【最新整理，下载后即可编辑】 3 简单电力系统潮流计算 3．1 思考题、习题 1）电力线路阻抗中的功率损耗表达式是什么？电力线路始、末端的电容功率表达式是什么？上述表达式均是以单相形式推导的，是否适合于三相形式？为什么？ 2）电力线路阻抗中电压降落的纵分量和横分量的表达式是什么？其电压降落的计算公式是以相电压推导的，是否适合于线电压？为什么？ 3）什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整及输电效率？ 4）什么叫运算功率？什么叫运算负荷？一个变电所的运算负荷如何计算？ 5）对简单开式网络、变电所较多的开式网络和环形网络潮流计算的内容及步骤是什么？ 6）变压器在额定状况下，其功率损耗的简单表达式是什么？7）求环形网络中功率分布的力矩法计算公式是什么？用力矩法求出的功率分布是否考虑了网络中的功率损耗和电压降落？8）力矩法计算公式在什么情况下可以简化？如何简化？ 9）为什么要对电力网络的潮流进行调整控制？调整控制潮流的手段主要有哪些？ 10）欲改变电力网络的有功功率和无功功率分布，分别需要调整
网络的什么参数？ 11）超高压远距离交流输电的作用和特点分别是什么？ 12）什么是传播常数、衰减常数、相位常数、波阻抗、波长、相位速度？ 13）什么是自然功率？当远距离交流输电线路输送自然功率时，会有什么有趣的现象？ 14）何为半波长电力线路、全波长电力线路？半波长电力线路的运行会有什么缺点？ 15）怎样提高远距离交流输电线路的功率极限，改善其运行特性？原理是什么？ 16）110kV双回架空线路，长度为150kM，导线型号为LGJ-120，导线计算外径为15.2mm，三相导线几何平均距离为5m。已知电力线路末端负荷为30+j15MVA，末端电压为106kV，求始端电压、功率，并作出电压向量图。 17）220kV单回架空线路，长度为200kM，导线型号为LGJ-300，导线计算外径为24.2mm，三相导线几何平均距离为7.5m。已知电力线路始端输入功率为120+j50MVA，始端电压为240kV，求末端电压、功率，并作出电压向量图。 18）110kV单回架空线路，长度为80kM，导线型号为LGJ-95，导线计算外径为13.7mm，三相导线几何平均距离为5m。已知电力线路末端负荷为15+j10MVA，始端电压为116kV，求末端电压
电路设计与负荷计算！家装必读！<3367>字节 规铜线截面积分为:1/1.5/2.5/4/6/10/16/25/35/50/70/95/120/150/185/240/300平方毫米 相关的计算公式为： I＝KT0.44A0.75 其中K为修正系数，一般覆铜线在内层时取0.024，在外层时取0.048； T为最大温升，单位为℃； A为覆铜线截面积，单位为mil（不是mm，注意）； I为容许的最大电流，单位为A。 一般铜线安全计算方法是： 2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。 4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A 。 6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A 。 10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。 16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A 。 25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。 铝线估算口诀(一)： 二点五下乘以九(2.5×9)，往上减一顺号走(4×8,6×7,10×6,16×5,25×4) 三十五乘三点五(35×3.5)，双双成组减点五 条件有变加折算，高温九折铜升级 穿管根数二三四，八七六折满载流 说明： (1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表5 3可以看出：倍数随截面的增大而减小。 “二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2.5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2．5mm’导线，载流量为2．5×9＝22．5(A)。从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l，即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。 “三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm”的导线载流量为截面数的3．5倍，即35×3.5＝122.5(A)。从50mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0.5。即50、70mm’导线的载流量为截面数的3倍；95、120mm”导线载流量是其截面积数的2.5倍，依次类推。 “条件有变加折算，高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可；当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比同规格铝线略大一些，可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm’铜线的载流量，可按25mm2铝线计算。 铝线估算口诀(二)： 十下五;百上二;二五三五四三界; 七零九五两倍半;穿管温度八九折;
电力系统分析习题集（第三章） 【例3-1】某发电系统有2台发电机组，其容量分别为30MW 和40MW ，强迫停运率FOR 分别为0.04和0.06。试求该发电系统的停运表。 【解】发电系统的停运表是指指整个系统各种容量状态的概率表，是由各发电机组的停运表按上节的递推公式求出的。因此，应首先建立各发电机组的停运表。取步长X ?=10MW ，可以得到这2台发电机组的停运表，见表3–2和表3-3。 有了各发电机组的停运表后，就可利用递推公式形成发电系统的停运表，如表3–4所示。 30.0976P =为例介绍递推公式的具体应用。令30MW 发电机组为元件a ，40MW 发电机组为元件b 。则知3a n =，因此根据式（3-51）可以写出组合后等效机组c 在3k =时的累积概率为： 3 (3)()() (0)(3)(1)(2)(2)(1)(3)(0) c a b i a b a b a b a b P p i P k i p P p P p P p P ==-=+++∑ 将30MW 及40MW 发电机组停运表中相应的数值代入上式，得 (3)0.960.0600.0600.060.04 1.00.0976c P =?+?+?+?=
对于并联的输电线路或变压器也可以形成其停运表。有了电力系统元件的停运表，就可以简化系统运行可靠性的评估过程。 【例3-2】应用蒙特卡洛模拟法对图2.6所示的5节点系统进行可靠性评估。该系统元件的容量与可靠性参数如表3-5和表3-6所示。 【解】该系统由5个节点、7条支路组成，共2个发电厂，以标幺值表示的总装机容量11，负荷为7.3。 表3-5 发电元件可靠性参数 发电厂G1 发电厂G2 可用容量(p.u.) 累积概率可用容量(p.u.) 累积概率 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 --- 1.00 0.06 0.04 0.02 0.01 0.01 --- 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 1.00 0.08 0.06 0.04 0.02 0.01 0.01 表3-6 输电元件可靠性参数 支路节点号容量FOR 1—2 2.0 0.05 1—3 2.0 0.05 2—3 2.0 0.05 2—4 5.0 0.05 3—5 5.5 0.05 表中FOR为强迫停运率。 根据图3-5所示的流程计算所示系统的可靠性指标。 首先，应用蒙特卡洛模拟法抽样系统状态 i x。对每个元件，我们用计算机产生一个随机数，利用此随机数按照3.4.2节的方法确定该设备的状态。表3-7和表3-8给出了某次系统状态选择过程中，对每个元件所生成的 随机数及由随机数所确定元件的状态向量 i x。 表3-7 根据均匀分布(0,1) U随机数所确定的发电厂出力 发电厂 (0,1) U随机数x发电厂可用容量 （p.u.） G1 0.6502 5.0 G2 0.1325 6.0 表3-8根据均匀分布(0,1) U随机数所确定的支路状态 支路节点号1-2 1-3 2-3 2-4 3-5 (0,1) U随机数0.32 0.2 0.46 0.75 0.017 支路故障率0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 支路状态运行运行运行运行故障
摘要 负荷预测是电力系统规划、计划、用电、调度等部门的基础工作。讨论了年度负荷预测、月度负荷预测和短期负荷预测的特点、成熟 方法，分析了负荷预测问题的各种解决方案，并指出未来的主要研 究方向。根据国内电力系统负荷预测的实践和国外的经验，对我国 开展电力系统负荷预测工作提出了一些建议。 关键词：电力系统；负荷预测；模型；参数辨识 第一章引言 负荷预测是从已知的用电需求出发，考虑政治、经济、气候等相关因素，对未来的用电需求做出的预测。负荷预测包括两方面的含义：对未来需求量(功率)的预测和未来用电量(能量)的预测。电力 需求量的预测决定发电、输电、配电系统新增容量的大小；电能预 测决定发电设备的类型(如调峰机组、基荷机组等)。 负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平，同时确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平，确定各规划年用电负荷构成。 第二章负荷预测的方法及特点 电力系统负荷预测的原理 通常来说预测电力系统负荷最直接最有效的方法是建立一个负 荷模型，该模型有两层含义：一是负荷的时空特性，二是负荷电压和频率特性。对于负荷的时空特性指的是随着时间与空间的不同分布，负荷的分布也会不同。这种负荷模型往往是比较复杂的，研究人员通常是采用负荷时间曲线来描述这种特性。这样负荷曲线以时间为依据，就可以分为日负荷、周负荷、季负荷以及年负荷；如果换成以时空角度为划分依据，则此曲钱又可分为系统、节点和用户三种负荷曲线；若按照负荷的性质来分，负荷曲线又可以分为工业、农业、市政以及生活负荷等。 在一般的安全运行的过程中，负荷模型指的就是未来时空特性，因此也可以将此作为负荷预测模型。通常负荷预测模型包含的内容是非常广泛的，在运行的过程中不仅能进行短期或者实时的负荷预测，还能在规划电力系统时做长期的预测。负荷的预测通常采用的是概率统计，有效地分析工具即为时间序列分析，由于是预测未来的负荷，所以会存在或多或少误差。对于未来负荷预测误差所产生的原因主要是一些不确定的因素与负荷变化的规律不一致，如某些自然灾害可能会导致停电，这样负荷曲线就会在事故时段出现一些突变。此时就不能依靠负荷预测模型所得出得结果了，因为有人的干预。但是也不能因为有不确定因素的存在就全盘否定负荷预测模型计算得出的结果，大多数情况下还是比较准确的。
某某大学 《电力系统建模及仿真课程设计》总结报告 题目：基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析 姓名 学号 院系 班级 指导教师
摘要：本次课程设计是结合《电力系统分析》的理论教学进行的一个实践课程。 电力系统短路故障，故障电流中必定有零序分量存在，零序分量可以用来判断故障的类型，故障的地点等，零序分量作为电力系统继电保护的一个重要分析量。运用Matlab电力系统仿真程序SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型，并在此基础上对电力系统多中故障进行仿真，仿真波形与理论分析结果相符，说明用Matlab对电力系统故障分析的有效性。实际中无法对故障进行实验，所以进行仿真实验可达到效果。 关键词：电力系统；仿真；短路故障；Matlab；SimPowerSystems Abstract: The course design is a combination of power system analysis of the theoretical teaching, practical courses. Power system short-circuit fault, the fault current must be zero sequence component exists, and zero-sequence component can be used to determine the fault type, fault location, the zero-sequence component as a critical analysis of power system protection. SimPowerSystems Toolbox building design requirements to the power system model using Matlab power system simulation program, and on this basis, the power system fault simulation, the simulation waveforms with the theoretical analysis results match, indicating that the power system fault analysis using Matlab effectiveness. Practice can not fault the experiment, the simulation can achieve the desired effect. Keywords: power system; simulation; failure; Matlab; SimPowerSystems - 1 - 目录 一、引言 ............................................ - 3 -
3 简单电力系统潮流计算 3．1 思考题、习题 1）电力线路阻抗中的功率损耗表达式是什么？电力线路始、末端的电容功率表达式是什么？上述表达式均是以单相形式推导的，是否适合于三相形式？为什么？ 2）电力线路阻抗中电压降落的纵分量和横分量的表达式是什么？其电压降落的计算公式是以相电压推导的，是否适合于线电压？为什么？ 3）什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整及输电效率？ 4）什么叫运算功率？什么叫运算负荷？一个变电所的运算负荷如何计算？ 5）对简单开式网络、变电所较多的开式网络和环形网络潮流计算的内容及步骤是什么？6）变压器在额定状况下，其功率损耗的简单表达式是什么？ 7）求环形网络中功率分布的力矩法计算公式是什么？用力矩法求出的功率分布是否考虑了网络中的功率损耗和电压降落？ 8）力矩法计算公式在什么情况下可以简化？如何简化？ 9）为什么要对电力网络的潮流进行调整控制？调整控制潮流的手段主要有哪些？ 10）欲改变电力网络的有功功率和无功功率分布，分别需要调整网络的什么参数？ 11）超高压远距离交流输电的作用和特点分别是什么？ 12）什么是传播常数、衰减常数、相位常数、波阻抗、波长、相位速度？ 13）什么是自然功率？当远距离交流输电线路输送自然功率时，会有什么有趣的现象？14）何为半波长电力线路、全波长电力线路？半波长电力线路的运行会有什么缺点？ 15）怎样提高远距离交流输电线路的功率极限，改善其运行特性？原理是什么？ 16）110kV双回架空线路，长度为150kM，导线型号为LGJ-120，导线计算外径为15.2mm，三相导线几何平均距离为5m。已知电力线路末端负荷为30+j15MVA，末端电压为106kV，求始端电压、功率，并作出电压向量图。 17）220kV单回架空线路，长度为200kM，导线型号为LGJ-300，导线计算外径为24.2mm，三相导线几何平均距离为7.5m。已知电力线路始端输入功率为120+j50MVA，始端电压为240kV，求末端电压、功率，并作出电压向量图。 18）110kV单回架空线路，长度为80kM，导线型号为LGJ-95，导线计算外径为13.7mm，三相导线几何平均距离为5m。已知电力线路末端负荷为15+j10MVA，始端电压为116kV，求末端电压和始端功率。
电力系统负荷预测重要的组成部分就是序列量，其中序列量包含最大负荷数值以及电量数值等成分，当前得到社会各界广泛认可的是采用多样性的方法完成序列量的预测。首先要设定具体的条件，然后在该条件下进行一定的假定，然后通过单一的方法对包含的多个不确定因素进行分析，由于采用的方法较为单一，因此最后得到的参数与理想数值存在较大差别，因此需要进行修正，通常采用的是多种方法进行预测分析。实验过程中，采用不同的研究方法得到的分析结果也是不同的，各个数据之间具有较大的差异[32]，那种预测结果最为接近真实情况，与预测人员的经验以及日常积累的常识等存在密切联系，此外还要综合考虑国家各项能源政策以及产业结构之间的关系，根据当地的经济发展状况，使用综合方法，对相关的数据进行分析预测，然后完成对比分析，从而得到最终的参数。还有一种常用的负荷预测模型是加权处理，使用多种方法完成历史序列等数据的分析和预测，通过一定的方式完成权重的设置，最后对获得的数据进行综合判断出来，得到最终分析数据。 首先，针对使用到的序列预测方法，做如下定义： 定义1：有关预测、推理及拟合序列： 当获得某一物理量后，在要求的历史时间段范围内如n t ≤≤1的取值分别为 n x x x ,,,21 对于未知时段N t n ≤≤+1范围内进行预测分析，可以得到如下预测公式： N n t t S f x t 2,1),,(?== 其中，预测模型的参数向量的数值用S 表示，例如当预测模型为线性状态时， 则有：T t b a S t b a t t S f x ],[,),,(?=?+==有 此时可以计算得到各个时段的预测数值大小，分别为N n n x x x x x ?,?,?,,?,?121 +，此时会将序列n x x x ,,,21 称为原始数列，n x x x ?,,?,?21 为原始数列的预测序列，在未来的某个时段得到的相对应的子虚列N n x x ?,?1 +称为原始序列的推理数列。相应 的拟合时段主要指的是时段n t ≤≤1这一段范围，推理时段主要指的是时段N t n ≤≤+1这一段范围。 定义2：拟合残差、方差以及协方差 采用m 种方法对原始数列的数值n x x x ,,,21 进行预测分析，其中的第i 中预 测方法对原始序列的拟合序列为n x x x ?,,?,?21 ，因此能够得到有关拟合残差的数值 大小：
电力系统用电负荷定义 用电负荷的概念 电能用户的用电设备在某一时刻向电力系统取用的电功率的总和，称为用电负荷； 用电负荷的分类及要求 1、根据对用电可靠性要求的不同 1.1、一类负荷：中断供电时将造成人身伤亡，或经济、政治、军事上的重大损失的负荷：如发生设备重大损坏，产品出现大量废品，引起生产混乱、重要交通枢纽、干线受阻、广播通信中断或城市水源中断、环境严重污染等； 1.2、二类负荷：中断供电时将造成严重减产、停工，局部地区交通阻塞，大部分城市居民的正常生活秩序被打乱； 1.3、三类负荷：除一、二类负荷之外的一般负荷，这类负荷短时停电造成的损失不大。 2、根据国际上用电负荷的通用分类 2.1、农、林、牧、渔、水利业：包括农村排灌、农副业、农业、林业、畜牧、渔业、水利业等用电，约占总用电负荷的7%； 2.2、工业：包括各种采掘业和制造业用电，约占总用电负荷的80%；2.2.3、地质普查和勘探类：此类负荷仅占总用电负荷的0.07%； 2.4、建筑业：约占总用电负荷的0.76%； 2.5、交通远运、邮电通信业：公路、铁路车站、码头、机场、管道运输、电气化铁路及邮电通讯等用电，约占总用电负荷的1.7%； 2.6、商业、公共饮食、物资供应和仓储业：各种商店、饮食业、物资供应单位及仓储用电等，约占总用电负荷的1.2%； 2.7、其它事业单位：包括市内交通、路灯照明用电、文艺、体育单位、国家党政机关、各种社会团体，福利事业、研究等单位，约占总用电负荷的 3.1%；2.2.8、城乡居民生活用电：包括城市和乡村居民生活用电，约占总用电负荷的6.2%； 3、国民经济各个时期的政策和要求的不同 3.1、优先保证供电的重点负荷； 3.2、一般供电的非重点负荷； 3.3、可以暂时限电或停电的负荷； 用电设备分类 一般将用电设备按其工作性质分为以下三类： 3.1、长时工作制用电设备 其使用时间长或连续工作的用电设备，如多种泵类，通风机、压缩机、输运带、机床、电弧炉、电阻炉、电解设备和某些照明装置等． 3.2、短时工作制用电设备 其工作时间短而停歇时间相对较长的用电设备，如切削机床辅助机械的驱动电动机，启闭水闸的电动机等。 3.3、反复短时工作制用电设备 其时而作，时而停歇，反复运行的用电设备，如吊车用电动机，电焊用变压器等。 用电负荷的构成与特点 电力系统负荷一般可以分为城市民用负荷、商业负荷、农村负荷、工业负荷以及其他负荷等，不同类型的负荷具有不同的特点和规律。 1、城市民用负荷主要是城市居民的家用电器，它具有年年增长的趋势，以及明显的季
电力系统分析复习题 9-1负荷的组成 1.综合负荷的定义 答：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和就是电力系统的负荷，亦称电力系统的综合用电负荷。它是把不同地区、不同性质的所有的用户的负荷总加起来而得到的。 2. 综合负荷、供电负荷和发电负荷的区别及关系 答：综合用电负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统的供电负荷。供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率就是各发电厂应该发出的功率，称为电力系统的发电负荷。 9-2负荷曲线 1.负荷曲线的定义 答：反映一段时间内负荷随时间而变化的规律用负荷曲线来描述 ? 2.日负荷曲线和年负荷曲线的慨念 答：负荷曲线按时间长短分，分为日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线描述了一天24小时负荷的变化情况；年负荷曲线描述了一年内负荷变化的情况。 ? 3.日负荷曲线中最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、最小负荷系数的慨念 答：负荷曲线中的最大值称为日最大负荷max P （又称峰荷），最小值称为日最小负荷min P （又称谷荷）；平均负荷是指某一时期（日，月，年）内的负荷功率的平均值，24 24d av W P Pdt =?；负荷率m k 是日平均负荷av P 与日最大负荷max P 之比，即max av m P k P = ；最小负荷系数α是日最小负荷min P 跟日最大负荷max P 之比，即min max P P α=。 ? 4.日负荷曲线的作用 答：日负荷曲线对电力系统的运行非常重要，它是调度部门安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据。 ? 5.年最大负荷曲线的定义和作用 答：年最大负荷曲线描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况，它主要用来安排发电设备的检修计划，同时也为制订发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。 ? 6.年持续负荷曲线的定义、最大负荷利用时数的慨念、年持续负荷曲线的用途 答：年持续负荷曲线是按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而绘制成，作用是安排发电计划和进行可靠性估算。最大负荷利用小时数max T 是全年实际耗量W 跟负荷最大值max P 之比，即8760 max 0 max max 1 W T Pdt P P = =? 9-3负荷特性与负荷模型 1.负荷电压静态特性、ZIP 模型 答：当频率维持额定值不变时，负荷功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性；负荷模型ZIP 是指在电力系统分析计算中对负荷特性所作的物理模拟或数学描述，负荷模型分为静态模型和动态模型。 2 2(/)(/)(/)(/)N P N P N P N q N q N q P P a V V b V V c Q Q a V V b V V c ??=++?? ??=++?? 其中系数满足11P P P q q q a b c a b c ++=??++=? 上式中第一部分与电压平方成正比，代表恒定阻抗消耗的功率；第二部分与电压成正比，代表与恒电流负荷相对应的 功率；第三部分为恒功率分量。 2.负荷频率静态特性的线性模型 答：(1)(1)N PV N qV P P k V Q Q k V =+????=+??? 和(1) (1)N Pf N qf P P k f Q Q k f =+????=+??? 式中()/N N V V V V ?=-，()/N N f f f f ?=-
3．1 电网结构如图3—11所示，其额定电压为10KV 。已知各节点的负荷功率及参数： MVA j S )2.03.0(2+=， MVA j S )3.05.0(3+=， MVA j S )15.02.0(4+= Ω+=)4.22.1(12j Z ，Ω+=)0.20.1(23j Z ，Ω+=)0.35.1(24j Z 试求电压和功率分布。 解：（1）先假设各节点电压均为额定电压，求线路始端功率。 0068.00034.0)21(103.05.0)(2 2223232232323j j jX R V Q P S N +=++=++=?0019.00009.0)35.1(10 15.02.0)(2 2 224242242424j j jX R V Q P S N +=++=++= ?
则： 3068.05034.023323j S S S +=?+= 1519.02009.024424j S S S +=?+= 6587.00043.122423' 12j S S S S +=++= 又 0346 .00173.0)4.22.1(106587.00043.1)(2 2 212122' 12'1212j j jX R V Q P S N +=++=++=? 故： 6933.00216.112' 1212j S S S +=?+= （2） 再用已知的线路始端电压kV V 5.101=及上述求得的线路始端功率12S ，求出线路各点电压。 kV V X Q R P V 2752.05 .104.26933.02.10216.1)(11212121212=?+?=+=? kV V V V 2248.101212=?-≈
电力系统的负荷 电力系统中所有用电设备消耗的功率称为电力系统的负荷。其中把电能转换为其他能量形式（如机械能、光能、热能等），并在用电设备中真实消耗掉的功率称为有功负荷。电动机带动风机、水泵、机床和轧钢设备等机械，完成电能转换为机械能还要消耗无功。例如，异步电动机要带动机械，需要在其定子中产生磁场，通过电磁感应在其转子中感应出电流，使转子转动，从而带动机械运转。这种为产生磁场所消耗的功率称为无功功率。变压器要变换电压，也需要在其一次绕组中产生磁场，才能在二次绕组中感应出电压，同样要消耗无功功率。因此，没有无功，电动机就转不动，变压器也不能转换电压。无功功率和有功功率同样重要，只是因为无功完成的是电磁能量的相互转换，不直接作功，才称为“无功”的。电力系统负荷包括有功功率和无功功率，其全部功率称为视在功率，等于电压和电流的乘积（单位千伏安）。有功功率与视在功率的比值称为功率因数。电动机在额定负荷下的功率因数为0．8左右，负荷越小，其值越低；普通白炽灯和电热炉，不消耗无功，功率因数等于1。 电力系统负荷随时间而不断变化，具有随机性，其变化情况用负荷曲线来表示。通常有日负荷曲线、月负荷曲线（国外多用周负荷曲线）、年负荷曲线。图7—2所示为年、日负荷曲线图。年负荷曲线表示的是每月的最高负荷值。日负荷曲线是将电力系统每日24h的负荷绘制成的曲线。日负荷曲线中负荷曲线的最高点为日最大负荷（又称为高峰负荷），负荷曲线的最低点为最小负荷（又称为低谷负荷），它们是一天内负荷变化的两个极限值，高峰负荷与低谷负荷之差称为峰谷差。峰谷差越大，电力调峰的难度也就越大。根据负荷曲线可求出日平均负荷。日平均负荷与最高负荷的百分比值，称为负荷率。负荷率高，则设备利用率高。最小负荷水平线以下部分称为基荷；平均负荷水平线以上的部分为峰荷；最小负荷与平均负荷之间的部分称为腰荷。为了满足系统负荷的需要，应进行负荷预测工作，绘制不同用途的负荷曲线。 二、电力系统互联 电力系统互联可以获得显著的技术经济效益。它的主要作用和优越性有以下几个方面： (1)更经济合理开发一次能源，实现水、火电资源优势互补。 各地区的能源资源分布不尽相同，能源资源和负荷分布也不尽平衡。电力系统互联，可以在煤炭丰富的矿口建设大型火电厂向能源缺乏的地区送电，可以建设具有调节能力的大型水电厂，以充分利用水力资源。这样既可解决能源和负荷分布的不平衡性，又可充分发挥水电和火电在电力系统运行的特点。 (2)降低系统总的负荷峰值，减少总的装机容量。由于各电力系统的用电构成和负荷特性、电力消费习惯性的不同，以及地区间存在着时间差和季节差，因此，各个系统的年和日负荷曲线不同，出现高峰负荷不在同时发生。而整个互联系统的日最高负荷和季节最高负荷不是各个系统高峰负荷的线性相加，结果使整个系统的最高负荷比各系统的最高负荷之和要低，峰谷差也要减少。电力系统互联有显著的错峰效益，可减少各系统的总装机容量。 (3)减少备用容量。各发电厂的机组可以按地区轮流检修，错开检修时间。通过电力系统互联，各个电网相互支援，可减少检修备用。各电力系统发生故障或事故时，电力系统之间可以通过联络线互相紧急支援，避免大的停电事故，提高了各系统的安全可靠性，又可减
第四篇海上油气田开发工程仪电 讯设计 第二章电力系统设计 第一节电力系统的设计步骤 第二节电力负荷计算书的编制 第三节供电方案的设计和选型 第四节电力系统单线图的设计 第五节主发电机组的选型 第六节应急发电机组的选型 第七节电力变压器的选择 第八节规格书的编制 第九节电力系统的短路电流计算第十节大功率电动机起动电压降
计算 第十一节电力系统的潮流分析 第十二节电力系统中的电缆负载电流的估算 第十三节线路电压降计算 第十四节配电装置及其选型 第十五节电缆的种类，特性与选择 第一节电力系统的设计步骤海上油气田电力系统的设计是海上油气田开发工程设计的众多专业中的一个专业，也就是电气专业。电气专业的设计工作主要是：进行海上油气田开发工程的电力系统的设计。电力系统设计任务的开展，系统设计的基础数据，设计的进度和质量的保证等的主要依据是：业主的任务书及其它专业提供的基础资料。设计任务书和设计所需的基础资料提供完成以后，电气专业就可以开展电力系统的设计了，电力系统设计的主要步骤可归纳为： ●确定海上油田的基本形式。其主要内容是：海上油田的规模，油气田资源的类型（油田，气田或油气田）和海 上构造物的形式等。 ●根据规范和业主设计任务书的要求，确定设计依据的规范和标准；确定设计深度和范围。 ●根据机械，舾装，安全，通讯和仪表等专业提供的用电设备清单编制电力负荷计算书。电力负荷计算书中的“正 常工况”计算的结果是选择主发电机和主变压器的容量和台数的依据。“应急工况”计算的结果是选择应急发电机的容量的依据。 ●根据负荷计算书的计算结果，确定电站的容量，电力及配电系统的供电方式；确定电力系统的基本参数（电压 等级和接地方式等）。
第三章习题 3.1 如题3.1图所示梯形电路。 ⑴ 已知24u V =，求1u 、i 和S u 。 ⑵ 已知27S u V =，求1u 、2u 和i 。 ⑶ 已知 1.5i A =，求1u 和2u 。 解：根据线性电路的性质，设： 211u k u = 22u k i = 23s u k u = 令：2V u 2= 可推出 6V u 2= 1A i = 27V u s = 因而可得： 3k 1= 0.5k 2= 27/2k 3= ⑴ 当24u V =时，有： 12V 43u 1=?= 2A 40.5i =?= 56V 42 27 u s =?= ⑵ 当27S u V =时，有： 2V 2727 2u k 1u s 32=?== 1A 20.5u k i 22=?== 6V 23u k u 211=?== ⑶ 当 1.5i A =时，有： 3V 1.50.5 1i k 1u 22=?== 9V 33u k u 211=?== 3.2 如题3.2图所示电路，已知9S u V =，3S i A =，用叠加定理求电路i 。 解：S u 单独作用时，有： 1163 S u i A = =+ S i 单独作用时，有： 23 163 S i i A =- =-+ 根据叠加定理可得： 12110i i i =+=-= 3.3 如题3.3图所示电路，求电压u 。如独立电压源的值均增至原值的两倍，独立电流源的值下降为原值的一半，电压u 变为多少？ 解：根据KVL 列一个回路 113132(32)4u i V A A i =Ω?++?Ω+-?Ω 两个电压源支路可列方程：
1131(3)610i i +=-+ 由此可得： 13i A = 代入上式得： 331 32(323)4u V =?++?+-??= 若独立电压源的值均增至原值的两倍，独立电流源的值下降为原值的一半，由上式可知： 1132(1.5)620i i +=-+ 解得 13i A = 有： 332 1.52 (1.523)4 u V =?++?+-??=- 3.4 如题3.4图所示电路，N 为不含独立源的线性电路。已知：当12S u V =、 4S i A =时，0u V =；当12S u V =-、2S i A =-时，1u V =-；求当9S u V =、1S i A =-时的电压u 。 解：根据线性电路的叠加定理，有： 12S S u k u k i =+ 将已知数据代入，有： 120124k k =+ 121122k k -=-- 联立解得： 116k = 212 k =- 因而有： 11 62S S u u i =- 将9S u V =、1S i A =-代入 可得： 11 9(1)262 u V =--= 3.5 如题3.5图所示电路，已知当开关S 在位置1时，I=40mA ；当S 在位置2时，I=-60mA ；求当S 在位置3时的I 解：设电源S U 和S I 对电流I 的贡献为I 根据线性电路的叠加定理，有： /I I kU =+ 其中U 为开关外接电源的作用。 开关S 在位置1时，有 /400I k =+? 此时可将U 视为0 开关S 在位置2时，有 /604 I k -=- 由上可解得： 25k = /40I = 当S 在位置3时，6U V =，则有：
第9章电力系统的负荷 今天，我们将进入电力系统负荷的学习。主要对图9-1所示内容进行讲解。 图9-1 第 9章结构图 负荷
9- 1电力系统负荷 一负荷定义 电力系统的负荷就是系统中千万个用电设备消费功率的总和。 系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和就是电力系统负荷（综合用电负荷），它是把不同地区、不同性质的所有用户的负荷加起来而得到的。 电力系统中的主要用电设备包括异步电动机、同步电动机、电热装置、整流装置和照明设备等。不同的行业中，这些用电设备的比重也不同。 二负荷分类 1 按物理性能划分 有功负荷：指电能转换为其它能量，并在用电设备中真实消耗掉的能量，如照明设备，单位为kW。 无功负荷：在电能输送和转换过程中，需要建立磁场而消耗的动能，它仅完成电磁能量的相互转换，并不做功，因而称为“无功”，如电动机、变压器和整流装置等，单位为kvar。 2 按电能划分 a 综合用电负荷 指工业、交通运输业、农业、市政生活等各方面消耗的功率之和。根据用户的性质，用电负荷又可以分为工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人民生活用电
负荷等。 b 供电负荷 综合用电负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统的供电负荷。 c 发电负荷 供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率，就是各发电厂应该发出的功率，称为电力系统的发电负荷。
9- 2负荷曲线 实际的系统负荷是随时间、季节、气候变化的，其变化规律可以用负荷曲线来描述。 按负荷种类可以分为有功功率负荷和无功功率负荷曲线；按时间长短可以分为日负荷和年负荷曲线，按描述的负荷范围可分为个别用户、电力线路、变电所、发电厂以至整个系统的负荷曲线。上述三种特征相结合，就确定了某一种特定的负荷曲线，如电力系统的有功功率日负荷曲线。 下面介绍最常用的电力系统有功日负荷曲线、有功年最大负荷曲线以及年持续负荷曲线。 一日负荷曲线 1基本概念 电力系统负荷在一天24小时内变化的规律称为日负荷曲线，如图9-2所示。 日负荷曲线中最大值P max称为日最大负荷/尖峰负荷/峰荷。 日负荷曲线中最小值P min称为日最小负荷/谷荷。 为了方便计算，实际上常把连续变化的曲线绘制成阶梯形。
幻灯片1 电力系统建模理论与方法 第七章电力系统的其他建模 谢辉煌 幻灯片2 第七章电力系统的其他建模 第4章到第6章分别介绍了同步发电机组、动态等值、电力负荷的建模，这些是电力系统建模的主要研究对象。电力系统建模还有许多研究方面，比如输电线路和动力系统。近年来，可再生能源发电方兴未艾，微电网的研究日益增多，其建模问题也需要关注。所以，本章介绍电力系统的其他建模问题。 7.1 输电线路的建模 7.2 火电厂动力系统的建模 7.3 水电厂动力系统的建模 7.4 风力发电系统的建模 7.5 微网的建模 幻灯片3 第七章电力系统的其他建模 7.1 输电线路的建模 7.1.1 概述 7. 1. 2 单电网断面下的参数可观测性分析 7. 1. 3 多电网断面下的参数估计 7.1.4 基于PMU的线路参数估计 7.1.5 算例验证 幻灯片4 第七章电力系统的其他建模 7.1 输电线路的建模 7.1.1 概述 输电网参数的准确性是各种电网分析计算软件的基础。由于各种原因，线路及变压器的参数往往存在一些错误或偏差，从而影响到在线及离线计算程序的可信度。随着电网量测覆盖率及精度的提高，输电网参数估计的在线应用成为可能。 如果电网中只有少数参数错误时，可以借助EMS中的SCADA量测来进行参数估计，将具有较高精度的PMU测量向量引人参数估计中，从而有可能取得更好的估计效果，但是其对PMU的配置要求较高。 如果电网中有许多参数都偏离了准确值，则参数的原始值将不能作为伪量测参与估计，需要进一步研究这种恶劣局面下的参数估计。分析了单个电网数据断面下的参数可观测性，提出了线路电容及电抗参数的估计方法。为提高电网参数的可观测性，引入了多个电网量测数据断面及PMU相角量测，从而实现了电网参数的完全可观测估计。该方法对电网中的PMU 配置要求较低，对于环网线路，只需要在每一个圈基组中有一至两个PMU配置点即可，下面
第三章习题 3.1 如题3.1图所示梯形电路。 ⑴ 已知24u V =，求1u 、i 和S u 。 ⑵ 已知27S u V =，求1u 、2u 和i 。 ⑶ 已知 1.5i A =，求1u 和2u 。 解：根据线性电路的性质，设： 211u k u = 22u k i = 23s u k u = 令： 2V u 2= 可推出 6V u 2= 1A i = 27V u s = 因而可得： 3k 1= 0.5k 2= 27/2k 3= ⑴ 当24u V =时，有： 12V 43u 1=?= 2A 40.5i =?= 56V 42 27u s =?= ⑵ 当27S u V =时，有： 2V 2727 2u k 1u s 3 2=?= = 1A 20.5u k i 22=?== 6V 23u k u 211=?== ⑶ 当 1.5i A =时，有： 3V 1.50.5 1i k 1u 2 2=?= = 9V 33u k u 211=?== 3.2 如题3.2图所示电路，已知9S u V =，3S i A =，用叠加定理求电路i 。 解：S u 单独作用时，有： 1163 S u i A = =+ S i 单独作用时，有： 23163 S i i A =- =-+ 根据叠加定理可得： 12110i i i =+=-= 3.3 如题3.3图所示电路，求电压u 。如独立电压源的值均增至原值的两倍，独立电流源的值下降为原值的一半，电压u 变为多少？ 解：根据KVL 列一个回路 113132(32)4u i V A A i =Ω?++?Ω+-?Ω 两个电压源支路可列方程：
基于遗传程序设计的电力系统负荷建模 发表时间：2017-01-19T17:36:09.753Z 来源：《电力设备》2016年第22期作者：高戟 [导读] 随着现代科学技术的不断发展，各式各样的负荷预测数学模型不断涌现，但是他们都有各自的使用条件。 （国网浙江瑞安市供电有限责任公司浙江温州 325200） 摘要：随着现代科学技术的不断发展，各式各样的负荷预测数学模型不断涌现，但是他们都有各自的使用条件。如回归分析方法对于不同趋势的历史负荷曲线，需要选择不同的回归函数，这将会对预测的准确度产生一定程度的影响，而且往往这些历史负荷曲线非线性程度又比较复杂，选择起来也会非常困难，而遗传程序设计方法无需人为选择数学模型，它能够根据与问题有关的终结点集和函数集，自动生成与历史数据相拟合的函数表达式，从而可以预测出负荷的未来趋势，有效地避免了经验需求和假设。 关键词：电力系统；遗传程序设计方法；应用 遗传程序设计是基于遗传算法的一种进化算法，具有自组织、自学习和自适应性，作为一种自动编程技术，试图研究计算机怎样在没有人工干预的情况下根据客观环境自动解决问题。它采用生物界的自然选择原理和进化理论，用层次化的树形结构表达问题，从随机产生的初始群体出发，用适应度来衡量个体的优劣，对每一代个体都采用复制、交叉、变异等操作，经若干代的进化得出给定问题的最优解，也就是适应度最优的个体。 1 电力系统的负荷模型 负荷建模工作中通常所谓的负荷指的是由母线供电的各类用电设备、配电网络和接入该变电站（母线）的电源的综合。负荷模型则是负荷的功率随系统的电压U和频率f的变化而变化的数学表达式。按照模型是否反映负荷的动态行为，可分为静态负荷模型（LOADMODEL）和动态负荷模型（STATICLOADMODEL），前者反映的是母线功率（有功、无功）随电压和频率变化而变化的特性，通常用代数方程来表示，后者反应的则是母线负荷功率随系统的电压U、频率f和时间t的变化而变化的特性，重点强调对时间的记忆性，不仅与当前的电压和频率有关，而且与历史电压和频率值也有关，因此通常用微分方程、差分方程等非线性方程来描述动态负荷模型。具有记忆性的电力系统负荷成分主要是感应电动机，因此动态负荷模型的结构形式通常用感应电动机的数学模型来表示。 2 遗传程序设计的原理与结构 遗传程序设计是只有在计算机时代才能实现的一种搜索解题方法[3]。首先随机产生一个适合于给定问题的搜索空间，构成搜索空间的个体都有一个适应度值，然后通过自然选择原理，用遗传算子根据适应度对个体进行处理，产生下一代搜索空间，这样一直进化下去，给定问题的最优解或次优解必将出现在某代搜索空间中。组成搜索空间的个体采用一种层次结构可变的分析树来表示，树的节点由终结点集和函数集中的元素组成。如图1所示函数f(x，y，z)=(x+ y)＊ z+ sin(x)的分析树表示形式： 其中终结点集是组成所给问题的最基本元素的集合，包括变量和常量。函数集是对终结点进行运算的连接运算符集合，包括算术运算符、标准数学函数、逻辑运算符和条件表达式等可能的可定义数学函数，而且函数的返回值必须仍属于终结点集，即满足相对于终结点集的封闭性。 3 用于负荷建模的遗传程序设计 3.1 进化计算 进化计算（Evolutionary Algorithms）是根据自然界生物的生命发展过程建立起来的计算理论，建立在进化理论的基础之上，采用自然界“优胜劣汰”的思想。虽然进化算法有有多分支，主要包括遗传算法（Genetic Algorithms，简称 GA）、进化策略（Evolution Strategies，简称 ES）、进化规划（Evolutionary Planning，简称 EP）、进化程序设计（Evolution Programming，简称 EP）四大方面。GA 注重对染色体的操作，ES 则强调个体的行为变化，而 EP 主要强调种群的行为变化。 3.2 遗传程序设计 遗传程序设计，也称为遗传规划（Genetic Programming，简称 GP）是在遗传算法的基础上引入自动程序设计的一中新型进化算法，它的最大特点是采用层次化的结构表达问题，克服了遗传算法不能描述计算机程序和层次化的问题以及缺乏动态可变性的缺点，能够根据环境状态自动的改变程序结构和大小，在数据挖掘方面具有显著的优点。 它的基本原理是：首先随机产生一个适应于给定问题环境的初始种群，这个种群中的每一个个体都对应一个适应度，然后按照达尔文“适者生存，优胜劣汰”的标准，选择适应度高的个体直接通过复制进入下一代种群，对其它的个体则根据自然界的进化理论通过一些遗传操作（如变异、交换等）得到高适应度的个体，如此一直进化下去，直到得到给定问题的解或满足某一终止条件之后进化停止。 3.3 遗传程序设计的基本参数 系统中有些参数对程序的进化结果有着至关重要的作用。因此，在程序开始之前，首先需要对这些参数进行设置。 1）种群规模：随机产生的初始种群如果不加以限制就会无限制的任意生长，如果种群数目过大不仅浪费存储空间，而且也会大大增加程序的计算时间，因此需要根据实际情况规定种群规模从而控制种群进化过程中每一代的个体数目。通常的做法是，根据问题的难易程