电力系统负荷运行特性及数学模型(培训)

aq bq cq 1
电压的静态特性常用二次项表示：
P=PN [ap(V/VN)2+bp(V/VN)+cp] Q=QN[aq(V/VN)2+bq(V/VN)+cq]
其中，VN为额定电压，PN、QN为额定电压下 的有功功率与无功功率，各系数由实际的电压静 态特性用最小二乘法拟合得到。并且有：
电力系统负荷运行特性及数学模型
电力系统的负荷与负荷曲线 负荷特性
负荷概述
发电厂所生产的电能，除了一小部分在传输和分配 过程中损失外，全部供给了用户，所有用户所使用 的功率(有功功率与无功功率)叫做电力系统负荷。
1、负荷的组成 电力系统负荷（电力系统综合用电负荷Байду номын сангаас 电力系统供电负荷 电力系统发电负荷 2、负荷的单位 W，KW，MW，GW；VA，KVA，MVA
1．恒定阻抗模型 2．多项式模型 3．幂函数模型
1.恒定阻抗模型
模型简单，结果与真实情况有较大差别， 使用时注意场合。
一般用在负荷端电压变化不大、负荷容量 小、且精度要求不高的场合
2．多项式模型
P apU 2 bpU cp
Q

aqU
2

bqU

cq

ap bp cp 1
某综合负荷的静态特性曲线。
负荷的静态特性
P FP U , f Q Fq U , f
负荷的动态特性
计及运行状态从一种状态变化到另一种状 态时负荷急剧变化的中间过程 。
P p U , f , dU dt , df dt , dU df Q q U , f , dU dt , df dt , dU df
•峰荷-- --Pmax •腰荷
•基荷
腰荷 基荷
0 4 8 12 16 20 24 t/h
•谷荷-----Pmin
P (kw)
新增容量
•平均负荷----Pav
年负荷曲线
装机容量 B
•总耗电量----W
机组检修 A
•负荷率-----km
•最小负荷系数-----α
以日负荷曲线为例说明：
0
t/月
2 4 6 8 10 12
4、负荷曲线对电力系统运行的作用
日负荷曲线-----是安排日发电计划和确 定系统运行方式的重要依据
年负荷曲线-----是安排发电设备检修计 划和制定发电机组或发电厂的扩建或 新建计划提供依据。
3-2、负荷特性与负荷模型
1、负荷特性 综合负荷的功率随系统的运行参数（主要电
压与频率）的变化而变化，反映这种变化规律 的曲线或数学表达式称为负荷特性。包含动态 特性与静态特性。静态特性又分为静态电压特 性（频率不变时）与静态频率特性（电压不变 时）。一般通过实测确定。下面是某综合负荷 的静态特性曲线。
3、负荷的分类
按用电设备-----异步电动机、同步电动机、电热 装置、整流装置、照明设备等
按用户性质------工业负荷、农业负荷、交通运输 业负荷、市政及生活用电等
按用户的重要程度------一级负荷、二级负荷、三 级负荷
按负荷的工作特点------连续性负荷、间断性负荷、 冲击负荷等
ap+ bp +cp=1 aq+ bq +cq=1
当电压与频率都在额定值附近微小变化时，可以 作线性化处理。
P=PN(1+kpvΔV) 或 P=PN(1+kpf Δf) Q=QN(1+kqvΔV) 或 Q=QN(1+kqf Δf) 同时考虑电压和频率变化时可以采用
P=PN(1+kpvΔV) (1+kpf Δf) Q=QN(1+kqvΔV) (1+kqf Δf) 其中ΔV =（V-VN）/VN
24
Wd Pdt
0
Pav

Wd 24

1 24 Pdt
24 0
Pmin Pm a x
km

Pav Pm a x
3、各类负荷年利用小时数（Tmax）
负荷类型
Tmax /h
户内照明及生活用 电 一班制企业用电 二班制企业用电 三班制企业用电 农灌用电
2000~3000
1500~2200 3000~4500 6000~7000 1000~1500
Δf =（f - fN ）/ f N
3．幂函数模型
P U pu p
Q
U qu q

dp du

pu
dp df

pf
本课程中的负荷模型只作简化处理。 潮流计算时，负荷用恒定功率 短路计算时，含源阻抗支路或恒定阻
抗支路。 稳定计算时，恒定阻抗或不同比例的
按负荷的构成范围------电网负荷、地区性负荷、 小区负荷、单个负荷等
4、工业用电典型负荷比重（%）
3-1负荷的描述-----负荷曲线
负荷曲线 日负荷曲线 年（最大）负荷曲线 年持续负荷曲线
1、典型日负荷曲线
P (kw)
峰荷 Pmax
2、负荷曲线的描述 日负荷曲线 谷荷 Pmin
异步电动机负荷特性
TJ
d*
dt

Pa*
*
M a*

M e*
M m*
M m K 1 1 s
电力系统综合负荷
电力系统综合负荷可以简单地表示为一个 静态（不旋转）负荷与一台等值异步电动 机的组合。
二、负荷综合特性模型-----对负荷特 性的物理模拟或数学描述
补充:工业及民用负荷配电系统
负荷在电网中如何接入？
配电系统分为:TN, IT, TT系统三种。
1、几种配电方式
① TN系统。 电源有一点（通常是中性点）直接接
地，负荷側的建筑物电气装置的外露导电 部分通过保护线与该接地点连接的系统。
a) TN-S系统。整个系统中保护线PE 与中性线N是分开的，见下图
“
L1
三
L2 L3
相N
五 PE
线
制
”
变压器 的“地”
中性线（地 线、零线）
保护 接地
三 相 负 荷
电源接地极
外露导电部分
外露导电部分
“
b) TN-C系统。整个系统中保护线PE 与中性线N是合一的，见下图。
恒定阻抗与异步电动机的组合。
补充：负荷预测概述 ---电力部门一项十分重要的基础工作
长期负荷预测 中、短期负荷预测 超短期负荷预测
负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神 经网络、模糊数学等。
负荷预测与许多因素相关联，如所在地区的规 模、人口、经济水平、负荷结构、地理位置、 气候条件、人们生活习惯、电价政策等等。