某区域电力网规划与仿真分析

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1、 摘 要随着电力工业的发展，电力网的规划在电网的建设与发展中占据越来越重要的角色。做好电网的规划设计更是成为了一个不可忽视的课题。电力网的规划是在满足电网安全可靠运行的前提下，根据负荷和地理位置的分布，确定合理的电网结构。对电力网进行规划是保证一类、二类重要负荷供电的前提下使电网能够安全、可靠的运行。随着仿真软件的日益发展，对电网进行仿真分析也变得越来越简单方便。本文主要阐述了对电网进行规划时的方法和过程，大概可分为以下几步来完成：电力系统的有功平衡和无功平衡的计算；电力系统网络电压等级确定及接线方案的选择；选定系统最优接线方案，基于PSS/E对网络进行潮流计算。经过这一系列的分析研究最终选出

2、了一个能够满足电网规划要求的最佳方案。关键词：电力系统；电网；电力网规划；潮流计算Abstract Power grid planning in power grid construction and development of more and more important role that the development of power industry.Well power grid planning and design is become a noticeable topic.Power network planning is to meet the premise of sa

3、fe and reliable operation of the power grid, according to the distribution of load and the geographical position, determine the reasonable structure of power grid.Important for power network planning is to guarantee a class, second class load power supply under the premise of the power grid can be s

4、afe and reliable operation.With the development of simulation software, simulation analysis was carried out on the grid is becoming more and more easy and convenient.This article mainly expounds method and process of power grid planning, probably can be divided into the following steps to complete:A

5、ctive balance and reactive balance calculation of power system;Determine of network voltage grade and the selection of network connection scheme of power system;The selected optimal wiring schemes of power system,based on PSS/E power flow calculation was carried out on the network.After this series

6、of analysis and research, the best scheme can be selected of power grid planning. Keywords: power system; power gird; power network planning; power flow calculation 目 录 摘 要引 言 1第一章 功率平衡计算及变压器的选取2 1.1功率平衡的计算2 1.1.1有功功率平衡的计算2 1.1.2无功功率平衡的计算21.2 变压器的选取3 1.2.1变压器选取的原则3 1.2.2变压器的选取3第二章 确定电力网电压等级与接线方案72.1

7、 电力网电压等级的确定72.2 电力网接线方案的初选7第三章 导线型号的选择与校验和最优方案的选择9 3.1导线截面积初选9 3.1.1方案四导线的选择9 3.1.2方案六导线的选择123.2 导线的校验14 3.2.1 允许载流校验（发热校验）15 3.2.2 电压损耗的校验17 3.2.3 电晕的校验19 3.2.4 结论20 3.3 较优设计方案经济性比较20 3.3.1方案四中线路的年电能损耗量的计算20 3.3.2方案六中线路的年电能损耗量的计算21第四章 基于PSS/E的潮流计算与电压调整234.1 PSS/E仿真软件简介234.2 各元件参数的计算23 4.2.1 变压器参数的计

8、算23 4.2.2 线路参数的计算254.3 基于PSS/E潮流计算27 4.3.1 基于PSS/E的潮流计算27 4.3.2结论284.4 调压计算28结 论 32参 考 文 献33致 谢34引 言电网做为电力工业中的一个重要组成部分，合理的对其进行规划能够实现功率平衡，更好地保证供电的可靠性。合理的规划方案是能够保证在正常情况下系统运行获得经济效益和社会效益的最大化，同时保证良好的电能质量。对电力网进行规划时，主要任务是根据所给的原始数据以及地理位置规划出一个符合要求的供电、变电网络。在确定电网规划方案时，首先要考虑到电网供电的可靠性，对于一些一类重要负荷可采用双回线或环网进行供电。电力网

9、规划设计是在发电厂与变电站的位置、容量、负荷等已确定的条件下，进行网络的规划设计。即要选定网络电压等级、网络接线方案、导线型号等，通过经济技术的比较，得出最佳方案。最后要对网络进行潮流仿真分布及调压计算。本文共为4章，依次介绍了功率平衡计算、变压器的选取、电力网电压等级的确定、接线方案的选择、潮流计算及调压计算等内容。 其中第一章主要介绍电网有功、无功功率平衡的计算以及发电厂、变电所变压器的选取；第二章主要介绍电力网电压等级的确定以及怎样选择电力网的接线方案；第三章主要介绍电力网中各线路导线的选择与校验、通过经济技术比较确定最优方案；第四章主要介绍应运PSS/E软件对规划的网络进行潮流计算，并

10、对网络进行合理的调压。第一章 功率平衡计算及变压器的选取1.1功率平衡的计算功率平衡计算的目的在于初步分析网络的有功功率、无功功率的盈亏，这对保证电力网安全可靠运行十分重要。当有功功率不能平衡时，则需要增加发电机组来增加发电功率或由大系统来补充剩余功率，若无功不能平衡则需进行无功补偿。此外，对于与系统相连的地区电网，此计算还可以用于分析联络线的有功功率和无功功率，并以此来初步判断联络线上电能的输送方向和输送能力。1.1.1有功功率平衡的计算综合用电负荷： （1-1）式中 Py 按负荷等级计算的综合用电负荷，MW； K1 同时率，其值与电力用户的多少、各用户的用电特点等因素有关，这里取0.9；

11、Pmax.i 各变电所最大有功负荷，MW。供电负荷： （1-2）式中 K2 网损率，以供电负荷的百分数表示，这里取5。发电负荷： （1-3）式中 K3 厂用电率，从原始数据中查找。发电负荷远远大于供电负荷，故满足有功功率平衡。1.1.2无功功率平衡的计算因110kV和220kV变压器母线侧功率因数应达到0.911之间【1】，由表1.1可知，各变电所的功率因数都未达到要求，故采用无功补偿的方式将各变电所二次侧功率因数全部补偿至0.95。以变电所A为例，补偿过程如下： 变电所A补偿前的无功功率为： （1-4）式中 Q1 变电所补偿前的无功功率，Mvar； P 变电所的有功负荷，MW。 按要求将变电

12、所A的功率因数补偿至0.95，补偿后的无功功率为： （1-5）式中 Q2 变电所补偿后的无功功率，Mvar； P 变电所的有功负荷，MW。 则需补偿的无功功率为： （1-6）同理变电所B 补偿前的无功功率为： （1-7）补偿后的无功功率为： （1-8）需补偿的无功功率为： （1-9） 表1.1 变电所负荷一览表 项 目 地 点AB 负荷（MVA）50+j30MVA60+j40MVA最大负荷利用小时数（h）50005800 功率因数0.860.83一、二类负荷所占比例()6666低压母线电压(kV) 101.2变压器的选取1.2.1变压器选取的原则在对发电厂、变电所进行变压器台数、容量的选择时应

13、遵循以下原则：（1）发电厂变压器应不少于两台，变电所变压器选择时出于对可靠性的考虑一般应两台，若不需考虑可靠性时也可只装一台变压器； （2）选择发电厂变压器容量时，发电厂低压母线端负荷直接由发电机供电，不需要再经过变压器； （3）在没有发电机电压负荷的情况下，变压器容量只需与发电机容量配套，但是如果有发电机电压负荷时，变压器容量应满足扣除机端负荷、厂用电后，将全部剩余功率送入电网； （4）若发电机端母线上接有多台主变压器，当其中容量最大一台主变压器发生故障退出运行时，其它主变压器应在允许的过负荷范围内保证输送全部剩余功率的70以上【4】。 （5）对于重要变电所，要考虑当一台变压器停止工作时，其

14、余变压器在过负荷能力允许时间内，保证对类和类负荷不间断的供电。1.2.2变压器的选取一、发电厂变压器的选择1、水电厂有两台60MW的水轮发电机，则选取两台双绕组变压器： （1-10）式中 PZ 发电厂的输出负荷，MW； PG 发电机容量,查找表1.2中所得数据； K 厂用率，有原始资料可知为1。 （1-11）式中 SB 所需变压器的容量，MVA故选变压器型号为 SF7-75000/1102、火电厂有两台50MW和一台100MW的汽轮机。(1)100MW机组选用一台双绕组变压器： （1-12）式中 P 发电厂输出负荷，查表1.2中所得数据。故选变压器型号为SFP7-120000/110(2)25

15、0MW机组 因有本地负荷则需要两台三绕组变压器10kV母线上有14MW供给本市负荷： （1-13）式中 PZ 发电厂输出功率，MW； PG 发电机容量，MW； Pf 本地负荷，MW； K2 厂用率，有原始资料可知为6。当一台检修时，另一台可承担70的负荷【4】，故： （1-14）式中 SB 所需变压器的容量，MVA； P 发电机的容量，查表1.2中所得数据。故选变压器型号为SF11-63000/110 表1.2 发电机型号及参数表 型 号额定容量（MW）额定电压（kV）功率因数cos 台 数 火电厂QFS-50-25010.50.82QFN-100-210010.50.851 水电厂SF-60

16、-24/64006010.50.852二、变电所变压器的选择当变电所一类、二类负荷所占比例较大时，需选用两台变压器并联运行来保证供电可靠性，并应保证在变压器过负荷能力的允许时间内一类、二类负荷的供电。通常情况下，变压器过负荷能力不得超过其额定容量15。当变电所装有两台变压器的总安装容量Se为 （1-15）式中 SM 变电所的最大负荷，MVA。1、变电所A 最大运算负荷： (1-16)式中 P 变电所最大有功功率，MW； 变压器总的安装容量： （1-17）一台主变压器的容量至少为： （1-18）故选变压器型号为SF7-40000/1102、变电所B 最大运算负荷： （1-19）变压器总的安装容量

17、： （1-20）一台主变压器的容量至少为： （1-21）故选变压器型号为SF7-50000/110所选变压器型号及参数见表1.3： 表1.3 变压器型号及参数一览表项 目型 号额定容量（kVA）空载损耗（kW）空载电流（）负载损耗（kW）短路阻抗 ()台数火电厂SF11-63000/11063000670.50300升压降压2高-中17-18高-低10.5中-低6.5高-中17-18高-低10.5中-低6.5SFP7-120000/110120000106.00.642210.51水电厂SF7-75000/11075000 750.63002变电所ASF7-40000/11040000460.

18、81742变电所BSF7-50000/11050000 55 0.72152 第二章 确定电力网电压等级与接线方案2.1 电力网电压等级的确定电力网电压等级选择应考虑线路的输送负荷和线路长度，我国各电压等级的线路输送能力见表2.1。表2.1 我国部分等级电压输送能力统计表 输电电压（kV） 输送容量（MW） 传输距离（km）持续允许负荷（MW）10 0.22 62035 210 2050 1040110 10100 50150 5060220100500 200300 2701000对原始资料分析可知两个变电所的负荷容量在50MW60MW之间，且根据初步的潮流估算可知各线路的输送功率大概都在5

19、0MW90MW之间，传输距离在20m80m之间，故最终确定电力网电压等级为110kV。2.2 电力网接线方案的初选首先通过对电网供电的可靠性、经济性、灵活性和安全性考虑。当网络内任何一段线路因发生断路故障或检修而断开时，不会对用户中断供电。通过对原始资料分析，初步拟订了八种电网接线方式，具体方案见表2.2：表2.2 电力网接线方案初选一览表（距离km/断路器个数）方案一方案二方案三方案四方案五方案六方案七方案八首先依据可靠性、灵活性对显然不合理的方案予以淘汰，如方案二、方案五，其次对剩余的方案通过线路的长度、断路器的个数以及调度灵活性的比较，最终选出两个较优方案为方案四和方案六。第三章 导线型

20、号的选择与校验和最优方案的选择送电线路采用的导线应符合国家颁布的产品规格标准。对用于不同地方的送电线路，其控制作用的技术条件往往不同，例如超高压送电线路主要考虑电晕放电、无线电干扰和噪音的程度；110kV的送电线路主要考虑电压损耗；电缆线路则主要考虑热稳定和动稳定等【2】。送电线路导线截面积选择的方法为：首先按照电流密度初选导线标称截面积，然后对选出的导线进行发热、电压损耗、电晕等的校验。其中导线的标称截面积可取接近且低于经济截面积的值，全电力网所选的导线规格及种类应尽量少，以便检修和管理。3.1导线截面积初选 导线的初选是根据其经济截面积查表得到与经济截面积相接近的导线型号来做为该线路的导线

21、，其中经济截面积的计算方法如下 （3-1）式中 J 经济电流密度，A/mm2，J的取值需要考虑导线的材料、电压等级以及该段线路的年最大负荷利用小时数； UN 送电线路的额定电压，kV； S 线路在正常运行方式下的最大持续输送功率，MVA。3.1.1方案四导线的选择方案四的导线选择过程如下：1、 对方案四进行初步潮流计算，其潮流分布示意图如下： 图3.1 方案四初步潮流分布示意图电力网节点1的负荷功率为：则3-1单回线路输送的功率为：火电厂的输出功率为： 火电厂除了给变电所B供电之外，还将剩余的功率输送给大系统，输送给大系统的功率为：则线路3-5上流过的功率即为火电厂供给大系统的功率：电力网节点

22、4的负荷功率为：则2-4单回线路输送的功率为：水电厂的输出功率为： 水电厂除了给变电所A供电之外，还将剩余的功率输送给大系统，输送给大系统的功率为：则线路2-5上流过的功率即为水电厂供给大系统的功率：2、计算各段线路的最大负荷小时数Tmax。I 3-1段线路 Tmax3-1=Tmax.B=5800h 3-5段线路 Tmax.3-5=Tmax.3=6500h 2-4段线路 TMAX.2-4=Tmax.4=5000h 2-5段线路 Tmax.2-5=Tmax.2=4000h3、各段线路导线初选（1）火电厂-变电所B其线路上的输送功率： （3-2）式中 P 变电所的有功负荷，MW； Q 变电所的无功

23、负荷，Mvar。 （3-3）其中变电所B的最大负荷利用小时为5000h，查表可知对应的经济电流密度J为0.97A/mm2。故选取的导线型号为 LGJ-150/25（2）火电厂-大系统其线路上的输送功率： （3-4）式中 P 火电厂输送给大系统的有功负荷，MW； Q 火电厂输送给大系统的无功负荷，Mvar。 （3-5） 其中火电厂的最大利用小时为6500h，查表可知对应的经济电流密度J为0.9A/mm2。 故选取的导线型号为 LGJ-500/45（3）水电厂-变电所A其线路上的输送功率： （3-6）式中 P 变电所的有功负荷，MW； Q 变电所的无功负荷，Mvar。 （3-7）其中变电所A的最大

24、利用小时为5000h，查表可知对应的经济电流密度J为1.1A/mm2。 故选取的导线型号为 LGJ-120/25（4）水电厂-大系统其线路上的输送功率： （3-8）式中 P 水电厂输送给大系统的有功负荷，MW； Q 水电厂输送给大系统的无功负荷，Mvar。 （3-9）其中水电厂的最大利用小时为4000h，查表可知对应的经济密度J为1.28A/mm2。 故选取的导线型号为 LGJ-300/40计算出的各段线路选择的导线型号结果汇于表3.1中。 表3.1 方案四中各段线路导线的初选结果表项 目 火电厂-变电所B火电厂-大系统水电厂-变电所A水电厂-大系统导线截面积Sj（mm2）170.995271

25、25.5297 拟选导线型号 LGJ-150/25 LGJ-500/45 LGJ-120/25 LGJ-300/40导线阻抗 （/km） 0.21+j0.4160.063+j0.410.233+j0.4210.105+j0.395导线充电功率（Mvar/100km）3.618 4.1373.572 3.82070时导线允许载流量（A） 4458553806903.1.2方案六导线的选择方案六导线的选择过程如下(其中各公式与方案四中相同，故这里不再介绍)：1、对方案六进行初步潮流计算，其潮流分布示意图如下： 图3.2 方案六初步潮流计算分布示意图电力网节点1的负荷功率为：则3-1单回线路输送的功

26、率为:线路3-5上流过的功率即为火电厂供给大系统的功率:对于环网近似认为全网线路同型号，即为均一网，计算出各线路的长度，最终得到5-4线路上的功率为:同理，线路5-2段上的功率为:故有 2、计算各段线路的最大负荷小时数Tmax。I 3-1段线路 Tmax3-1=Tmax.B=5800h 3-5段线路 Tmax.3-5=Tmax.3=6500h 2-4段线路 TMAX.2-4=Tmax.4=5000h 2-5段线路 Tmax.2-5=Tmax.2=4000h 5-4段线路 Tmax.5-4=Tmax.4=5000h2-5段线路的最大负荷利用小时数去变电所A负荷的Tmax.A=5000h和水电厂负

27、荷的Tmax.水=4000h的加权平均数，得2-5段线路 3、各段线路导线初选（1）火电厂-变电所B （3-10） （3-11）其中变电所B的最大负荷利用小时为5800h，查表可知对应的经济电流密度J为0.97A/mm2。 故选取的导线型号为 LGJ-150/25（2）火电厂-大系统 （3-12） （3-13）其中火电厂的最大利用小时为6500h，查表可知对应的经济电流密度J为0.9A/mm2。故选取的导线型号为 LGJ-500/45（3）水电厂-变电所A （3-14） （3-15）其中变电所A的最大利用小时为5000h，查表可知对应的经济电流密度J为1.1A/mm2。故选取的导线型号为 LG

28、J-185/30（4）水电厂-大系统 （3-16） （3-17）其中水电厂的最大利用小时为4338h，查表可知对应的经济密度J为1.28A/mm2。故选取的导线型号为 LGJ-300/40(5)大系统-变电所A （3-18） （3-19）其中变电所A的最大利用小时为5000h，查表可知对应的经济电流密度J为1.1A/mm2。故选取的导线型号为 LGJ-400/50计算出的各段线路选择的导线型号结果汇于表3.2中。3.2导线的校验导线的校验是对初选的导线进行发热、电压损耗以及电晕的校验，最终确定所选的导线是否满足要求，如果不满足还需跟换导线重新进行校验，直到所选导线满足要求为止。对于所选的两个较

29、优方案，方案四中某一线路上发生断路故障时，其它线路上的负荷功率变化不大，故无需对方案四进行事故情况下的校验。方案六中，环网发生某一线路断路故障时，其它线路上的负荷功率会发生明显的变化，故需对方案六进行事故情况下的校验。 表3.2 方案六中各段线路导线的初选结果表项 目火电厂-变电所B火电厂-大系统水电厂-变电所A水电厂-大系统大系统-变电所A导线截面积Sj（mm2）170.99527202296.78452.8拟选导线型号LGJ-150/25LGJ-500/45LGJ-185/30LGJ-300/40LGJ-400/50导线阻抗（/km）0.21+j0.4160.063+j0.4110.71+

30、j0.410.105+j0.3950.079+j0.386导线充电功（Mvar/100km）3.6184.1373.6753.8203.91270时导线允许载流量（A） 445 855 5106908353.2.1 允许载流校验（发热校验）校验导线允许载流时，钢芯铝绞线的允许温度可采用70，导线初选之后，需要对导线进行正常运行方式和出现事故后运行方式的发热校验。因本地最热月平均最高气温32，故查表得导线载流量修正系数为Ky=0.95一、方案四的校验（1）火电厂-变电所B所选导线型号为LGJ-150/25,其发热校验情况为： （3-20）式中 Imax 最大持续工作电流，A； P 线路上输送负荷

31、的有功功率，MW； U 额定电压，V。所选导线满足要求；（2）火电厂-大系统所选导线型号为 LGJ-500/25,其发热校验情况为： （3-21）所选导线满足要求；（3）水电厂-变电所A所选导线型号为 LGJ-120/25,其发热校验情况为： （3-22）所选导线满足要求；（4）水电厂-大系统所选导线型号为 LGJ-300/40,其发热校验情况为： （3-23）所选导线满足要求； 二、方案六的校验1、正常情况下的发热校验（1）火电厂-变电所B所选导线型号为LGJ-150/25,其发热校验情况为： （3-24）所选导线满足要求；（2）火电厂-大系统所选导线型号为 LGJ-500/25,其发热校验

32、情况为： （3-25）所选导线满足要求；（3）水电厂-变电所A所选导线型号为 LGJ-185 /30,其发热校验情况为： （3-26）所选导线满足要求；（4）水电厂-大系统所选导线型号为 LGJ-300/40,其发热校验情况为： （3-27）所选导线满足要求；（5）大系统-变电所A所选导线型号为 LGJ-400/50,其发热校验情况为： （3-28）所选导线满足要求；2、事故情况下的发热校验 由图3.2潮流分布图分析可知，在断开2-4段线路时负荷转移最严重，潮流分布如图3.3所示。图3.3 2-4段断开的潮流分布图 从图中可以看出水电厂发出的功率全部送给了大系统，则2-5段上的输送功率变为S=

33、118.8+j55.8 MVA 。因其他线路上在出现2-4段段开时功率变化不大，故只对2-5段进行校验。2-5段发热校验情况为 （3-29）所选导线满足要求； 3.2.2 电压损耗的校验电压损耗所计算的是从最高点流到最低点时线路上的电压损耗，并规定，在正常运行无特殊情况下，变压器母线到线路末端的最大电压损耗不得超过额定电压的10。而事故情况下，变压器母线到线路末端的最大电压损耗不得超过额定电压的15%【8】。一、方案四电压损耗校验（1）火电厂-变电所B导线阻抗： Z3-1=(0.210+j0.416)39=8.19+j16.224线路上的电压损耗： （3-30） 式中 P 线路上输送负荷的有功

34、功率，MW； Q 线路上输送负荷的无功功率，Mvar； R、X 线路的电阻、电抗，； V 额定电压，V。则 （3-31）满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。（2）火电厂-大系统导线阻抗： Z3-5=(0.063+j0.411)72=4.54+j29.6线路上的电压损耗： （3-32）则 （3-33）满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。（3）水电厂-变电所A导线阻抗： Z2-4=(0.223+j0.421)40=8.92+j16.84线路上的电压损耗： （3-34）则 （3-35） 满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。 （4）水电厂-大系统导线阻抗： Z2-5=(0.105+j0.3

35、95)48=5.04+j18.96线路上的电压损耗： （3-36）则 （3-37） 满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。二、方案六电压损耗校验 1、正常情况下电压损耗校验（1）火电厂-变电所B导线阻抗： Z3-1=(0.210+j0.416)39=8.19+j16.224线路上的电压损耗： （3-38）则 （3-39）满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。（2）火电厂-大系统导线阻抗： Z3-5=(0.063+j0.411)72=4.54+j29.6线路上的电压损耗： （3-40）则 （3-41）满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。（3）水电厂-变电所A导线阻抗： Z2-4=(0.1

36、70+j0.41)40=6.8+j16.4线路上的电压损耗： （3-42） 则 （3-43）满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。（4）水电厂-大系统导线阻抗： Z2-5=(0.105+j0.395)48=5.04+j18.96线路上的电压损耗： （3-45）则 （3-46） 满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。（5）大系统-变电所A导线阻抗： Z5-4=(0.079+j0.386)24=1.896+j9.264线路上的电压损耗： （3-47）则 （3-48）满足线路电压损耗小于额定电压10的要求。 2、事故情况下电压损耗校验2-5段上，导线阻抗： Z2-5=(0.105+j0.395)

37、48=5.04+j18.96线路上的电压损耗: （3-49）则 （3-50）满足线路电压损耗小于额定电压15的要求。3.2.3 电晕的校验因方案四和方案六中选择的导线都大于110kV下不必进行电晕校验的导线的最小外径，故无需对导线进行电晕校验。 3.2.4 结论通过对方案四和方案六进行发热、电压损耗和电晕的校验以及在事故情况下发热、电压损耗的校验，确定所选导线均满足要求。3.3 较优设计方案经济性比较对保留的两个较优方案进行经济性比较，最终确定综合费用最小的为最优方案。因两个方案使用的变压器、断路器大致相同，故默认为两个方案变压器、断路器的造价相同，只对两个方案线路的年电能损耗量进行比较。线路

38、的年电能损耗量的计算公式为 （3-51）式中 P max.i第i段线路上的最大有功损耗（即可变损耗），MW； max.i第i段线路上的最大负荷损耗时间，h。3.3.1方案四中线路的年电能损耗量的计算1、各段线路最大有功功率损耗，按式（3-52）计算。 （3-52）式中 P 线路上输送负荷的有功功率，MW； Q 线路上输送负荷的无功功率，Mvar； V 额定电压，V； r 单位长度线路的电阻值，/km； l 线路的长度，km。 1-3段线路 3-5段线路 2-5段线路 2-4段线路 2、各段线路最大损耗时间根据各段线路的最大负荷利用小时数，查表可得对应的最大损耗时间如下1-3段线路 Tmax=5

39、800h max=4000h 3-5段线路 Tmax=6500h max=5000h2-5段线路 Tmax=4000h max=2200h2-4段线路 Tmax=5000h max=3200h3、各段线路的年电能损耗，按式（3-51）计算。 1-3段线路 3-5段线路 2-5段线路 2-4段线路 方案四中所有线路综合年电能损耗：AL=AL1+AL2+AL3+AL4=25010 h3.3.2方案六中线路的年电能损耗量的计算1、各段线路最大有功功率损耗，按式（3-52）计算如下。 1-3段线路 3-5段线路 4-5段线路 2-5段线路 2-4段线路 2、各段线路最大损耗时间 根据各段线路的最大负荷

40、利用小时数，查表可得对应的最大损耗时间如下。 1-3段线路 Tmax=5800h max=4000h 3-5段线路 Tmax=6500h max=5000h 4-5段线路 Tmax=5000h max=3200h2-5段线路 Tmax=4338h max=2500h2-4段线路 Tmax=5000h max=3200h 3、各段线路的年电能损耗，按式（3-51）计算如下。 1-3段线路 3-5段线路 4-5段线路 2-5段线路 2-4段线路 方案六中所有线路综合年电能损耗： AL=AL1+AL2+AL3+AL4+AL5=31627 h通过线路经济性比较可知，方案四的综合年电能损耗小于方案六的综

41、合年电能损耗，故选择方案四做为最优方案。第四章 基于PSS/E的潮流计算与电压调整4.1 PSS/E仿真软件简介PSS/E是美国电力技术公司于1976年推出的专门为输电系统分析而设计的综合性仿真软件。由于PSS/E能够处理网络等值、潮流计算、动态仿真、故障分析和安全运行优化等问题以及强劲的计算功能，使得其已有超过600家不同的公司和组织、100多个国家使用该软件，是世界电力工业应用最广泛的电力系统分析软件之一。目前PSS/E30版本处理的电力网络的最大规模为5万条母线、10万条线路、10万个负荷以及1.2万台发电机。其优点如下【7】：（1）所允许的仿真规模非常大，利于超大规模系统计算。（2）灵

42、活的模型自定义。它是第一个含有自定义动态模型功能的商业化程序。对模型的复杂性没有任何限制，适用于暂态稳定计算。（3）用户可参与的、强劲的交互式计算过程控制：用户可以根据需要随时随地观测或修改仿真计算中的各变量。4.2 各元件参数的计算对各元件进行计算，所计算的结果均采用标幺值，所取的基准值为：基准功率SB=100MVA，基准电压UB=121kV。4.2.1 变压器参数的计算 变压器参数计算时所用到的公式如下： （4-1） 式中 RT* 变压器绕组的电阻标幺值； RT100* 变压器100容量绕组的电阻标幺值； PK 变压器的负载损耗，kW； UN 变压器的额定电压，kV； SN 变压器的额定容

43、量，MVA。 （4-2）式中 XT* 变压器绕组的电抗标幺值； UK变压器的短路阻抗，； UN 变压器的额定电压，kV； SN 变压器的额定容量，MVA。一、发电厂变压器参数计算1、火电厂 火电厂装有三台变压器，其中一台为双绕组变压器，两台为三绕组变压器。则阻抗分别为： （1）三绕组变压器 利用式（4-1）计算电阻标幺值： 因为三绕组变压器中各绕组两两之间的短路电流为：从而求出各绕组的短路电压为：所以利用式（4-2）求得的电抗标幺值为：（2）双绕组变压器 利用式（4-1）、（4-2）计算电阻、电抗标幺值为：2、水电厂水电厂采用两台双绕组变压器，利用式（4-1）、（4-2）计算电阻、电抗标幺值为

44、： 二、变电所变压器参数计算1、变电所A 变电所A采用两台双绕组变压器，利用式（4-1）、（4-2）计算电阻、电抗标幺值为：2、变电所B 变电所B采用两台双绕组变压器，利用式（4-1）、（4-2）计算电阻、电抗标幺值为：将各变压器参数的结果汇于下表 表4.1 变压器参数计算结果表（标幺值）变压器名RXT10.003高-中中-低高-低0.170.06560.21T20.0030.170.06560.21T30.002420.0723T40.00710.174T50.00710.174T60.00440.116T70.00440.116T80.008990.217T90.008990.2174.2

45、.2线路参数计算 计算线路参数是所用到的公式如下： （4-3）式中 Ri* 第i段线路的电阻标幺值； Ri 第i段线路的电阻有名值，。 （4-4） 式中 Xi* 第i段线路的电抗标幺值； Xi 第i段线路的电抗有名值，。 （4-5）式中 Bi* 第i段线路的电纳标幺值； bi 第i段线路单位长度的电纳有名值，S/kM； li 第i段线路的长度，kM。1、火电厂变电所B（双回线）对于其中一条线路阻抗为： Z3-1=(0.210+j0.416)39=8.19+j16.224则利用式（4-3）、（4-4）、（4-5）计算出相关参数为：2、火电厂大系统阻抗为： Z3-5=(0.063+j0.411)7

46、2=4.54+j29.6则利用式（4-3）、（4-4）、（4-5）计算出相关参数为：3、水电厂大系统阻抗为： Z2-5=(0.105+j0.395)48=5.04+j18.96则利用式（4-3）、（4-4）、（4-5）计算出相关参数为：4、水电厂变电所A阻抗为 Z2-4=(0.223+j0.421)40=8.92+j16.84则利用式（4-3）、（4-4）、（4-5）计算出相关参数为：将各线路参数的计算结果汇于下表中。 表4.2 各线路参数结果表（标幺值）线路号RXBL10.0560.110.013L20.0560.110.013L30.310.2010.0236L40.340.130.016

47、8L50.610.120.0136L60.610.120.01364.3基于PSS/E潮流计算4.3.1基于PSS/的潮流计算打开PSS/E仿真软件建模并将4.2节中所计算的各参数输入PSS/E中，参数输入无误后，进行计算机潮流计算并生成潮流分布图。分析PSS/E的机算结果，其结果整理如下： -牛顿拉夫逊法潮流计算结果-节点计算结果：节点 节点电压 节点相角（角度） 节点注入功率1 1.065 8.708 145.7+j65.12 1.037 7.311 60.2+j23.43 1.081 4.254 118.4+j27.64 1.050 0.000 148.7+j16.45 1.056 3.020 50.2+j19.66 1.050 11.018 94.0+j18.47 1.050 12.297 94.0+j51.48 1.050 7.865 118.8+j35.8 9 0.984 -0.078 50.0+j16.410 0.966