电力系统负荷

发电厂所生产的电能，除了一小部分在传输和分配过程中损失外，全部供给了用户，而把所有用户所使用的功率叫做电力系统负荷。因此，负荷具有综合特性，是指各种用电设备 。一个综合负荷包括的范围随所研究的问题而定，例如当研究电力系统中110kV及以上电压等级的电网时，可将110kV变电所二次侧母线的总供电功率用一个综合负荷来表示，也可将变压器包括在内用一个接在110kV母线上的综合负荷表示。因此综合负荷可能表示一个企业，或是一个工业区、一个城市甚至一个地区的总用电功率。按综合负荷连接处的电压等级又可分为220kV，110kV，35kV，10kV等。
　　一个综合负荷包含种类繁多的负荷成分，如照明设备，大容量异步电动机、同步电动机，电力电子设备（如整流器），电热设备以及电力网的有功和无功损耗等。不同综合负荷包含的各种负荷成分所占比例也是变化的。所以要建立一个准确的综合负荷模型是相当困难的。综合负荷模型可分为动态模型和静态模型两类。动态模型描述电压和频率急剧变化时，负荷有功和无功功率随时间变化的动态特性，它可表示为　　　　由于负荷中异步电动机的比例相当大，所以负荷的功率不仅与电压U、频率f有关，而且与电压、频率的变化的速度有关，通常情况下，根据所研究问题的特点，用不同的近似数学模型表示。
　　负荷的动态模型用于电力系统受到大扰动时的暂态过程分析。综合负荷的静态模型描述有功和无功功率稳态值与电压及频率的关系，可表示为　　（1）　　称为负荷的静态特性。当频率不变时，负荷功率只是电压的函数，称为负荷的电压静态特性，当电压不变时，负荷功率与频率的关系称为负荷的频率静态特性。通常，电力系统综合负荷可以简单地表示为一个静态（不旋转）负荷与一台等值异步电动机的组合。综合负荷用静态特性表示的模型用于电力系统正常稳态运行情况的计算，也可用于电压和频率变化缓慢的暂态过程计算。
　　1.用电压静态特性表示的综合负荷模型
　　在电力系统稳态运行分析中，一般不考虑频率变化，某些暂态过程中频率变化很小可以忽略不计，这时负荷可以用电压静态特性表示。实际上，负荷的电压静态特性可用二次多项式表示，即　　（2）　　式中，U_N为额定电压，P_N和Q_N为额定电压下的有功和无功功率。由上式可知，有功和无功功率都含有三个分量，第一个与电压平方成正比，相当于恒定阻抗消耗的功率，第二个与电压成正比，是恒定电流分量；第三个是恒定功率分量。各个系数根据实际的电压静态特性用最小二乘法拟合求得，满足　　　　在负荷电压与额定值偏移较小的场合，电压静态特性在额定电压附近可用直线逼近，即用线性方程表示为　　（3）　　式中，k_pU，k_qU为有功和无功功率随电压变化的系数。
　　在进行电力系统规划设计时，由于各负荷都是估计值，因此潮流计算时负荷的P和Q可粗略地按恒定值处理。
　　2.用电压及频率静态特性表示的综合负荷模型
　　一般频率变化幅度较小，在额定频率附近负荷的频率静态特性可用直线表示。同时考虑电压和频率的负荷模型可表示为　　（4）　　或　　　　式中，f_N为额定频率，k_pf，k_qf为有功和无功功率随频率变化的系数。