Нагрузка

Термины и определения

Нагрузка (электрическая) - это электрическое устройство или элемент оборудования или любая комбинация и их количество, соединённые параллельно с системой электропитания и специально предназначенные для потребления активной электрической энергии с целью преобразования её в полезную работу.

Термин также зачастую обозначает фактически значения активной и реактивной мощности потребляемые различными устройствами.

Нагрузка на систему шин подстанции представляет собой сумму фактических значений потребления активной и реактивной мощности устройствами, с учётом потерь мощности в электрической сети (связывающей рассматриваемые шины и конечные устройства).

С точки зрения математического моделирования процессов в энергосистеме, термин "Нагрузка" представляет собой компонент энергосистемы, который при нормальной работе не генерирует активную мощность и не участвует в передаче и распределении электрической энергии. Обобщённое представление нагрузки может включать не только подключенные устройства потребления электрической энергии, но и потери в сетевых элементах. Это особенно справедливо при рассмотрении обобщённой нагрузки на шинах высоких классов напряжений (более 110 кВ), т.к. будут учитываться дополнительно еще устройства компенсации реактивной мощности, системы управления и регулирования напряжения, а также распределённая генерация.

Моделирование нагрузки

В математических моделях энергосистем, используемых для решения задач планирования и управления режимами, под нагрузками узлов понимаются генерация или потребление активной и реактивной мощности в узлах схемы замещения электрической сети. Величина нагрузки в узле в каждый момент времени определяется нагрузками множества приемников электрической сети, подключенной к этому узлу и количеством потерь в этой сети. В свою очередь количественный и качественный состав узлов зависит от уровня эквивалентирования схемы замещения электрической сети.

По способу формирования величины нагрузки целесообразно выделить следующие типы:

• суммарное потребление энергосистемы или фрагмента энергосистемы;
• генерация одного или группы генераторов;
• суммарное потребления на шинах (секции шин) одной подстанции;
• межсистемные перетоки активной и реактивной мощности (используются при декомпозиции математической модели большой энергосистемы на подсистемы);
• условная нагрузка (обычно так моделируются потери мощности).

Генерация рассматривается как суммарная мощность источников электрической энергии в узле схемы замещения.

Потребительская нагрузка формируется из прямых измерений мощности, потребляемой в узле, либо рассчитывается косвенно по измерениям потоков мощности в элементах электрической сети.

Межсистемные перетоки можно представить как нагрузку в узлах, граничащих с другими энергосистемами. Расчет для этого типа нагрузки обычно ведется по прямым измерениям перетоков активной и реактивной мощности в линиях, входящих в межсистемную связь.

В отдельных случаях требуется введение условных нагрузок, реально отсутствующих в схеме замещения ЭЭС, например, для учета потерь мощности в электрической сети каждой энергосистемы или района для обеспечения баланса нагрузок узлов по мощности и энергии. Значения потерь мощности получают по результатам работы алгоритмов оценки состояния или расчета установившихся режимов для соответствующих срезов времени.

При формировании и расчете значений нагрузки во временном аспекте, можно выделить следующие типы информации:

• текущую;
• прогнозную;
• ретроспективную.

В различных расчётах установившихся режимов и электромеханических переходных процессов, в зависимости от требований к расчётам, используют различные математические модели нагрузки:

• Постоянной мощностью, вне зависимости от изменений питающего напряжения и частоты: [math]P=const[/math] и [math]Q=const[/math].
• Статическими характеристиками.
• Динамическими характеристиками.

Литература

• Нагрузка энергоустановки потребителя - значение мощности или количество тепла, потребляемых энергоустановкой в конкретный момент времени. (ГОСТ - 19431-84 "Энергетика и электрификация. Термины и определения"[1]).
• В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А. Жуков, Л.А. Солодаткина. Электрические системы том II. Электрчиеские сети. под ред. проф. В.А. Веникова, М.:Высшая школа. 1971.
• Расчётные модели нагрузки для анализа переходных процессов в электрчиеской системе. Мин. энергетики и электрификации СССР, Москва, 1978.
• Методические указания по учёту нагрузки при расчётах на ЭВМ устойчивости сложных энергосистем. Мин. энергетики и электрификации СССР, Москва, 1983.