第章电力系统负荷及数学模型.pdfVIP

第四章 电力系统负荷及其数学模型 4 ．1 引言 近几年来，由于电压不稳定和电压崩溃导致国外许多电力系统丢失负荷乃 至大面积停电，在我国也有因为电压失稳导致系统崩溃的记录。电压失稳的发展 可能导致系统的崩溃瓦解，造成巨大损失。因此，电压稳定问题的研究得到了普 遍的关注。美国 EPRI 输电小组在 1982 年规划电力系统运行方面的研究方向时 把电压崩溃和不正常电压问题的研究列为最重要的课题摆在首位。IEEE 和 CIGRE 也成立专门的工作组讨论电压稳定问题。 电压失稳具有不同的形式，其中特点之一是：负荷的缓慢增加导致负荷母线 电压缓慢地下降，在到达电力系统承受负荷增加能力的临界值或接近临界值时， 任何使系统状态越出临界值的扰动如负荷继续增加，系统故障或系统运行的正常 操作都将使负荷母线电压发生不可逆转的突然下降，而在电压突然下降之前的整 个过程中，发电机转子角度和母线电压相角并未发生明显的变化。正因为如此， 电压稳定的丧失是不被运行人员察觉的，常用的“电压崩溃”术语很形象地反映 了电压失稳的突然性。电压失稳的特点之二是：电力系统发生故障后，为保证其 功角暂态稳定及维持系统频率，除了进行网络操作外，也可能进行了自动切机切 负荷等操作，由于系统结构变得脆弱或全系统电源支持负荷的能力变脆弱，缓慢 的负荷恢复过程也可能导致电压失稳，由于电力系统在失去电压稳定前已处于动 态过程中，发电机及其控制器，负荷的动态行为都会对电压失稳产生影响。电压 失稳特点之三是：在电力系统发生故障或它类型的大扰动后，伴随系统处理事故 的过程中发电机之间的相对摇摆，某些负荷母线电压发生不可逆转的突然下降， 而此时发电机之间的相对摇摆并未超出使电力系统功角失稳的程度。 这几个特点决定了电压稳定特别依赖于负荷性，从这个意义上讲，电压稳定 也就是负荷稳定。但是，长期以来，由于以下几个因素，使得精确的负荷模型及 其参数的确定一直是 电力系统动态分析中的一个难点。主要包括： （1）系统中大量的不同的负荷成分； （2 ）负荷的地理位置分布； （3 ）负荷组成随昼夜，季节，气候，年度变化很大； （4 ）缺少负荷的精确组成资料； （5 ） 考虑如电压及频率变化时，各负荷成分特性的不确定性； 4. 2 负荷建模的基本概念 本节给出了负荷建模的基本定义和概念。 负荷：“负荷”这一术语在电力系统工程中有许多含义，包括 （1）与电力系统相联而且消耗电能的一台设备； （2 ）与电力系统相联的所有元件所消耗的功率总和（有功和无功）； （3 ）系统的一部分，在系统中没有明确表示，但被看成是联到一条母线上且 消耗电能的单独一台设备； （4 ）一台发电机或一个电厂的功率输出。 4.1 从字面上看，上面的含义有些含混不清，因此，可以分别用“负荷设备”（Load device ）“系统负荷”（System load ），“母线负荷”（Bus load ）, “发电机或 发电厂负荷”（Generator plant load) 来表示其含义。 本章主要关心的是母线负荷。如图4.1 所示。文中所指的负荷不仅包括联入 系统的负荷设备，而且还包括某些或全部下述设备： （1）变电站降压变压器； （2 ）二次传输系统馈线； （3 ）初级配电系统馈线； （4 ）配电变压器； （5 ）二次配电系统馈线； （6 ）并联电容器； （7 ）电压调节器； （8 ）用户线路，变压器和电容器； 变电站变压器 馈电线 系统 母线 图4.1 母线负荷，包括馈线，变压器，并联电容器和负荷设备 因此精确的负荷模型需要考虑上述所有元件的作用。但实际上，负荷中应精 确包含哪些元件还取决于在电力系统模型中哪些元件被表示了，而哪些元件未被 表示。在大规模电力传输系统的研究中，通常很少计及二次传输系统及配电系统