第3章电力系统负荷

d( P / PN ) PU d(U / U N )
f fN
d(Q / QN ) QU d(U / U N )
f fN
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频率特性系数的物理含义
当负荷功率和电压均为额定值时，
功率对频率的变化率，即
d( P / PN ) Pf d( f / f N ) U U
N
d(Q / QN ) Qf d( f / f N ) U U
Pf
d ( P / PN ) d ( f / f N ) U U
N
(2πfL ) 2 2 2 R (2πfL ) 2
2 sin 2
Qf
d (Q / QN ) d ( f / f N ) U U
cos 2 1
cos 2
N
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• 对于容性阻抗，同理可得
P U QU 2
Pf 1 cos 292016/9/22解
• 首先对数据进行排序，可知:
5 4 13 3 6 2 7
13167.87 13271.03 13431.04 13493.77 13508.57 13697.5 13859.81 13954.78 14427.07 14925.94 14978.38 15059.31 15138.55 15222.71 15406.9 15590.16 15692.06 15760.61 15786.58 15806.29 15827.7 15833.54 16036.88 16112.65 355989.7 14832.9 92.05751
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电气工程基础(I)
Fundamentals of Electric Power and Energy Engineering
上海交通大学 电子信息与电气工程学院电气工程系 讲师：刘学智 Email: liuxz@
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第3章 电力负荷
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电力负荷分类
N
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(三)恒定阻抗式负荷静态特性
U2 P 2 R 2 R (2πfL )
U2 U2 Q 2 X 2 (2πfL ) R (2πfL ) 2 R (2πfL ) 2
由幂函数形式可得
PU＝QU＝2
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恒 定 阻 抗
（1） U2 U2 Q 2 X 2 (2πfL) 2 2 R (2πfL) R (2πfL) U2 P 2 R 2 R (2πfL)
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各类用户的 Tmax
负荷类型
户内照明及生活用电
Tmax （h） 2000~3000
单班制企业用电
两班制企业用电 三班制企业用电 农灌用电
1500~2200
3000~4500 6000~7000 1000~1500
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例题 画出负荷曲线
时间(h) 1 2 3 负荷(MW) 13954.78 13697.5 13493.77 时间(h) 13 14 15 负荷(MW) 13431.04 15406.9 16036.88
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电力负荷分类
综合负荷：电力系统用户用电设备所消耗电功率的总和。 供电负荷：综合负荷和电力网功率损耗之和。 发电负荷：供电负荷与厂用电之和。
综合用电负荷
电力网的 功率损耗
供电负荷
厂用电
发电负荷
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负荷曲线的分类
描述某一段时间内用电负荷大小随时间变化规律的曲线。
①按功率性质
建或扩建电厂的容量提供依据。
⑶年持续负荷曲线的定义 按一年内系统负荷数值的大小及其累计小时数顺序由大至小排列而成的曲
线。
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年负荷曲线
⑷年持续负荷曲线的作用
①安排发电计划及进行可靠性估计。 ②计算用户全年的耗电量A
A
8760 0
Pdt
⑸最大负荷利用时间Tmax A 1 8760 Tmax Pdt 0 Pmax Pmax
B.最小负荷系数 Pmin
峰填谷”等措施，尽量使
得km、趋近于1。
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负荷曲线
• 日用电量与平均负荷：
T
1 288 A P (t )dt Pi ti Pi ti Pi 12 i 1 i 1 i 1 0 Pav A 24 MW
日负荷曲线的作用
安排日发电计划
确定各发电厂的发电
任务及系统的运行方式
计算用户日用电量等
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年负荷曲线
年最大负荷曲线
年持续负荷曲线
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年负荷曲线
⑴年最大负荷曲线的定义
描述一年内每月（或每日）最大有功负荷随时间变化情况的曲线。
⑵年最大负荷曲线的作用 制订发电设备的检修计划。检修机组应尽量安排在负荷量小的时段；为新
Ad

0
P d t Pk t k
k 1
9
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日负荷曲线 日平均负荷Pav 1 24 1 24 Ad Pav P d t Pk tk 0 24 24 k 1 24
km、值愈小，表明负
A.负荷率km
km
Pav Pmax
Pmax
荷波动愈大，发电机的利 用率愈差。km和愈大， 负荷特性愈好。采用“削
N
288
MWh
• N=288, 表示 ti=5 分钟 ，即1/12 h
负荷曲线
• 日负荷率 (负荷因子)：
288
Pi ti Pav i 1 100% 100% Pmax T Pmax
P
i 1
288
i
12 24 Pmax
100%
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1------等效恒定阻抗负荷 2------等效恒定电流负荷 3------等效恒定功率负荷
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(二)幂函数式负荷静态特性
• 负荷特性常用幂函数形式表示 • 因为幂函数式中的幂系数PU、 QU、 Pf、 Qf比多项式中的各系数AP、BP、 CP、 AQ、BQ、CQ容易确定。
PU Pf
电 压 特 性 系 数
U P PN U N
U Q QN U N


f f N
f f N
QU
Qf
频 率 特 性 系 数
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电压特性系数的物理含义
当负荷功率和频率均为额定值时， 功率对电压的变化率，即
有功负荷曲线 无功负荷曲线 日负荷曲线 月负荷曲线 季负荷曲线
③按负荷范围 用户负荷曲线 地区电网负荷曲线 电力系统负荷曲线
②按 时
间
年负荷曲线
5
负荷曲线
11740
11240 10740
• 最大负荷 11920.74MW ，17:35， in 212 section • 最小负荷 7948.04MW ，3:45， in 46 section • 平均负荷 10069.72MW • Date source: 2004-
Pmax
A
Pav
η
负荷特性与模型
• ⑴负荷特性的定义 • 反映负荷功率随系统运行参数(电压U或频率f) 的变化而变化规律的曲线或数学表达式。
静态特性 负荷特性 动态特性
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负荷特性的分类
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• ⑵负荷特性的主要研究方法
①实测法
需要大量的测点，且测点的电压变化要求大于±10％。实测中变化频率也 相当困难。
Qf cos 2
• 恒定阻抗模型最简单，可大大提高分析 计算的速度，但与实际情况的误差较大。 • 通常只在负荷容量小、端电压波动不大、
法或阶梯法描绘。
折线法负荷曲线
阶梯法负荷曲线
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负荷曲线
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日负荷曲线
• 日负荷曲线的定义:描述一天24小时内负荷随时间变化规律的曲线。 • 日最大负荷、日最小负荷、峰荷、腰荷和基荷 • 峰谷差 • 日用电量Ad
日有功负荷曲线所围成的面积。
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日最大负荷Pmax和日最小负荷Pmin的差值。
U P PN U N U Q QN U N
PU
幂
函 数
f f N
Pf

QU
f f N
Qf
（2）
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• 对于感性阻抗，当系统频率偏差很小时，可得有功、无功频率特性 系数分别为
P FP (U , f )
Q FQ (U , f )
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负荷静态特性常用近似模型
多项式 幂函数
恒定阻抗
负荷静态模型的使用范围
电力系统的潮流计算 频率稳定、电压稳定分析计算 无功优化补偿等分析计算
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(一)多项式负荷静态特性
U 2 U P PN AP B P U CP U N N d(P / P ) N 1 d( f / f N ) f f f N N f f f N N
实测法的难度较大，一般不使用这种方法。
②辨识法
最小二乘法
卡尔曼滤波法 非线性递归滤波法
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将负荷当成一整体，根据现场采集的测 量数据，确定负荷模型的结构，然后辨识 所采集的数据得出模型所需参数。
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负荷模型
电力系统分析计算中对负荷特性所作的物理模拟或数学描述
负荷的静态特性 • 反映电压和频率缓慢变化时负荷功率变化的特性。
U 2 d(Q / Q ) U N Q QN AQ U BQ U CQ 1 d( f / f ) N N N
负荷的电压特性
负荷的频率特性
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若不计负荷的频率特性 U 2 d(P / P ) f U N P PN AP U BP U CP 1 d( f / f ) N N N f N f N U 2 d(Q / Q ) f U N Q QN AQ B C Q Q 1 U f U d( f / f ) N f N N N N
Pmin
• 最小功率 Pmin= 13167.87 MW (5h)
• 最大功率 Pmax= 16112.65 MW (18h) • 日用电量 A=355989.7 MWh • 平均功率 Pav= 14832.904 MW • 日负荷率 η = 92.058%
1 8 24 23 22 12 21 14 9 20 17 19 10 11 16 15 18
U 2 U P PN AP B P U U CP N N
负荷静态模型系数的意义
AP、BP、CP AQ、BQ、CQ
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U 2 U Q QN AQ B C Q Q U UN N
10240
9740 9240 8740 8240 7740 -10
11-18 ，Shanghai
10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290
load curve
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日有功负荷曲线
实际中只能得到离散时间的实测（或估计）值，因此一般用折线
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1
U P PN AP U N
2
2
U B P UN
2
CP

3
U Q QN AQ U N
U B Q UN
CQ
4
5 6 7 8 9 10 11 12
13271.03
13167.87 13508.57 13859.81 14427.07 15590.16 15806.29 15827.70 15138.55
16
17 18 19 20 21 22 23 24
15833.54
15760.61 16112.65 15786.58 15692.06 15222.71 15059.31 14978.38 14925.94