电力系统分析基础第一章电力系统稳态分析

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1、电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （一）,1.传统的课程划分,电力系统稳态分析正常的、相对静止的 运行状态,电力系统暂态分析从一种运行状态向另 一种运行状态的过渡过程,课程介绍,电力系统稳态分析,电力系统的基本知识和等值网络,电力系统正常运行状况的分析和计算,电力系统有功功率频率、无功功率 电压的控制与调整,课程介绍,电力系统暂态分析,波过程操作或雷击时的过电压（过程最短）,电磁暂态过程与短路及励磁有关(过程较短),机电暂态过程与动力系统有关(过程较长),涉及电压、电流,涉及功率、功角导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行,短路计算,对称分量法及序网概念,不

2、对称故障的分析与计算,静态稳定,暂态稳定,课程介绍,高电压技术,2.电力系统分析基础-改革后的电力系的平台课程,主要学习电力系统稳态和短路分析知识,电力系统的基本概念发、输、变、配。（6学时）,电力网元件参数及等值电路物理元件的 数学模型 （8学时）,简单电力网稳态分析与计算功率流动、手工潮流计算 （8学时）,课程介绍,电力系统潮流的计算机算法 潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图 。 （8学时）,有功最优分配及频率控制如何保证低损耗、 高回收 （6学时）,无功功率及电压调整如何使无功合理分布使功率损耗最小 （6学时）,短路电流分析与计算三相短路及不对称故障计算 （20学时）,

3、课程介绍,4、电力系统分析复习指导与习题精解 杨淑英 中国电力出版社 5、电力系统分析习题集，杨国旺,1、电力系统分析基础，李庚银，杨淑英，栗然 ，机械工业出版社 2、电力系统稳态分析 （第三版） 东南大学，陈珩，水利电力出版社,3、电力系统暂态分析 （第三版） 西安交通大学，李光琦，水利电力出版社,教材,1、先修课程：电路，电机学,2、听课为主，自学为辅,如何学习这门课程,4、及时、独立的完成作业,5、理解基本概念，不要死记硬背,6、多翻阅电网技术、电力系统自动化等期刊，了解新概念，专业领域的成果和分析。,3、看书23遍,第一章 电力系统的基本概念,1、电力系统的概念和组成 2、对电力系统运

4、行的基本要求 3、电力系统的电压等级 4、电力系统的接线方式和中性点接地 5、电力系统的负荷,1.1 电力系统的基本概念,一、基本概念,电力系统的组成（1）电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。（2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。（3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。,1.1 电力系统的基本概念,煤、水、汽、电,1.1 电力系统的基本概念,几个基本参量： 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，以千瓦时（kWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。,最大负荷指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值。,额定频

5、率按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。,最高电压等级是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。,1.1 电力系统的基本概念,地理接线图主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。,电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。,从调度、管理、控制的角度看,1.1 电力系统的基本概念,1.1 电力系统的基本概念,二、电力工业的发展史,1、高压输电的出现与电压等级的提高 1831年，法拉第发现电磁感应定律，为发电机的发明打下了基础 1882年，爱迪生小型电力系统（pearl stree

6、t power station），6台直流发电机，16km，59个用户，电压：直流110V。 1885年，制成变压器，为实现交流输电奠定了基础 1890年，英国从Deptford到伦敦11km的10kV线路（第一条高压交流电力线路） 1891年，德国从Lauffen到法兰克福170km的15kV线路（第一条三相交流输电线路）,1.1 电力系统的基本概念,远距离大容量输电是提高输电电压的动力。,2、特高压（1000kV及以上）输电的出现与展望 习惯上，110220kV为高压， 330750kV为超高压， 1000kV及以上为特高压。 20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究 1985年苏联12

7、28km的1150kV,但至今运行于500kV 20世纪90年代日本426km的1000kV，但至今运行于500kV 目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、俄、巴西、南非等国） 我国西北电网750kV（青海官亭甘肃兰州），2005年投运 2009年我国首条1000kV（山西长治晋东南变电站南阳湖北荆门变电站）投运，645km，实现华北和华中电网互连,1.1 电力系统的基本概念,3、直流输电线路、高自然功率的紧凑型线路以及灵活交流输电（FACTS）等多种多样输电新技术的研究也取得很大进展，有的已进入工程实践。,1.1 电力系统的基本概念,高自然功率的紧凑型输电线路（俄罗斯、巴西），

8、我国500kV紧凑型输电线路北京昌平到房山。 灵活输电又称柔性输电可以很灵活的调节电网功率，国外已有较广泛应用。,1.1 电力系统的基本概念,三、我国电力工业和电力系统的发展史,1、基本发展史1882年，英国人成立上海光电公司，中国第一个发电厂，一台12kW直流发电机1911年，杨树浦发电厂动工，1913年开始发电，到1924年，共有12台发电机，装机121MW。1954年，中国自行设计施工的第一条220kV输电线路（369km）建成，从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。这是中国输电线路建设史上的一个里程碑。,1.1 电力系统的基本概念,1972年，第一条330kV超高压输电线路建成，从刘家峡

9、水电站至汉中，全长534公里。随后330kV线路延伸到陕甘宁青4个省区，形成西北跨省联合电网 。 1981年，第一条500千伏超高压输电线路投入运行，从河南平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所，使中国成为世界上第8个拥有500千伏超高压输电的国家。 1989年，中国第一条500千伏直流输电线路（葛洲坝上海，1080公里）建成投入运行，实现华中电力系统与华东电力系统互联，形成中国第一个跨大区的联合电力系统。,1.1 电力系统的基本概念,2005年9月,西北电网建成750kV青海官亭-甘肃兰州线超高压输变电工程（140.7km），中国输电技术提高到了一个新的水平. 2008年12月30日，我国首

10、条1000kV（山西长治晋东南变电站南阳湖北荆门变电站）投运，645km，实现华北和华中电网互连。 800kV特高压直流输电线路（向家坝上海）正在建设中。,1.1 电力系统的基本概念,2、中国电力工业的现状 年发电量：1980年以来，平均年增长率9，现为世界第二位。,表4 1980年以来中国年发电量,1.1 电力系统的基本概念,装机容量：现居世界第二位。,表5 1980年以来中国发电设备装机容量,1.1 电力系统的基本概念,电压等级、输电线路长度和变电容量：,电压等级 除西北地区以外交流：1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV直流：500kV 西北地区：750kV

11、,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV 截至2009年7月，220kV及以上输电线路长度达到37.5万公里，跃居世界第一位。 2008年，220kV及以上变电容量13.9亿kVA。,1.1 电力系统的基本概念,电网规模不断壮大：我国现有发电装机容量在2000MW以上的电力网11个，其中东北、华北、华东、华中区域电网装机容量均超过30000MW，华东、华中电网甚至超过40000MW，西北电网的装机容量也达到20000MW。,3000MW,2500MW,7200MW,3000MW,9000MW,10000MW,1800MW,2000MW,Hydro Power Base,Ther

12、mal Base,AC,Regional Grids Interconnection in 2005,DC,全国联网已建成：,1.1 电力系统的基本概念,2010年前后，建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川渝的中部电网；华北、东北、西北三个电网互联形成的北部电网；以及云、贵、广西、广东4省区的南部联合电网。同时，加快北、中、南三大电网之间实现局部互联：华北华中加强联网、华中西北联网、川渝西北联网、华东华北联网、川黔联网等跨区电网工程建设，实现西电东送、南北互供，初步形成全国统一的联合电网的格局，实现全国范围内的资源优化配置，满足国民经济发展和全面建设小康社会的要求 。,3000MW,2500

13、MW,7200MW,3000MW,9000MW,10000MW,1800MW,2000MW,Hydro Power Base,Thermal Base,Regional Grids Interconnection in 2010,DC,Possible Internationalconnection,AC,1.1 电力系统的基本概念,2020年前后，随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河上一系列大型水电站的开发，西部和北部大型火电厂和沿海核电站的建设，以及一大批长距离、大容量输电工程的实施，电网结构进一步加强，真正形成全国统一的联合电网。在全国统一电网中充分实现西部水电东送，北部火电南送的能源优

14、化配置。此外，北与俄罗斯、南与泰国之间也可能实现周边电网互联和能源优势互补。,3000MW,2500MW,7200MW,3000MW,9000MW,10000MW,1800MW,2000MW,Hydro Power Base,Thermal Base,AC,Regional Grids Interconnection in 2015-2020,DC,Possible Internationalconnection,西电东送三大通道：,南部通道：将贵州乌江、云南澜沧江和桂、滇、黔三省区交界的南盘江、北盘江、红水河水电站，以及云南和贵州坑口火火电厂开发出来送往广东。 中部通道：将金沙江干支流(雅砻

15、江、大渡河)水电站开发出来送往华东地区。 北部通道：将黄河上游水电站和山西、蒙西地区坑口火电厂开发出来送往京津唐地区 。,1.1 电力系统的基本概念,电力系统为什么要互联并网运行呢？,1.采用高效率大容量机组减少备用容量最大单机容量 最大发电厂2.合理利用动力资源水、火电互补3.提高供电可靠性系统越大，抗干扰能力越强4.提高运行的经济性装高效率大容量机组、合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。 缺点：,1.1 电力系统的基本概念,我国最大单机容量,最大火电机组：1000 MW（浙江华能玉环电厂，上海外高桥第二发电厂900MW） 最大水电机组：700 MW（三峡电厂）（葛洲坝水电厂320 MW） 最大核电机组：1060MW（江苏田湾核电厂),1.1 电力系统的基本概念,我国最大发电厂,最大火电厂：北仑港电厂，5600 MW 最大水电厂：三峡电厂26700 MW（二滩水电厂6550 MW，溪洛渡水电站8700MW ） 最大核电厂：秦山（300+2600+2700MW）, (大亚湾290万KW,江苏田湾21060 MW,浙江三门、广东阳江21000MW) 最大抽水蓄能电厂：广东抽水蓄能电厂8300 MW,