Статическая характеристика нагрузки

Материал из Вики про энергосистему
Перейти к: навигация, поиск


Статическая характеристика нагрузки - это зависимость потребления активной и реактивной мощности от напряжения и частоты, при медленных изменениях параметров электрического режима.


При рассмотрении узла с комплексной нагрузкой в статической характеристике нагрузки будет учитываться реакция систем автоматического и ручного регулирования параметров режима.

Общие положения

Выработка и потребление электроэнергии в электрических системах зависят от параметров качества электроэнергии, частоты в сети и модуля напряжения на шинах электростанции или потребителя. При отклонениях частоты и напряжения от номинальных значений меняются величины нагрузок в узлах электрической сети. Зависимости активных и реактивных мощностей потребителей от частоты и напряжения, построенные при медленном изменении частоты и модуля напряжения, называются статическими характеристиками нагрузки. Виды этих характеристик зависят от типа потребителей (асинхронных и синхронных двигателей, потерь мощности в сети, осветительной нагрузки и т. д.).

Для расчёта параметров установившегося режима системообразующей и распределительной сетей в первую очередь представляют интерес статические характеристики нагрузок по напряжению, причем не отдельных электроприемников, а их совокупностей, то есть характеристики узлов нагрузки.

Для узлов нагрузки, включающих потребителей разного вида, строятся обобщенные статические характеристики. Вид математической модели обощённой статической характеристики определяются в ходе экспериментальных исследований.

Статические характеристики нагрузки позволяют определить степень снижения мощности нагрузки при снижении напряжения на шинах потребителя. Это явление получило название регулирующего эффекта нагрузки по напряжению. Количественно регулирующий эффект нагрузки определяется производными [math]\frac{\delta P}{\delta V} [/math] и [math]\frac{\delta Q}{\delta V} [/math] . Чем больше эти значения, тем сильнее зависит величина нагрузки от напряжения на шинах потребителя.

Основные виды используемых математических моделей

Модель ZIP

Эта модель также называется полиноминальной. Она широко используется как для анализа установившихся режимов, так и переходных процессов[1], [2]. Эта модель представляет собой зависимость потребляемой мощности от напряжения в виде полиномиального уравнения, которое объединяет в себе компоненты постоянного сопротивления (Z), тока (I) и мощности (P):

[math]\displaystyle P = P_0 \left( a_{P0} + a_{P1} \frac{V}{V_{ном}} + a_{P2} \frac{V^2}{V_{ном}^2} \right)[/math];

[math]\displaystyle Q = Q_0 \left( a_{Q0} + a_{Q1} \frac{V}{V_{ном}} + a_{Q2} \frac{V^2}{V_{ном}^2} \right)[/math],

где [math]P[/math] и [math]Q[/math] - активная и реактивная мощность, потребляемая нагрузкой при напряжении [math]V[/math]; [math]P_0[/math] и [math]Q_0[/math] - активная и реактивная мощность, потребляемая нагрузкой при номинальном напряжении [math]V_{ном}[/math]; [math]a_{Pi}[/math] и [math]a_{Qi}[/math] - коэффициенты, характеризующие изменение потребляемой мощности в зависимости от напряжения.

Коэффициенты моделей

Полиномиальная модель

Условия использования Параметры модели Примечания Источник
1 [math]10 \geq U \geq 6 [/math] [math]\displaystyle a_{0,P} = 0,83; a_{1,P} = -0,3; a_{2,P} = 0,47. [/math]

[math]\displaystyle a_{0,Q} = 4,9; a_{1,Q} = -10,1; a_{2,Q} = 6,2. [/math]

Герасименко А.А.Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. - 715 с. Высшее образование.
2 [math]\displaystyle 10 \geq U \geq 6 [/math] [math]\displaystyle a_{0,P} = 0,40; a_{1,P} = 0,60; a_{2,P} = 0. [/math]

[math]a_{0,Q} = 4,20; a_{1,Q} = -9,50; a_{2,Q} = 5,30.[/math]

В составе есть крупные промышленные потребители (30-80% от общего состава) Герасименко А.А.Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. - 715 с. Высшее образование.
3 [math]\displaystyle 10 \geq U \geq 6 [/math] [math]\displaystyle a_{0,P} = -0,20; a_{1,P} = 1,20; a_{2,P} = 0. [/math]

[math]a_{0,Q} = 3,60; a_{1,Q} = -8,90; a_{2,Q} = 5,30.[/math]

Сельскохозяйственные районы Герасименко А.А.Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. - 715 с. Высшее образование.
4 [math]\displaystyle 220 \geq U \geq 110 [/math] [math]\displaystyle a_{0,P} = 0,83; a_{1,P} = -0,30; a_{2,P} = 0,47. [/math]

[math]a_{0,Q} = 3,70; a_{1,Q} = -7,00; a_{2,Q} = 4,30. [/math]

Герасименко А.А.Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. - 715 с. Высшее образование.

Литература

  1. P. Kundur, Power system stability and control, EPRI series, New York: McGraw-Hill, 1994
  2. Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е. Применение математических моделей электрической нагрузки в расчетах устойчивости энергосистем и надежности электроснабжения промышленных предприятий. М.: Элекс-КМ, 2008. - 248 с.