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三相可控静态负载

三相可控静态负载
三相可控静态负载

元件定义​

三相可控静态负载是带外部调控接口的指数型静态负荷元件，可通过外部模拟信号实时修改负载的有功，无功功率基准值，同时保留完整的电压静特性，频率静特性，兼顾普通静态负载的物理特性与可控负荷的动态调节能力。

元件说明​

工作原理​

元件通过功率控制引脚接收外部模拟指令信号，直接输入有功、无功功率指令值，按照指数型静态负载的标准公式计算实际消耗的有功、无功功率，元件内置功率计算规则如下：

P=Pcmd⋅(VVN)NP⋅(1+KPF⋅Δf)P = P_{cmd} \cdot \left( \frac{V}{V_N} \right)^{N_P} \cdot \left( 1 + K_{PF} \cdot \Delta f \right) Q=Qcmd⋅(VVN)NQ⋅(1+KQF⋅Δf)Q = Q_{cmd} \cdot \left( \frac{V}{V_N} \right)^{N_Q} \cdot \left( 1 + K_{QF} \cdot \Delta f \right)

其中 PcmdP_{cmd} 和 QcmdQ_{cmd} 为外部输入的功率指令值，由控制端口直接输入。

外部控制端口说明：

  1. Active Power Ctrl [MW]（有功控制端口）：直接输入有功功率指令信号 PcmdP_{cmd}

  2. Reactive Power Ctrl [MVar]（无功控制端口）：直接输入无功功率指令信号 QcmdQ_{cmd}

注意

与普通静态负载固定功率不同，本元件支持通过外部信号输入功率指令。

属性​

CloudPSS 元件包含统一的属性选项，其配置方法详见 参数卡 页面。

参数​

Configuration​

Configuration

参数名键名类型 [单位]描述
NameName文本元件名称
此处输入三相可控静态负载的名称（可缺省）
Rated Voltage (L-L, RMS)v实数 [kV]线电压有效值
标称负载线电压有效值VNV_{N}
Rated Frequencyf实数 [Hz]额定频率
额定频率fNf_{N}
Initial Active Power (3 Phase)P0实数 [MW]初始有功功率
额定有功功率PNP_{N}
Initial Reactive Power (3 Phase)Q0实数 [MVar]初始无功功率，感性负荷为正
额定无功功率QNQ_{N}
Voltage Index for PNP实数有功功率-电压指数
有功功率-电压指数NPNP
Voltage Index for QNQ实数无功功率-电压指数
无功功率-电压指数NQNQ
Freq Index for PKPF实数有功功率-频率系数
有功功率-频率系数KPFK_{PF}
Freq Index for QKQF实数无功功率-频率系数
无功功率-频率系数KQFK_{QF}
Initial VoltageVi实数 [p.u.]初始电压幅值，由潮流计算决定
初始电压幅值，可以由潮流程序修改，与其相连的母线电压一致。

Monitoring​

Monitoring

参数名键名类型 [单位]描述
3 Phase Current Vector [kA]Iname虚拟引脚（输出）三相电流
此处输入三相可控静态负载电流量测信号的标签（3×1维），如 Iabc
RMS Current [kA]Irmsname虚拟引脚（输出）电流均方根值
此处输入三相可控静态负载电流有效值量测信号的标签（1×1维），如 Irms
RMS Voltage [kV]Vrmsname虚拟引脚（输出）电压均方根值
此处输入三相可控静态负载电压有效值量测信号的标签（1×1维），如 Vrms
Active Power [MW]Pname虚拟引脚（输出）有功功率
此处输入三相可控静态负载有功功率量测信号的标签（1×1维），如 P
Reactive Power [MVar]Qname虚拟引脚（输出）无功功率
此处输入三相可控静态负载无功功率量测信号的标签（1×1维），如 Q

引脚​

引脚名键名类型维度描述
Pin +0电气3 × 1三相可控静态负载接线端
Active Power Ctrl [MW]1输入1 × 1有功功率控制信号 [MW]
三相可控静态负载有功功率控制信号输入端口
Reactive Power Ctrl [MVar]2输入1 × 1无功功率控制信号 [MVar]
三相可控静态负载无功功率控制信号输入端口

使用说明​

  1. 静特性参数配置

    • NP=0,NQ=0N_P=0,N_Q=0：恒功率特性；
    • NP=1,NQ=1N_P=1,N_Q=1：恒电流特性；
    • NP=2,NQ=2N_P=2,N_Q=2：恒阻抗特性。

  2. 监测引脚使用

    元件内置三相电流，有功功率，无功功率监测输出引脚，可直接接入输出通道或控制模块，无需额外外接量测元件。

案例​

下图展示了三相可控静态负载在电磁暂态仿真中的标准接线方式：

三相可控静态负载仿真测试拓扑
三相可控静态负载仿真测试拓扑

核心参数配置​

参数名设定值单位说明
Rated Voltage (L-L, RMS)230kV负载额定线电压 VNV_N
Rated Frequency50Hz额定频率 fNf_N
Initial Active Power (3 Phase)50MW初始有功基准 PNP_N
Initial Reactive Power (3 Phase)20MVar初始无功基准 QNQ_N
Voltage Index for P2-有功电压指数 NPN_P（恒阻抗特性）
Voltage Index for Q2-无功电压指数 NQN_Q
Freq Index for P0-有功频率系数 KPFK_{PF}
Freq Index for Q0-无功频率系数 KQFK_{QF}

控制指令时序​

时间段有功指令 PcmdP_{cmd}无功指令 QcmdQ_{cmd}
0 ~ 0.5 s50 MW20 MVar
0.8 ~ 1.0 s100 MW50 MVar

仿真输出波形​

（1）电压响应波形​

负载端电压有效值波形
负载端电压有效值波形

波形说明：负载端电压有效值在仿真启动后快速上升至额定值附近，整体保持平稳；功率阶跃时因线路阻抗压降，电压出现微小跌落，随后快速恢复稳定，符合阻感线路的电压降落物理特性，并且经RMS测量结果与三相可控静态负责的内置监测引脚输出结果相同。

（2）电流响应波形​

负载电流有效值波形
负载电流有效值波形

波形说明：电流有效值随功率指令同步阶跃变化，0~0.5s稳态值约0.23kA，0.5s第一次阶跃后上升至约0.44kA，0.8s后缓慢稳定在约0.48kA；外置RMS模块因滤波算法存在小幅动态波动，负载内置有效值过渡更平滑，两者稳态数值完全一致。

（3）功率响应波形​

负载有功/无功功率波形
负载有功/无功功率波形

波形说明：有功功率，无功功率精准跟随外部指令阶跃变化，稳态下实际功率与指令值吻合；动态过程因线路电感的储能特性，功率平滑过渡，无超幅振荡，符合电磁暂态仿真的物理规律。

常见问题​

控制信号的单位是什么？
有功控制端口单位为MW，无功控制端口单位为MVar。
控制信号接入后，初始功率参数是否还有效？
无效。控制信号优先级高于初始功率参数，接入控制信号后，初始功率设定自动被外部指令覆盖。