第二章电力系统负荷.

第二章电力系统的负荷1负荷的表示方法2负荷特性与模型3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭1本章内容：掌握负荷的表示方法、负荷曲线和负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用；掌握最大负荷利用时间的物理意义；熟悉负荷特性，了解负荷的数学模型；熟悉谐波分析中常用的若干特征量和电力系统中主要谐波源及其特点。重点：负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用；最大负荷利用时间的物理意义以及负荷特性。难点：负荷特性。什么是电力系统的负荷？电力系统生产过程火电厂用户新能源发电厂升压变压器高压输电网网损降压变压器综合负荷水电厂厂用电供电负荷发电负荷综合负供电负荷：综合供户荷负电电与备网用消率之电耗。率和。和。荷：发力电系负统荷用:负电用和荷设力厂所功电耗损和功之的总2－1负荷的表示方法电力系统的负荷表示方法1负荷的表示方法负荷功率2负荷特性与模型负荷曲线3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭一、负荷功率有功功率（P）1负荷的表示方法——把电能转换为其他能量（机械能、光能、热能等）并在用电设备中真实消耗掉的功率2负荷特性与模型3电力系统无功功率的定义？中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭3电力系统中的谐波一、负荷功率无功功率（Q）1负荷的表示方法2负荷特性与模型——并不做功，只是用来完成电磁能量的相互交换所需的功率。与有功功率同样重要。电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭一、负荷功率1负荷的表示方法三相ab2负荷特性与模型负荷cUPIP3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭=U一、负荷功率UP相量图1负荷的表示方法0IPα固定轴2负荷特性与模型β-β*IP3电力系统中的谐波单相复数功率*SPPIP电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭SPPIP=UPP(+())=UI一、负荷功率*1负荷的表示方法=UPIP()=UPIP2负荷特性与模型=UPIPcos+jUPIPsinSP=P+jQUPα3电力系统中的谐波P=UPIPcosQ=UPIPsin0β-β电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭IP*IP二、负荷曲线负荷曲线1负荷的表示方法——描述某一段时间内用电负荷功率大小随时间变化规律的曲线。2负荷特性与模型3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭二、负荷曲线负荷曲线的分类1负荷的表示方法①按功率性质（纵坐标）有功负荷曲线无功负荷曲线②按时间日负荷曲线季负荷曲线2负荷特性与模型年负荷曲线（横坐标）月负荷曲线3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭（一）日负荷曲线日负荷曲线1负荷的表示方法——描述一天24小时内负荷随时间变化规律的曲线。2负荷特性与模型3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭+0（一）日负荷曲线日平均负荷1负荷的表示方法PavPdtkm,与负荷特性?124242负荷特性与模型负荷率最小负荷系数Pmaxkm==Pmin3电力系统中的谐波PavPmaxPminPmax(0km1)(01)电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭（一）日负荷曲线1负荷的表km,与负荷特性PavPmaxkm=PminPmax=示方法km、值越大，表(0km1)(01)明负荷波动越小，发电机的利用率越2负荷特性与模型3电力系统好，负荷特性越好。电力系统运行应采用“削峰填谷”等措施，尽量使得km、趋近于1。中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭（一）日负荷曲线削峰填谷1负荷的表示方法2负荷特性与模型3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭（一）日负荷曲线日负荷曲线的作用1负荷的表示方法安排日发电计划，确定各发电厂的发电任务2负荷特性与模型计算用户日用电量等3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭（二）年负荷曲线1负荷的表年最大负荷曲线年持续负荷曲线示方法年最大负荷曲线的定义2负荷特性与模型——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。3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭（二）年负荷曲线年最大负荷曲线的作用1负荷的表示方法2负荷特性与模型制订发电设备的检修计划。为新建或扩建电厂的容量提供依据。3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭（二）年负荷曲线年持续负荷曲线的定义1负荷的表示方法——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。P（MW）2负荷特性与模型3电力系统中的谐波1001009080706050403020100020003000400050006000700080008760时间（h)电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭+（二）年负荷曲线年持续负荷曲线的作用1负荷的表示方法进行可靠性估计计算用户全年的耗电量100P（MW）面积即为全年耗电量87600PdtW=2负荷特性与模型908070年最大负荷利用时间Tmax=W/Pmax3电力系统中的谐波1006050403020时间（h)电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭100020003000400050006000700080008760负荷类型TTmax（h）居民用电2000~3000单班制企业用电1500~2200两班制企业用电3000~4500三班制企业用电6000~7000农业用电1000~1500各类用户的Tmax1负荷的表示方法2负荷特性与模型3电力系统中的谐波用户全年的耗电量：电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭W=Pmax×Tmax阶梯电价1负荷的表示方法家用电器彩电数量额定功率（W）1100冰箱190洗衣机1430电饭煲1700阶梯每月电量电价水平2负荷特性与模型电电合脑灯计16/150401510用户全年的耗电量（不含空调负荷）第一档第二档第三档0-180基础电价181-400每度提高0.05元401以上每度提高0.30元3电力系统中的谐波W=Pmax×Tmax=1.51×2000=3020(度)*平均每月252度电电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2－2负荷特性与模型负荷特性的定义1负荷的表示方法2负荷特性与模型——反映负荷功率随系统运行参数(电压或频率）的变化而变化规律的曲线或数学表达式。静态特性——反映电压和频率缓3电力系统中的谐波慢变化时负荷功率变化特性动态特性——反映电压和频率急剧变化时负荷功率变化特性电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭负荷特性232－2负荷特性与模型负荷特性主要研究方法——实测法、辨识法1负荷的表示方法2负荷特性与模型（1）实测法——通过改变系统频率和电压来获取负荷有功和无功特性曲线需要大量测点，测点电压变化要大于±10％实测中要求变化频率，更加困难。实测法的难度较大，一般不使用这种方法。3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭242－2负荷特性与模型实测法负荷特性曲线1负荷的表示方法2负荷特性与模型6kV综合中小工业负荷的静态特性（a）电压静态特性(b)频率静态特性3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭252－2负荷特性与模型（2）辨识法1负荷的表——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。示方法2负荷特性与模型最小二乘法常用的辩识方法卡尔曼滤波法3电力系统中的谐波非线性递归滤波法电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭26东北电网500kV人工短路试验1负荷的表示方法2负荷特性与模型3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭272－2负荷特性与模型负荷模型1负荷的表示方法——在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。2负荷特性与模型3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭28一、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。P=FP(U,f)1负荷的表示方法2负荷特性与模型Q=FQ(U,f)3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭29一、负荷的静态特性负荷静态特性常用近似模型1负荷的表示方法2负荷特性与模型3电力系统中的谐波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电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭30UUP=PNAP+BP+CP1+d(P/PN)fU2UQ=QNAQ+BQ+CQ1+f一、负荷的静态特性(一)多项式负荷静态特性1负荷的表示方法2UNUNd(f/fN)fNfN2负荷特性与模型UNUNd((Q/QN)fd(f/fN)fNN负荷的电压特性负荷的频率特性3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭31U2UP=PNAP+BP+CP1+d(P/PN)fUUQ=QNAQ+BQ+CQ1+d(Q/QN)fUU+BP+CPUUQ=QNAQ+BQ+CQ一、负荷的静态特性若不计负荷的频率特性1负荷的表2示方法2负荷特性与模型UNUNUNUNd(f/fN)fNfNd(f/fN)fNfN2UNUNP=PNAP3电力系统中的谐波2电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭32UNUNUP=PNAPU+BP+CPUQ=QNAQU+BQ+CQ一、负荷的静态特性2121负荷的表示方法3UNUN22负荷特性与模型UNUN1—恒定阻抗负荷；2—恒定电流负荷；3—恒定功率负荷；3电力系统中的谐波AP,BP,CP,AQ,BQ,CQ分别为恒定阻抗、恒定电流和恒定功率负荷占总有功负荷和总无功负荷的百分数电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭33UUP=PNAP+BP+CPUUQ=QNAQ+BQ+CQ一、负荷的静态特性思考题？1负荷的表示方法2负荷特性与模型3电力系统中的谐波2UNUN2UNUN当P、Q、U均为额定值时，AP、BP、CP，AQ、BQ、CQ之间的关系如何？怎样得到恒定阻抗、恒定电流、恒定功率的负荷特性？电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭34P=PNQ=QN一、负荷的静态特性(二)幂函数式负荷静态特性1负荷的表示方法PfQfPUQU电压特性系数频率特性系数2负荷特性与模型3电力系统中的谐波ffNffNUUNUUN电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭35一、负荷的静态特性电压特性系数的物理含义1负荷的表示方法——当负荷功率和频率均为额定值时，功率对电压的变化率，即2负荷特性与模型Nd(P/PN)d(U/UN)f=fPU=Nd(Q/QN)d(U/UN)f=fQU=3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭36一、负荷的静态特性频率特性系数的物理含义1负荷的表示方法——当负荷功率和电压均为额定值时，功率对频率的变化率，即2负荷特性与模型Pf=Qf=3电力系统中的谐波d(P/PN)d(f/fN)U=UNd(Q/QN)d(f/fN)U=UN电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭37一、负荷的静态特性1负荷的表示方法——负荷特性常用幂函数形式表示，因为幂函2负荷特性与模型数式中的幂系数PU、QU、Pf、Qf比多项式中的各系数AP、BP、CP、AQ、BQ、CQ容易确定。3电力系统中的谐波电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭38PUQUPfQf白炽灯1.600.000.000.00荧光灯1.003.001.00-2.80家用电器0.301.800.10-1.60冷冻器0.800802.502500.60060-11.4040电视机2.005.200.00-4.60电阻型加热器2.