Kanicki Systemy Rozdział 2

background image

1

SYSTEMY ELEKTROENERGETYCZNE

Rozdział

2

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY

Łódź, 2011 rok

Andrzej Kanicki

background image

2

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

(

)

ϕ

ϕ

ϕ

=

=

=

j

j

e

I

U

e

I

U

I

U

S

i

u

i

u

ϕ

ϕ

=

ϕ

(

)

ϕ

ϕ

ϕ

=

=

=

j

j

e

I

U

3

e

I

U

3

I

U

3

S

i

u

(

)

(

)

Q

j

P

j

S

e

I

U

e

I

U

I

U

S

j

j

i

u

+

=

+

=

=

=

=

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

sin

cos

3

3

3

Im

Re

U

I

U

ϕ

I

ϕ

ϕ

background image

3

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

Przyjmujemy, że kierunek dodatni to prąd odbierany z węzła. Z tego założenia 

wynika, że:
9Moc czynna pobierana z węzła jest dodatnia a moc dostarczana do węzła 
ujemna,
9Moc bierna indukcyjna pobierana z węzła jest dodatnia tzn. moc bierna 
pojemnościowa pobierana do węzła ujemna,
9Moc bierna indukcyjna dostarczana do węzła jest ujemna tzn. moc bierna 
pojemnościowa dostarczana do węzła dodatnia.

Rozpatrując odcinek linii pomiędzy węzłami A i B a zawierający jedynie 

elementy wzdłużne mamy:

B

L

B

AB

B

A

I

Z

U

U

U

U

+

=

+

=

3

Δ

*

*

3

B

B

B

U

S

I

=

(

) (

)

=

+

=

*

B

B

B

L

L

AB

U

jQ

P

jX

R

U

Δ

background image

4

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

=

+

+

=

*

*

B

L

B

L

B

B

L

B

L

B

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

B

B

L

B

L

B

B

L

B

L

B

U

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P



+

+

=

2

2

B

B

U

U

=

B

L

B

L

B

B

L

B

L

B

B

A

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

U

U

+

+

+

=

2

2



+



+

+

=

B

L

B

L

B

B

L

B

L

B

B

A

U

R

Q

X

P

U

X

Q

R

P

U

U

W przypadku, gdy można założyć, że                  to: 

Moduł

napięcia w węźle początkowym wynosi: 

background image

5

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

(

)

2

2

2

2

2

2

3

B

L

B

B

B

L

B

L

B

L

U

R

Q

P

U

R

S

R

I

P

+

=

=

=

Δ

*

2

*

3

L

B

Y

B

Y

Y

U

I

U

S

=

=

Δ

L

B

Y

Y

U

I

=

3

L

B

Y

G

U

P

=

2

Δ

L

B

Y

B

U

Q

=

2

Δ

0

>

L

B

0

<

Y

Q

Δ

Wzdłużne straty mocy w rozpatrywanej linii będą

wynosić: 

Gdyby w linii należało uwzględnić

elementy poprzeczne to straty mocy w 

elementach poprzecznych można wyliczyć

z zależności: 

Gdy elementem poprzecznym jest jedynie pojemność

linii to             a straty są

ujemne 

background image

6

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

Zadanie 1
Dana jest sieć

elektroenergetyczna 

G

G

T1

T1

A

B

C

D

E

T2

UE

15 kV

110 kV

110 kV

220 kV

L

B

S

MVA

150

=

rG

S

kV

75

,

15

=

rG

U

%

180

=

d

X

MVA

150

1

=

rT

S

kV

15,75

kV

121

1

=

T

υ

%

11

1

=

krT

u

MVA

500

2

=

rT

S

kV

10

1

kV

220

2

=

T

υ

%

9

2

=

krT

u

km

4

,

0

=

kL

X

km

40

=

L

l

=

′′

UE

k

S

3

Dane elementów sieci: 

background image

7

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

kV

110

=

B

U

(

)

MVA

0

200

j

S

B

+

=

Obliczyć

rozpływ mocy, napięcia w węzłach i narysować

wykres wskazowy. 

D

X

G

X

T1

E

X

G

X

T1

A

X

L

X

T2

B

C

E

d

E

d

E

UE

7

,

176

75

,

15

121

150

75

,

15

100

180

100

2

2

2

1

2

=

=

=

T

rG

rG

d

G

S

U

X

X

υ

Schemat zastępczy 

Obliczanie impedancji elememtów

na poziomie 110 kV 

background image

8

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

74

,

10

150

121

100

11

2

1

=

=

T

X

00

,

16

40

4

,

0

=

=

L

X

178

,

2

500

110

100

9

2

2

=

=

T

X

=

+

+

=

*

*

B

AB

B

AB

B

B

AB

B

AB

B

AB

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

U

Δ

kV

09

,

29

110

0

0

16

200

110

16

0

0

200

j

j

=

+

+

=

kV

8

,

113

09

,

29

0

,

110

81

,

14

o

j

AB

B

A

e

j

U

U

U

=

+

=

+

=

Δ

kV

8

,

113

09

,

29

0

,

110

2

2

=

+

=

A

U

o

81

,

14

110

09

,

29

=

=

tg

arc

A

U

ϕ

Napięcie na szynach A:

background image

9

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

0

2

2

2

=

+

=

L

B

B

B

R

U

Q

P

P

Δ

Mvar

89

,

52

00

,

16

110

200

2

2

2

2

2

=

=

+

=

L

B

B

B

X

U

Q

P

Q

Δ

(

)

MVA

89

,

52

0

,

200

j

S

S

S

B

A

+

=

+

=

Δ

Zakładamy, że

A

A

U

U

=

(

) (

)

MVA

45

,

26

100

89

,

52

200

2

1

2

1

1

j

j

S

S

A

T

+

=

+

=

=

=

+

+

+

=

A

T

T

T

T

A

T

T

T

T

A

G

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

U

U

1

1

1

1

1

1

1

1

(

)

=

+

+

=

+

+

=

438

,

9

496

,

2

8

,

113

8

,

113

74

,

10

100

8

,

113

74

,

10

45

,

26

8

,

113

j

j

kV

7

,

116

438

,

9

3

,

116

640

,

4

o

j

e

j

=

+

=

kV

7

,

116

7

,

116

45

,

19

81

,

14

640

,

4

"

o

o

o

j

j

j

G

e

e

e

U

=

=

kV

19

,

15

75

,

15

121

1

7

,

116

1

45

,

19

45

,

19

1

"

o

o

j

j

T

G

G

e

e

U

U

=

=

=

υ

background image

10

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

Mvar

873

,

8

74

,

10

8

,

113

45

,

26

100

2

2

2

1

2

2

1

2

1

1

=

+

=

+

=

T

A

T

T

T

X

U

Q

P

Q

Δ

(

)

MVA

32

,

35

0

,

100

873

,

8

45

,

26

0

,

100

1

1

j

j

j

S

S

S

T

T

G

+

=

+

+

=

+

=

Δ

MVA

1

,

106

32

,

35

100

2

2

=

+

=

G

S

=

+

+

+

=

*

*

G

G

G

G

G

G

G

G

G

G

G

d

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

U

E

=

+

+

=

⎟⎟

⎜⎜

+

+

=

4

,

151

48

.

53

7

,

116

7

,

116

7

,

176

0

,

100

7

,

116

7

,

176

32

,

35

7

,

116

j

j

(

)

kV

8

,

227

4

,

151

2

,

170

62

,

41

o

j

e

kV

j

=

+

=

(

)

kV

7

,

198

4

,

111

kV

8

,

227

8

,

227

71

,

60

45

,

19

26

,

41

j

e

e

e

E

j

j

j

d

+

=

=

=

°

o

o

kV

65

,

29

121

75

,

15

8

,

227

71

,

60

71

,

60

o

j

j

d

e

e

E

=

=

°

jw

883

,

1

75

,

15

65

,

29

71

,

60

71

,

60

o

o

j

j

d

e

e

E

=

=

background image

11

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

=

+

+

+

=

*

2

2

*

2

2

B

T

B

T

B

B

T

B

T

B

B

C

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

U

U

(

)

kV

960

,

3

0

,

110

0

,

110

178

,

2

0

,

200

0

,

110

*

2

j

j

U

X

P

j

U

B

T

B

B

=

=

=

kV

1

,

110

960

,

3

0

,

110

062

,

2

o

j

C

e

j

U

=

=

o

77

,

62

062

,

2

71

,

60

=

+

=

=

C

G

δ

δ

δ

background image

12

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

B

U

d

E

A

U

G

U

B

I

A

I

A

d

I

jX

UA

ϕ

background image

13

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

Zadanie 2 

km

06

,

0

=

kL

R

km

μS

76

,

2

=

kL

B

MVA

150

=

G

S

kV

75

,

15

=

=

rG

G

U

U

ind.

85

,

0

cos

=

G

ϕ

MW

10

=

=

E

D

P

P

ind.

80

,

0

cos

=

D

ϕ

(

)

MVA

100

200 j

S

A

+

=

nA

A

U

U

=

5

,

1

⎟⎟

⎜⎜

=

nA

A

AU

A

U

U

P

P

n

2

⎟⎟

⎜⎜

=

nA

A

AU

A

U

U

Q

Q

n

(

)

MVA

100

400 j

S

B

+

=

Obliczyć

rozpływ mocy, napięcia w węzłach i narysować

wykres wskazowy. 

background image

14

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

400

,

2

40

06

,

0

=

=

=

L

kL

L

l

R

R

μS

4

,

110

40

76

,

2

=

=

=

L

kL

L

l

B

B

MW

5

,

127

85

,

0

150

cos

=

=

=

G

G

G

S

P

ϕ

(

)

Mvar

0

,

79

85

,

0

1

150

cos

1

sin

2

2

=

=

=

=

G

G

G

G

G

S

S

Q

ϕ

ϕ

kV

121

75

,

15

121

75

,

15

1

=

=

=

T

G

G

U

U

υ

=

+

+

=

'

'

'

G

d

G

G

d

G

G

d

U

X

P

j

U

X

Q

U

E

=

+

+

=

+

+

=

185

115

121

121

176

5

,

127

121

176

0

,

79

121

j

j

(

)

kV

300

kV

185

236

1

.

38

o

j

e

j

=

+

=

background image

15

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

kV

0

,

39

121

75

,

15

300

1

,

38

1

,

38

o

o

j

j

d

e

e

E

=

=

jw

48

,

2

75

,

15

0

,

39

1

,

38

1

,

38

o

o

j

j

d

e

e

E

=

=

Mvar

5

,

7

8

,

0

1

8

,

0

10

sin

cos

2

=

=

=

D

D

D

D

P

Q

ϕ

ϕ

MW

5

,

117

10

5

,

127

1

=

=

=

D

G

T

P

P

P

Mvar

5

,

71

5

,

7

79

1

=

=

=

D

G

T

Q

Q

Q

=

+

=

G

T

T

T

T

G

T

T

T

T

G

A

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

U

U

1

1

1

1

1

1

1

1

=

+

=

121

0

5

,

71

7

,

10

5

,

117

121

7

,

10

5

,

71

0

5

,

117

121

j

(

)

kV

2

,

115

kV

4

,

10

7

,

114

4

,

10

32

,

6

121

18

,

5

o

j

e

j

j

=

=

=

Mvar

8

,

13

7

,

10

121

5

,

71

5

,

117

2

2

2

1

2

1

2

1

2

1

1

=

+

=

+

=

T

T

T

T

T

X

U

Q

P

Q

Δ

background image

16

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

(

)

(

)

MVA

7

,

57

5

,

117

8

,

13

5

,

71

5

,

117

1

1

1

j

j

j

S

S

S

T

T

A

T

+

=

+

=

=

Δ

MW

214

110

2

,

115

200

5

,

1

5

,

1

=

=

⎟⎟

⎜⎜

=

nA

A

AU

A

U

U

P

P

n

Mvar

110

110

2

,

115

100

2

2

=

=

⎟⎟

⎜⎜

=

nA

A

AU

A

U

U

Q

Q

n

MW

21

214

5

,

117

2

2

1

=

=

=

A

A

T

LA

P

P

P

Mvar

4

,

5

110

7

,

57

2

2

1

=

=

=

A

A

T

LA

Q

Q

Q

Mvar

733

,

0

4

,

110

2

1

2

,

115

2

1

2

2

=

=

=

L

A

YA

B

U

Q

Δ

MW

21

=

=

LA

L

P

P

(

)

Mvar

13

,

6

733

,

0

4

,

5

=

=

=

YA

LA

L

Q

Q

Q

Δ

background image

17

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

=

+

=

A

L

L

L

L

A

L

L

L

L

A

B

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

U

U

=

+

+

=

2

,

115

4

,

2

13

,

6

16

21

2

,

115

16

13

,

6

4

,

2

21

2

,

115

j

(

)

kV

114

kV

05

,

3

9

,

113

13

,

0

92

,

2

85

,

0

44

,

0

2

,

115

53

,

1

o

j

e

j

j

j

=

=

=

kV

114

114

71

,

6

18

,

5

53

,

1

o

o

o

j

j

j

B

e

e

e

U

=

=

MW

0865

,

0

4

.

2

2

,

115

13

,

6

21

2

2

2

2

2

2

=

+

=

+

=

L

A

L

L

L

R

U

Q

P

P

Δ

Mvar

577

,

0

16

2

,

115

13

,

6

21

2

2

2

2

2

2

=

+

=

+

=

L

A

L

L

L

X

U

Q

P

Q

Δ

Mvar

717

,

0

4

,

110

2

1

114

2

1

2

2

=

=

=

L

B

YB

B

U

Q

Δ

background image

18

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływ mocy w układzie promieniowym

MW

9

,

20

0865

,

0

21

=

=

=

L

L

LB

P

P

P

Δ

(

)

Mvar

27

,

6

717

,

0

577

,

0

13

,

6

=

=

=

YB

L

L

LB

Q

Q

Q

Q

Δ

Δ

MW

381

9

,

20

400

2

=

=

=

LB

B

B

T

P

P

P

Mvar

7

,

93

27

,

6

100

2

=

=

=

LB

B

B

T

Q

Q

Q

=

+

+

=

B

B

T

B

T

B

B

T

B

T

B

C

U

X

P

j

U

X

Q

U

U

2

2

2

2

=

+

+

=

+

+

=

29

,

7

79

,

1

114

114

18

,

2

381

114

18

,

2

7

,

93

114

j

j

kV

116

29

,

7

116

60

,

3

o

j

e

j

=

+

=

background image

19

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Układ dwumaszynowy 

G1

G2

Z

2

I

θ

j

e

Z

Z

=

2

2

2

δ

j

e

E

E

=

1

I

1

1

1

δ

j

e

E

E

=

θ

α

Im

Re

θ

j

e

Z

Z

=

(

)

(

)

θ

δ

θ

δ

=

=

=

2

1

2

1

2

1

2

1

1

j

j

e

Z

E

e

Z

E

Z

E

Z

E

Z

E

E

I

(

)

θ

δ

δ

θ

+

=

=

2

1

2

1

2

1

*

1

1

1

3

j

j

e

Z

E

E

e

Z

E

I

E

S

(

)

=

+

=

θ

δ

δ

θ

2

1

2

1

2

1

1

cos

cos

Z

E

E

Z

E

P

(

)

=

+

=

θ

δ

θ

12

2

1

2

1

cos

cos

Z

E

E

Z

E

(

)

α

δ

α

+

=

12

2

1

2

1

sin

sin

Z

E

E

Z

E

background image

20

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Układ dwumaszynowy 

(

)

=

+

=

θ

δ

δ

θ

2

1

2

1

2

1

1

sin

sin

Z

E

E

Z

E

Q

(

)

=

+

=

θ

δ

θ

12

2

1

2

1

sin

sin

Z

E

E

Z

E

(

)

α

δ

α

=

12

2

1

2

1

cos

cos

Z

E

E

Z

E

(

)

θ

δ

δ

θ

+

=

=

1

2

2

1

2

2

*

2

2

2

3

j

j

e

Z

E

E

e

Z

E

I

E

S

(

)

=

θ

+

δ

δ

θ

=

1

2

2

1

2

2

2

cos

Z

E

E

cos

Z

E

P

(

)

=

θ

+

δ

θ

=

21

2

1

2

2

cos

Z

E

E

cos

Z

E

(

)

(

)

α

+

δ

α

=

α

δ

+

α

=

12

2

1

2
2

21

2

1

2
2

sin

Z

E

E

sin

Z

E

sin

Z

E

E

sin

Z

E

background image

21

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Układ dwumaszynowy 

(

)

=

+

=

θ

δ

δ

θ

1

2

2

1

2

2

2

sin

sin

Z

E

E

Z

E

Q

(

)

=

+

=

θ

δ

θ

21

2

1

2

2

sin

sin

Z

E

E

Z

E

(

)

α

δ

α

+

=

12

2

1

2

2

cos

cos

Z

E

E

Z

E

R

I

P

P

P

=

+

=

2

2

1

3

Δ

background image

22

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Układ dwumaszynowy 

6.24168

4.20532

P1

i

P2

i

ΔP

i

3.141593

0

δ i.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

6

4

2

0

2

4

6

8

1

P

.

rad

2

,

0

=

α

2

P

P

Δ

12

δ

background image

23

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Układ dwumaszynowy 

11.025749

0.980067

Q1

i

Q2

i

3.141593

0

δ i.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

5

0

5

10

15

.

rad

2

,

0

=

α

12

δ

1

Q

2

Q

background image

24

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Układ dwumaszynowy 

0

=

α

12

2

1

1

sin

δ

=

X

E

E

P

12

2

1

2

sin

δ

=

X

E

E

P

12

2

1

2

1

1

cos

δ

=

X

E

E

X

E

Q

12

2

1

2

2

2

cos

δ

=

X

E

E

X

E

Q

background image

25

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Układ dwumaszynowy 

P1

i

P2

i

ΔP

i

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

6

4

2

0

2

4

6

0

=

α

11.25

1

Q1

i

Q2

i

3.141593

0

δ i.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

5

0

5

10

15

12

δ

12

δ

1

P

2

P

1

Q

2

Q

Przy małych wartościach kąta

12

δ

12

2

1

1

δ

=

X

E

E

P

X

E

E

X

E

Q

2

1

2

1

1

=

Z powyższych wzorów wynika, że przy małych wartościach kąta
(mniej niż

30

stopni) moc czynna zależy przede wszystkim od tego kąta 

a moc bierna od napięć. 

background image

26

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Układ dwumaszynowy 

Krzywa dla mocy czynnej posiada swoje maksimum. Moc tą

nazywamy 

mocą

graniczną

przesyłu i wyraża się

ona zależnościami:  

0

=

α

X

E

E

P

gr

2

1

1

=

X

E

E

P

gr

2

1

2

=

0

α

Z

E

E

Z

E

P

gr

2

1

2

1

1

sin

+

=

α

Z

E

E

Z

E

P

gr

2

1

2

2

2

sin

=

α

Moce graniczne to największe moce jakie można przesłać

pomiędzy dwoma

punktami sieci elektroenergetycznej zdefiniowanych napięciami 
oraz impedancją

pomiędzy nimi.

background image

27

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływy mocy w układzie wielomaszynowym 

G1

G2

G3

1

I

1

E

1

Z

2

I

2

Z

3

I

3

Z

3

E

2

E

Metoda superpozycji 

11

I

1

E

1

Z

21

I

2

Z

31

I

3

Z

11

1

3

2

3

2

1

1

11

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

I

=

+

+

=

3

2

3

2

1

11

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

background image

28

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływy mocy w układzie wielomaszynowym 

(

)

=

+

+

+

+

=

+

=

3

2

3

3

2

2

1

3

1

3

2

1

3

2

3

11

21

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

E

Z

Z

Z

I

I

21

1

3

2

1

2

1

1

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

=

+

+

=

3

2

1

2

1

21

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

31

1

2

3

1

3

1

1

3

2

2

11

31

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

Z

Z

Z

I

I

=

+

+

=

+

=

2

3

1

3

1

31

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

12

I

1

Z

22

I

2

E

2

Z

32

I

3

Z

22

2

3

1

3

1

2

2

22

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

I

=

+

+

=

3

1

3

1

2

22

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

background image

29

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływy mocy w układzie wielomaszynowym 

(

)

=

+

+

+

+

=

+

=

3

1

3

3

2

2

1

3

1

3

1

2

3

1

3

22

12

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

E

Z

Z

Z

I

I

12

2

3

2

1

2

1

2

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

=

+

+

=

3

2

1

2

1

12

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

32

2

1

3

2

3

2

2

3

1

1

22

32

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

Z

Z

Z

I

I

=

+

+

=

+

=

1

3

2

3

2

32

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

13

I

1

Z

23

I

2

Z

33

I

3

Z

3

E

33

3

2

1

2

1

3

3

33

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

I

=

+

+

=

2

1

2

1

3

33

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

background image

30

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływy mocy w układzie wielomaszynowym 

(

)

=

+

+

+

+

=

+

=

2

1

2

3

2

2

1

3

1

2

1

3

2

1

2

33

13

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

E

Z

Z

Z

I

I

13

3

2

3

1

3

1

3

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

=

+

+

=

2

3

1

3

1

13

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

23

3

1

3

2

3

2

3

2

1

1

33

23

Z

E

Z

Z

Z

Z

Z

E

Z

Z

Z

I

I

=

+

+

=

+

=

1

3

2

3

2

23

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

+

=

13

3

12

2

11

1

13

12

11

1

Z

E

Z

E

Z

E

I

I

I

I

=

=

23

3

21

1

22

2

23

21

22

2

Z

E

Z

E

Z

E

I

I

I

I

=

=

32

2

31

1

33

3

32

31

33

3

Z

E

Z

E

Z

E

I

I

I

I

=

=

background image

31

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływy mocy w układzie wielomaszynowym 

=

3

2

1

33

32

31

23

22

21

13

12

11

3

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

E

E

E

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

I

I

I

E

Y

I

=

R

R

Y

nazywana jest macierzą

transferową

sieci elektroenergetycznej. 

=



=

=

*

13

*

3

*

12

*

2

*

11

*

1

1

*

1

1

1

Z

E

Z

E

Z

E

E

I

E

S

(

)

(

)

13

3

1

12

2

1

11

13

3

1

12

2

1

11

2

1

θ

δ

δ

θ

δ

δ

θ

+

+

=

j

j

j

e

Z

E

E

e

Z

E

E

e

Z

E

background image

32

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływy mocy w układzie wielomaszynowym 

(

)

(

)

13

3

1

13

3

1

12

2

1

12

2

1

11

11

2

1

1

cos

cos

cos

θ

δ

δ

θ

δ

δ

θ

+

+

=

Z

E

E

Z

E

E

Z

E

P

(

)

(

)

13

13

13

3

1

12

12

12

2

1

11

11

2

1

1

sin

sin

sin

α

δ

α

δ

α

+

+

=

Z

E

E

Z

E

E

Z

E

P

(

)

(

)

23

23

23

3

2

22

22

2

2

21

21

21

1

2

2

sin

sin

sin

α

δ

α

α

δ

+

+

=

Z

E

E

Z

E

Z

E

E

P

(

)

(

)

33

33

2

3

32

32

32

2

3

31

31

31

1

3

3

sin

sin

sin

α

α

δ

α

δ

+

+

=

Z

E

Z

E

E

Z

E

E

P

(

)

=

+

=

n

i

j

j

ij

j

i

ij

j

i

ii

ii

i

i

Z

E

E

Z

E

P

1

2

sin

sin

α

δ

δ

α

background image

33

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Przepływy mocy w układzie wielomaszynowym 

(

)

(

)

13

13

13

3

1

12

12

12

2

1

11

11

2

1

1

cos

cos

cos

α

δ

α

δ

α

=

Z

E

E

Z

E

E

Z

E

Q

(

)

(

)

23

23

23

3

2

22

22

2

2

21

21

21

1

2

2

cos

cos

cos

α

δ

α

α

δ

+

=

Z

E

E

Z

E

Z

E

E

Q

(

)

(

)

33

33

2

3

32

32

32

2

3

31

31

31

1

3

3

sin

cos

cos

α

α

δ

α

δ

+

=

Z

E

Z

E

E

Z

E

E

Q

(

)

=

=

n

i

j

j

ij

j

i

ij

j

i

ii

ii

i

i

Z

E

E

Z

E

Q

1

2

cos

cos

α

δ

δ

α

background image

34

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Obliczanie macierzy transferowej. Metoda redukcji modelu sieci  

G

1

G

k

M

M

M

M

1

k

k+1

n

M

M

1

I

1

E

1

Z

k

I

k

E

k

Z

M

M

M

M

M

M

k+1

k+k

k+k+1

k+n

Umyślony przewód powrotny

1

k

Dla węzła odniesienia umieszczonego w umyślonym przewodzie powrotnym

równania potencjałów węzłowych są

postaci: 

U

Y

I

=

i

w

Wszystkie węzły rozpatrywanego systemu oznaczone jako 

gdzie 

, podzielimy na dwie grupy: R

E

Do zbioru R

zaliczymy węzły od 1 do k‐tego

czyli

R

w

j

gdzie 

k

j

÷

=1

Do zbioru E

zaliczymy pozostałe węzły czyli

E

w

m

gdzie 

(

)

n

k

i

+

÷

=1

(

) (

)

n

k

k

m

+

÷

+

=

1

background image

35

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Obliczanie macierzy transferowej. Metoda redukcji modelu sieci 

=

E

R

EE

ER

RE

RR

E

R

U

U

Y

Y

Y

Y

I

I

[

]

E

U

=

=

T

k

R

E

E

K

1

0

=

E

I

E

RE

RR

R

U

Y

E

Y

I

+

=

E

EE

ER

U

Y

E

Y

0

+

=

E

Y

Y

U

=

ER

EE

E

1

(

)

=

+

=

+

=

E

Y

Y

Y

E

Y

U

Y

E

Y

I

ER

EE

RE

RR

E

RE

RR

R

1

(

)

E

Y

Y

Y

Y

=

ER

EE

RE

RR

1

E

Y

I

=

R

R

ER

EE

RE

RR

R

Y

Y

Y

Y

Y

=

−1

ER

EE

D

Y

Y

Y

=

−1

to macierz dystrybucji napięć

w

sieci

elektroenergetycznej. 

background image

36

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Obliczanie macierzy transferowej. Metoda redukcji modelu sieci 

k

Z

Z

Z

k

k

RR

1

1

0

0

1

0

0

0

1

1

2

1

=

K

K

M

O

M

K

M

M

M

Y

k

n

k

k

k

k

Z

Z

Z

k

k

RE

+

+

+

+

=

1

2

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

2

1

K

K

K

O

M

M

O

M

M

O

M

M

K

K

Y

[

]

0

Y

Y

RR

RE

=

⎡−

=

0

Y

Y

RR

ER

background image

37

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Obliczanie macierzy transferowej. Metoda redukcji modelu sieci 

1

I

E

1

Z

k

I

E

k

Z

M

M

M

M

M

M

k+1

k+k

k+k+1

k+n

Umyślony przewód powrotny

0

EE

Y

=

+

+

+

n

k

m

m

k

EE

m

U

U

E

U

U

I

Δ

Δ

Δ

Δ

M

M

M

M

1

1

1

0

0

0

0

Y

background image

38

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Obliczanie macierzy transferowej. Metoda redukcji modelu sieci 

n

k

k

k

k

n

k

k

k

k

k

nn

ng

gn

gg

EE

EE

+

+

+

+

+

+

+

=

=

K

K

M

M

1

2

2

1

1

2

1

1

Z

Z

Z

Z

Z

Y

[

]

=

⎡−

=

0

Y

Z

Z

Z

Z

0

Y

Y

Y

RR

nn

ng

gn

gg

RR

RR

R

RR

gg

RR

RR

Y

Z

Y

Y

=

=

+

+

+

+

+

+

+

+

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

gg

Z

Z

Z

Z

,

1

,

,

1

1

,

1

K

M

O

M

K

Z

background image

39

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Obliczanie macierzy transferowej. Metoda redukcji modelu sieci 

2

1

1

1

i

ii

i

i

ii

i

i

Rii

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Y

=

=

j

i

ij

ij

ij

i

Rij

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Y

=

=

1

1

(

) (

)

k

k

k

j

i

+

÷

+

=

1

,

background image

40

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki odbiorów 

p

N

n

U

U

P

P

α

⎟⎟

⎜⎜

=

q

N

n

U

U

Q

Q

α

⎟⎟

⎜⎜

=

2

,

1

4

,

0

÷

=

p

α

0

,

4

2

,

1

÷

=

q

α

6

,

0

=

p

α

0

,

2

=

q

α

2

=

=

q

p

α

α

const

P

U

P

U

R

N

N

o

=

=

=

2

2

const

Q

U

Q

U

X

N

N

o

=

=

=

2

2

1

=

=

q

p

α

α

const

U

P

U

P

I

N

N

=

=

=

3

3

'

const

U

Q

U

Q

I

N

N

=

=

=

3

3

''

0

=

=

q

p

α

α

background image

41

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki odbiorów 

P

n

P

U

n

U

0

=

p

α

1

=

p

α

1

>

p

α

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

0.8

0.9

1

1.1

Q

i

0 6 i 0 01

U

background image

42

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyka węzła

0

=

S

R

0

=

L

R

0

S

X

0

L

X

L

S

X

X

<<

2

U

X

Q

U

L

o

δ

2

n

L

o

n

U

X

Q

U

U

δ

L

n

L

S

n

Z

X

U

X

X

U

S

2

2

1

,

1

1

,

1

+

=

Z

o

n

S

Q

U

U

≅ 1

,

1

δ

Czym większa moc zwarciowa w węźle tym mniejsze spadki napięcia 
wywołuje przepływ

mocy. 

Gdyby moc zwarciowa wynosiła nieskończoność

to jest to tzw. sieć

sztywna.
Napięcie w węźle sieci sztywnej jest stałe niezależne od obciążenia.

Rozpatrzmy linię

elektroenergetyczną

zasilaną

z systemu 

elektroenergetycznego przy następujących założeniach: 

Spadek napięcia wyniesie: 

Moc zwarciowa przy powyższych założeniach wynosi: 

background image

43

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki napięciowe generatora

B

B

B

B

B

B

B

A

U

R

Q

X

P

j

U

X

Q

R

P

U

U

+

+

+

=

0

=

G

R

A

U

d

E

B

U

G

G

U

U

=

G

d

B

G

d

B

G

d

U

X

P

j

U

X

Q

U

E

+

+

=

2

2

⎟⎟

⎜⎜

+

⎟⎟

⎜⎜

+

=

G

d

B

G

d

B

G

d

U

X

P

U

X

Q

U

E

1

=

G

U

2

=

d

X

8

,

0

=

B

P

6

,

0

=

B

Q

72

2

1

2

8

0

1

2

6

0

1

2

2

,

,

,

E

d

=

+

+

=

to moduł

siły elektromotorycznej generatora wynosi:  

Zakładając poniższe parametry generatora w jednostkach względnych: 

background image

44

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki napięciowe generatora

Moduł

siły elektromotorycznej podnosimy do kwadratu i mnożymy przez           :

Otrzymujemy równanie kołowe mocy postaci:

Równanie kołowe mocy przekształcamy względem mocy biernej: 

Zależność

mocy biernej generatora       od napięcia       , siły elektromotorycznej 

oraz mocy czynnej       generatora zostanie zaprezentowana

na wykresach. 

Zależność

powyższa i wykresy nie uwzględniają

regulatora napięcia generatora

i ograniczeń. 

2

2

d

G

X

U

2

2

2

2

2

d

G

G

d

B

G

d

B

G

d

X

U

U

X

P

U

X

Q

U

E

⎟⎟

⎜⎜

+

⎟⎟

⎜⎜

+

=

( )

2

2

2

2

B

B

d

G

d

G

d

P

Q

X

U

X

U

E

+



+

=

⎟⎟

⎜⎜

( )

d

G

B

d

G

d

B

X

U

P

X

U

E

Q

2

2

2

⎟⎟

⎜⎜

±

=

B

Q

G

U

d

E

B

P

background image

45

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki napięciowe generatora

Zależność

mocy biernej produkowanej przez generator synchroniczny 

od napięcia dla 2 różnych wartości siły elektromotorycznej generatora, gdzie 

linia:
9ciągła               ,
9kropkowana              .

72

2,

E

=

6

2,

E

=

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.7

0

Q U

( )

Q1 U

( )

1.1

0.61

U

background image

46

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki napięciowe generatora

Zależność

mocy biernej produkowanej przez generator synchroniczny 

od napięcia dla 2 różnych wartości mocy czynnej generatora, gdzie linia:
9 ciągła               ,
9 kropkowana              .

8

0,

P

=

7

0,

P

=

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0.717

0.133

Q1 U

( )

Q2 U

( )

1.1

0.515

U

background image

47

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki napięciowe generatora

Zależność

mocy biernej produkowanej przez generator synchroniczny 

od napięcia dla 2 różnych wartości reaktancji, gdzie linia:
9 ciągła reaktancja równa 2,0,
9 kropkowana reaktancja równa 1,8.

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0.827

0.2

Q1 U

( )

Q2 U

( )

1.2

0.53

U

background image

48

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki napięciowe generatora

Zależność

mocy biernej produkowanej przez generator synchroniczny w funkcji 

siły elektromotorycznej dla różnych napięć

na zaciskach generatora, gdzie linia: 

ciągła dla            ,

kropkowana dla            ,

kreskowana dla             .  

1

=

G

U

1

>

G

U

1

<

G

U

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

2

1.5

1

0.5

0

0.5

1

0.682

1.784

Q11 E

( )

Q01 E

( )

Q E

( )

Q1 E

( )

Q12 E

( )

Q02 E

( )

2.8

1.524

E

background image

49

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki napięciowe generatora

Zależność

mocy biernej produkowanej przez generator synchroniczny w funkcji 

siły elektromotorycznej dla różnych mocy czynnej generatora, gdzie linia: 
9ciągła dla            ,
9kreskowana dla             .  

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

2

1.5

1

0.5

0

0.5

1

0.712

1.712

Q E

( )

Q1 E

( )

Q11 E

( )

Q01 E

( )

2.8

1.4

E

8

0,

P

=

7

0,

P

=

background image

50

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Charakterystyki napięciowe generatora

Zależność

mocy biernej produkowanej przez generator synchroniczny w funkcji 

mocy czynnej. 

0

0.5

1

1.5

2

1.5

1

0.5

0

0.5

1

0.86

1.86

Q P

( )

Q1 P

( )

1.5

0

P

background image

51

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Dopuszczalny obszar pracy generatora

Dopuszczalny obszar pracy generatora synchronicznego jest ograniczony przez
następujące czynniki: 

1)

Prąd generatora musi być

mniejszy równy od prądu znamionowego tego 

generatora 

Równanie powyższe tworzy okrąg na płaszczyźnie          o środku w początku
układu współrzędnych i promieniu równym mocy znamionowej pozornej 
generatora.
Krzywa 1. 
2) Moc generatora musi być

większa równa od mocy minimalnej bloku 

Krzywa 2.
3) Moc generatora musi być

mniejsza lub równa od mocy maksymalnej bloku 

Krzywa 3.

rG

G

I

I

(

)

2

2

2

3

rG

rG

G

G

I

U

Q

P

+

min

G

G

P

P

max

G

G

P

P

Q

P,

background image

52

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Dopuszczalny obszar pracy generatora

4) Siła elektromotoryczna generatora musi być

mniejsza lub równa od 

maksymalnej siły elektromotorycznej 

Równanie powyższe tworzy okrąg na płaszczyźnie          o środku w

punkcie

i promieniu równym                        .

Krzywa 4.
5) Kąt pomiędzy siłą

elektromotoryczną

generatora a napięciem sieci sztywnej

musi być

mniejszy lub równy od maksymalnej wielkości 

Równanie powyższe tworzy prostą

o początku w

punkcie

i nachyleniu 

równym kątowi         . 
Krzywa 5.

( )

2

max

2

2

2

⎟⎟

⎜⎜

+



+

d

G

d

G

G

d

G

X

U

E

P

Q

X

U

Q

P,



d

G

X

U

2

⎟⎟

⎜⎜

d

G

d

X

U

E

max

max

δ

δ

S

d

U

E

(

)

(

)

max

2

δ

δ

tg

X

U

Q

P

tg

d

G

G

G

U

E

S

d

+

=



d

G

X

U

2

max

δ

background image

53

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Dopuszczalny obszar pracy generatora

6) Temperatura skrajnych części stali statora musi być

mniejszy lub równy od 

temperatury dopuszczalnej 

Równanie powyższe nie daje się

opisać

prostą

analityczną

funkcją. 

Charakterystyka taka jest określana na drodze pomiarowej. 
Krzywa 6.

max

ϑ

ϑ

stojana

1

0.5

0

0.5

0

0.25

0.5

0.75

1

P Q

( )

Pmin Q

( )

Pmax Q

( )

PE Q

( )

Pd Q

( )

PE1 Q

( )

Q

1

2

3

5

4

6

1

background image

54

OBLICZANIE PRZEPŁYWÓW MOCY. 

Dopuszczalny obszar pracy generatora

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1

0

P Q

( )

Pmin Q

( )

Pmax Q

( )

PE Q

( )

Pd Q

( )

PE1 Q

( )

1

1

Q

1

2

3

5

4

6

1


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Kanicki Systemy Rozdział 6
Kanicki Systemy Rozdzial 10 id Nieznany
Kanicki Systemy Rozdzial 5 id 2 Nieznany
Kanicki Systemy Rozdzial 3 id 2 Nieznany
Kanicki Systemy Rozdział 7
Kanicki Systemy Rozdział 4
Kanicki Systemy Rozdział 6
Kanicki Systemy Rozdzial 10 id Nieznany
Kanicki Systemy Rozdział 4
Kanicki Systemy Rozdział 3
Kanicki Systemy Rozdział 5
Obowiązki i uprawnienia operatora systemu rozdzielczego w świetle obowiązujących postanowień Prawa e
rozdzial 1 system?nkowy i?nki ok
rozdział v funkcja systemu szkolnego w procesach reprodukcji społecznej wg szcepańskiego OTRVY22YB

więcej podobnych podstron