電力系統(tǒng)負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型

1、負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性模型負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性模型目錄概述考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械暫態(tài)過(guò)程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性模型考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁暫態(tài)過(guò)程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性模型負(fù)荷特性的定義負(fù)荷特性的定義 反映負(fù)荷功率隨系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)（電壓或頻率）的變化而變化規(guī)律的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式。負(fù)荷特性負(fù)荷特性靜態(tài)特性靜態(tài)特性反映電壓和頻率緩慢變化時(shí)負(fù)荷功率變化特性動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性反映電壓和頻率急劇變化時(shí)負(fù)荷功率變化特性概述當(dāng)電壓以較快的速度大范圍變化時(shí)，采用純靜態(tài)負(fù)荷模型將帶來(lái)較大的計(jì)算誤差，尤其對(duì)那些負(fù)荷模型敏感的節(jié)點(diǎn)，必須采用動(dòng)態(tài)模型。現(xiàn)代工業(yè)負(fù)荷中，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷所占的比重最大。因此，負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性主要由負(fù)荷中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的暫態(tài)過(guò)程決定。感應(yīng)電

2、動(dòng)機(jī)的暫態(tài)有機(jī)械暫態(tài)過(guò)程和電磁暫態(tài)過(guò)程。負(fù)荷的動(dòng)態(tài)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性模型特性模型考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械暫態(tài)過(guò)程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性模型考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁暫態(tài)過(guò)程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性模型考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械暫態(tài)過(guò)程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性模型圖1 異步電動(dòng)機(jī)等效電路總等效阻抗： rrmmssjXsRjXRjXRjXRZ/轉(zhuǎn)差率S：*001S0系統(tǒng)角頻率異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子角速度異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)方程：*meJTTdtdTTJ電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械負(fù)載的等值轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Te*電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩Tm*電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩方程：2max2NcrcreeUUssssTTTemax感應(yīng)電機(jī)在額定電壓下的最大電磁轉(zhuǎn)矩Scr電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定臨界轉(zhuǎn)差率UN電機(jī)額定電壓U電機(jī)

3、端電壓機(jī)械轉(zhuǎn)矩方程：SKTm11K電機(jī)負(fù)荷率機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩中與電機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的部分所占比例與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有關(guān)的指數(shù)機(jī)械暫態(tài)過(guò)程數(shù)學(xué)模型： rrmmssjXsRjXRjXRjXRZ/*001S*meJTTdtdT2max2NcrcreeUUssssTTSKTm11 實(shí)際計(jì)算中通常將節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷分為兩個(gè)部分，一部分采用靜態(tài)模型，另一部分采用動(dòng)態(tài)模型。運(yùn)用典型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模擬節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的簡(jiǎn)化法如下： 1、分別算出穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下，靜態(tài)模型等值阻抗ZLS(0)=V2L(0)/(PLS(0)-jQLS(0)和只考慮機(jī)械暫態(tài)過(guò)程的感應(yīng)電機(jī)模型（等值機(jī)）等值阻抗ZLM(0)=V2L(0)/(PLM(0)-jQLM(

4、0)，得出節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)等值阻抗ZL(0)=ZLS(0)/ZLM(0) 2、近似認(rèn)為接在節(jié)點(diǎn)上須計(jì)及動(dòng)態(tài)特性的設(shè)備都是典型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（典型機(jī)）。利用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)和等效阻抗公式得出穩(wěn)態(tài)等值阻抗ZM(0)。 3、在暫態(tài)過(guò)程中，求解系統(tǒng)方程和典型機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，可求得t時(shí)刻動(dòng)態(tài)負(fù)荷等值阻抗ZM(t)；由負(fù)荷靜態(tài)模型可算出t時(shí)刻靜態(tài)負(fù)荷等值阻抗ZLS(t)。 4、任何時(shí)刻等值機(jī)等值阻抗與典型機(jī)等值阻抗之比為常數(shù)。等值機(jī)t時(shí)刻等值阻抗為ZLM(t)=（C1+jC2）ZM(t),比例常數(shù)由穩(wěn)態(tài)條件得（C1+jC2）=ZLM(0)/ZM(0)，至此可得節(jié)點(diǎn)負(fù)荷在t時(shí)刻的等值阻抗ZL(t)=ZLS(t)/Z

5、LM(t)。qddddqqddqddqdqqiXXepeTiXXepeTiRiXesviRiXesv001111考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁暫態(tài)過(guò)程的負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性模型可以將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)看成d-q軸完全對(duì)稱的同步電機(jī)。因此在同步電機(jī)方程中，令Xd=Xq=X,Xd=Xq=X,eq2=ed2=eq=ed=0,Pd=Pq=0,Td0=Tq0,=1-S,Ra=R1。便可得標(biāo)幺制下的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)方程xyxdydyxydxdxxyyyyxxiXXeseTpeTiXXeseTpeTiRiXsesviRiXsesv0000111111將d-q坐標(biāo)系的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)方程變換到x-y坐標(biāo)系，得到在x-y坐標(biāo)系下的感應(yīng)電機(jī)方程：MMd

6、oMdMMIXXjEjsTEpTIXsjREs01111V將上述方程的二式和四式乘以j再分別加到第一式和第四式可得yyxxddqqeieieieieT感應(yīng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程為式中V=Vx+jVy,IM=Ix+jIy,EM=Ex+Ey。電磁暫態(tài)過(guò)程數(shù)學(xué)模型：MMdoMdMMIXXjEjsTEpTIXsjREs01111VyyxxddqqeieieieieT*meJTTdtdTSKTm11 對(duì)于節(jié)點(diǎn)綜合負(fù)荷，仍可以用典型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模擬節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的簡(jiǎn)化法： 1、算出穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下，只考慮機(jī)械暫態(tài)過(guò)程的感應(yīng)電機(jī)模型（等值機(jī)）等值阻抗ZLM(0)=V2L(0)/(PLM(0)-jQLM(0)。 2、注意在穩(wěn)態(tài)條件下PEM=0，利用數(shù)學(xué)模型中一二式可以求出IM(0)和EM(0)，則典型機(jī)穩(wěn)態(tài)等值ZM(0)=-VL(0)/IM(0)。 3、在暫態(tài)過(guò)程中，求解系統(tǒng)方程和典型機(jī)方程，可求得t時(shí)刻動(dòng)態(tài)負(fù)荷等值阻抗ZM(t)；由負(fù)荷靜態(tài)模型可算出t時(shí)刻靜態(tài)負(fù)荷等值阻抗ZLS(t)。 4、任何時(shí)刻等值機(jī)等值阻抗與典型機(jī)等值阻抗之比為常數(shù)。等值機(jī)t