電力系統(tǒng)負(fù)荷

1、第三章第三章 電力系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行特性及數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行特性及數(shù)學(xué)模型n電力系統(tǒng)的負(fù)荷與負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的負(fù)荷與負(fù)荷曲線n負(fù)荷特性負(fù)荷特性負(fù)荷概述負(fù)荷概述1、負(fù)荷的組成、負(fù)荷的組成n電力系統(tǒng)負(fù)荷（電力系統(tǒng)綜合用電負(fù)荷）電力系統(tǒng)負(fù)荷（電力系統(tǒng)綜合用電負(fù)荷）n電力系統(tǒng)供電負(fù)荷電力系統(tǒng)供電負(fù)荷n電力系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷電力系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷2、負(fù)荷的單位、負(fù)荷的單位n W，KW，MW，GW；VA，KVA，MVA發(fā)電廠所生產(chǎn)的電能，除了一小部分在傳輸和分配過(guò)程中損失外，全部供給了用戶，所有用戶所使用的功率(有功功率與無(wú)功功率)叫做電力系統(tǒng)負(fù)荷。3、負(fù)荷的分類負(fù)荷的分類n按用電設(shè)備按用電設(shè)備-異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)

2、機(jī)、電熱異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電熱裝置、整流裝置、照明設(shè)備等裝置、整流裝置、照明設(shè)備等n按用戶性質(zhì)按用戶性質(zhì)-工業(yè)負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷、交通運(yùn)輸工業(yè)負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷、交通運(yùn)輸業(yè)負(fù)荷、市政及生活用電等業(yè)負(fù)荷、市政及生活用電等n按用戶的重要程度按用戶的重要程度-一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷級(jí)負(fù)荷n按負(fù)荷的工作特點(diǎn)按負(fù)荷的工作特點(diǎn)-連續(xù)性負(fù)荷、間斷性負(fù)荷、連續(xù)性負(fù)荷、間斷性負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等沖擊負(fù)荷等n按負(fù)荷的構(gòu)成范圍按負(fù)荷的構(gòu)成范圍-電網(wǎng)負(fù)荷、地區(qū)性負(fù)荷、電網(wǎng)負(fù)荷、地區(qū)性負(fù)荷、小區(qū)負(fù)荷、單個(gè)負(fù)荷等小區(qū)負(fù)荷、單個(gè)負(fù)荷等3-1負(fù)荷的描述負(fù)荷的描述-負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線n負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線n日負(fù)

3、荷曲線日負(fù)荷曲線n年（最大）負(fù)荷曲線年（最大）負(fù)荷曲線n年持續(xù)負(fù)荷曲線年持續(xù)負(fù)荷曲線1、典型日負(fù)荷曲線、典型日負(fù)荷曲線2、負(fù)荷曲線的描述、負(fù)荷曲線的描述 日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線 峰荷峰荷- -P Pmaxmax腰荷腰荷基荷基荷谷荷谷荷-P-Pminmin平均負(fù)荷平均負(fù)荷-P Pav av 年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線總耗電量總耗電量-W W負(fù)荷率負(fù)荷率-k-km m最小負(fù)荷系數(shù)最小負(fù)荷系數(shù)-以日負(fù)荷曲線為例說(shuō)明：以日負(fù)荷曲線為例說(shuō)明：dtPWPdav24024124maxPPkavmmaxminPPdtPWd240 t/h t/月00PP(kw)(kw)242016128412108642BA裝機(jī)容量新

4、增容量機(jī)組檢修 Pmax Pmin基荷腰荷谷荷峰荷3、各類負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)（、各類負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)（Tmax） 負(fù)荷類型 Tmax /h戶內(nèi)照明及生活用電一班制企業(yè)用電二班制企業(yè)用電三班制企業(yè)用電農(nóng)灌用電 20003000 15002200 30004500 60007000 100015004、負(fù)荷曲線對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的作用負(fù)荷曲線對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的作用n日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線-是安排日發(fā)電計(jì)劃和確是安排日發(fā)電計(jì)劃和確定系統(tǒng)運(yùn)行方式的重要依據(jù)定系統(tǒng)運(yùn)行方式的重要依據(jù)n年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線-是安排發(fā)電設(shè)備檢修計(jì)是安排發(fā)電設(shè)備檢修計(jì)劃和制定發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的擴(kuò)建或劃和制定發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的擴(kuò)建或新建計(jì)

5、劃提供依據(jù)新建計(jì)劃提供依據(jù)。3-2、負(fù)荷特性與負(fù)荷模型、負(fù)荷特性與負(fù)荷模型1、負(fù)荷特性、負(fù)荷特性 n 綜合負(fù)荷的功率隨系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)（主要綜合負(fù)荷的功率隨系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)（主要電電壓與頻率壓與頻率）的變化而變化，反映這種變化規(guī)律）的變化而變化，反映這種變化規(guī)律的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為負(fù)荷特性。包含的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為負(fù)荷特性。包含動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性特性與與靜態(tài)特性靜態(tài)特性。靜態(tài)特性又分為靜態(tài)電壓特。靜態(tài)特性又分為靜態(tài)電壓特性（頻率不變時(shí)）與靜態(tài)頻率特性（電壓不變性（頻率不變時(shí)）與靜態(tài)頻率特性（電壓不變時(shí)）。一般通過(guò)實(shí)測(cè)確定。下面是某綜合負(fù)荷時(shí)）。一般通過(guò)實(shí)測(cè)確定。下面是某綜合負(fù)荷的靜態(tài)特性曲線。的靜態(tài)

6、特性曲線。某綜合負(fù)荷的靜態(tài)特性曲線。某綜合負(fù)荷的靜態(tài)特性曲線。負(fù)荷的靜態(tài)特性負(fù)荷的靜態(tài)特性,PqPFU fQF U f負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性n計(jì)及運(yùn)行狀態(tài)從一種狀態(tài)變化到另一種狀計(jì)及運(yùn)行狀態(tài)從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)時(shí)負(fù)荷急劇變化的中間過(guò)程態(tài)時(shí)負(fù)荷急劇變化的中間過(guò)程 。, , ,pqdfdUdUPU fdtdtdfdfdUdUQU fdtdtdf異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性*aJaemPdTMMMdtsKMm11電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷n電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷可以簡(jiǎn)單地表示為一個(gè)電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷可以簡(jiǎn)單地表示為一個(gè)靜態(tài)（不旋轉(zhuǎn)）負(fù)荷與一臺(tái)等值異步電動(dòng)靜態(tài)（不旋轉(zhuǎn)）負(fù)荷與一臺(tái)等值

7、異步電動(dòng)機(jī)的組合。機(jī)的組合。二、負(fù)荷綜合特性模型二、負(fù)荷綜合特性模型-對(duì)負(fù)荷特對(duì)負(fù)荷特性的物理模擬或數(shù)學(xué)描述性的物理模擬或數(shù)學(xué)描述n1恒定阻抗模型恒定阻抗模型 n2多項(xiàng)式模型多項(xiàng)式模型 n3冪函數(shù)模型冪函數(shù)模型1.恒定阻抗模型恒定阻抗模型n模型簡(jiǎn)單，結(jié)果與真實(shí)情況有較大差別，模型簡(jiǎn)單，結(jié)果與真實(shí)情況有較大差別，使用時(shí)注意場(chǎng)合。使用時(shí)注意場(chǎng)合。n一般用在負(fù)荷端電壓變化不大、負(fù)荷容量一般用在負(fù)荷端電壓變化不大、負(fù)荷容量小、且精度要求不高的場(chǎng)合小、且精度要求不高的場(chǎng)合2多項(xiàng)式模型多項(xiàng)式模型2211pppqqqpppqqqPa Ub UcQa Ub Ucabcabc n電壓的靜態(tài)特性常用電壓的靜態(tài)特性

8、常用二次項(xiàng)二次項(xiàng)表示：表示： P=PN ap(V/VN)2+bp(V/VN)+cp Q=QNaq(V/VN)2+bq(V/VN)+cq 其中，其中，VN為額定電壓，為額定電壓，PN、QN為額定電壓下為額定電壓下的有功功率與無(wú)功功率，各系數(shù)由實(shí)際的電壓靜的有功功率與無(wú)功功率，各系數(shù)由實(shí)際的電壓靜態(tài)特性用最小二乘法擬合得到。并且有：態(tài)特性用最小二乘法擬合得到。并且有： ap+ bp +cp=1 aq+ bq +cq=1 n當(dāng)電壓與頻率都在額定值附近微小變化時(shí)，可以當(dāng)電壓與頻率都在額定值附近微小變化時(shí)，可以作作線性化處理線性化處理。 P=PN(1+kpvV) 或或 P=PN(1+kpf f) Q=Q

9、N(1+kqvV) 或或 Q=QN(1+kqf f)n同時(shí)考慮電壓和頻率變化時(shí)可以采用同時(shí)考慮電壓和頻率變化時(shí)可以采用 P=PN(1+kpvV) (1+kpf f) Q=QN(1+kqvV) (1+kqf f)其中其中V =（V-VN）/VN f =（f - fN ）/ f N3冪函數(shù)模型冪函數(shù)模型uuppqqppufufPUQUddppddn本課程中的負(fù)荷模型只作本課程中的負(fù)荷模型只作簡(jiǎn)化處理簡(jiǎn)化處理。 n潮流計(jì)算時(shí)潮流計(jì)算時(shí)，負(fù)荷用恒定功率，負(fù)荷用恒定功率n短路計(jì)算時(shí)短路計(jì)算時(shí)，含源阻抗支路或恒定阻，含源阻抗支路或恒定阻抗支路?？怪贰穩(wěn)定計(jì)算時(shí)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，恒定阻抗或不同比例的，恒定阻抗

10、或不同比例的恒定阻抗與異步電動(dòng)機(jī)的組合。恒定阻抗與異步電動(dòng)機(jī)的組合。補(bǔ)充：負(fù)荷預(yù)測(cè)概述補(bǔ)充：負(fù)荷預(yù)測(cè)概述-電力部門(mén)一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)工作電力部門(mén)一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)工作n長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)n中、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)中、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)n超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)n負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法，如彈性系數(shù)法、回歸法、神負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法，如彈性系數(shù)法、回歸法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)等。經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)等。n負(fù)荷預(yù)測(cè)與許多因素相關(guān)聯(lián)，如所在負(fù)荷預(yù)測(cè)與許多因素相關(guān)聯(lián)，如所在地區(qū)的規(guī)地區(qū)的規(guī)模、人口、經(jīng)濟(jì)水平、負(fù)荷結(jié)構(gòu)、地理位置、模、人口、經(jīng)濟(jì)水平、負(fù)荷結(jié)構(gòu)、地理位置、氣候條件、人們生活習(xí)慣、電價(jià)政策氣候條件、人們生活習(xí)慣、電價(jià)

11、政策等等。等等。補(bǔ)充補(bǔ)充:工業(yè)及民用負(fù)荷配電系統(tǒng)工業(yè)及民用負(fù)荷配電系統(tǒng) 配電系統(tǒng)配電系統(tǒng)分為分為:TN, IT, TT系統(tǒng)三種。系統(tǒng)三種。負(fù)荷在電網(wǎng)中如何接入？負(fù)荷在電網(wǎng)中如何接入？ TN系統(tǒng)。系統(tǒng)。 電源有一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)）直接接電源有一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)）直接接地，負(fù)荷側(cè)的建筑物電氣裝置的外露導(dǎo)電地，負(fù)荷側(cè)的建筑物電氣裝置的外露導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)線與該接地點(diǎn)連接的系統(tǒng)。部分通過(guò)保護(hù)線與該接地點(diǎn)連接的系統(tǒng)。1、幾種配電方式、幾種配電方式a) TN-S系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中保護(hù)線系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中保護(hù)線PE與中性線與中性線N是分開(kāi)的，見(jiàn)下圖是分開(kāi)的，見(jiàn)下圖電源接地極N3L2L1LPE 外露導(dǎo)電部分 外露

12、導(dǎo)電部分三相負(fù)荷中性線（地線、零線）保護(hù)接地變壓器的“地”“三相五線制”b) TN-C系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中保護(hù)線系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中保護(hù)線PE與中性線與中性線N是合一的，見(jiàn)下圖。是合一的，見(jiàn)下圖。PENL32L1LN PEPE電源接地極 外露導(dǎo)電部分 外露導(dǎo)電部分單相負(fù)荷“三相四線制”c) TNCS系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中有一部分系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中有一部分保護(hù)線保護(hù)線PE與中性線與中性線N是合一的，見(jiàn)下圖。是合一的，見(jiàn)下圖。 外露導(dǎo)電部分電源接地極PENPEN3L2L1LPEN 外露導(dǎo)電部分 TT系統(tǒng)系統(tǒng)電源有一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)）直接接地，裝置電源有一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)）直接接地，裝置的外露導(dǎo)電部分接至電氣上與電

13、源接地點(diǎn)無(wú)關(guān)的外露導(dǎo)電部分接至電氣上與電源接地點(diǎn)無(wú)關(guān)的接地極的系統(tǒng)。見(jiàn)下圖。的接地極的系統(tǒng)。見(jiàn)下圖。 L1L2L3N電源接地極PE 外露導(dǎo)電部分 IT系統(tǒng)系統(tǒng)電源與地絕緣或通過(guò)阻抗連接，而裝置的外電源與地絕緣或通過(guò)阻抗連接，而裝置的外露導(dǎo)電部分則接地的系統(tǒng)。如圖。露導(dǎo)電部分則接地的系統(tǒng)。如圖。電源接地極L1L2L3 外露導(dǎo)電部分PE阻抗“三相三線制”2、各種配電系統(tǒng)的適用范圍、各種配電系統(tǒng)的適用范圍n在一般三相負(fù)荷基本平衡、有專職電工負(fù)責(zé)的在一般三相負(fù)荷基本平衡、有專職電工負(fù)責(zé)的工業(yè)廠房，可采用工業(yè)廠房，可采用TN-C系統(tǒng)。系統(tǒng)。n單相試驗(yàn)負(fù)荷較大和有可控硅負(fù)荷的科研試驗(yàn)單相試驗(yàn)負(fù)荷較大和有可

14、控硅負(fù)荷的科研試驗(yàn)單位，宜采用單位，宜采用TN-S系統(tǒng)。系統(tǒng)。n附設(shè)有或附近有變電所的高層建筑采用附設(shè)有或附近有變電所的高層建筑采用TN-S系統(tǒng)。系統(tǒng)。n計(jì)算機(jī)房或電子設(shè)備廠房，當(dāng)設(shè)備本身未指定計(jì)算機(jī)房或電子設(shè)備廠房，當(dāng)設(shè)備本身未指定接地形式時(shí)，宜接地形式時(shí)，宜TN-S、 TN-C或或TT系統(tǒng)。系統(tǒng)。n負(fù)荷小而分散的農(nóng)村低壓電網(wǎng)宜采用負(fù)荷小而分散的農(nóng)村低壓電網(wǎng)宜采用TT系統(tǒng)。系統(tǒng)。n在火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)廠房宜采用在火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)廠房宜采用TT、IT或或TN-S系系統(tǒng)。統(tǒng)。n本單位自設(shè)變壓器供電的民用建筑，可采用本單位自設(shè)變壓器供電的民用建筑，可采用TN-C-S系統(tǒng)。系統(tǒng)。n對(duì)不間斷供電要求的場(chǎng)所，

15、如礦山、井下等。對(duì)不間斷供電要求的場(chǎng)所，如礦山、井下等。宜采用宜采用IT系統(tǒng)。系統(tǒng)。3接地系統(tǒng)的接地裝置接地系統(tǒng)的接地裝置 接地裝置、跨步電壓與接觸電壓接地裝置、跨步電壓與接觸電壓 接地裝置。埋入地中的導(dǎo)體（如角鋼、接地裝置。埋入地中的導(dǎo)體（如角鋼、鋼管等）稱為接地裝置，與總接地端子鋼管等）稱為接地裝置，與總接地端子或接地母線、接地線構(gòu)成接地系統(tǒng)。當(dāng)或接地母線、接地線構(gòu)成接地系統(tǒng)。當(dāng)有故障電流或雷電流流過(guò)接地裝置時(shí)，有故障電流或雷電流流過(guò)接地裝置時(shí)，接地電流在地中的擴(kuò)散如圖。接地電流在地中的擴(kuò)散如圖。kbUdrrjcUU=IRUr=f(r)I跨步電壓。人體兩腳間的電壓，如圖中跨步電壓。人體兩腳

16、間的電壓，如圖中Ukb。接觸電壓。人體單手觸摸處電壓，如圖中接觸電壓。人體單手觸摸處電壓，如圖中Ujc。n當(dāng)接電流一定時(shí)，接地電阻愈大，電位愈高，當(dāng)接電流一定時(shí)，接地電阻愈大，電位愈高，當(dāng)它高到超過(guò)接地物體（如變壓器的外殼）的當(dāng)它高到超過(guò)接地物體（如變壓器的外殼）的絕緣時(shí)，它將危及電氣設(shè)備的絕緣及人身安全絕緣時(shí)，它將危及電氣設(shè)備的絕緣及人身安全（跨步電壓與接觸電壓增大）。因此，只有降（跨步電壓與接觸電壓增大）。因此，只有降低接地電阻，才能降低危險(xiǎn)電壓。低接地電阻，才能降低危險(xiǎn)電壓。 接地裝置的接地電阻要求接地裝置的接地電阻要求 按我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，接地裝置的接地電阻最大允許值按我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，接地裝置的接地電阻最大允許值如下。如下。n接地電阻最大允許值接地電阻最大允許值 335KV配變電所高、低壓共用接地系統(tǒng)配變電所高、低壓共用接地系統(tǒng)4； 335KV線路桿、塔在居民區(qū)的接地系統(tǒng)線路桿、塔在居民區(qū)的接地系統(tǒng)30； PE或或PEN線的重復(fù)接地線的重復(fù)