第二章 电力系统各元件的特性和数学模型
一、电力线路的参数和数学模型
电力线路按结构可分架空线路和电缆线路。
架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等构成。
导线、传输电能；避雷线、讲雷电流引入大地以保护电力线路免受雷击；杆塔、支持导线和避雷线；绝缘子、使导线和杆塔间保持绝缘；金具、支持、接续、保护导线和避雷线，连接和保护绝缘子。
电缆线路由导线、绝缘层、保护层等构成。
导线、传输电能；绝缘层、使导线与导线、导线与保护层互相绝缘；保护层、保护绝缘层，并有防止绝缘油外溢的作用。
架空线路的绝缘子分针式和悬式两种，针式绝缘子使用在电压不超过35KV的线路上，悬式绝缘子是成串实用的绝缘子，用于电压为35KV及以上的线路上。
架空线路的换位 为减少三项参数的不平衡，输电线路进行换位循环，使三项线路参数尽量平衡。整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。
二、电力线路的物理现象
热效应 电流流过导线时会因电阻损耗而产生热量，电流越大，损耗越大，发热也越厉害。用电阻R描述
磁场效应 当交流电流通过电力线路时，在三相导线内部和三相导线的周围都要产生交变的磁场，而交变磁通匝链导线后，将在导线中产生感应电势。用电感L描述。
电场效应 当交流电流加在电力线路上时，在三相导线的周围会产生交变的电场，在它的作用下，不同相的导线之间和导线与大地之间将产生位移电流，从而形成容性电流和容性功率。用电容C描述。
电晕现象和电流泄漏 在高电压的作用下，当导线表面的电场强度过高时，当导致输电线周围的空气游离放电（在电力系统中常称这种现象为电晕现象）；而且由于绝缘的不完善，可能引起少量的电流泄漏等。用电导G描述。
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三、波阻抗和自然功率
如果令线路的r1=0和g1=0，则成为一条无损耗的线路，相应的z1?j?L1，y1?j?C1，它的波阻抗Zc?L1/C1为纯电阻，传播系数则仅有虚部?，称为相位系数。在无损线路
中，当线路末端所接负荷等于波阻抗Zc时,线路末端的功率为纯有功功率。这个功率成为线路的自然功率。自然功率常用来衡量长距离输电线路的输电能力，一般220kV及以上电压等级架空线路的输电能力大致接近于自然功率。
四、负荷的运行特性和数学模型
1、负荷和负荷曲线
1.1 电力系统的负荷
电力系统总负荷 就是系统中千万个用电设备消耗功率的总和。他们大致分异步电动机、同步电动机、电热电炉、整流设备、照明设备若干类。
电力系统综合用电负荷 工业、农业、邮电、交通、市政、商业及城乡居民锁消耗的功率综合。
电力系统的供电负荷 综合用电负荷加网络中损耗的功率就是系统中各发电厂应供应的功率。
电力系统的发电负荷 供电负荷再加各发电厂本身消耗的功率—厂用电，就是系统中各发电机应发的功率
电力系统负荷的运行特性分为两大类： 1、负荷曲线：负荷随时间而变化的规律；2、符合特性：负荷随电压或频率而变化的规律
1.2 负荷曲线
按负荷种类分，可分为有功功率负荷和无功功率负荷曲线； 按照时间段长短分，可分为日负荷和年负荷曲线。
按计量地点分，可分为个别用户、电力线路、变电所、发电厂、乃至整个系统的负荷曲线。
1.2.1 有功功率日负荷曲线
日负荷曲线 描述一日内负荷随时间（以小时为单位）变化的曲线。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。最大、最小值之差，即所谓峰谷差。日负荷曲
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线它是制订各发电负荷计划的依据。
日负荷率 24小时平均负荷与该时间段内的最高负荷的百分比。 1.2.2 有功功率年负荷曲线
一般指年最大负荷曲线，即表示一年内每月最大有功功率负荷变化的曲线。有功功率年负荷曲线常用语制订发电设备检修计划及计算全年的发电量。
2、负荷的静态特性和数学模型 2.1负荷的静态特性
负荷特性指负荷功率随负荷端电压或系统频率变化而变化的规律，因而有电压特性和频率特性之分，进一步可分为静态特性和动态特性。
静态特性： 指电压或频率变化后进入稳态时负荷功率与电压或频率的关系。 动态特性： 指电压或频率急剧变化过程中负荷功率与电压或频率的关系。
由于负荷有功功率和无功功率的变化规律不同，负荷特性还应分为有功功率特性和无功功率特性两种。
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第三章 简单电力网络的计算和分析
一、潮流计算
潮流计算的目标
针对系统正常稳态运行状态的计算：给定运行方式下的负荷和某些发电机功率及某些节点电压，求整个系统的电压和功率分布。 潮流计算的用途
检查各元件是否过负荷
各节点电压是否满足要求、计算功率损耗 功率的分布和分配是否合理
潮流计算的重要性——电力系统最基本的计算
现有系统的运行和扩建 新系统的规划设计
系统的安全估计、静态和暂态稳定分析
潮流计算结果：各节点电压（大小、相位）、各支路电流及功率分布（功率的传输和功率损耗）
首先从简单网络潮流计算入手，掌握手算潮流的方法和了解系统稳态运行下的物理现象，然后学习复杂网络的潮流计算（侧重于基本的计算机算法）
二、电压降落、电压损耗和电压偏移
电压降落 或称线路阻抗中的电压降落，是指线路始末两端电压的向量差，电压降落也是向量，有纵分量和横分量
电压损耗 在电力系统中，关心较多的是线路两端电压的数值差，并将这一差值
U1?U2称为电压损耗。常用百分数表示为 电压损耗% = (U1?U2)?UN?100%
在近似计算中，常用电压降落的纵分量来代替电压损耗 ?U2?(P2R?Q2X)?U2
电压偏移 是指线路始端电压和末端电压与线路额定电压之间的差值，即U1?UN和
U2?UN，分别用他们来衡量两端电压偏离额定电压的程度。电压偏移常用百分数表示，有
始端电压偏移%=(U1?UN)?UN?100% 末端电压偏移%=(U2?UN)?UN?100%
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