2~S2U2~SZUSZIS==222222)()

(~)(222222jXRUQP++=)()(~212121212jXRUQPZIS++==同理，若已知首端和，则有1~S1U①②1U2U1~S1~S2~S2~SZ2Bj2

Bj1~YS2~YS2~S1I1I2I◆求导纳中的功率损耗，；1~YS2~YS末端：首端：=)2(~111UBjUSY212UBj−=说明：上述4个式子对三相系统仍成立；式中为同一点（侧）的值。SU~,①②1U2U1~S1~S2~S2~SZ2Bj2

Bj1~YS2~YS2~S1I1I2I◆电力线路中的功率计算（末端首端）例①②1UkVU1062=1~S1~SZS~2~SZ2Bj2Bj1~YS2~YS2~S1I1I2IMVAjSLD

1530~+=已知？？解：==25.2015027.021R==725.31150423.021XsB461007.81501069.22−−==2222,432.5LDYBSjSSjUMVA===−−MVAjSSSY47.

1030~~~222+=+=2222221.8285(2.)ZPQSRjXjVAUM=++=+又①②1UkVU1062=1~S1~SZS~2~SZ2Bj2Bj1~YS2~YS2~S1I1I2IMVAjSLD1530~+=MVAjSSS

Z32.1382.31~~~21+=+=2222222,PRQXPXQRUUUU+−==22221)(UUUU++=,2~211UBjSY−=要求需先从已知端求电压:1U1~YS=+=111~~~YSSS即可

求得，§3-1基本概念四.功率损耗（基本思路同电力线路）2.变压器的功率损耗可变损耗励磁损耗（不变损耗）§3-1基本概念五.运算负荷功率和运算电源功率（相对于某节点）1.运算负荷（功率）2.运算（电源）功率由该节点流出网络（负荷

取用或损耗掉）的等值功率；流出为正。由该节点注入网络（电源提供）的等值功率；流入为正。某节点的运算负荷实际上等于负的该节点的运算功率。第3章简单电力系统的潮流计算§3-2开式网络的潮流分布§3-2开式网络的潮流分布电力系统的接线方式：开式、环形、两端供电网开式网络是电力网中结

构最简单的一种，网络中任何一个负荷点都只能由一个方向获取电能。开式网络分为：统一电压等级的开式网络和多级电压开式网络一.同一电压等级开式网的计算1.计算网络元件的参数➢用有名值或标幺值表示元件参数；➢作出等值电路。---本节计算的核心基础2.潮流计算1Z21Bj21

Bj2Z22BjAbcAUCULDbS~LDcS~LDbS~LDcS~212AUBj−212bUBj−222bUBj−222cUBj−1Z2ZcAb2~SLDcS~LDbS~1~S其中利用电力线路和变压器功率损耗及压降公式直接计算。（1）已知，求c

LDcLDbUSS,~,~AAUS,~功率：),(~22222222jXRUQPSC++=,~~~222SSS+=bSSS~~~21+=电压：,22222CUXQRPU+=CURQXPU22222−=2222)

(UUUUCb++=221UUUtgCb+=−bS~cS~AS~1~S1~S2~S2~S212AUBj−1Z2ZcAb2~S1~SCUbS~cS~AS~1~S1~S2~S2~S21

2AUBj−1Z2ZcAb2~S1~S功率：电压：),(~11221211jXRUQPSb++=,~~~111SSS+=2112~~AAUBjSS−=,11111bUXQRPU+=bURQXPU11111−=,)(2121UUUUb

A++=111UUUtgbA+=−以上是针对已知末端参数求首端的情况，实际上是电压、功率交替求解的过程；对于已知首端参数求末端，同理可求解。bS~cS~AS~1~S1~S2~S2~S212AUBj−1Z2ZcAb2~S1~S（2）已知末端、首端及，求

LDbS~cAUS,~LDcS~AU由末端向首端逐段计算功率。注意：计算功率损耗时，公式中的电压均由额定电压代替，即2222~~~NLDccUBjSSS−==222122~~NNLDbbUBjU

BjSS−−=cbNASSUBjU~,~,2,21−由此将问题转化为：已知的潮流计算。AU一定注意bS~cS~AS~1~S1~S2~S2~S212NUBj−1Z2ZcAb2~S1~Sa.反推功率：,~1221211ZUQPSN+=,~~~111SSS+=2112~

~NAUBjSS−=b.正推电压：22)(AAAbUUUU+−=AAAAURQXPUUXQRPU11111111,−=+=22)(bbbcUUUU+−=bbbbURQXPUUXQRPU22222222,

−=+=以上两步骤只是完成第一轮的计算，为提高精度，可重复以上步骤，且在计算功率损耗时需利用前一轮b步骤求得的节点电压值。总结：说明：对于地方性开式网（≤35kV,≤20km）➢忽略网络元件的并联导纳支路；➢忽略电压降

落的横分量δU；➢忽略网络的功率损耗；➢公式中用额定电压代替实际电压。§3-2开式网络的潮流分布二.多电压等级开式网的潮流计算LDS~TZcAbd方法一：将ZT、L2的参数均归算至L1侧，1Z21Bj21Bj2Z22Bj22BjA

bLDS~0~ScdTZ1BQj1BQj2BQj2BQj化简：−=−=2122211122NLBNLBUBjQjUBjQj1L2L1ZAbdS~cdTZ1BQjbS~cS~AUZTS~2ZA

S~1~S1~S2~S2~S2~S1~S3~S反推功率：遇到未知电压时，用ULN1代替。正推电压：最后：方法二：将ZT归算至L1侧，2KZZTT=1Z21Bj21Bj2Z22Bj22BjcAbLDS~0~ScdTZ1:K212AUBj−212bUBj−222cUB

j−222dUBj−若已知首端电压、末端功率，求潮流分布，则可化简：令1Z21Bj21Bj2Z22Bj22BjcAbLDS~0~ScdTZ1:K212AUBj−212bUBj−222cUBj−222dUBj−1BQj1BQj2BQj2BQj运算负荷：则问

题转化为dcbASSSU~,~,~,作为已知的潮流问题。1ZcAbdS~cdTZ1:K1BQjbS~cS~反推功率：正推电压：AS~1~S1~S2~S2~S2~S1~S3~S,~2122

22TNLZTZUQPS+=,~12121211ZUQPSNL+=,)(22bbAbUUUU+−=,)(22ccbcUUUU+−=,)(22ddcdUUUU+−=第3章简单电力系统的潮流计算§3-3简单闭式网的潮流计算§3-3简

单闭式网的潮流计算一.两端供电网bS~aS~1~S1Z2ZAbAUBa3Z3~S计算步骤：1.计算各元件有名值（标幺值）参数；2.作简化的等值电路（求负荷节点的运算负荷、电源节点的运算功率）；3.求网络功率的

初分布；oNNUU0=①不计网络功率损耗②全网均为额定电压（）①不计网络功率损耗②全网均为额定电压列KVL（设未知变量为）:将代入上式整理得：bbIS,~aaIS,~11,~IS22,~IS1Z2ZAbAUBa3Z33,~IS22,

~ISNbbNaaNUSIUSIUSI***11~,~,~===将两端供电网中电源功率由两部分组成：同理CLDSS~~1+=CLDSS~~3−=----供载功率----循环功率（大小取决于两电源向量差和网络总阻抗）①②baSSSS~~~~31+=+验算：若相等则进而求：2~S4.由

初分布确定网络的功率分点；功率分点：网络当中功率的汇集点，用▼表示。5.从功率分点将网络打开成两独立开式网，将功率分点处的运算负荷视情况分至两开式网末端；bS~aS~1~S1Z2ZAbAUBa3Z3~S▼aS~2~S1~S1Z2ZAbAUBa3Z3~S▼2~S3~S注：以上各步骤均未计及

功率损耗！！2~S问题一：为什么能从功率分点打开网络？（2）沿功率流向，功率分点电压最低，电磁联系最薄弱。问题二：有功分点、无功分点是否总是统一？以以下网络的初分布情况为例：▽11~2jS+−=44~jSb+=12~jSa+=1Z2ZAbBa3Z35~3jS+=21~1jS+=▼有功分点无功分

点（1）其两侧功率互不影响；答：答：问题三：如果像上述情况，两个分点不统一，怎么办？答：选择从无功分点打开网络。对于（超）高压网络，，决定压降的大小，有，无功功率Q引起的变化大，网络中无功的流动对压降起着决定性作用。一般地，无功分点是网络中电压最低点

，即是电磁联系最薄弱的地方。UUXRUQXPRU+=6.重新计及功率损耗，求两个已知末端功率和首端电压的开式网的潮流（其中未知电压由线路额定电压代替）。说明：实际电力网中多半是均一网络（各线段电阻与电抗的

比值相等，或者各线段单位长度参数相同）。3113)(ljxrZ+=,~~)(~3213321lllSlSllSbaLD++++=3212113~)(~~lllSllSlSbaLD++++=对于均一网，可用各线段的实际长度代替各段阻抗，来求取网络功率初分布，从而大大简

化计算（力矩法）。假设三段线路长度分别是，分布参数为，则有二.多电压等级闭式网的潮流计算（难点）1.两台变压器并联时的功率分布（升压变）LDS~AB1T2:1kLDS~1~TS2~TSAB1:1k2:1k1TZ2TZ,21kk求B为高压侧，,

~1TS?~2=TS若将归算至高压侧，TZ则问题可转化为---已知：求,~1TS?~2=TS,AULDS~,11kUUAa=,22kUUAa=,21kk又21aaUU若⑴从A点打开网络，得到一个两端供电网。1~TS2~TSAB1:1k1:2k1TZ2TZ⑵不计功率损耗的

功率初分布：NHU式中，为变压器高压侧线路的额定电压。?~~~21LDTTSSS=+验算：记为环路电势，则循环功率,~**NHCUZES=其方向同环路电势。ELDS~➢产生循环功率的原因：单一环

网中变压器变比不匹配（）；➢的求解：a.去掉所有负荷（使系统空载）；b.选取的方向；c.在基本级取一个断口；d.从已知电压的节点开始，经过变压器，推算断口两侧电压。)1()1(12121kkUkkkUNHA−−=AUBU1TZ2TZAUBU1TZ2TZPUPUAUB

U1TZ2TZCS~PP⑶确定功率分点，打开成两独立开式网：1~TS1TZB2TZ3~S▼2~S1~TS2~TSAB1:1k1:2k1TZ2TZA1a2a则问题转化为----已知：首端,1aU2aU末端,~1TS1~~TLDSS−求：潮流分布。反推功率

时用来计算。）NHBUU=（要重新计及功率损耗；2.多电压等级闭式网潮流计算的步骤⑴计算元件参数，归算至统一电压等级下；⑵绘制简化的等值电路（求各负荷节点的运算负荷、各电源节点的运算功率）；⑶求变压器变比匹配时网络供给实

际负荷时的供载功率；⑷求变压器变比不匹配时不计负荷情况下网络中的循环功率；⑸将⑶、⑷中的功率进行叠加（注意循环功率方向），得到功率初分布；⑹确定功率分点，从该点打开网络成两独立开式网；⑺重新计及功率损耗，求两独立网的

潮流分布。例：问题：将220kV线路阻抗Z归算至110kV侧时：顺时针：逆时针：1L2L2~S3~S1~TS2~TS222220121=LLZZ2222222421215.101212425.10==LLLZZZ沿不同方向进行归算时

，结果不一样。原因：变压器变比不匹配。解决：采用近似法。说明：在电力系统运行中，往往可以通过上述原理主动改变系统的功率分布，例如当环网中的功率分布在经济上不太合理时，可以调整变压器变比产生某一指定方向的循环功率来改善功率分布。