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笙橙
pu是标么值的单位,是电力系统中常用的一种单位。是表示各物理量及参数的相对值,比如同一有名值,当基准值选取不同时,其标幺值也不同。大体上是这么一个计算标准:标幺值=有名值/基准值。
机械玩趣
标幺值的一般概念
标幺值音译自英文perunit。实行标幺值系统,即采用标幺制,英文称为normalization,即归一化或标准化之意。标幺制的本质是采用相对值(标幺值)单位系统代替绝对值(有名值)单位系统。
我们在日常计量中一般采用有名值系统,有名值系统实际上是采用统一固定的基准量量测得到的数值,物理量的单位就是给这个基准量起的名字,如国际单位制中的米,千克,安培等。这种有名值系统在大多数情况下满足我们使用的要求,也很方便。
但有时采用相对值会带来更多的方便,例如:火电厂常用标准煤耗来衡量经济性,我们有时说“什么东西有2-3个人那么重”,这里面都隐含着相对值(标幺值)的概念在里面。
既然是相对值,那就首先要有一个基准,物理量与所选基准的比值,就是这个物理量的标幺值。从这个意义上,国际单位制下的物理量也可以看成标幺值,例如某物的长度1m,意味该物长度与1m长的基准比值为1,只不过我们给这个基准起了一个专用的单位名称m;在标幺值系统里,则称该物的长度在以1m作为基准时的标幺值等于1(注意这里没有单位了,因为是一个比值,没有量纲),这时候我们称物体的长度是“1个标幺值长度”。
正所谓尺有所短,寸有所长,因此基准的选取是有随意性的,一个1m长的物体,若用1m作为基准,则其标幺值等于1;若用0.5m作为基准,则其长度的标幺值就是2。基准变化,其相应的标幺值数值也会变化。
采用标幺值的好处之一是,计算结果概念更加明晰,就像我们更习惯于使用百分比描述比例关系;另一个好处是,选取适当的基准时,物理量的标幺值通常在1左右,这样在数值计算中可以充分发挥字长的作用,得到更高的计算精度。
电力系统计算中的标幺制
电力系统计算通常采用标幺制,这是行业的习惯,当然更主要是因为采用标幺值带来的方便。
要采用标幺制,基准值的选取是关键。如前所述,基准值的选取本来没有任何限制的,换句话说,基准值是可以任意选的。但对于任意选取的基准值,电路基本定律的形式会发生变化。例如:在有名值系统(例如国际单位制)中,欧姆定律表示为:
U=I*R(1)
但如果任意选取电流、电压和电阻的基准,则在标幺值系统中,欧姆定律将变成如下的一般形式:
U=K*I*R(2)
对比式(1)和(2),可以看到两者的不同在于系数K。只有选择合适的基准值,二者形式才会统一(意味着K=1)。
电力系统分析中,基准值的选取一般考虑以下几条原则:
标幺值系统下,电路定律的基本形式与有名值系统具有相同的形式。
保持互感可逆的特性。在有名值系统里,两个绕组之间的互感M12和M21是可逆的,即M12=M21;但在标幺值系统里,如果基准值选取不当,会出现M12≠M21的情况。因此基准值的选择需要考虑这种因素
正是在上面的原则指导下,电力系统计算标幺值系统的基准的选取采用如下规则:
(1)全系统采用统一的基准容量SB作为容量基准。
(2)根据额定电压确定电压基准UB,这样做的好处是从电压的标幺值就可看出电压偏离额定电压的程度。
(3)对三相电路,由SB=sqrt(3)*IB*UB确定电流基准值IB
注意这里的“对三相电路”几个字很重要。如果是分析单相系统或者多相系统,则电流基准值IB的确定不能采用上式。例如对于单相系统,电流基准值IB应由SB=IB*UB确定
(4)对三相电路,阻抗基准值ZB由下式确定:
ZB=UB*UB/SB=UB/sqrt(3)/IB
取定基准值后,相应物理量的标幺值采用下式计算:
标幺值=物理量有名值/物理量对应的基准值
从上式可以看出,标幺值系统里的物理量都是无量纲的量。
至于标幺值的近似计算法和准确计算法的本质没有差别,都是首先将物理量的原始有名值归算成基准电压所对应电压等级电网下的有名值(过程完全类似于电路理论中的变压器等值电路归算过程),然后将归算后的有名值除以对应的基准值得到标幺值。不同只是在于变压器高、低压侧阻抗归算时,变比选取上有所不同。准确计算法是采用变压器铭牌变比进行归算;近似计算法则采用变压器两侧额定电压比来代替变压器的铭牌变比进行归算,二者之间的误差很小,在工程上是可以接受的。
来源:继保实训圈
思念成灾
昨天我们讲了最大、最小运行方式,是和短路电流计算有关的,那么今天我们来说说标幺值。一提到标幺值,很多人都很头疼,因为我们大部分人对标幺值的映像是用来进行短路电流计算的,而短路电流计算是很难的。其实标幺值并没有大家想象的那么可怕,说简单了他就是个百分数。首先我们先来思考这样一个问题,在进行短路电流计算的时候,我们是把电网作为一个整体来进行的,但在电网中,却同时存在几个电压等级,比如,有35KV、110KV、220KV等。你用欧姆定律怎么算?你电压带多少?没法算!打个比方,很多人一起搬砖,有力气大的有力气小的,你怎么判断谁干活更尽力,不可能看谁搬的砖多吧,但是,我可以看谁出了几成力,这个标准是可以统一的。力气大的全力搬是100块,力气小的50块,要求大家至少出90%的力,那么力气大的最少要搬90块,力气小的最少搬45块。这就是他们的共同点,百分值!标幺值计算方法的设计思想也正是这个共同点-百分值!我们把不同电压等级下的各个参数都用百分值代入计算,这个标准大家都一样,就解决了电压不同的问题,可以全部连在一起进行计算,我想算哪个点就算哪个点,最后我算出来的电流虽然个百分值,但只需要乘上事先设定好的基准值就可以得到实际值了,大大简化了计算。
一般情况下,在进行三相系统短路电流计算时,电压取系统线电压的平均值。为了保证受电端是标准电压,一般送端要提高10%,其中5%是变压器损耗,另5%是线路损耗,比如35KV系统送电端一般是38.5,就可以保证受电端在35KV以上运行,所以平均电压取35×1.05≈37KV,为了好算,我就用这个平均电压作为基准值,所以电压标幺值是1。功率取三相总功率,为了方便计算取100MVA。阻抗取一相阻抗,这样算出来的短路电流就是一相的短路电流。
全网中每个电压等级设一个电压基准值,这体现了电压折算的思想。全网共用一个容量基准值,体现了电压折算后统一计算的思想。
来源:乘飞教育
唠甜嗑
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
来源:科学网博客
年深日久
标么值)是电力系统分析和工程计算中常用的数值标记方法,表示各物理量及参数的相对值,单位为pu(也可以认为其无量纲)。
标幺值,英文为per unit,简写为pu,一些科学软件中通常写作p.u.。中文有时也写作“标么值”,其中的“幺”的读音是yāo,不是me也不是mó。
标幺值是相对于某一基准值而言的,同一有名值,当基准值选取不同时,其标幺值也不同。它们的关系如下:标幺值=有名值/基准值。
比如在短路电流计算中,选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz),将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标幺值。标幺值=实际值/基准值
各物理量基准值的选择必须和其实际值具有相同的量纲,常用下标注B表示基准值,下标注*表示标幺值。
假设功率的实际值为S,基准值为Sb,则其标幺值为S*=S/Sb.