psasp作业

电力系统软件工程作业

题目： 九节点系统的网损计算分

析与降损研究

学 院： 研究生学院 专业班级： 电力系统及其自动化10班 学生姓名： *** 学 号： ******* 时 间： 2011 年 5 月 2 日

目 录

第一章 绪论.................................................................................................................. 3

1.1电网理论线损计算及降损改造措施研究的意义和目的.............................. 3 1.2国内外研究现状.............................................................................................. 3 第二章 基于PSASP九节点母线网损计算分析 ........................................................ 4

2.1 PSASP程序简介 .......................................................................................... 5

2.1.1 PSASP的计算仿真的体系结构 ..................................................... 5 2.1.2 PSASP的网损分析计算功能 ........................................................... 5 2.2 九节点系统网损计算分析............................................................................. 6

2.2.1 建立九节点系统并进行潮流计算...................................................... 6 2.2.2九节点系统的网损计算....................................................................... 9 3.1电网损耗原因和降低网损的技术措施........................................................ 10

3.11电网损耗原因...................................................................................... 10 3.12 降低网损的技术措施......................................................................... 11 3.2九节点系统加无功补偿装置........................................................................ 12 参考文献...................................................................................................................... 14

第一章 绪论

1.1电网理论线损计算及降损改造措施研究的意义和目的

电力是国民经济发展的基础资源，这种资源的节约和有效利用是关系到我国社会经济可持续发展的大事。电力能源的高效利用，在节能工作中占很大的比例，在各级电力网电能损耗所占比例来看，地方35KV和I0kV及以下线损电量一般占到总损耗电能的55%一65%，于是电网线损指标是国家考核电力部门的一项重要指标，同时也是电力部门一项综合性的经济、技术指标。

为了解电能在输送和分配过程中各元件产生的电能损耗，以及各类损耗所占比例，需要对电网线损进行系统计算。线损计算方法分为两类，一类是统计线损的计算，它是指供电量和售电量之差；另一类是理论线损计算，它依赖于负荷的实测结果和输变电设备的相关参数，根据系统的运行方式采用不同的计算方法得到。多年来，随着电网理论线损计算理论、方法和技术的不断丰富，人们研究出各种不同的计算方法，计算精度达到较高水平。电网理论线损计算及降损改造措施研究的主要目的是：通过理论线损计算分析找出降损的薄弱环节，可以鉴定出电网结构的运行状况是否合理，查明电网中电能损失过大元件以及损失原因，对各种降损措施分析对比，综合平衡出实效性强的降损手段，进行降损规划，达到优化电网规划方案，以促进电网的建设和发展。

1.2国内外研究现状

线损计算方面，国内外发表的电网理论线损计算方法的文献很多，其采用的计算方法和计算结果的精度也各有不同，综合起来主要有以下几种类型。输电网理论线损计算方法是基于潮流计算的电网线损计算方法，电网潮流计算是由功率推知电流、电压的过程，从而可得到线路、配变的损耗，再加上变压器的空载损耗，就得到整个电网的功率损耗。潮流计算方法有牛顿法、等效节点功率法和PQ分解法。潮流法对不同类型电网都具有良好收敛性。用牛顿一拉夫逊潮流算法进行理论线损计算，从理论上讲，这种方法的计算精度很高。配电网理论线损计算方法主要分为两类，一类是依据网络主要损耗元件的物理特征建立的各种等值模型算法；一类是根据馈线数据建立的各种统计模型。10kV配电网等值模型计算方法如均方根电流法、平均电流法、最大电流法(损耗因数法)、最大负荷损耗小时法、等值电阻法等;低压配电网等值模型计算方法如等值电阻法、电压损失法、台区损失率法等，这类方法是典型的传统等值模型计算方法中的简化近似

法，这些算法尽管精度不高，但由于需要的数据资料少，计算方法简单，便于编程，计算精度能够满足工程要求，所以在实际工程中广泛应用。 降损措施方面，国内外的研究进展相当快，许多国家都集中人力、投入重金，力争在超导研究的国际竞争中取胜，超导成了科技界的热门话题。超导技术的应用将使电力工业产生根本性的变革。利用常规导线作为输电线，电能的损耗极为严重，为了提高送电效率，只能向超高压输电方向发展，但损耗仍然很大。由于超导体几乎可以无损耗地输送直流电，而且目前对超导材料的研究己经可以使交流电损耗降到很低的水平，所以利用超导作的电缆将节省大量能源，而且可以实现远距离送电，建设、跨洲的大电网。 我国供电企业技术降损措施方面主要采取：（1）优化电网结构，进行电网改造。导线截面积与电能损耗成反比关系，合理选择导线截面可以降低线华北电力大学「程硕十学位论文损，但增加导线截面会增加投资，在增加导线截面时，要综合考虑投入与降损的关系。一般来讲，线路中电能损失大部分集中在主干线部分，在主干线中又集中在路首端到末端，从主干线到分支线由大到小的顺序选择阶梯型导线截面；(2)逐渐取消35kv输电网，采用10kv变电站直供方式，以减少一级损耗；(3)合理规划输配电线路，在负荷中心供电，避免迂回；科学合理调度做好主变经济运行曲线，合理调整电网运行电压； (4)采用集中和分散补偿两种方式对变电站或线路加装无功补偿装置，调整平衡低压三相负荷，使各相负荷均衡供电。另外，积极推广应用节能新产品，在各联接点的施工中，采用导电膏，采用安全节能型的安普线夹。采用这些新产品，既减小了载流体各连接点的接触电阻，降低了能耗。同时使用电压等级高的绝缘子，以减小线路电阻和泄漏电流，降低线路损耗1。

目前国外的降损措施主要是以线损为目标的配电网网络重构、无功优化、补偿电容投放位置的确定等问题。虽然降低损耗的方式多种多样，但我们不应盲目模仿，而应按照具体要求和本地区的实际情况来采取不同的降损措施。线损计算软件开发方面，从以前的DOS版到WINDOWS版，从简单的线损计算到线损计算管理系统，从单一的线损管理系统到作为DMS和EMS组成部分的高级应用软件，从单机程序到网络数据交换，从离线计算到结合SCADA系统的在线计算，从交互式文本数据方式到可视化数据图形一体化管理方式，在功能上的不断改进是广大科研工作者追究的目标之一。国外因、电网结构、管理模式不同，并没有通用的软件。

第二章 基于PSASP九节点母线网损计算分析

2.1 PSASP程序简介

《电力系统分析综合程序》（power system Analysis Software Package，PSASP）是由中国电力科学研究院研发的电力系统分析程序。主要用于电力系统规划设计人员确定经济合理、技术可行的规划设计方案；运行调度人员确定系统运行方式、分析系统事故、寻求反事故措施；科研人员研究新设备、新元件投入系统等新问题以及高等院校用于教学和研究PSASP有着友好、方便的人机界面，如基于图形的数据输入和图上操作，自定义模型图以及图形、曲线、报表等各种形式输入。PSASP与Excel、AutoCAD、MATLAB等通用的软件分析工具有着方便的接口，可充分利用这些软件的资源。

2.1.1 PSASP的计算仿真的体系结构

图2-1 PSASP的软件体系结构

PSASP结构分为三层:第一层是公用数据和模型的资源库，其中包括:电网基础库、固定模型库、用户自定义模型库和用户程序库等；第二层是基于资源库的应用程序，包括稳态分析、故障分析、机电暂态分析和暂态稳定计算。第三层是计算结果库和分析工具，软件进行各种分析计算后，生成的结果数据以多种形式输出或转换为户Excel、AutoCAD、MATLAB等其他数据格式。

2.1.2 PSASP的网损分析计算功能

PSASP网络损耗分析程序的主要功能和特点可概括为以下几个方面2：

1)分析计算严格按照《电力网电能损耗计算导则》要求进行；

2)以PSASP潮流计算为基础，基础运行方式可直接取自已有潮流作业数据； 3)可导出网损分析中某一小时数据至潮流作业，以便进行详细分析；

4)可考虑典型日24小时并联/串联电容电抗器投入容量、变压器分接头位、开关刀闸状态、支路投切情况及大气温度变化,网损计算更灵活精确； 5)典型日24小时发电和负荷数据输入的同时，可显示相应的变化趋势曲线。

2.2 九节点系统网损计算分析

2.2.1 建立九节点系统并进行潮流计算

发电2GEN2-230STNC-230GEN3-230发电3GGSTNA-230STNB-230GEN1-230发电1G

图2-2就节点系统接线图

接线如图2-2所示,其相关参数如下：

基准电压 区域号 16.5000 18.0000 13.8000 2 1 1 2 1 1 2 电压上限 电压下限 单相短路三相短路容量 发电1 发电2 发电3 18.1500 19.8000 15.1800 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 14.8500 16.2000 12.4200 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 容量 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 母线数据 母线名 GEN1-230 230.0000 GEN2-230 230.0000 GEN3-230 230.0000 STNA-230 230.0000 STNB-230 230.0000 STNC-230 230.0000 交流线数据 数I侧母线 据组 J侧母线 2 1 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.00000 0.00000 零零序 0.00000 0.00000 充电纳 的1/2 编正序正序充电 号 电阻 电抗 电纳 序 电 抗 电 阻 的1/2 电常GEN1-230 STNA-230 1 0.01 规 常STNA-230 GEN2-230 2 0.032 规 0.085 0.088 0.0 0.255 0.161 0.153 0.0 0.483 0.0 0.0 0.0 常GEN2-230 STNC-230 3 0.0085 0.072 0.0745 0.0 0.216 规 常STNC-230 GEN3-230 4 0.0119 0.1008 0.1045 0.0 0.3024 0.0 规 常GEN3-230 STNB-230 5 0.039 规 常STNB-230 GEN1-230 6 0.017 规 变压器数据

0.092 0.079 0.0 0.276 0.0 0.17 0.179 0.0 0.51 0.0 续上表

发电数据

续上表

负荷数据

利用PASAP进行潮流计算分析，方案名称为潮流分析一，潮流作业号为1，采用Newton(power Equation)算法，允许误差0. 0001，迭代50次，输出结果采

取标幺制，如图2-3所示。由计算结果可知，此时，各母线都能在额定电压附近运行。

图2-3 九节点系统的潮流计算结果

2.2.2九节点系统的网损计算

利用PASAP基于潮流计算分析进行网损计算分析。

网损分析计算的主要任务是根据给定的电网结构、参数以及典型日24小时

的负荷水平、发电机出力、电容电抗器投切、变压器挡位设置、开关刀闸状态及支路投切等条件，确定电网中各元件的损耗水平，便于进行网据分析，并进一步制定降低网损的措施3。

电力网在运行时，由于电流或功率通过输电线路与变压器要产生电能损耗，电能损耗主要由两部分组成：一部分是在导线和变压器绕组的电阻上的损耗，这部分损耗与通过元件的电流或功率有关,也称为可变损耗；另一部分是输电线和变压器等值电路中并联电导中的有功损耗，如输电线的电晕损耗，变压器的铁芯损耗等，这部分损耗同施加于元件中的电压有关，也称为不变损耗4。经对图2-3所示系统进行网损计算，以发电机和负荷的数值都不变为例，由线路与变压器及总损耗计算数据如下表： 表一：交流线损耗

表二：变压器损耗

从计算可知：九节点系统的总有功损耗为：4.1MW，总无功损耗为：-92.16MVA，总有功发电量为：319.1MW，总无功发电量为22.84MVA。

第三章 主要降损措施及研究

3.1电网损耗原因和降低网损的技术措施

3.11电网损耗原因

电能在传输过程中，要损失部分有功功率和无功功率，电网损耗元件主

要是各电压等级的电力线路和变压器,影响电能损耗的主要原因如下5： 1)电力需求侧管理不完善

电力需求侧管理是一项需要主导、行业协会协助、监管机构监督、电力企业、用户和能源中介组织积极参与的系统工程。对电力企业来说，可以在完成同样用电功能的同时减少电能损耗和电力需求。目前,主要依靠经济手段、技术手段、行政手段来开展，实施过程中存在一些问题。用户被动参与、不理解,导致一些措施推广难度大，缺乏相关的法律,不配套、不完善,未能很好地解决“公平”问题等，使电力需求侧管理难以展开，未达到降低电能损耗的预期效果。 2）无功补偿配置不合理

电网中存在许多无功补偿配置不合理，如电网结构的改变对无功潮流的影响，无功补偿配置倒置现象较严重,变电站单组电容器容量配置较大，电网缺乏必要的无功备用容量，低压无功补偿设备的运行维护问题，电力用户无功补偿设

备，用户用电设备对电压质量的影响，谐波源用户产生大量谐波污染等。这些问题将严重影响电气设备的使用效果，降低网络的传输能力，造成电能损耗增加。 3)运行方式不合理

电网的经济运行主要包括变压器及其电力线路的经济运行。目前绝大部分变压器及其供电系统都在自然状态下运行，加上习惯性错误做法的影响，导致现有变压器不一定运行在经济区间,产生损耗较大。 4）网络结构不合理

随着工业生产用电的不断增长，城市、农村生活电气化程度越来越高，配电网络的负荷越来越重，负荷密度越来越大，旧的电网结构跟不上工业的发展，造成电能损耗大，因此，需要通过技术改造提高电网供电能力，降低损耗。 3.12 降低网损的技术措施

针对电网损耗的原因采取相应的措施。属管理不善引起的损耗可以通过加强管理来达到降低损耗的目的。降低网损的技术措施分为建设性措施和运行性措施，建设性措施需增加大量投资对电网进行技术改造，运行性措施只是改善电网运行方式，达到降低网损的目的6。 1）建设性措施

在工程实践中,改造电网结构,增加变电站，合理分配有功与无功；更换高能耗变压器，采用新型节能变压器；加大导线截面积，缩短供电半径；提高电网的电压等级，采用无功功率补偿装置的措施得到重视。前3种措施是基于对配电网长远发展考虑，合理地改造不尽完善的供电网，可以提供10年以上电网高效、稳定的运行环境，但由于工程投资巨大，投资回收期长，目前大多数地区难以开展此项工作,采用提高电网电压等级及增设无功功率补偿装置是比较实用的降损措施。 2）运行性措施

系统有功负荷经济分配的前提下，做到电网及其设备的经济运行是降低网损的有效措施。变电站的经济运行主要是确定变压器最佳运行组合方式和最佳负荷；在电网运行中,大量采用有载调压设备，可以在不同的负荷情况下合理地调整电网的运行电压；根据负荷的变化,适当改变投入运行变压器的台数，可以减少功率损耗；对电网进行检修，改变了电网运行方式及网络中的功率分布，使检修期内网络损耗增大，因此,要合理安排检修计划；一些旧电网送、变电容量不足，出现“卡脖子”、供电半径过长等问题，不仅影响了供电的安全和质量，也增加了线损。因此，需要架设新的输配电线路，改造原有线路，加大导线截面，

采用低损耗变压器，制定发展规划,确保电网的安全与经济运行；调整负荷曲线、平衡三相负荷。

3.2九节点系统加无功补偿装置

本文主要研究了用无功补偿装置来降低网损的措施。在选择将无功补偿容量

作为控制变量的无功规划优化问题中，选择补偿点的位置就成了无功规划优化的第一步。根据无功功率的就地平衡原则，我们需要将整个电网划分为若干区域，对各个区域电网进行无功控制。目前常用的分区方法有两类：一类是基于电气距离的分区方法，即根据系统的灵敏度矩阵定义节点之间的电气距离，然后根据电气距离的远近进行分区；另一类则是按照地域分布或者行政划分。文献7对第一种方法进行了探讨，在计算电气距离的基础上，将数值分类学中的两种对象方法分类：上升分级分类法和动态分布法分别应用在电网分区中，并对两种方法进行比较。由仿真结果分析可知交流线的无功消耗占很大一部分。其中交流线编号5消耗无功最大。分析之后在编号5处加无功补偿装置。对系统进行网损计算，以发电机和负荷的数值都不变为例，由线路与变压器及总损耗计算数据如下表： 表一：交流线损耗

表二：变压器损耗

从计算可知：九节点系统的总有功损耗为：3.955MW，总无功损耗为：-.49MVA，总有功发电量为：326.955MW，总无功发电量为20.509MVA。

第四章 结论

本文从加无功补偿方面研究了降低网损，没加补偿器跟补偿器相比输出的有功增加，但消耗的有功跟无功有一定程度的下降。电网的经济运行是巩固和发展现有电网、降低供电成本的有效途径，合理选择降低网损的技术措施，是目前电网改造和电网运行管理的一项极为重要的工作。降低线路损耗是一项长期而艰巨的工作，各项措施的运用需要与线损管理相结合才能得到良好的效果，实现经济运行。

参考文献

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