工業(yè)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模和仿真分析

1、工業(yè)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模和仿真分析（In dustrial power system dyn amic modeli ng and simulatio n an alysis）一、概述工業(yè)電力系統(tǒng)：大型電力系統(tǒng)復(fù)雜性：本身有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)中型工業(yè)電力系統(tǒng)：即使無(wú)發(fā)電機(jī)，也包括大量中壓電動(dòng)機(jī) 意義、內(nèi)容：1、確定通過動(dòng)態(tài)建模與仿真分析驗(yàn)證：1、機(jī)組的暫態(tài)穩(wěn)定（極限切除時(shí)間）2、特定的大容量電動(dòng)機(jī)的電壓穩(wěn)定3、校驗(yàn)電流電壓型保護(hù)的定植4、確定低頻減載與孤網(wǎng)運(yùn)行二、介紹原件與組成：（一）、同步電機(jī)實(shí)用模型：1、 意義：對(duì)于dqO坐標(biāo)下同步電機(jī)方程，如果單獨(dú)考慮與定子d繞組、q繞組相獨(dú)立的零軸繞組，則在計(jì)

2、及 d,q,f,D,Q5個(gè)繞組的電磁過渡過程（以繞組磁鏈或電流為狀態(tài)量）以 及轉(zhuǎn)子機(jī)械過渡過程 （以3及3為狀態(tài)量）時(shí)，電機(jī)為七階模型。對(duì)于一個(gè)含有上百臺(tái)發(fā)電機(jī)的多機(jī)電力系統(tǒng)， 若再加上其勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速器和原動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)方程，則將會(huì)出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)”給分析計(jì)算帶來(lái)極大的困難。因此在實(shí)際工程問題中，常對(duì)同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型作不同程度的簡(jiǎn)化，以便在不同的場(chǎng)合下使用。2、對(duì)派克方程中的轉(zhuǎn)子變量若一,則可用定子側(cè)等效量取代原來(lái)的轉(zhuǎn)子量，得到用這些實(shí)用等效量表示的同步電機(jī)實(shí)用方程。原派克方程中的定子量，保留易測(cè)量及計(jì)算的和及和，而消去和 兩個(gè)變量。3、三階實(shí)用模型其簡(jiǎn)單而又能計(jì)算勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，因而廣泛的應(yīng)用于精

3、度要求不十分高，但仍需計(jì)及勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析中，較適用于凸極機(jī)。模型導(dǎo)出基于：（1） 、忽略定子d繞組、q繞組的暫態(tài)，即定子電壓方程中取P =P =0（2）、在定子電壓方程中，設(shè) 3（ p.u.）在速度變化不大的過渡過程中，其引起的誤 差很小。（3）、忽略D繞組、Q繞組，其作用可在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程補(bǔ)入阻尼項(xiàng)來(lái)近似考慮。為消除轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的變量及以下三個(gè)定子側(cè)等效實(shí)用變量：、定子勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)一電機(jī)（q軸）空載電動(dòng)勢(shì)電機(jī)瞬變電動(dòng)勢(shì)一（二）、勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：描述同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) （包括勵(lì)磁調(diào)節(jié)器）物理過程的數(shù)學(xué)方程。是電力系統(tǒng)機(jī)電暫 態(tài)過程數(shù)學(xué)模型的重要組成部分，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算

4、。勵(lì)磁系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁功率，起著調(diào)節(jié)電壓、保持發(fā)電機(jī)端電壓或樞紐點(diǎn)電壓恒 定的作用，并可控制并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率分配。它對(duì)發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)行為 有很大影響，可以幫助提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定極限。特別是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，使快速響應(yīng)、高放大倍數(shù)的勵(lì)磁系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，這極大地改善了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。勵(lì)磁系統(tǒng)的附加控制， 又稱電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 （PSS,可以增強(qiáng)系統(tǒng)的電力阻尼。 線性最優(yōu)勵(lì)磁控制器及非線性勵(lì)磁 控制器也已研究成功，可以改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于勵(lì)磁控制投資相對(duì)較小、效益高， 因而對(duì)勵(lì)磁控制及勵(lì)磁系統(tǒng)的研究受到廣泛的重視。（三）、變壓器模型、變壓器利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝

5、置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、 次級(jí)線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無(wú)線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓 器的功能主要有：電壓變換；電流變化，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器） 自耦變壓器；高壓變壓器（干式和油浸式）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯，XED型，ED型CD型。變壓器組成部件包括器身（鐵芯、繞組、絕緣、引線）、變壓器油、油箱和冷卻裝置、調(diào)壓裝置、保護(hù)裝置（吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲(chǔ)油柜及測(cè)溫裝置等）和出線套管。在發(fā)電機(jī)中，不管是線圈運(yùn)動(dòng)通過磁場(chǎng)或磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)通過固定線圈，均能在線圈中 感應(yīng)電勢(shì)，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動(dòng)

6、，這 是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。（四）、原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)泛指利用能源產(chǎn)生原動(dòng)力的一切機(jī)械。按利用的能源分，有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、 水力發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)等。是現(xiàn)代生產(chǎn)、生活領(lǐng)域中所需動(dòng)力的主要來(lái)源。變電設(shè)備燃?xì)鈾C(jī)-發(fā)電機(jī)熱交抉器|報(bào)水（生活用.供曬用）| 冷放供用|林輻用熱水錦爐熱水（供曖用）50403020柴油機(jī)0.1 110 100單元機(jī)組發(fā)電裝機(jī)容量（MW）（五）、調(diào)速器數(shù)學(xué)模型：是通過改變輸出方波的占空比使負(fù)載上的平均電流功率從0-100 %變化、從而改變負(fù)載、燈光亮度 /電機(jī)速度。利用脈寬調(diào)制 （PWM）方式、實(shí)現(xiàn)調(diào)光 /調(diào)速、它的優(yōu)點(diǎn) 是

7、電源的能量功率、能得到充分利用、電路的效率高。（六）、負(fù)荷數(shù)學(xué)模型：電力系統(tǒng)中所有用電設(shè)備所耗用的功率。簡(jiǎn)稱負(fù)荷。電力系統(tǒng)的總負(fù)荷就是系統(tǒng)中所有用電設(shè)備消耗總功率的總和。hl電力系統(tǒng)的總負(fù)荷就是系統(tǒng)中所有用電設(shè)備消耗總功率的總和；將工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電、 交通、市政、商業(yè)以及城鄉(xiāng)居民所消耗的功率相加，就得電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷；綜合用 電負(fù)荷加網(wǎng)絡(luò)損耗的功率就是系統(tǒng)中各發(fā)電廠應(yīng)供應(yīng)的功率，稱為電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷（供電量）；供電負(fù)荷再加各發(fā)電廠本身消耗的功率（即廠用電），就是系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)的功率，稱為系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷（發(fā)電量） 。電力負(fù)荷電力負(fù)荷（electric load ）使用電能的用電設(shè)備消

8、耗的電功率。電力負(fù)荷包括異步電動(dòng) 機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、各類電弧爐、整流裝置、電解裝置、制冷制熱設(shè)備、電子儀器和照明設(shè)施 等。它們分屬于工農(nóng)業(yè)、企業(yè)、交通運(yùn)輸、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)、文化娛樂和人民生活等方面的各 種電力用戶。根據(jù)電力用戶的不同負(fù)荷特征，電力負(fù)荷可區(qū)分為各種工業(yè)負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷、 交通運(yùn)輸業(yè)負(fù)荷和人民生活用電負(fù)荷等。電熱負(fù)荷將電能轉(zhuǎn)換成熱能的負(fù)荷。由于電加熱能得到2000 C以上的高溫，能進(jìn)行徹體加熱，加熱溫度易于控制，清潔而無(wú)廢氣及殘余物，因而廣泛用于冶煉、熔化、熱處理、食品加工、纖維制品及油漆干燥等工業(yè)領(lǐng)域，也廣泛用于民用炊事、取暖、空調(diào)等方面。電加熱方式主要有電阻加熱、電弧加熱、感應(yīng)加熱、

9、介質(zhì)加熱、紅外線加熱及其他特殊加熱方法。電解負(fù)荷用電解化學(xué)反應(yīng)方法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)所需的負(fù)荷。電解水能得到純氧及氫，氫的最大用途是作為合成氨的原料； 電解食鹽水是制造氯、 氫及堿的重要方法； 干式冶煉所得的粗金屬純 度較差，經(jīng)電解后可得到高純度的金屬與貴金屬；鋁、鎂、鈉等金屬的生產(chǎn)也主要靠電解。 所以電解是工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)不可缺少的方面。電解工業(yè)是耗電量極大的工業(yè)。電能消耗的費(fèi)用占產(chǎn)品成本的很大比重。電解槽本身的能量轉(zhuǎn)換效率較低，往往只有2550 %。因此使用廉價(jià)的電能是發(fā)展電解工業(yè)的關(guān)鍵問題。世界各國(guó)的電解工業(yè)平均有50 %以上是依靠廉價(jià)的水力資源發(fā)出的電能。因此電解工業(yè)的布局也應(yīng)盡量靠近水力資源

10、，以避免大容量長(zhǎng)距離輸電，減少輸電線路投資。 還要盡量利用水力資源的季節(jié)性電能，在豐水期多生產(chǎn)，在枯水期少生產(chǎn)甚至停產(chǎn)。整流負(fù)荷主要指經(jīng)可控整流器（包括汞弧整流器、大功率晶閘管等）整流以供電力傳動(dòng)等方面應(yīng) 用的大功率負(fù)荷。用于直流調(diào)壓和直流電機(jī)傳動(dòng)的斬波控制，交流調(diào)壓調(diào)功，異步電動(dòng)機(jī)定子電壓控制，可逆運(yùn)轉(zhuǎn)切換控制，無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)及穩(wěn)壓穩(wěn)頻裝置等。基本特性負(fù)荷是隨機(jī)變化的用電設(shè)備的啟動(dòng)或停止、負(fù)荷隨工作的變化， 完全是隨機(jī)的，但卻顯示出某種程度的規(guī)律性。例如某些負(fù)荷隨季節(jié)（冬、夏季）、企業(yè)工作制（一班或倒班作業(yè)） 的不同而出現(xiàn)一定程度的變化。其變化的規(guī)律性可用負(fù)荷曲線來(lái)描述。所謂負(fù)荷曲線就是指在

11、某一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備有功、無(wú)功負(fù)荷隨時(shí)間變化的圖形，分別構(gòu)成有功負(fù)荷曲線（P）和無(wú)功負(fù)荷曲線（Q）。常用的是有功負(fù)荷曲線。每類負(fù)荷曲線按時(shí)間坐標(biāo)長(zhǎng)短的不同，可 分為日負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線等，見下圖。按描述的負(fù)荷范圍不同還可區(qū)分為用戶（變電所）負(fù)荷曲線、地區(qū)負(fù)荷曲線和電力系統(tǒng)、發(fā)電廠負(fù)荷曲線等等。意義負(fù)荷曲線對(duì)變電所、 發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的運(yùn)行有重要意義。它是變電所負(fù)荷控制， 發(fā)電廠安排日發(fā)電計(jì)劃，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和主變壓器、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備檢修計(jì)劃以及制變電所、發(fā)電廠擴(kuò)建新建規(guī)劃的依據(jù)。各類電力用戶的最大負(fù)荷和最小負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)刻是不盡相同的因此，反映在變電所或發(fā)電廠日負(fù)荷曲線上的最大負(fù)荷Pma

12、x總是小于各用戶最大負(fù)荷之和，而其最小負(fù)荷 Pmi n 般均大于各用戶最小負(fù)荷之和。通過合理地、有計(jì)劃地安 排種類用戶的用電時(shí)間，可減小最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的差值，使負(fù)荷曲線圖形較為平坦，從而有利于充分利用發(fā)電、供電設(shè)備（主變壓器等）容量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。變化電力負(fù)荷取用的功率一般隨電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓和頻率的改變而變化當(dāng)頻率f保持額定值不變時(shí)，以異步電動(dòng)機(jī)為主的工業(yè)負(fù)荷取用的有功功率P和無(wú)功功率Q,隨電壓增大而分別呈非線性特性增加；而電壓減小時(shí)P，Q分別按非線性特性遞減。當(dāng)負(fù)荷的端電壓保持不變， 而系統(tǒng)頻率f在允許范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)， 工業(yè)負(fù)荷取用的有功功 率P隨頻率f的改變按正比例線性變化；其無(wú)

13、功功率Q則隨頻率f的改變按非線性特性呈反比例變化。上述特性稱為負(fù)荷的靜態(tài)特性。諧波電流源對(duì)于帶有電磁藕合裝置（如變壓器、飽和電抗器等）、電力電子換流裝置和電弧爐、電焊機(jī)等大功率非線性負(fù)荷，對(duì)系統(tǒng)而 言它們可視為諧波電流源。將在電源側(cè)產(chǎn)生諧波，對(duì)電力系統(tǒng)和電力用戶帶來(lái)堵多不良影響（參見電力諧波）。必須采取各種有效措施，以限制諧波含量。電力負(fù)荷分級(jí)按用戶電力負(fù)荷的重要性及要求對(duì)其供電連續(xù)性和可靠性程度的不同，一般將電力負(fù)荷分成三級(jí)。一級(jí)負(fù)荷 最重要的電力負(fù)荷。對(duì)該類負(fù)荷供電的中斷，將招致人的生命危險(xiǎn)、設(shè)備損壞、重要產(chǎn) 品報(bào)廢，使生產(chǎn)過程長(zhǎng)期紊亂，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大損失或造成社會(huì)秩序混亂。屬于這類負(fù)

14、荷的有冶金、電爐煉鋼企業(yè)、重要國(guó)防工業(yè)和科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)院手術(shù)室、鐵路與城市交通的電力牽引和鐵路樞紐、行車信號(hào)與集中閉塞負(fù)荷等。分級(jí)電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成損失或影響的程度進(jìn)行分級(jí)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：一、符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷：1 中斷供電將造成人身傷亡時(shí)。2 中斷供電將在政治、 經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。 例如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。3 中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場(chǎng)館、經(jīng)常用于

15、國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng) 所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、 爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。二、符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷：1 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)。例如：主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、 連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。2 中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂。三、不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷。對(duì)一級(jí)負(fù)荷一律應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立

16、電源供電。二級(jí)負(fù)荷 較重要的電力負(fù)荷對(duì)該類負(fù)荷供電的中斷，將造成工農(nóng)業(yè)大量減產(chǎn)、工礦交 通運(yùn)輸停頓、生產(chǎn)率下降以及市人民正常生活和業(yè)務(wù)活動(dòng)遭受重大影響等。一般大型工廠企業(yè)、科研院校等都屬于二級(jí)負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷 不屬于上述一、二級(jí)的其他電力負(fù)荷，如附屬企業(yè)、附屬車間和某些非生產(chǎn) 性場(chǎng)所中不重要的電力負(fù)荷等。注意措施由于采用可控整流，交流側(cè)電壓與電流不同，因此整流負(fù)荷的功率因數(shù)較低而且是 變動(dòng)的。當(dāng)控制角 a大時(shí)，功率因數(shù)很低，需由系統(tǒng)提供大量的無(wú)功功率，必須就地進(jìn)行 補(bǔ)償，以避免在配電線路中大量傳送無(wú)功功率。另外整流負(fù)荷取用的交流電流為非正弦波， 其中含有大量的諧波，這些諧波在電力系統(tǒng)的設(shè)備中引起

17、附加的發(fā)熱、振動(dòng)、噪聲、干擾等，也會(huì)引起電容器的損壞， 應(yīng)設(shè)法加以抑制。直流側(cè)諧波還對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾，應(yīng)增加整流相數(shù)或裝設(shè)直流濾波器加以防止。晶閘管的開關(guān)時(shí)間為數(shù)微秒以下，為此產(chǎn)生無(wú)線電頻帶 (0.61.6MHz)內(nèi)的干擾波，也應(yīng)采取抑制措施。負(fù)荷靜態(tài)模型負(fù)荷靜態(tài)模型反映了負(fù)荷有功、無(wú)功功率隨頻率和電壓緩慢變化而變化的規(guī)律，可用代數(shù)方程或曲線表示。其中負(fù)荷隨電壓變化的特性稱為負(fù)荷電壓特性，而隨頻率變化的特性稱為負(fù)荷頻率特性。在一定的電壓變化范圍和頻率變化范圍下，負(fù)荷有功功率和無(wú)功功率隨電壓和頻率變 化的特性，可近似表示為(1)式中，F(xiàn)0,Qo,U0； 0分別為在基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷有功功率、

18、無(wú)功功率、負(fù)荷母線電壓幅值和角頻率；P,Q,U / 為其實(shí)際值；pu和qu為負(fù)荷有功和無(wú)功功率的電壓特性指數(shù)；p .和 q.為負(fù)荷有功和無(wú)功功率的頻率特性指數(shù)。由式可導(dǎo)出dP/PdU /U 沖dQ/Q dU/UdP/PPu d/國(guó)u出=qudQ/Qg g u二 P =q式既反映了 pu , p , qu , q，的物理意義，又提供了其量測(cè)的理論依據(jù)。有關(guān)文獻(xiàn)給出的典型負(fù)荷靜態(tài)特性參數(shù)見表1。實(shí)際系統(tǒng)母線上的綜合負(fù)荷靜特性參數(shù)可以根據(jù)典型負(fù)荷靜特性參數(shù)以及實(shí)際負(fù)荷設(shè)備的容量、使用率和組成比例來(lái)確定，也可根據(jù)式(2)實(shí)際測(cè)定。參數(shù)用電設(shè)備Pupquq國(guó)白熾燈1.6000熒光燈1.2-1.03.0-

19、2.8電熱2.0000感應(yīng)電機(jī)(滿載)0.12.80.61.8冶煉爐1.9-0.52.10鋁廠1.8-0.32.20.6表1典型負(fù)荷靜態(tài)特性電力系統(tǒng)分析中也常把負(fù)荷靜態(tài)模型用多項(xiàng)式表示為-P = P a pUo 7bpQ - Q0 aqLU0丿.f*bqUo(3)式方括號(hào)中各項(xiàng)反映了負(fù)荷電壓特性，其中電壓二次項(xiàng)相當(dāng)于恒定阻抗負(fù)荷，電壓一次項(xiàng)相當(dāng)于恒定電流負(fù)荷， 電壓零次項(xiàng)相當(dāng)于恒定功率負(fù)荷，且有ap +bp +cp =1,ap,bp,cp分別為恒定阻抗、恒定電流、恒定功率負(fù)荷的有功功率占總有功功率的百分比。aq,bq,cq類同，且有aqbqCq =1。式(3)右邊的圓括號(hào)反映了負(fù)荷頻率特性，用

20、線性函數(shù)表示，其中P和Q*為以穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)荷有功功率和無(wú)功功率P0和Q0為基值時(shí)的標(biāo)幺值，f*為工頻基值下的標(biāo)幺值。若式(1)中的參數(shù)pu，p .，qu，q.已知時(shí)，式(3)可看作是式(1)的臺(tái)勞展開式前幾項(xiàng)， 從而可導(dǎo)出二者間關(guān)系1ap = 2 pu(Pu _1)， bp = Pu(2 - Pu )，cp =1 - ap - bp(4)dP*dQ*aq,bq,Cq計(jì)算式類同。此外 =Pq二廠 =。df* fdf*f0fo在只計(jì)及負(fù)荷電壓特性而忽略頻率特性時(shí)，式(3)可以簡(jiǎn)化為對(duì)于系統(tǒng)電壓和頻率變化較慢的動(dòng)態(tài)過程，可按式（3）或式（5）計(jì)及負(fù)荷靜態(tài)特性。對(duì)于電壓和頻率變化較快的動(dòng)態(tài)過程，在精度要求

21、不太高時(shí)，也可近似采用上述負(fù)荷靜態(tài)模型。在電力系統(tǒng)分析中有時(shí)還可以進(jìn)一步近似認(rèn)為負(fù)荷全部為恒定阻抗，又稱之為線性負(fù)荷模型，可極大地加快分析計(jì)算速度，但會(huì)引起一定的系統(tǒng)分析誤差。負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型在系統(tǒng)電壓和頻率快速變化時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性，并用微分方程描寫，稱之為負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型。由于電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)荷主要成分是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，因此通常就用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型作為負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型。負(fù)荷的等值感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)可采用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，或進(jìn)行實(shí)測(cè)和估計(jì)。常用的負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型為考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械暫態(tài)過程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型和考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)電暫態(tài)過程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型，一般僅在電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析中考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁暫態(tài)的負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型。下面分

22、別予以介紹?？紤]到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械暫態(tài)過程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型由感應(yīng)電機(jī)理論可知，在只考慮感應(yīng)電機(jī)機(jī)械暫態(tài)時(shí)，其定子、轉(zhuǎn)子繞組可用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)等值電路表示（見圖1）。考慮機(jī)械暫態(tài)時(shí)感應(yīng)電機(jī)的等值電路圖中，rs和Xs為定子繞組的電阻和漏抗；rr和Xr為轉(zhuǎn)子繞組的等值電阻和漏抗；rm和Xm為鐵損等值電阻和定轉(zhuǎn)子互感抗，均為自身容量基值下的標(biāo)幺值。設(shè)三相對(duì)稱母線電壓為 Ul，相應(yīng)感應(yīng)電機(jī)電流為II，滑差為S,則以自身容量為基值 的標(biāo)幺值電壓方程為Ul 二 ZlIl式中，等值阻抗 Zl = (rs jX s) (r jXm)(r/s jXJ ；、0 _灼滑差s=1（ p. u.）；國(guó)為轉(zhuǎn)子角速度。0感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)

23、方程為罟 f-Te式中，Tm =k （1 -）（1 -S）, Tm為電動(dòng)機(jī)機(jī)械力矩；為恒力矩部分；（1-）為與滑差S有關(guān)的力矩部分；T為與電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷機(jī)械特性有關(guān)的指數(shù)；k為負(fù)荷系數(shù)，由穩(wěn)態(tài)22T（W 時(shí)的Tm0和So待定而得；Te敘 ，為電動(dòng)機(jī)電磁力矩；Te,max為當(dāng)電動(dòng)機(jī)母線_L +電iW r丿SrS電壓Wl等于額定電壓Wr時(shí)的最大電磁力矩，相應(yīng)的滑差為臨界滑差Scr （見圖2）， 綣、齊。系統(tǒng)分析中通常取WR=Wo進(jìn)行計(jì)算；Wo為穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)荷母線電壓;Tj為馬達(dá)慣性時(shí)間常數(shù)。式與式構(gòu)成了以UL和I I為代數(shù)變量，S為狀態(tài)變量的一階動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型。當(dāng)和網(wǎng)絡(luò)接口時(shí)有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)約束方程（復(fù)代數(shù)方程）與之聯(lián)解，則方程數(shù)與變量數(shù)平衡，可以求解。 上述模型常用的典型參數(shù)