1、1电力系统稳态分析电力系统稳态分析 扬州大学能源与动力工程学院扬州大学能源与动力工程学院 2 本章介绍有关电力系统的基本知识和我国电力工业、电本章介绍有关电力系统的基本知识和我国电力工业、电力系统的基本情况。力系统的基本情况。第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第一节第一节 电力系统概述电力系统概述 第二节第二节 我国电力系统发展与现况我国电力系统发展与现况第三节第三节 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求第四节第四节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级第五节第五节 电力系统工程学科和电力系统分析课程电力系统工程学科和电力系统分析课程3第
2、一节第一节 电力系统概述电力系统概述一、电力系统的形成和发展一、电力系统的形成和发展1 1、18311831年法拉第发现了电磁感应定律。年法拉第发现了电磁感应定律。 很快出现了原始的交流发电机、直流发电机和直流电动很快出现了原始的交流发电机、直流发电机和直流电动机；输电电压只有直流低压机；输电电压只有直流低压100400v100400v2 2、第一次高压输电出现于、第一次高压输电出现于18821882年。法国人年。法国人MM德波列茨将位于德波列茨将位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽机发出的电能输送到弥斯巴赫煤矿的蒸汽机发出的电能输送到57km57km外的慕尼黑，外的慕尼黑，并用以驱动水泵。电压：直流并用以
3、驱动水泵。电压：直流15002000v15002000v；功率：；功率：1.5kw1.5kw3 3、18851885年在制成变压器的基础上，实现单向交流输电；年在制成变压器的基础上，实现单向交流输电； 18911891年在制成三相变压器和三相异步电动机的基础上，实现了三年在制成三相变压器和三相异步电动机的基础上，实现了三相交流输电。相交流输电。44 4、18911891年在法兰克福举行的国际电工技术展览会上，在德国人年在法兰克福举行的国际电工技术展览会上，在德国人奥斯卡奥斯卡冯冯密勒主持下展出的输电系统，奠定了近代输电密勒主持下展出的输电系统，奠定了近代输电技术的基础。技术的基础。 系统概况：
4、起于劳芬镇，始于法兰克福，全长系统概况：起于劳芬镇，始于法兰克福，全长178km178km；劳；劳芬镇的水轮发电机组：其功率为芬镇的水轮发电机组：其功率为230kvA230kvA，电压约，电压约95v95v，转速为，转速为150r150rminmin。升压变压器将电压升高至。升压变压器将电压升高至25000v25000v，电功率经直径，电功率经直径为为4mm4mm的铜绞线输送至法兰克福。在法兰克福，用两台降压变的铜绞线输送至法兰克福。在法兰克福，用两台降压变压器将电压降至压器将电压降至112v112v。其中一台变压器供电给白炽灯，另一。其中一台变压器供电给白炽灯，另一台给异步电动机，电动机驱动
5、一台功率为台给异步电动机，电动机驱动一台功率为75w75w的水泵。的水泵。5 5、之后，汽轮机取代蒸汽机，交流电取代直流电，高电压取代、之后，汽轮机取代蒸汽机，交流电取代直流电，高电压取代低电压，输电距离增加，大的电力系统出现。低电压，输电距离增加，大的电力系统出现。5特点1：电源成分和负荷成分方面的巨大变化特点2：运行管理上的高度自动化特点3：输电电压，输电距离，输电功率上的巨大变化。 交流输电电压超过1000kv，输电距离超过1000km，输电功率超过3000MW。直流输电电压达到600kv典型实例：电源，变压器，输电线路，负荷二、近代电力系统二、近代电力系统61 1、总装机容量。指该系统
6、中实际安装的发电机组额定有功功率、总装机容量。指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦的总和，以千瓦(kW)(kW)、兆瓦、兆瓦(MW)(MW)、吉瓦、吉瓦(GW)(GW)计。计。2 2、年发电量。电力系统的年发电量指该系统中所有发电机组全、年发电量。电力系统的年发电量指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以兆瓦年实际发出电能的总和，以兆瓦时时(MW(MWh)h)、吉瓦时、吉瓦时(GW(GWh)h)、太瓦、太瓦时时(TW(TWh)h)计。计。3 3、最大负荷。最大负荷一般指规定时间，如、最大负荷。最大负荷一般指规定时间，如天、一月或一年天、一月或一年内，电力系统的有功功率
7、负荷的最大值，以干瓦内，电力系统的有功功率负荷的最大值，以干瓦(kW)(kW)、兆瓦、兆瓦(MW)(MW)、吉瓦、吉瓦(GW)(GW)计。计。4 4、额定频率。按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定、额定频率。按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定频率均为频率均为50Hz50Hz，国外则有额定频率为，国外则有额定频率为60Hz60Hz或或25Hz25Hz的电力系统。的电力系统。三、电力系统的基本参量和接线图三、电力系统的基本参量和接线图75 5、最高电压等级。、最高电压等级。6 6、地理结线图。电力系统的地理结线图主要显示该系统中发电厂、地理结线图。电力系统的地理结线图主要显示该系统中
8、发电厂、变电所的地理情况，电力线路的路径，以及它们相互问的联结。变电所的地理情况，电力线路的路径，以及它们相互问的联结。因此，由地理结线图可获得对该系统的宏观印象。但由于地理结因此，由地理结线图可获得对该系统的宏观印象。但由于地理结线图上难以表示各主要电机、电器间的联系，对该系统的进线图上难以表示各主要电机、电器间的联系，对该系统的进步步了解，还需阅读其电气结线图。华东电力系统的了解，还需阅读其电气结线图。华东电力系统的地理结线图如图地理结线图如图所示。所示。7 7、电气结线图。电力系统的电气结线图主要显示该系统中发电机、电气结线图。电力系统的电气结线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断
9、路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气结线。因此，由电气结线图可获得对该系统的更细致了解。的电气结线。因此，由电气结线图可获得对该系统的更细致了解。但由于电气结线图上难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相但由于电气结线图上难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置，阅读电气结线图时，又常需参阅地理结线图。对位置，阅读电气结线图时，又常需参阅地理结线图。图图1313中，中，就是一种简化的电气结线图。就是一种简化的电气结线图。返回返回8第二节：我国电力系统和电力工业简介第二节：我国电力系统和电力工业简介一、概况一、概况 电力工业起步
10、很早，但发展缓慢 1882年：我国上海出现第一个发电厂 1949年：总装机容量仅达1850MW，年发电量仅达43TWH 2002年底全国发电装机容量达到3.56亿千瓦，发电量达到16542亿千瓦时，均居世界第二位。 发展速度：每年接近2000万kW9 电力工业发展应坚持以下原则：电力工业发展应坚持以下原则： -坚持可持续发展和相互协调的原则。电力工业必须搞好发展战略和发展规划，立足当前，着眼长远，加快发展，保证供给。在发展中以市场需求为导向，坚持可持续发展的原则，电力、社会、经济、环境协调发展；坚持协调发展的原则，电力、煤炭、运输、设备制造等相关产业要协调配套，相互适应。要不断提高技术装备水平
11、和能源效率，开发和节约并重。 -加强电网建设。要推进“西电东送”，搞好三大通道建设，加快全国联网，实现在更大范围内的能源资源优化配置。高压输电网、低压配网、二次系统要配套建设。继续加强城市电网和农村电网建设与改造。进一步提高电力系统自动化、信息化和现代化水平，提高系统的可靠性、安全性和经济性。10 -大力发展水电。水电发展要积极推进流域梯级综合开发，提高水电开发率，形成几大水电基地。 -优化发展煤电。煤电发展要优化地区布局和内部结构，重视一次能源资源和水资源的节约，重视资源的综合利用和环境保护。不断提高大机组的比重；在有条件的地区要形成煤电基地和电站群；继续发展热电联产；适度发展天然气发电；注
12、重老电厂的技术改造。 -积极发展核电。核电发展要以我为主，引进技术，合作制造，降低造价，提高竞争力。 -加快新能源的发展步伐。要加大风力发电的开发力度，在条件具备的地区，集中建设若干个大型风力发电场，带动相关产业的发展。同时加快其它新能源的发展。11 -深化电力体制改革。要坚持打破垄断，引入竞争，提高效率，健全电价机制，优化资源配置，加快电力发展。加快电力市场监管体系建设。建立公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。建立健全电力法规体系，研究修订电力法，制定可再生能源促进法。 -研究建立我国电力系统安全和电网重大突发事件应急处理机制。减少电力突发事件对社会、经济和人民生活造成的损失和影响。
13、 12二、我国电力系统简介二、我国电力系统简介 跨省电力系统5个，独立省电力系统若干个，分地区装机容量及售电量见表13三、我国电力系统前景三、我国电力系统前景1 1、装机容量和发电量等指标、装机容量和发电量等指标142 2、联合电力系统的出现、联合电力系统的出现返回返回15第三节第三节 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求一、电能生产、输送、消费的特点一、电能生产、输送、消费的特点 1、电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切。 2、电能不能大量储存。 3、生产、输送、消费电能各环节萨组成的统一整体不可分割。 4、电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。 5、对电能质量的要
14、求颇为严格16二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求 1、供电可靠性 计划内停电 计划外停电 保证供电可靠性的措施 可靠性的定量和定性分析 2、电能质量 电压、频率、波形 3、经济性17三、单一电力系统的联合三、单一电力系统的联合 例表表示截止1998年年我国主要电力指标 根据对电力系统运行的基本要求，最好将单一系统联合，组成联合电力系统。 可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备电容量； 可更合理地调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少电力系统中发电设备的总容量； 更合理地利用系统中各种类型的发电厂，从而提高运行为经济性。 由于
15、个别负荷在系统总负荷中所占比重的减小，其被动对系统电能质量力影响也将减小。 联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容量、高效率的机组。返回返回18第四节第四节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级一、几种典型结线方式的特点无备用接线： 特点：1、供电可靠性差 2、经济性好 3、运行方便 接线形式 单回路干线式，放射式，链式有备用接线 特点：1、供电可靠性差 2、经济性好 3、运行方便 接线形式 双回路干线式，放射式，链式，两端供电网，环形接线19201 1、电力系统的额定电压等级、电力系统的额定电压等级额定电压等级的确定 对应于一定的
16、输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压，电压等级的系列化电力系统各种设备电压等级说明 用电设备，线路，发电机，变压器，见下表和图二、不同电压等级的适用范围2122232 2、不同电压等级的适用范围、不同电压等级的适用范围 154、60kV电压等级不宜推广。 500、330、220kv多半用于大电力系统的主干线；110kv 既用于中小电力系统的主干线，也用于大电力系统的二次网络；35kv服用于大城市或大工业企业内部网络，也广泛用于农村网络；10kv则是员常用的更低一级配电电压，只有负荷中高压电动机的比重很大时，才考虑以6kv配电的方案。2425 中性点接地 中性点不接地1、供电可靠性2、绝缘投
17、资与运行维护费用3、中性点经消弧线圈接地简单分析 36kV网络 30A 10kV 网络 20A 3560kV网络 10A 中性点经消弧线圈接地时，又有过补偿和欠补偿之分三、电力系统中性点的运行方式2627返回返回28第五节第五节 电力系统工程学科和电力系统工程基础课程电力系统工程学科和电力系统工程基础课程一、电力系统工程学科的范畴(1)电力系统理论是以电路、电磁场和电机理沦为基，吸收大量新兴学科的有关内容，并结合电力系统的特点而形成的面向近代电力系统的理论，是其它各个领域的理论基础。(2)输配电技术主要涉及超高压输电线路、远距离交直流输电系统，以及提高输电线路输送能力等方面的问题。(3)电力系统规划主要涉及远景负荷规划、电源规划、网络规划、可靠性分析环境保护、生态平衡等方面的问题。(4)电力系统运行主要涉及稳态运行分析、暂态过程分析、安全性分析、电能质过管理，运行方式优化等方面的问题。(5)电力系统保护主要涉及故障分析、元件保护、线路保护、系统性故障保护和过电压及其防护等方面的问题。(6)电力系统控制主要涉及数据采集、个别变量的调节、电能质量控制、运行优化控制、安全性控制、能量管理系统等方面的问题。29二、本课介绍返回返回3031
