电力系统分析第二章-电网等值电路和参数计算课件

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1、第二章 电网等值电路和参数计算电力线路情况概述 电力线路等值电路的计算方法变压器等值电路的计算方法电力负荷等值电路的计算方法Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 本章要点：Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.1 电力线路等值电路 电力系统运行状态的分析研究，主要有两种方法：一种是物理模拟方法，即通过实测或等效模拟系统的实验来进行分析研究；另一种是数学模拟方法，其主要步骤为：建立描述电力系统各种运行状态的数学模型（即数学方程）；用数学方法和计算工具求解所建立的数学模型，求得在各种状态下的运行参数；对求得的结果进

2、行验证分析。随着计算机技术的发展，用数学模拟的方法进行电力系统分析研究，已越来越精确和全面。本书主要介绍的是用数学模拟的方法来分析和研究电力系统。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.1.1 电力线路概述 电力线路可分为架空线路和电缆线路两类 A.架空线路 架空线路主要由杆塔（基础）、导线、架空地线、绝缘子、横担、金具、拉线、接地装置及附属设备等组成。 右图所示为架空线路。Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 110kv架空线路Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 No

3、rtheastern University第二章 电网等值电路和参数计算 l导线：导线的材质一般采用铜、铝、钢和铝合金材料，通过绝缘子固定在杆塔上，主要起传送电流的作用。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 l架空地线：架空地线又称避雷线，它用1根或2根导线架设在杆塔顶部，用于保护导线和杆塔不受雷击。 l绝缘子：绝缘子是用来保持架空导线和杆塔之间电器绝缘的一种瓷质元件。又称瓷瓶。绝缘子应具有良好的绝缘性能、符合线路的电压要求、并具有较好的机械强度、不受温度剧变的影响以及防止水分侵入等特点。架空线路上绝缘子主要有针式绝缘子和悬式绝缘子2种 。Northe

4、astern University第二章 电网等值电路和参数计算 针式：10kV及以下线路Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 棒式绝缘子： 起到绝缘和横担的作用，应用于1035kV农网。Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 l杆塔：杆塔是用来支持架空导线和避雷线的，也叫做电杆或铁塔。在铁路供电系统中，使用电杆较多，使用铁塔较少。其安装图如图所示 。a.直线杆安装图Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 b.跨越杆单横担双绑扎安装图 Northeastern Universit

5、y第二章 电网等值电路和参数计算 l横担： 采用镀锌角钢（规格，三角排列为：63mm63mm6mm1500mm 、水平为63mm63mm6mm2240mm ）和瓷横担两种。l金具：绝缘子与横担连接、绝缘子与导线连接、导线本身的连接等等，都需要一些金属附件，这些金属附件，例如抱箍、线夹、钳接管、垫铁、穿心螺栓、花篮螺栓、直角挂板等，统称为金具。l拉线：平衡导线的拉力差和电力线路的稳定性。拉线一般采用不小于25mm2的镀锌钢绞线，拉线底把采用不小于16mm2的镀锌圆钢（取消4.0镀锌铁线的拉线）。拉线又分为普通拉线、V型拉线、自身拉线和水平拉线。 Northeastern University第二

6、章 电网等值电路和参数计算 B.电缆线路 按绝缘材料的不同可分为（常用）：1、油浸纸绝缘电缆（PILC）；2、交联聚乙烯电缆（XLPE）；3、聚乙烯电缆（PE）；4、聚氯乙烯电缆（PVC）、5、橡胶电缆（EPR）；按电压等级可分为:低、中压电力电缆（35kV及以下），高压电力电缆（110kV、220kV）和超高压电力电缆（500kV）。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 电力电缆有五种典型结构，其结构示意图如图所示: 图a中所示的单芯电缆是油浸纸绝缘介质电缆的典型结构，金属屏蔽层为铅包，外护层由钢带和塑料材料等组成； 图b中所示的单芯电缆，通常是塑料

7、交联聚乙烯（XLPE）绝缘介质电缆的典型结构，比图2-2a中的结构多了内外半导电层和石墨层，而金属屏蔽层一般为铜带，金属护套可能是钢带（丝）、铝、铜或不锈钢等材质； 单芯电缆I 单芯电缆II Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 图c所示的三芯电缆是油浸纸绝缘介质电缆的典型结构，与图a所示的单芯电缆结构基本相同; 三芯电缆I 图d所示的三芯电缆，多为塑料聚乙烯（PVC）绝缘介质和橡皮绝缘介质电缆，一般为6kV以下低等级电缆典型结构，这样的结构也有四芯电缆情况。 三芯电缆II Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 图

8、e所示的三芯电缆，多为XLPE绝缘介质电缆的结构与图a所示的单芯电缆基本相同。 三芯电缆III 分析五种电缆的典型构造可知：电缆主要由五部分组成：导体芯线、绝缘层、半导电层、金属屏蔽层、外护套层。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.1.2 电力线路架设与绝缘子 l绝缘子类型 架空线路的绝缘子是用来支持导线并使之与杆塔绝缘的。它应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学杂质的侵蚀有足够的抗御能力，并能适应周围大气条件下的变化，如温度和湿度的变化影响等。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 架空电力线路常用的

9、绝缘子类型有： 1）针式绝缘子。主要用于高、低压配电线路上。2）蝶式绝缘子。主要用于高、低压配电线路上。3）悬式绝缘子。4）棒式绝缘子，它是一个瓷质整体，可以代替悬垂绝缘子串 。由于机械强度低，主要用于35KV及以下线路上。5）陶瓷横担绝缘子，这时棒式绝缘子的另一种形式，它代替 了针式和悬式绝缘子，且省去电杆横担。由于机械强度低 ，近年很少选用。6）合成绝缘子，这时近年来新开发的一种新型绝缘子，可用 于KV线路上。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 l直线杆塔悬垂串绝缘子的片数的计算公式: KV架空送电线路设计技术规程DL/T50921999规定，一

10、般地区的线路，绝缘子串或陶瓷横担绝缘子的单位工作电压（额定线电压）泄露距离不应小于1.6cm/KV，以保证正常工作电压下不致闪络。因此，从满足工频电压安全运行的条件出发，悬垂串绝缘子的片数应不小于下式计算的片数，即 绝缘子片数 式中 额定线电压，KV; 每个绝缘子的泄露距离，cm Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 l各类杆塔上绝缘子的最少片数 每一悬垂串上的绝缘子的最少片数的确定原则，除了应使线路能在工频电压条件下安全可靠的运行外，还应使线路在操作过电压，雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行。在某些特殊情况下还须考虑其它有关因素。 DL/T50921

11、999及66KV及以下架空电力线路设计规范GB500611997规定，杆塔上的绝缘子的最少片数如表2-1所示。 标称电压（kv）3566110220330500单片绝缘子的高度（mm）XP-6XP-6146146146155绝缘子片数（片）357131725Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 在高压输电线路上，当三相导线的排列不对称时，即三相导线的几何位置不在等边三角形的顶点，那么各相导线的电抗就不相等。因此，即使在三相导线中通过对称负荷，各相中的电压降也不相同。另一方面，由于三相导线的不对称，相间电容和各相对地电容也不相等，从而会有零序电压出现。所以

12、规程规定，在中性点直接接地的电力网中，当线路总长度超过100km时，均应进行换位，以平衡不对称电流。在中性点非直接接地的电力网中，为降低中性点长期运行中的电位，平衡不对称电容电流，也应进行换位。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 l导线换位方法 导线的换位方法，可以在每条线路上进行循环换位，即让每一相导线在线路的总长中所处位置的距离相等。具体有三种方法，即单循环换位、双循环换位、三循环换位.1.单循环换位 如图所示，设线路的总长度为 公里，当三相导线进行单循环换位时，其上部为两根避雷线进行四处交叉换位，下部为三根导线进行了三处换位，图上分别标出的 、

13、 、 等， 为两换位处之间的距离。每相导线在图上的三个位置（上、中、下）的长度和是相等的，故为完全换位。避雷线换位后在每一位置的长度和分别为 。Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 单循环换位 2.双循环换位 ：如图所示（只画出三相导线的换位示意图） 双循环换位 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 3.三循环换位：如图所示（只画出三相导线的换位示意图）。 三循环换位 双循环及三循环换位，均属完全换位，不过，其换位处的长度相对地减少了，这对远距离送电线路的安全运行是有好处的。 Northeastern Univer

14、sity第二章 电网等值电路和参数计算 常用的换位方式有滚式换位、耐张塔换位和悬空换位三种。滚式换位的优点是可用于一般型式的杆塔，缺点是换位处有导线交叉现象，易因履冰不均而引起导线短路，且在档距中导线的距离不稳定，易接近，因此只广泛应用于轻冰区。耐张塔换位的优点是导线换位时导线间距离稳定，但需要特殊的耐张塔换位，复杂且不经济，故一般在重冰区使用。悬空换位虽在芬兰、瑞典用得较多，我国山西、辽宁等地也曾用过，但因施工和检修不便，故未被普遍推广。 l导线换位方式 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 滚式换位 Northeastern University第二

15、章 电网等值电路和参数计算 耐张塔换位 悬空换位 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.1.3 电力线路参数计算 电力线路的电气参数包括导线的电阻、电导，电感和电容四个参数。线路的电感以电抗的形式计算，而线路的电容则以电纳的形式计算。电力线路是均匀分布参数的电路，也就是说，它的电阻、电抗、电导和电纳都是沿线路长度均匀分布的。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.1.3 电力线路参数计算 一、电阻 ：当线路的导线通以交流电流时，将有一部分能量以热能形式耗散掉。这一特性可用电阻来表征。直流电路中导体的电阻可按

16、下式计算 式中， 导线材料的电阻率， 导线的额定截面积， 导线的长度，km 。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 在电力系统计算中，导线材料的电阻率可以查表，表中的数据，不是各种导体材料原有的电阻率，而是修正以后的电阻率。导线材料铜铝 （ ）18.831.5 （ ） 5332电阻一般查表。查表所得为20C的数值，而线路的实际工作环境温度异于20时，可按下式修正 式中， 20时的电阻， 实际温度 时的电阻， 电阻的温度系数。对于铝， 对于铜， Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 二、线路的电抗 交流电流产生的交

17、变磁场在导线中感应电动势而产生电压降落。这一特性可用电抗（感抗）来表征。 其中， 为三相导线的几何平均距离，简称几何均距(cm或mm)，其单位应与r单位相同； 式中， 导线单位长度的电抗， 导线的半径，cm或mm； 导线材料的相对导磁系数，对铝、铜等，取 交流电的频率，Hz； Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 三、线路的电导 当电力线路上加以交流电压时，由于绝缘的泄漏、导体的放电等，会引起有功功率的损耗。这一特性可用电导来表征。线路的电导主要是由沿绝缘子的泄漏电流和电晕现象决定的。通常由于线路的绝缘水平较高，沿绝缘子泄漏很小，往往可以忽略不计，只有在

18、雨天或严重污秽等情况下，泄漏电导才会有所增加，所以线路的电导主要取决于电晕现象。 所谓电晕现象，就是在强电磁场作用下导线周围空气的电离现象。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 电晕的危害：（1）消耗有功功率。（2）对无线电和高频通信产生干扰。（3）电晕还会使导线表面发生腐蚀，从而降低导线的使用寿命。 对于三相三角形架设的普通导线线路，校核线路是否会发生电晕，其电晕临界电压的经验公式为 ：其中， Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 四、线路的电纳 导线与导线、导线与大地之间存在电场的作用。这一特征可用电纳来表征

19、。三相线路对称排列或虽不对称排列但经整循环换位时，每相导线单位长度的电容由电工原理已知，可按下式计算： 式中 导线单位长度的电容，Fkm 于是，频率为50Hz时，单位长度的电纳为 ：式中 导线单位长度的电纳，Skm Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 五、工程计算中输电线路单位长度的参数计算 1.电阻 2.电抗 单导线： 分裂导线： 3.电纳 4.电导 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 例2.1110kV架空输电线路的导线型号为LG-185，导线水平排列，相间距离为4m。求线路参数。 解：线路的电阻 由手册查

20、得LG-185的计算直径为19mm。 线路的电抗 :线路的电纳:Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.2 输电线路参数及等值电路 由于正常运行的电力系统三相是对称的，三相参数完全相同，三相电压、电流的有效值相同，所以可用单相等值电路代表三相。典型的电力线路示意图如图所示。 的架空线。线路电压不高时，这种线路电纳的影响一般不大，可略去。从而这种线路的等值电路最简单，只有串联的总阻抗 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.2.1 一般线路的等值电路 所谓一般线路，指中等及中等以下长度线路。 一、短距离电力线路

21、所谓短线路，是指长度不超过 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 由等值电路图得基本方程为 端口网络方程形式为 显然， A=1，B=Z，C=0，D=1 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 二、中等距离电力线路 所谓中等长度线路，是指长度在100300km之间的架空线路和不超过100km的电缆线路。这种线路的电纳B一般不能略去。这种线路的等值电路 型等值电路和 T型等值电路，如图所示。 集中参数表示线路的等值电路 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 (a)一般形式 (b)

22、G=0形式 基本方程以图 (a)为例。流入末端导纳支路的电流为 阻抗支路的电流为( ),则始端电压为 而流入始端导纳支路的电流为 , 则始端电流为 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 联立上诉方程式，并写成矩阵形式 显然A= ， B=Z，C= ，D= 在T型等值电路中，串联的线路总阻抗 被分为两半外，线路导纳为 ，T型等值电路如图所示。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.2.2 长距离线路的分布参数等值模型 长线路指长度超过300km的架空线和超过 100km的电缆线路。 Northeastern Uni

23、versity第二章 电网等值电路和参数计算 只要将分布参数乘以适当的修正系数就变成了集中参数，从而就可绘制出用集中参数表示的 形等值电路，如图所示。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 图中R、X、B为全线路的一相集中参数， ， ， 分别是电阻、电抗及电纳的修正系数，这些修正系数分别为： 应该指出，上述修正系数只适用于计算线路始、末端的电流和电压，线路长度如超过300km、小于750km的架空线路及长度超过100km、小于250km的电缆线路。超过上述长度并要求较准确计算远距离线路中任一点电压和电流值时，应按均匀分布参数的线路方程计算。 Northe

24、astern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.3 变压器等值电路及参数 变压器的型号由字母和数字组成，含义如下： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.3.1 变压器的额定参数 一、变压器铭牌数据 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 （1）额定容量SN：是变压器额定工作条件下输出能力的保 证值，是额定视在功率，单位：伏安（VA）或千伏安 （kVA）或兆伏安（MVA）。（2）额定电压U1N/U2N：均指线值电压。原边额定电压 U1N是指电源加在原绕组上的额定电压；副边额定电压 U2N是指

25、原边加额定电压副边空载时副绕组的端电压， 单位有：伏（V）或千伏（kV）。 （3）额定电流I1N/I2N：均指线值电流。原、副边额定电流 是指在额定容量和额定电压时所长期允许通过的电流， 单位有：安（A）。（4）额定频率fN：指工业用电频率，我国规定为50Hz。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为： 单相变压器 三相变压器 变压器型号包括：基本代号、额定容量、额定电压以及结构性能特点。例如型号为：SL7-630/10，其中“S”代表三相，“L”代表铝导线，“7”代表设计序号，“630”代表额定容量为63

26、0kVA，“10”代表高压绕组额定电压为10kV。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.3.2 双绕组变压器的参数和数学模型 通过对变压器做短路实验和空载实验可测得短路损耗、短路电压、空载损耗、空载电流，由此可以求变压器参数。双绕组变压器等值电路如图所示。 T型等值电路 型等值电路由于 （变压器短路损耗 ）近似等于额定电流流过变压器时高低压绕组中的总铜耗，即 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 一、电阻 铜耗与电阻之间有如下关系 可得 式中，UN、SN以V，VA为单位，Pk以为单位。如UN改以为单位，SN改

27、为以为单位，则可得 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 二、电抗 由于大容量变压器的阻抗以电抗为主，亦即变压器的电抗和阻抗数值上接近相等，可以近似认为，变压器的短路电压百分数Uk与变压器的电抗有如下关系： 从而 式中，XT变压器高低绕组的总电抗（）； Uk变压器的短路电压百分值 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 三、电导 变电器电导 反映与变压器励磁支路有功损耗相应的等值电导，通过空载试验数据求得。变压器空载试验接线图如图所示。单相等值电路 三相测试图 电导表达式Northeastern University

28、第二章 电网等值电路和参数计算 四、电纳 变压器电纳 反映与变压器主磁通的等值参数(励磁电抗)相应的电纳，也是通过空载试验数据求得。 所以可得其中，BT变压器的电纳（S） I0%变压器的空载电流百分值。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 五、工程计算中双绕组变压器的一般参数计算方法 （1）归算到一个电压等级的等值电路，如图所示。 双绕组变压器等值电路 式中单位为： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 （2）多电压等级（保留原电压等级）的等值电路，如图 所示K为理想变压器变比 双绕组变压器多电压级等值电路 No

29、rtheastern University第二章 电网等值电路和参数计算 例： 有一台SFL120000/110型向10kV网络供电的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：PK=135kW，UK%=10.5，P0=22kW，I0%=0.8。试计算归算到高压侧的变压器参数。 解：由型号知，SN=20000kVA，高压侧额定电压UN=110kV 。各参数如下： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.3.3 三绕组变压器的参数和数学模型 一、容量比100/100/100 三绕组变压器的等值电路 Northeastern University第二章 电网等值电路

30、和参数计算 1. 电阻 各绕组电阻如下： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2电抗 由各绕组两两之间的短路电压Uk（12）、Uk（23）、Uk（31）求出各绕组的短路电压如下： 再按与双绕组相似的计算公式求各绕组的电抗如下： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 二、容量比100/100/50 短路损耗数据为容量较小的绕组达到额定电流，即IN/2时的值。这时，应将各绕组的短路损耗数据归算为额定电流下的值，再运用上列公式求各绕组的短路损耗和电阻。 Pk(1-3)= Pk(1-3) (IN/ IN/2)2=4 Pk

31、(1-3) Pk(2-3)= Pk(2-3) (IN/ IN/2)2=4 Pk(2-3) 有时，电压也未归算，则： Uk(1-3)%= Uk(1-3) % (IN/ IN/2)=2 Uk(1-3) Uk(2-3)%= Uk(2-3) % (IN/ IN/2)=2 Uk(2-3) Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 三、工程计算中三绕组变压器的一般参数计算方法 1）归算到一个电压等级的等值电路，如图所示。 三绕组变压器等值电路 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 其中 Northeastern Universit

32、y第二章 电网等值电路和参数计算 注意，当三绕组变压器容量比不同时，要进行容量换算。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2）多电压等级的等值的电路，如图所示（ 为理想变压器变比） 三绕组变压器用理想变压器表示的多电压等级的等值电路 三绕组变压器用阻抗表示的多电压等级等值电路 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.3.4 自耦变压器的参数和数学模型 就端点而言，自耦变压器完全等同于普通变压器（画图），而自耦变压器的实验也和普通变压器相同，故自耦变压器的参数计算和等值电路和普通变压器相同。 特殊的是容量归算问题

33、：因为自耦变压器的第三绕组的容量总小于变压器的额定容量。有时厂家提供的实验数据中不仅短路损耗Pk甚至电压百分值Uk也是未经归算的数值，因此也需要归算。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.4 发电机的等值电路及参数 发电机的运行总受一定条件，如绕组温升、励磁绕组温升、原动机功率等的约束。这些约束条件决定了发电机组发出的有功、无功功率有一定的限额，其各类运行曲线如图所示。 运行极限图 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 发电机是供电的电源，其原始电路及一般等值电路如图所示。 原始电路 等值电路 一般发电机出厂

34、时厂家提供的参数有发电机额定容量SN, 额定有功功率PN、额定功率因数COSN、额定电压UN及电抗百分值XG，据此可求得发电机电抗XG。 电压源 电流源 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.5 负荷的等值电路及参数 2.5.1 机理式负荷模型 （1）采用以电导和导纳为状态变量的负荷模型，其形式分别如下： 其中， , 为一些负荷参数的函数。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 （2）采用以电阻为状态变量的综合负荷模型： 以上两大模型，一种只有描述电阻R动态变化的微分方程，另一种则同时有描述电导G 和电纳B 动

35、态变化的微分方程。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.5.2 *电动机的负荷模型 (1) 典型的三阶感应电动机模型的数学模型为：系统状态方程： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 系统输出方程： 上式中，P、Q是与综合电流对应的、综合负荷从电网吸收的功率。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 系统稳态方程： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 (2) 综合负荷导纳动态模型 由感应电动机r形近似等值电路中转子运动微分方程及等

36、值G对s的依存关系可得出如下状态方程: 为综合负荷功率的动态不平衡量。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 （3）通用坐标系中的电动机方程： 在定、转子各自的复坐标系中，定子和转子的空间向量为： 将转子量从转子坐标系转换到定子复坐标系时空间向量为： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 通用坐标系（旋转角速度 ） 其中，电压方程为Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 将定、转子自身的坐标系转换为通用坐标系中，仅将定子项乘以 ，转子项乘以 ，则磁链方程为： 电压方程为： 在通

37、用坐标系中电磁方程和转矩方程为： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 在通用坐标系中有定、转子的磁链方程可以解出 和 带入电压可得方程：其状态方程的形式为 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 根据可以得到电动机的动态机理式负荷模型 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.5.3 输入输出式负荷模型 一、静态负荷模型 1、多项式模型 EPRI组织的早期研究中采用了改进形式的多项式模型，如下： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2

38、、指数模型 指数模型的一般形式为： 由EPRI负荷建模计划所支持开发的软件包LOADSYN 中采用了以下静态模型。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 二、输入输出动态负荷模型 1、常微分方程模型 从分析负荷对阶跃电压响应的特征出发，结合电压稳定研究的需要，提出了一下形式的模型： 为线性时间常数 被称为静态负荷项，一般采用指数表达形式： 被称为动态负荷项，一般采用电压一次或二次多项式的形式： 或 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2、传递函数模型 一般形式为： 台湾电力公司通过现场试验，认为三阶模型对于台湾电

39、力系统是适用的。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 3、状态空间模型 一般形式为： 4、时域离散模型 时域离散模型的一般形式为： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2.5.4 传输元件对负荷模型的影响 一般来说，传输元件可用 形和 T形等值电路来描述。 传输元件的影响 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 由线路参数计算知 由微分理论知 可得：Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 综上可得：（其中： ）Northeastern

40、University第二章 电网等值电路和参数计算 2.5.5 统一母线上负荷建模特征系数的综合 接在同一母线上的综合负荷，当其中各负荷成份的静态特征系数及所占比重已统计出以后，可以求出综合负荷的静态特征系数。假定有n个负荷接在同一母线上，其中第 i个负荷成分的功率为 、 ,静态特征系数为 ,则第i个负荷的模型为： 总的负荷功率为： Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 结合上式并求导可得：式中： 为第i各负荷有功功率所占比重，即 为第i各负荷无功功率所占比重，即表示综合负荷的量。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数

41、计算 2.6 电力系统的等值电路 电力系统是由发电机、变压器、输电线路、负荷等元件连接而成的，并具有多个电压等级。在电力系统分析计算中，通常可以用两类等值电路表示：一类是对应于一个电压等级的等值电路(“手算”时常采用)；另一类是对应于多个电压等级的等值电路(“计算机计算”时常采用)。 1对应于一个电压等级的等值电路 将电力系统各元件的等值电路按其接线的形式连接起来，即得到该系统的等值电路。其参数有两种表示形式：有名值表示和标幺值表示。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 (1)有名值表示的等值电路。 (2)标幺值表示的等值电路 Northeastern

42、 University第二章 电网等值电路和参数计算 2对应于多个电压等级的等值电路 此种等值电路在将各元件等值电路连接起来时，只需将变压器等值电路采用多电压级的等值电路表示(即型等值电路)即可。此时，所有电压等级的参数均不必进行归算。 3近似计算时电力系统等值电路的简化 电力系统稳态计算时，不论是采用有名值制还是标幺制，在各元件参数计算或电压级的归算中，均是采用各元件的额定电压和变压器的额定变比，由此得到的等值电路称为精确计算的等值电路。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 电力系统的等值电路是进行电力系统各种电气计算的基础，在电力系统的等值电路中，

43、其元件参数可以用有名值表示，也可以用标幺值表示，这取决于计算的需要。 一、标幺制及其应用 1. 有名制和标幺制 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 基准值的选取 如阻抗、导纳的基准值为每相阻抗、导纳；电压、电流的基准值为线电压、线电流；功率的基准值为三相功率，则这些基准值之间应有如下关系 式中 每相阻抗、导纳的基准值 线电压、线电流的基准值 三相功率的基准值 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 基准值改变时标幺值换算 对于不同基准值之间的标幺值要进行换算 例如： 某发电机的同步电抗标幺值Xd =0.2是以电机自

44、身的 、为基准，若待计算的电力网络基准为 、 ，则必须对其行归算 ：式中 是以 、 为基准值下的标幺值 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 有名值的电压级归算 (1)选基本级。 (2)确定变比。 (3)参数归算。 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 例1：具有变压器连接的不同电压等级的电网标幺值计算，分别利用两种方法计算 解：1）采用有名制 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 关于采用标幺制 的解法将在下节介绍Northeastern University第二章 电网等

45、值电路和参数计算 标幺值的电压级归算 多电压级网络中，标幺值的电压级归算有两条途径： （1）将各元件参数的有名值先归算到基本级，然后除以与基本级对应的基准值 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 2）先归算各段的基准值，再将各元件参数的有名值除以由基本级归算到这些量所在电压级的基准值，即 ：Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 例1 中：2）采用标幺制，设 方法一： 列出几个代表性元件计算式子并代数，强调公式不是通用的、变比的取法、电压的取值 Northeastern University第二章 电网等值电路和参数计算 方法二： 设 段， 而 段可以求得，把 的基准电压折向 段。在 段标幺值