第09章 电力系统的负荷

《电力系统分析

》(II)HuazhongUniversityofScienceandTechnology石东源

dongyuanshi@陈金富2011-2012学年度第二学期2012.2.21—2012.4.17电力系统分析课程的主要内容系统地讲述电力系统运行状况分析计算的原理和方法发电机变量功率：PG+jQG电压：VG∠θG电流：IG磁链：Ψ电动势：Е功角：δ电力网变量：Iij支路功率：Pij+jQij节点电压：Vi∠θiPij+jQijVi∠θiPLD+jQLD负荷变量：PLD+jQLDVLD∠θLD；ILD短路计算潮流计算稳定计算经济运行&优化计算额定参数系统参数运行变量电力系统：由许多元件构成的电路电力系统分析（I）——短路计算系统各元件采用等值电路表示阻抗计算元件各序电抗的物理意义及计算方法标幺参数的归算系统输入阻抗、转移阻抗、计算电抗节点导纳矩阵或节点阻抗矩阵计算（CH4）基于电路分析方法（CH6，CH8）关注运行变量:

电流、电压发电机：基本方程式突然短路的物理过程等值电路及参数CH3，CH5输电线路及变压器等值电路及参数CH2，CH7负荷等值电路及参数CH6、CH7电力系统分析（II）——潮流计算电力网各元件：等值电路和Y阵发电机和负荷：节点注入功率潮流方程：节点注入功率与节点电压之间的数学关系潮流方程求解：非线性代数方程，Newton法等关注运行变量:

功率和电压电压无功优化、经济运行、稳定计算等的基础发电机：节点注入功率：PG+jQG电压：VG∠θGPij+jQijVi∠θiPLD+jQLD负荷：节点注入功率：PLD+jQLD电压：VLD∠θLD电力网变量：支路功率：Pij+jQij节点电压：Vi∠θi电力系统分析（II）——稳定计算电力网各元件：等值电路和Y阵发电机：转子运动方程和Park方程负荷：电动机方程式和ZIP暂态稳定：非线性微分数值计算，分段计算法、改进欧拉法等（CH17）静态稳定：小扰动线性化方程特征值分析（CH18）关注运行变量：

发电机功角Pij+jQijVi∠θiPLD+jQLD电力网变量：Y阵支路功率：Pij+jQij节点电压：Vi∠θi发电机：功率：PG+jQG电压：VG∠θG电流：IG磁链：Ψ电动势：Е功角：δ负荷：转差：s功率：PLD+jQLD电压：VLD∠θLD电力系统分析（II）——内容9）负荷10）电力传输的基本概念11）潮流计算12）无功功率平衡和电压调整13）有功功率平衡和频率调整14）电力系统经济运行15）电力系统稳定性的基本概念16）电力系统电磁功率特性17）电力系统暂态稳定性18）电力系统静态稳定性19）提高电力系统稳定性的措施国内外同类参考教材[1]陈珩.电力系统稳态分析.北京:水利电力出版社，1995

[2]李光琦.电力系统暂态分析.北京:水利电力出版社，1995

[3]王锡凡,方万良,杜正春.现代电力系统分析.北京:科学出版社，2003

[4]张伯明,陈寿孙,严正.高等电力网络分析.北京:清华大学出版社，2007

[5]韩祯祥.电力系统分析.杭州:浙江大学出版社，2005

[6]P.Kunder,PowerSystemStabilityandControl.北京:中国电力出版社，2002

[7]J.DuncanGlover,Mulukutla.S.Sarma.PowerSystemAnalysisandDesign.北京:机械工业出版社（影印版），2004

[8]ArthurR.Burgen,VijayVittal.PowerSystemAnalysis.北京:机械工业出版社（影印版），2005电力系统的负荷：泛指电力用户用电设备，或电力系统中设备所消耗的电功率，是一个统计量负荷的组成负荷曲线（负荷的实际变化）负荷特性与负荷模型（负荷的数学描述）HuazhongUniversityofScienceandTechnology第九章：电力系统的负荷综合用电负荷：系统所有电力用户的用电设备所消耗的电功率主要用电设备异步电动机同步电动机电热装置整流装置照明设备电力系统的负荷—负荷的组成电力系统的负荷—负荷的组成综合用电负荷：系统所有电力用户的用电设备所消耗的电功率按用户性质分类工业负荷农业负荷交通运输负荷居民用电负荷商业用电负荷不同性质的用户，同类性质用户不同的行业，各类用电设备的比重各不相同用电设备综合性中小工业纺织工业化学（化肥厂、焦化厂）化学（电化厂）大型机械加工钢铁工业异步电动机79.199.856.013.082.520.0同步电动机3.244.01.310.0电热装置17.70.215.070.0整流装置87.01.2合计100100100100100100表9-1几个工业部门用电设备比重的统计（%）电力系统的负荷—负荷的组成电力系统的负荷—负荷的组成综合用电负荷：系统所有电力用户的用电设备所消耗的电功率系统供电负荷：系统综合用电负荷加上电网功率损耗系统发电负荷：系统供电负荷加上发电厂厂用电负荷电力系统的负荷—负荷曲线日负荷曲线：描述系统24小时负荷的变化，用于安排日发电计划和确定系统运行方式，常绘成阶梯曲线日平均负荷负荷率最小负荷系数研究课题：短期负荷预测（间隔1小时），超短期负荷预测（间隔15分钟）峰荷谷荷反映负荷曲线的起伏特性电力系统的负荷—负荷曲线日负荷曲线：不同行业有功功率负荷曲线具有不同的特点钢铁工业负荷食品加工业负荷α=0.85α=0.13电力系统的负荷—负荷曲线日负荷曲线：不同行业有功功率负荷曲线具有不同的特点农村加工负荷市政生活负荷电力系统的负荷—负荷曲线日负荷曲线：削峰填谷，提高最小负荷系数，降低网损，分时电价/储能电力系统的负荷—负荷曲线年最大负荷曲线：一年内每月/日最大有功功率变化的情况，主要用于安排发电设备的检修计划、制定电厂扩建或新建计划检修机组容量×检修时间：发电设备计划检修通常在夏季水电大发时安排系统新装机组容量：相对最大负荷保持一定的备用容量电力系统的负荷—负荷曲线年持续负荷曲线：按一年中系统负荷数值大小及持续小时数顺序排列绘制。计算全年耗电量最大负荷利用小时数安排发电计划和进行可靠性估算时，常用到年持续负荷曲线。根据用户性质，可以大致确定Tmax，近似估算用户全年用电量。表9-2各类用户年最大负荷利用小时数（经验值）电力系统的负荷—负荷曲线负荷类型Tmax/h户内照明及生活用电2000~3000一班制企业用电1500~2200二班制企业用电3000~4500三班制企业用电6000~7000农灌用电1000~1500电力系统的负荷—负荷特性与负荷模型综合负荷：电力系统分析计算中，常将难以胜数的电力用户合并为数量不多的负荷，分别接在不同地区不同电压等级的母线上，代表一个地区或企业综合负荷：一定数量的各类用电设备及相关变配电设备的组合，代表一个地区，或者一个企业负荷特性：综合负荷的功率随系统运行参数（电压、频率）变化而变化电力系统的负荷—负荷特性与负荷模型负荷动态特性：V

和f

急剧变化时，负荷功率随时间的变化；负荷静态特性：稳态下负荷功率与V

和f

的关系；负荷的电压静态特性：f维持为额定值不变时，负荷功率与V

的关系；负荷的频率静态特性：负荷端V

维持额定值不变时，负荷功率与f的关系电力系统的负荷—负荷特性与负荷模型负荷的电压静态特性（二次多项式模型、ZIP模型）负荷的频率静态特性/电压频率静态特性负荷静态特性的其它数学表达形式：幂函数，等负荷模型：对负荷特性的物理模拟(物理模型)或数学描述(数学模型)电力系统的负荷—负荷特性与负荷模型综合负荷的动态特性采用微分方程和代数方程描述；电力系统负荷建模（研究课题）制定模型结构确定模型参数参数具有随机性和时变性电力系统分析计算中负荷的简化处理潮流计算：恒定功率，或考虑线性化静态特性；短路计算：含源阻抗支路，或恒定阻抗支路稳定计算：恒定阻抗，或恒定阻抗