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标幺值的必要性 精选

已有 2947 次阅读 2020-1-6 16:29 |系统分类:科研笔记

电力系统分析计算中,变量和参数都采用标幺值,这是电力系统行业一个很长的传统,估计历史有100年了。采用标幺值,标准的电压都在1附近,对于动态模拟来说,是比较好处理的。各种电力系统教科书,都讲的是标幺值下的分析理论,至少我没有见到哪本教科书是用有名值来进行计算的。

本来我对此也深信不疑,但是有两个国外著名的软件是采用有名值:一是电磁暂态EMTP软件,内部计算采用有名值;二是配电网规划软件OpenDSS,内部计算采用有名值,只是展示给用户的时候转换成了标幺值。

看来有必要进一步思考采用标幺值的必要性。首先,从理论上说,标幺值和有名值是完全等价的。标幺值等于有名值除以基准值。由计算机浮点数表示的原理可以知道,有名值和标幺值最终计算结果肯定是一样的。因此,是否采用标幺值,主要就是看基准值选择是否方便。说到底,标幺值和有名值的选择,并不是什么大问题,纯粹就是看哪个更方便而已。

对于传统的交流电力系统(计算中的电压默认为线电压),由于电压等级就那么固定的几种,采用标幺值自然是很方便的,有的专业人士甚至可以对不同电压等级的基准阻抗倒背如流。

但是,如果我们考虑直流电网,特别是直流配电系统、直流微电网等技术的快速发展,就不那么简单了。直流输电的基准值设定原理和交流电力系统不相同。当交直流混合计算时,基准值设定的不同思路很容易引起编程的bug,潮流的调试不像单纯的交流系统那么显而易见。因此,还不如大家都用有名值,毕竟有名值有明确的物理量纲,反而不容易引起混乱。

还有主动配电网的发展,三相潮流、以及三相-单相混合计算的需求也提出了。同一个系统,有的量是相电压,有的量是线电压,这种混合方式对基准值的设定提出更高要求,稍不留心就会出错。

有的设备参数,是在该设备特定的基准值下获取的(多半是铭牌上的基准值)。如果合并到大电网计算,需要有一个基准值换算过程。有的人会忘记换算,或者换算过程中出错。(我本人就有这样的教训,惭愧)。或者有人已经换算过了,又被重复换算,这种事也不少。还不如大家都使用有名值,至少不会在换算过程中出问题。

如果某个电压等级的设备换到另一个电压等级使用(这在中国很少见,但是国外有过线路降压运行,或者电容器换电压等级使用),也存在类似的换算问题。

  所以,进行电力系统分析计算,完全可以尝试采用有名值。




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3 黄永义 杨正瓴 王安良

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