电力系统的发展

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1、电力系统的发展定义：由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它 的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电 机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供 应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地 区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量 储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机 地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与 分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和 运行。据此

2、，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信 息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通 信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调 度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理 开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往 往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应 用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。 电力系统的规模和技术

3、水准已成为一个国家经济发展水平的标准。发展简况：电力系统在电能应用的初期，由小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等的照明供电系统，可看作是简单的住户式 供电系统。白炽灯发明后，出现了中心电站式供 电系统，如1882年T.A.托马斯阿尔瓦爱迪生 在纽约主持建造的珍珠街电站。它装有 6 台直流 发电机（总容量约670千瓦），用110伏电压供1300 盏电灯照明。19世纪 90 年代，三相交流输电系统 研制成功，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发展的里程碑。20 世纪以后，人们普遍认识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业 布局、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来显著的社会经济效益。于是，

4、电力系统的规模迅速增长。世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力 系统。它东西横越7000千米，南北纵贯 3000千米，覆盖了约1000 万平方千米 的土地。中华人民共和国的电力系统从 50 年代开始迅速发展。到1991 年底，电力系 统装机容量为 14600 万千瓦，年发电量为 6750 亿千瓦时，均居世界第四位。输 电线路以2 20千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成4个装机容量超过1500 万千瓦的大区电力系统和 9 个超过百万千瓦的省电力系统，大区之间的联网工作 也已开始。此外， 1989 年，台湾省建立了装机容量为1659 万千瓦的电力系统。系统构成与运行：电力系统的主

5、体结构有电源、电力网络和负荷中心。电源指各类发电厂、站， 它将一次能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心 变电所、配电线路等构成。它的功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送 到负荷中心变电所，再降压至一定等级后，经配电线路与用户相联。电力系统中 网络结点千百个交织密布，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速 在全系统范围传播。它既能输送大量电能，创造巨大财富，也能在瞬间造成重大 的灾难性事故。为保证系统安全、稳定、经济地运行，必须在不同层次上依不同 要求配置各类自动控制装置与通信系统，组成信息与控制子系统。它成为实现电 力系统信息传递的神经网络，使电力系统具

6、有可观测性与可控性，从而保证电能 生产与消费过程的正常进行以及事故状态下的紧急处理。系统的运行指组成系统的所有环节都处于执行其功能的状态。系统运行中， 由于电力负荷的随机变化以及外界的各种干扰（如雷击等）会影响电力系统的稳 定，导致系统电压与频率的波动，从而影响系统电能的质量，严重时会造成电压 崩溃或频率崩溃。系统运行分为正常运行状态与异常运行状态。其中，正常状态 又分为安全状态和警戒状态；异常状态又分为紧急状态和恢复状态。电力系统运 行包括了所有这些状态及其相互间的转移。各种运行状态之间的转移需通过不同 控制手段来实现。电力系统在保证电能质量、实现安全可靠供电的前提下，还应实现经济运行， 即

7、努力调整负荷曲线，提高设备利用率，合理利用各种动力资源，降低燃料消耗、 厂用电和电力网络的损耗，以取得最佳经济效益。研究与开发：电力系统的发展是研究开发与生产实践相互推动、密切结合的过程，是电工 理论、电工技术以及有关科学技术和材料、工艺、制造等共同进步的集中反映。 电力系统的研究与开发，还在不同程度上直接或间接地对于信息、控制和系统理 论以及计算技术起了推动作用。反过来，这些科学技术的进步又推动着电力系统 现代化水平的日益提高。从 19 世纪末到 20 世纪 20 、 30 年代，交流电路的理论、三相 交流输电理论、分析三相交流系 统的不平衡运行状态的对称分量 法、电力系统潮流计算、短路电

8、流计算、同步电机振荡过程和电 力系统稳定性分析、流动波理论 和电力系统过电压分析等均已成 熟，形成了电力系统分析的理论 基础。随着系统规模的增大，人 工计算已经远远不能适应要求， 从而促进了专用模拟计算工具的研制。20世纪 20 年代，美国麻省理工学院电机 系首次研制成功机械式模拟计算机一微分仪，后来改进成为电子管、继电器式 模拟计算机，以后又研制成直流计算台和网络分析仪,成为电力系统研究的有力工具。50 年代以来,电子计算机技术的发展和应用，使大规模电力系统的精确、 快速计算得以实现，从而使电力系统分析的理论和方法进入一个崭新的阶段。在电力系统的主体结构方面，燃料、动力、发电、输变电、负荷等

9、各个环节 的研究开发，大大提高了电力系统的整体功能。高电压技术的进步，各种超高压 输变电设备的研制成功，电晕放电与长间隙放电特性的研究等，为实现超高压输 电奠定了基础。新型超高压、大容量断路器以及气体绝缘全封闭式组合电器，其 额定切断电流已达100千安，全开断时间由早期的数十个工频周波缩短到12 个周波,大大提高了对电网的控制能力,并且降低了过电压水平。依靠电力电子技 术的进步实现了超高压直流输电。由电力电子器件组成的各种动力负荷，为节约 用电提供了新的技术装备。超导电技术的成就展示了电力系统的新前景。30 万千瓦超导发电机已经投 入试运行，并且还继续研制容量为百万千瓦级的超导发电机。超导材料

10、性能的改 进会使超导输电成为可能。利用超导线圈可研制超导储能装置。动力蓄电池和燃 料电池等新型电源设备均已有千瓦级的产品处于试运行阶段,并正逐步进入工业 应用,这些研究课题有可能实现电能储存和建立分散、独立的电源，从而引起电 力系统的重大变革。在各工业部门中，电力系统是规模最大、层次很复杂、实时性要求严格的实 体系统。无论是系统规划和基本建设，还是系统运行和经营管理，都为系统工程、 信息与控制的理论和技术的应用开拓了广阔的园地，并促进了这些理论、技术的 发展。针对电力系统的特点， 60 年代以来在电力系统运行的安全分析与管理中， 在电力系统规划和设计中，都广泛引入了系统工程方法，包括可靠性分析

11、及各种 优化方法。电子技术、计算机技术和信息技术的进步，使电力系统监控与调度自 动化发展到一个新的阶段，并在理论上和技术上继续提出新的研究课题。电气自动化就业前景：电气工程及其自动化专业既是新兴学科，又被广泛应用，发展前景有三大利 好因素，就业和创业前景都相当可观。由于国外这方面的技术比较先进，最好能 出国深造。职业生涯规划格言： 我们最大的错误是，忽略了培育一个人的内在美德，而去试图从每个 人身上强索他并不具备的美德。哈德里安电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科，触角伸向各行各 业，小到一个开关的设计，大到宇航飞机的研究，都有它的身影。由于和人们的 日常生活以及工业生产密切相关

12、，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。控制理论和电力网理论是电气工程及自动化专业的基础，电力电子技术、计 算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以 及系统管理与决策等研究领域。该专业还有一些特点，就是强弱电结合、电工电 子技术相结合、软件与硬件相结合，具有交叉学科的性质，电力、电子、控制、 计算机多学科综合。该专业产生于 70 年代，首先在英国的牛津大学，首次实现的是直流电的控 制方式，那时候执行元件的驱动电压是直流的，控制电压也是直流的，自动化系 统的工作方式是很简单、粗糙的，精度也很低。但直流的控制方式由于其历史的 久远而被人们所熟知，自然而然的人们想到了用直流

13、电去控制交流执行元件。随 着晶体管、大功率晶体管、场效应管等大功率的电子器件的出现和成熟、以及建 立在场的理论上、以现代数学、矩阵代数为理论依据的弱电强电控制系统更使电 子技术与自动化达到新的历史高度。虽然我国在这方面的发展还没有站在世界的 最前沿，但随着我国综合国力的提高，对外交往的增加，我们已经逐渐缩小与发 达国家的差距。具有代表性的是：每秒 3000 亿次计算机研制成功；纳米技术的 掌握；模拟技术的应用。主要课程：电机及拖动、工厂电气控制技术、电力电子技术、电力电子技术 实习、单片机技术、PLC技术、电子工程制图、工厂供配电技术、电子技术综合 实训、电气设备、英语精读、专业英语。发展前景

14、：“自动化”一是属于信息产业。信息产业被人们誉为“朝阳产业”，发展快、 需要人才多、待遇高，是当今科技发展的趋势所在。因此，作为信息产业中的重 要一员，自动化专业同样有着光辉的前途。二是自动化应用范围广。目前，几乎 所有的工业部门都可以同自动控制挂上钩，现代化的农业、国防也都与自动化息 息相关。三是本专业对于个人发展非常有利。本专业课程设置的覆盖面广，所学 的东西与其他学科交叉甚多。这也与本专业的来历有关，自动化专业大部分源于 计算机或者电子工程系的自动控制专业。随着我国经济的不断发展，现代化工业的不断发展使电气自动化技术方面的 人才市场有着相当大的潜力。尤其是广东地区，自动化生产技术不断提高

15、，自动 化产品不断普及，智能楼宇和智能家居的应用，智能交通的不断发展，为电气自 动化技术专业提供了广阔的发展前景。电力电子技术和微机控制技术是高新技术产业的重要组成部分，智能控制电 器及电气控制设备、自动控制系统及生产线广泛应用于工业、农业、国防等领域， 在国民经济中其着举足轻重的作用。通常情况下，毕业生可以选择国有的质量技 术监督部门、研究所、工矿企业等；也可以是一些外资、私营企业，待遇当然是 相当可观的。如果学生能力足够强，又在学习期间积累了比较好的研究成果，完 全可以自己创业，闯出一片属于自己的天空。需要指出的是，由于国外在该专业 方向的研究要领先于我们，因此如果想要有进一步的发展，确立

16、自己在国内该方 向的领先地位，出国深造是一个不错的选择。就业方向：国家电网 电气设计院 电子电力产业等 证书：注册电气工程师证 全国注册电气工程师(发输变电、供配电)考试报名条件 考试分为基础考试和专业考试。参加基础考试合格并按规定完成职业实践年 限者，方能报名参加专业考试。凡中华人民共和国公民，遵守国家法律、法规，恪守职业道德，并具备相应 专业教育和职业实践条件者，只要符合下列条件，均可报考注册土木工程师(水 利水电工程)、注册公用设备工程师、注册电气工程师、注册化工工程师或注册 环保工程师考试：1、具备以下条件之一者，可申请参加基础考试：(1) 取得本专业或相近专业大学本科及以上学历或学位。(2) 取得本专业或相近专业大学专科学历，累计从事相应专业设计工作满 1 年。(3) 取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位，累计从事相应专业设计 工作满1 年。2、基础考试合格，并具备以下条件之一者，可申请参加专业考试：(1)