4.3 负荷特性与负荷模型的基本概念

在电力系统分析计算中，常将电力网覆盖的广大地区内难以胜数的电力用户合并为数量不多的负荷，分接在不同地区不同电压等级的母线上。每一个负荷都代表一定数量的各类用电设备及相关的变配电设备的组合，这样的组合亦称为综合负荷。各个综合负荷功率大小不等，成分各异。一个综合负荷可能代表一个企业，也可能代表一个地区。

综合负荷的功率一般是要随系统的运行参数（主要是电压和频率）的变化而变化的，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。负荷特性包括动态特性和静态特性。动态特性反映电压和频率急剧变化时负荷功率随时间的变化。静态特性则代表稳态下负荷功率和电压与频率的关系。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。当负荷端电压维持额定值不变时，负荷功率与频率的关系称为负荷的频率静态特性。各类用户的负荷特性依其用电设备的组成情况而不同，一般是通过实测确定。图4-5表示由6kV电压供电的中小工业负荷的静态特性。

负荷模型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。显然，负荷模型也可分为动态模型和静态模型。将负荷的静态特性用数学公式表述出来，就是负荷的静态数学模型。负荷的电压静态特性常用以下二次多项式表示。

式中， U _N 为额定电压； P _N 和 Q _N 为额定电压时的有功功率和无功功率，各个系数可根据实际的电压静态特性用最小二乘法拟合求得，这些系数应满足

式（4-5）和式（4-6）表明，负荷的有功功率和无功功率都由三个部分组成，第一部分与电压的二次方成正比，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。

负荷的频率静态特性也可以用类似的多项式表示。当电压和频率都在额定值附近小幅度变化时，还可以对静态特性作线性化处理，将负荷功率表示为

和

式中，Δ U =( U-U _N ) /U _N ；Δ f =( f-f _N ) /f _N 。

需要同时考虑电压和频率的变化时，也可以采用

负荷的静态特性还有另外一种表示形式，如幂函数形式，此处不再列举。

反映负荷动态特性的数学模型一般都由微分方程和代数方程组成，并且根据所研究问题的不同要求采用不同的数学表达式。

建立综合负荷的动态模型，无论是物理模型还是数学模型，都包含制定模型结构和确定模型参数这两个问题。综合负荷所代表的用电设备数量很大，分布很广，种类繁多，其工作状态又带有随机性和时变性（甚至是跃变性），联接各类用电设备的配电网的结构也可能发生变化。由于上述种种情况，怎样才能建立一个既准确又实用的负荷模型的问题至今仍未很好地解决。

在电力系统分析计算中，发电机、变压器和电力线路常用等效电路代表，并由此组成电力系统的等效网络。负荷是电力系统的重要组成部分，用等效电路代表综合负荷是很自然的，也是合理的。最常采用的综合负荷等效电路有：含源等效阻抗（或导纳）支路、恒定阻抗（或导纳）支路、异步电动机等效电路（即阻抗值随转差而变的阻抗支路）以及这些电路的不同组合。 AM2u0DJwwMzErdimIdGlLQbKCg3ax122/myz6YHwmuQ09J3moj8JevQQDqM36z0Y