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1、,North China Electric Power University,电力工程系,Department of Electrical Engineering,现代电网运行技术,第一章 现代电力系统的基本特征,一、什么是电力系统,二、什么是现代电力系统,三、现代电力系统的优势和问题,四、现代电力系统的结构,第一章 现代电力系统的基本特征,五、现代电力系统的运行状态的设定 六、现代电力系统稳定性运行准则,第一章 现代电力系统的基本特征,一、什么是电力系统 1、概念 电力系统： 发电设备、输变电设备和用电设备以及二次设备组成的整体。,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特
2、征,2、电力系统的发展 1831年法拉第发现了电磁感应定律后，在此基础上很快出现了原始的直流发电机、低压直流电的输电线路（电压100400V）.但由于是直流电，且电压低，输送功率小，输电距离短。,第一章 现代电力系统的基本特征,50年后，即1882年，出现了世界第一个电力系统，即用蒸气机发出的电能通过15002000V的输电线，将1.5KW的功率输送到57km外，驱动水泵。它包含了发电、输电、用电设备。因此可以说形成了一个最简单的电力系统。,第一章 现代电力系统的基本特征,由于直流电不能改变电压，使功率远距离输送受到限制。到1885年制造了变压器，并实现了单相交流输电。1891年又实现了三相交
3、流电，克服了单相交流电在正负脉动变化的不稳定的缺点。,第一章 现代电力系统的基本特征,紧接着，汽轮机取代了以蒸汽机为原动机的发电机组，发电厂之间出现了并列运行，输电电压、输送距离和输送功率不断增加，更大规模的电力系统不断涌现。仅数十年，在一些国家甚至出现了全国或跨国的电力系统。 使电力系统进入现代电力系统时代。,第一章 现代电力系统的基本特征,二、什么是现代电力系统 现代电力系统可简要定义为：大机组、大电网、高电压、远距离和大容量输电组成的电力系统。,第一章 现代电力系统的基本特征,大机组：20万kW以上的高温高压机组 。 （国家发展和委员会能源局2006年发布的一份报告说，中国发电设备制造企
4、业已具备生产万千瓦及万千瓦发电机组的能力，并已达到国际先进水平，百万千瓦级机组也已实现部分国产化） 大电网：形成多省网组成的区域电网、乃 至全国电网 。,第一章 现代电力系统的基本特征,高电压：220KV以上（不包括220KV）电压等级叫超高压，以超高压或特高压电压等级形成的网架为主网的电网。 远距离：一般应满足跨省和跨区域或跨国的远距离送电。 中国最长线路：600kM 国际上最长线路：1000kM,第一章 现代电力系统的基本特征,大容量：在超高压电压等级下，大容量的输送功率。 运行管理的高度自动化：利用计算机对电力系统进行在线监测和控制。,第一章 现代电力系统的基本特征,高压直流输电： 随着
5、晶闸管的发展，高压直流（HVDC）输电对大容量远距离输电更具有吸引力。 当电力系统由于系统稳定的考虑而不适合联网或系统的额定频率不相同时，HVDC可以提供非同步联网。 500kV直流输电 测量用光学互感器,第一章 现代电力系统的基本特征,现代电网是以超高压电压等级形成主网架，以国家、区域、省网分层的电压等级为结构特点。大容量机组直接接入超高压主网，使之有利于远距离输电，这样可以最大限度的合理利用能源。我国形成全国联网的进程是随着三峡水电厂的投产加快的。,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,年中国电力工业新增装机约亿千瓦，电力总装机达到
6、亿千瓦(2004年4.4亿），位居世界第二。中国电力供应结束了持续数年的紧张，供需基本平衡。根据规划，到年中国电力装机将达到亿千瓦。,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,背靠背直流系统如图所示，是无直流线路的两端直流系统，它主要用于两个非同步运行（不同频率或频率相同但非同步）的交流系统之间的联网或送电。背靠背直流系统的整流和逆变设备通常装设在一个换流站内，也称为背靠背换流站。,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,
7、第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,2005年我国实现了全国联网。,第一章 现代电力系统的基本特征,我国形成全国联网的网架结构图：,北通道：西北华北山东 中通道：川渝华中华东 南通道：云贵电力华中华东 “南北互送”：东北华北华中南方,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,2006年8月19日，国家电网公司1000千伏的交
8、流特高压实验工程正式奠基。这一工程起于山西长治，经河南南阳至湖北荆门，全长约653.8公里，工程总投资约58亿元。,第一章 现代电力系统的基本特征,2007年2月10日，国家发改委正式批复国家电网公司上报的向家坝上海800千伏特高压直流工程换流站设备采购方案。向家坝上海800千伏特高压直流输电示范工程是我国特高压直流输电设备自主化的重要依托工程，也是金沙江流域水电开发外送的众多超大容量特高压直流输电的领航工程。,第一章 现代电力系统的基本特征,根据目前的电网规划，2020年前后国家电网将基本建成“四横六纵”的特高压骨干网架，国家电网跨区输送容量将占全国装机总容量的25以上。,第一章 现代电力系
9、统的基本特征,此外，我国积极推进绿色环保发电工程的建设 我国第一个海上风力发电场将建在东海大桥附近海域，预计总装机容量10万千瓦，建成投产后可满足约20万户普通家庭一年的用电量。 上海、江苏、山东、辽宁、内蒙古、吉林也将建设总装机容量达120万千瓦的风力发电场，相当于一个大型热电厂。这些风电替代煤电后，每天可少烧2000吨优质煤。,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,中德合作在海拔3500米的甘肃甘南建成首座太阳能光伏电站落成，该电站最终容量可满足25个村落供电。,第一章 现代电力系统的基本特征,形成全国联网后，可以使我国的能源更加合理的利用。 在现代电力系统中对电
10、压水平IEEE标准规定： 高电压等级（HV）110kV 138kV 220kV 超高压电压等级（EHV）330kV 345kV 500kV 750kV 特高压电压等级 （UHV) 800KV 直流和1000kV交流,第一章 现代电力系统的基本特征,三、现代电网的优势和问题 （一）现代电网的优势 1、现代电网的各个区域电网间具有较强的联系。,第一章 现代电力系统的基本特征,2、现代电网可以安装大容量、高效能的机组（火、水、核电机组）。 三峡水电厂单机容量700MW，共26台，总装机容量最后可达18.2GW。,第一章 现代电力系统的基本特征,3、现代电网可以节省全网的装机容量。,第一章 现代电力系
11、统的基本特征,4、现代电网可以实现自动发电控制（AGC）Automatic Generation Control。 5、现代电网可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用（一般要有20的备用容量），增强抵御事故能力，提高电网安全水平，提高供电可靠性。,第一章 现代电力系统的基本特征,6、现代电网能承受较大的冲击负荷，有利于改善电能的质量。,第一章 现代电力系统的基本特征,7、现代电网可以更大范围内进行水火电厂联合经济调度 。 8、现代电网实现了在线监测和远方控制。,第一章 现代电力系统的基本特征,9、现代电网可以采用非线性的控制技术， 静止无功补偿器。 可控串补非线性暂稳 固定串补线性控制静
12、稳 可控电抗,第一章 现代电力系统的基本特征,（二）问题 1、动稳定问题是制约电网稳定运行的最主要问题。 全国互联电网的形成，使系统运行增加了负阻尼或弱阻尼模式。,第一章 现代电力系统的基本特征,据统计，国家电网公司系统500千伏线路中四分之一的线路受到各种稳定形态限制，成为输送“瓶颈”，一定程度上造成了“送不出、落不下、交换能力不强”。,2004年，东北、华中和川渝联网后，出现了东北和川渝机组强相关的频率在0.17HZ左右的主要振荡模式。在山东电网接入系统后，又增加了新的负阻尼振荡模式（03Hz定义为低频振荡，0.17HZ也有专家称之为超低频振荡），进一步恶化了电网的动态特性。,第一章 现代
13、电力系统的基本特征,为了维持互联系统的稳定运行，并充分发挥大区域联络线及区域内部重要输电断面的输送容量，在东北、华北、华中、川渝电网内部109台机组装设了PSS装置，山东电网接入主网后，在山东电网内部67台机组装设了PSS装置。主要用于抑制由于区域电网接入新产生的低频振荡。,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,仿真计算分析表明，在增设PSS装置后，系统动态特性得到明显改善。 电网中多台机组加装PSS后，最主要的问题是多台机组PSS的参数协调问题,第一章 现代电力系统的基本
14、特征,当加强联络线的同时增加该送电断面的输送潮流时，系统的阻尼将随联络线输送潮流的增加而逐渐降低。,第一章 现代电力系统的基本特征,2、不同的联网形式对电网整体稳定水平有很大影响。 当区域间联络线检修停运时，互联电网形式就会发生变化，对其它联络线稳定水平影响很大，从而在很大程度上影响电网整体稳定水平。,第一章 现代电力系统的基本特征,第一章 现代电力系统的基本特征,3、系统的动稳定水平和各枢纽变电站的电压水平密切相关。只有同时控制断面潮流和重要变电站母线的电压，才能够保障系统的安全运行。因此，对互联电网，更需要AGC（自动发电控制和AVC（自动电压控制）的控制。,第一章 现代电力系统的基本特征,
