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1、第一章 电力系统基本概念,2012年,电力系统工程学科的范畴,电力系统工程学科是电工学科的分支，包括 1 电力系统理论 2 输配电技术 3 电力系统规划 4 电力系统运行 5 电力系统保护 6 电力系统控制,电力系统理论：电路、电磁场和电机理论，是其它各个领域的理论基础。 输配电技术：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。 电力系统规划：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。,电力系统运行：稳态运行分析、暂态过程分析、安全性分析、电能质量管理，运行方式优化等。 电力系统保护：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
2、。 电力系统控制：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。,稳态和暂态 稳态：正常的、相对静止的运行状态 潮流计算，频率调整，电压调整 暂态：从一种运行状态过渡到另一种运行状态。 波过程（高电压技术）、电磁暂态过程（机电暂态过程 电力系统分析基础=电力系统稳态分析+电磁暂态过程,电力系统研究工具,研究工具：数学模型和物理模型； 数学仿真： 国内：PSS、 BPA 、PSASP等； 国外：EMTP、 PSCAD/EMTDC； 教学：PowerWorld Simulator等； 物理模拟：也称动态模拟。 发电机、变压器、电动机等都用相应的实物模拟。将它们按
3、给定的接线方式组成模拟系统后，就可运用表计直接观测其中出现的各种物理现象。,本课学习内容,电力系统稳态分析（预计40学时） 稳态：变化范围很小的状态 电力系统基本概念，数学模型 潮流计算 有功功率和频率调整 无功功率和电压调整 电力系统暂态分析（预计20学时） 暂态：变化范围较大 对称故障，不对称故障,参考资料,教材类: （1）电力系统分析上下册，华中理工大学，何仰赞 （2）电力系统分析，浙江大学出版社，韩祯祥 Power System Analysis and Design J. Duncan Glover, Mulukutla. S. Sarma 杂志类: 中国电机工程学报 电力系统自动化
4、 电网技术 中国电力等,参考资料,网络: 校园网：图书馆网站上的“中国学术期刊全文数据库”、“书生之家”、“IEEE”，精品课网站 国内外电力企业相关网站 中国电力企业联合会： http:/ 中国电力监管委员会： http:/ 国家电力信息网： http:/ 东京电力公司： http:/www.tepco.co.jp/cn/index-c.html 英国国家电网： http:/ 北美可靠性管理委员会： http:/ ,如何找我？,邮箱： 办公室：J5B304,电力市场研究所 办公电话：80793518616 课程公共信箱： 密码：dlxt100 信箱里有啥，参考资料，课件，作业,本课与其他课
5、程的关系,承上 高等数学、线性代数等 电路、电机学等 启下 电力经济学基础（电管专业） 电力系统暂态分析 发电厂电气部分 继电保护,第一章 电力系统的基本概念,第一章 提纲,1.1 电力系统概述 1.2 电力系统运行特点和要求 1.3 电力系统的接线方式和电压等级 1.4 电力系统中性点的运行方式,1.1 电力系统概述,1.1.1 电力系统的结构 1.1.2 电力系统的形成和发展,1.1.1电力系统的结构,1.电网（变压器+线路） 2.发电 3.负荷,电力系统结构示意图,发电机 变压器 输电线,生产电能 传输和分配电能 消耗电能,输配电系统（电网）,基本定义,电力系统：由发电机、变压器、电力线
6、路、用户等在电气上互相连接所组成的有机整体，能实现电能的生产、输送、分配和使用。 电力网：电线路和与它相连的变压器组成，简称电网。 输电网：由电源向电力负荷中心输送电能的线路，远距离、大容量、高电压。 配电网：在负荷中心，把电能分配给各个用户，短距离、小容量、低压。,基本定义,动力部分 火力发电厂的锅炉、汽轮机、供热网络等 水利发电厂的水库、水轮机。 核能发电厂的反应堆。 风能、太阳能等。 动力系统 电力系统+动力部分,传统电能生产形式,火力发电：包括热电厂，以煤、石油、天然气等为燃料； 水电厂：坝式、梯级、径流式等； 核电厂：核聚变、核裂变。,凝气式火电厂生产示意图,发电厂基本部件,锅炉：化
7、学能转化成热能 汽轮机：热能转化成机械能 水轮机：水的势能转化为机械能 发电机：机械能转化成电能 升压站：电能传输的起点,发电机,三相同步发电机工作原理 输出电压10.5kV、20kV等 容量200MW、300MW、600MW 标准煤耗300500g/kWh,1985开工建设的双鸭山发电厂 装机40万千瓦,东江水电站（500MW）,新能源发电形式,风能：将风的机械能转变为电能 太阳能：太阳热能发电和光伏发电两类 生物质能：生物质燃烧发电，气化发电以及沼气发电技术 燃料电池：燃料的化学能直接转化成电能的装置，直接将天然气、煤气、石油等燃料中的氢气借助电解质与空气中的氧气发生化学反应，在生成水的同
8、时进行发电。 潮汐电站，垃圾发电，地热能等。,风力发电,新疆达坂城风力发电,丹麦海上风电,英国海上风电,太阳能光伏发电,1993年在西藏羊八井地区2000米深度钻探到329.8C的地热流体,西藏地热电厂,潮汐电站,蹦蹦跳跳身体好,输电线路,电厂升压站,电力系统的用电设备（负荷）,异步感应电动机 电弧炉 照明设备 各种电器等,日负荷曲线,2003年全国日发电量曲线图,1.1.2电力系统的形成和发展,1.1831年 法拉第发现了电磁感应定律： 出现交流发电机、直流发电机和直流电动机。 原始的电力线路100400V低压直流电； 2.1882年，第一次高压输电，法国人，蒸气机水泵（57km），1500
9、2000V，功率1.5KW，世界上第一个电力系统； 3.1885年研制出变压器，出现单相交流输电；,4.1891年研制出三相变压器和三相异步电动机，实现三相交流输电； 5.1891年法兰克福国际电工技术展览会上，德国人，水轮发电机组（95V）升压变压器（25000V）（178km）降压变压器（112V）白炽灯和电动机近代电力系统的雏形；,输电的发展： 距离 电压 功率 直流交流直流,交、直流输电之争,推荐一本书：光电帝国-电力发展史上的巨人和他们的战争 电力商业史不只是爱迪生发明了电灯那么简单，里面有挫折，有成就，有天才，有小人，有梦想，有坚持，当然还有商业史中必不可少的尔虞我诈 电力发展史上
10、的巨人：爱迪生，特斯拉，威斯汀豪斯(西屋),爱迪生：双耳失聪，1099项发明，具有惊人的创造性和工业策划能力，是一位非常聪明的试验者，但是却缺乏数学知识和复杂的理论洞察力(号称稻草里找针)，执着于直流输电。 1915年获得诺贝尔奖提名 晚年重病缠身,天才，是99%的汗水，加1%的运气,乔治威斯汀豪斯（亦译西屋 ）：1886年，他创办了西屋电器公司并购买了N.特斯拉的交流电动机专利，在美国推广交流电机发电和交流输电。 威斯汀豪斯在与爱迪生激烈竞争后，以交流发电方式赢得开发尼亚加拉水电站的承建合同，公司也随之兴盛。 以后，在经营中失利而失去对西屋电器公司的控制。1912年与公司脱离关系，最后于19
11、14年3月12日贫病中去世于纽约,George Westinghause,尼古拉特斯拉：为纪念他在电工学方面的诸多成就，磁感应强度单位被命名为特斯拉。美国尼亚加拉大瀑布旁的公园中竖立着特斯拉的铜像，以纪念他在修建尼亚加拉水电站时的杰出贡献。 他通过对现象精确地数学解析，完成了很多伟大的创造性工作。在设计任何设备之前都从理论的角度去分析问题，直到得出绝对有把握的结果，才会付诸实践。 1937年获得诺贝尔奖的提名,他终身不娶，最后遁世隐居，穷困潦倒，孑然一身，孤独死去,近代电力系统,1.电源成分和负荷成分的巨大变化 2.运行管理上的高度自动化 3.输电电压，输电距离，输电功率上的巨大变化。 交流输
12、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800kV（四川-上海）,当前电力系统的热点问题,智能电网 微型电网（简称微网） 特高压 可再生能源发电（风电、太阳能等）,智能电网,美国总统奥巴马提出振兴经济的战略 欧洲的智能电网 我国提出：坚强智能电网,我国的电力工业,最早的火电厂 最早的水电厂 我国的现在电力工业现状 我国的总装机容量 输电企业 供电企业 电力工程造价 厂用电率 网损率,杨树浦发电厂-大上海工业时代的坐标,杨树浦发电厂前身是建于1882年的英商上海电光公司，是中国第一家电气公司，也是世界上最早的发电厂之一， 1893年被工部局收购
13、，并于1911年筹建新厂，1913年建成运行发电，到1923年已成为远东最大的火力发电厂。,杨树浦发电厂-大上海工业时代的坐标,厂区内的大烟囱将浦江岸边的天际线飙升到近105米，成了当时中国的最高建筑，上海工业时代的象征。 1929年美商摩根集团以8100万两白银收购了杨树浦发电厂，改称上海电力公司。,杨树浦发电厂的烟囱,我国最早的水电站,石龙坝是我国最早的水电站，处于滇池出水口的螳螂川，距昆明40公里，发电容量从开始的2240千瓦发展到7360 千瓦。 1908年，法国人以滇越铁路通车需用电为由，胁迫清朝滇政府准其在石龙坝修建水电站,我国最早的水电站,云南劝业道道台刘岑舫找到云南最大商户王筱
14、斋，谈及不自办电力，将让权于人的无奈。 王筱斋出面召集董瑞章、刘诚等十九位同仁联名以民间股份制形式成立耀龙电灯公司。 在德国工程师的指导下，石龙坝水电站工程耗资60万银元，历22月艰辛，于1912 年农历4月12日建成，装机两台，每台240千瓦。,我国最早的水电站,发电机为德国西门子电气公司制造，水轮机和调速器由奥地利伏依特公司制造，通过23千伏全长32公里的线路向昆明市区送电，竣工发电之时，昆明各界人士汇集到翠湖海心亭观灯庆祝。 中国第一座水电站和中国第一条输电电压最高等级的输电线路由此诞生。,我国最早的水电站,石龙坝水电站是云南民族工业的基础，造就了第一批云南产业工人。抗战时期，石龙坝电站
15、作为战前国内最大的水电站由民用转为军工厂和防空报警电源，曾四次遭日机轰炸。 新中国成立后，朱德元帅曾登上石龙坝电站引水渠，叹道：“要好好保护电站，它是中国水电发展的老祖宗。“,我国最早的水电站,石龙坝引起人们广泛关注，是在2003年岁末，包括人民日报、新华网、中国青年报在内的多家媒体报道称，中国最早的发电机面临悲壮退役的命运：2002年以来，4家位于螳螂川上游生产氟硅酸的小企业排出的污水，使电厂发电机转轮、辅助设备和引水管受到严重腐蚀损坏，于2003年10月14日停产。,我国最早的水电站,这是电厂建成90年来首次因污染而全面停产。又有消息称，机组厂商德国西门子公司欲以高价回购。,我国电网的发展历史,1、1882年孤岛发电 2、二十世纪40年代是地区电网 3、50年代是省级电网 4、70年代发展成区域电网 5、90年代发展成跨区联网,我国各电网位置示意图,京津唐电网图,华北电网图,三维可视化电力系统 发电机额定/实际有功出力,调度控制室,中国电力市场化改革 2002年11月,国家电网公司 中国南方电网有限公司 2家电网公司 中国华能集团公司 中国大唐集团公司 中国华电集团公司 5家发电公司 中国国电集团公司 中国电力投资集团公司 中国电力工程顾问集团公司 中国水电工程顾问集团公司 4家辅业公
