电力工程系Department of Electrical Engineering电力系统分析基础Power System Analysis Basis（一）任 建 文North China Electric Power University课程内容简介一.教师自我介绍二.课程介绍给出一个课程及电力系统全貌三. 讲课方式四.参考书课程介绍1.电力专业类专业课程介绍-传统上的课程划分，为选课提供参考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电力统分析课程介绍电力系统的基本知识和等值网络系电力系统正常运行状况的分析和计算稳态电力系统有功功率频率、无功功率电压的控制与调整电力系统暂分析课程介绍波过程操作或雷击产生的过电压(过程最短)高压课程 主讲电磁暂态过程与短路及励磁有关(过程较长)涉及电压、电流 电力系统故障分析 主讲短路计算对称分量法及序网概念态不对称故障的分析与计算机电暂态过程与动力系统有关(过程最长)涉及功率、功角导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行静稳暂稳发电厂电气课程介绍电气主接线卖电的网络电器的原理与选择卖电的工具配电装置电器的组合及布置控制与信号二次系统部分高压断路器运行同步发电机的运行变压器的运行课程介绍电力系统继电保护原理电流保护距离保护高频保护自动重合闸变压器保护发电机保护母线保护综合性基础性课程介绍2.电力工程非电力类专业选修课程，了解电力系统的入门课程，深度不够、面面俱到稳态分析故障计算一、二次系统稳定性50学时五门电专业课程基本知识三掌握 基本计算基本原理防雷二目的一般性认识业务技术管理课程介绍主要学习电力系统的基本知识，分七章介绍电力系统的组成发、输、变、配电气参数及等值电路物理元件的数学模型稳态分析与计算功率流动、潮流计算、有功调整、无功调整短路电流分析与计算故障分析，三相短路概念发电厂和变电所一次系统接线方式，电气设备发电厂和变电所二次系统继电保护，电网监护电力系统运行稳定性静稳、暂态稳定课程介绍3.电力系统分析基础-今年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。
8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电压损耗最小 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学时讲课方式1、侧重基础2、物理概念与数学模型相结合3、补充新概念及专业领域研究成果和方向4、辅助教学手段，录像、模型、图片5、以讲为主，自学为辅6、听课自由，前提是有自学能力7、欢迎讨论、提意见8、板书乱、发音不准希望谅解9、考试不会难为同学们，不要求死记硬背参考资料1、电力系统分析基础李庚银、栗然、杨淑英，机械工业出版2、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3、电力系统稳态分析 （第二版）东南大学，陈珩，水利电力出版社4、电力系统暂态分析 （第二版）西安交通大学，李光琦，水利电力出版社5、电力系统自动化、电网技术等杂志第一章 电力系统的基本概念1.电力系统的概念和组成2.电能变换和电源构成3.电力系统的负荷4.电力系统运行的特点及要求5.电力系统的电压等级6.电力系统的接线及中性点接地第一节 电力系统的概念和组成电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）第一节 电力系统的概念和组成发电输电变电配电用电第一节 电力系统的概念和组成电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）第一节 电力系统的概念和组成从调度、管理、控制的角度看第一节 电力系统的概念和组成第一节 电力系统的概念和组成第一节 电力系统的概念和组成从发电到用户的供电过程第一节 电力系统的概念和组成第一节 电力系统的概念和组成第一节 电力系统的概念和组成厂网分家前电网组成第一节 电力系统的概念和组成厂网分家前电网情况第一节 电力系统的概念和组成重新组合后的大区电网图第一节 电力系统的概念和组成目前我国电网进入了大电网、大电厂、大机组、超高压输电、高度自动控制的新时代 。
截止2005年底装机总容量已过5亿千瓦，到今年底全国拥有的发电装机总容量将接近6亿千瓦，继续居世界第二各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大，220KV电网不断完善和扩充，750KV输电工程（青海官亭甘肃兰州东）已投入试运行，晋东南南阳荆门1000千伏交流特高压试验示范工程已启动近十年19942004年，装机由19990万kW增至44070万kW，连续10年平均每年新增发电容量2400万kW，预计今年新增7500万KW1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网，三峡工程使我国一跃成为世界第一的直流输电国家第一节 电力系统的概念和组成GW中国发电量和装机容量现居世界第二位35030025020015010050建国初期：发电量第25位装机容量第21位2002年：均已跃居第 2位0美中俄日加德第一节 电力系统的概念和组成电力体制改革方案：1(电监会)+2(电网公司)+5(发电集团)+4(辅业集团)两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司；家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。
第一节 电力系统的概念和组成电网图第一节 电力系统的概念和组成红虚筐内为输电网兰虚筐内为输电网第一节 电力系统的概念和组成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2003年全国联网示意图东北Northeast华北North西北Northwest华东川渝ChuanYu南方South华中CentralEast福建Fujian2005年全国电网互联示意图Thermal Base3000MW2500MW1800MW7200MWACDCHydro Power Base2000MW9000MW3000MW10000MW2005年全国电网互联示意图东北姜家营高岭西北背靠背直流华北新乡邯东龙政直流(DC)华中三峡葛沪直流(DC)华东荆州惠州直流西藏南方电网(DC)2010年全国电网互联示意图东北西北西北华北灵宝背靠背姜家营高岭交流华北晋城阳城江苏AC德阳宝鸡直流华中直流三峡水电站新乡邯东背靠背直流从三峡到华东(or DC Link)华东的三回直流西藏荆州惠州 直流南方电网美国瑞典丹英国马来西国外03年发生的大停电事故特大停电事故是现代社会的灾难国家发生时间 事故名称事故后果2003.8. 北美东部 损失负荷61.8GW，停电8州1省5000万人，停电面积14网24000平方公里，最长停电29小时，损失300亿美元。
2003.9. 瑞典丹 停电1800MW，影响500万人用电，停6.5小时麦23麦意大利2003.9. 意大利286,400MW的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电19小时2003.8. 伦敦地铁 停电724MW，影响41万用户，50万乘客被困，停电3728分钟1小时2003.9. 马来西亚 马来西亚北方5个州发生大停电事故，停电持续约4个小亚1时4美国发生的其它大停电事故事故名称时间后果美国东北部大停电纽约大停电事故美国西部网大停电1965.11.9 最长停电时间达13h，影响居民3000万人，直接经济损失达1亿美元1977.7.13 停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与抢劫，华尔街计算机停电，损失价值超过百万人小时1994.12.1 系统解列成东西南北四个大岛，事故影响到14个州200万人的用电美国西部网大停电1996.7.2系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万用户美国西部网大停电1996.8.10 系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用户美国电网为什么频发大停电事故美国电网自1999年起已发生130多起重大停电事故，和其电网的特点有关由初期的自由竞争发展之后，国家60年代才介入，导致电压等级混乱，、电网结构强弱不一；电力公司对联邦能源管理委员会FERC和NERC的规定和导则基本上处于自愿执行、而不是强制执行的状态；在危急状态下按规定和导则执行了切负荷措施的调度人员，反而可能在事故后受到责难或质询，甚至有被控告到法院；电网结构老化，投入不足，对其开发研究的投资比宠物食品制造商的还少；缺少有效应对紧急情况的方案设计；分散安装，协调不足的安全自动化系统。
第二节 电能变换和电源构成一、电能变换第二节 电能变换和电源构成二、电源构成及展望火电70%、水电20%、核电10%燃料电池、太阳光、太阳能（分散型）21世纪新能源热核反应不使用放射性材料的核能，2030年后实用化2050年时，电力供应是现在的23倍（15000亿KW.h)核能约占54%，燃料电池等分散型电源和电力储存系统约占15%20%第二节 电能变换和电源构成我国的能源结构极不合理目前电源配置情况2020年电源配置情况1.604.3 8.825.8火电水电核电23.7其它6373.6第二节 电能变换和电源构成预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh，相应的装机容量为9.5亿kW左右(下限8.5，上限10.5)煤电为6亿kW，占63%(电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的70%)水电2亿kW，占21.1% (电量为7000亿kWh，占16%)；抽水蓄能电站2500万KW，占2.6%；核电4000万kW，占4.2% (电量2600亿kWh，占6%)；气电7000万kW，占7.3% (电量3000亿kWh，占7%)；新能源1500万kW，占1.5% (电量400亿kWh，占1%)；第二节 电能变换和电源构成到2020年全国达到4.3万亿kWh的电量，相当于全国人均占有电量约为2900kWh(按预测2020年全国人口数为14.7亿人)，这只比2000年世界人均电量2500kWh略高，相当于美国50年代初，英国60年代初的水平，且比西班牙1982年人均占有电量(3100kWh)还低。
而西班牙的用电水平是作为我国电力水平国际比较的参照量之一2006年我国发电装机达5.7亿千瓦2007年预计装机仍达7000万千瓦到2010年，接近8亿（每年发展5000万千瓦装机 ）第二节 电能变换和电源构成二、电源构成及展望火第二节 电能变换和电源构成三、火力发电火电发电燃料燃烧水蒸汽机械能发电凝汽式效率低（3740%）、容量大，坑口电厂电厂热电厂效率高（6770%）、容量小，城市区第二节 电能变换和电源构成三、火力发电第二节 电能变换和电源构成三、火力发电第二节 电能变换和电源构成三、火力发电第二节 电能变换和电源构成三、火力发电我国部分煤电基地建设设想方案蒙西煤电基地外送规模呼盟煤电基地21603000锡盟煤电基地1200晋东南煤电基宁夏灵武煤电基地 外送规模1320陕北煤电基地外送规模1440地 外送规模2000水水厂第二节 电能变换和电源构成四、水力发电冲击水轮机旋转带动发电机发电堤坝式坝后式：单独筑坝，厂房在坝后（三门峡）河床式：厂房与坝一起（葛州坝）电 引水式：河床坡度较大时混合式：兼有堤坝式与引水式抽水蓄能水电厂第二节 电能变换和电源构成四、水力发电第二节 电能变换和电源构成第二节 电能变换和电源构成四、水力发电水资第二节 电能变换和电源构成四、水力发电蕴藏量： 6.8亿KW可利用量：3.78亿KW20世纪末，装机3.0亿KW，水电0.9亿KW源三峡水位： 200m流量： 14300m。