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1、现代电力系统分析第一章 绪论山东理工大学哈恒旭第一章 引言n电力发展简史n电力系统结构n电力系统运行要求n电力系统控制与保护（运行的四道防线）n本课程的主要内容1.1 电力发展的四个阶段n早期直流配电阶段n交直流大战：高压交流输电阶段n现代交直流混合输电阶段n智能电网n人类对电的认识首先是从雷电开始的。n1752年，本杰明.富兰克林做了一个不可重复的试验，证明雷电与摩擦起电本质相同n自从库伦研究电荷开始，电工学科才算正式开始了，可见研究理论的重要性。n1785年Coulomb发现了电荷定律n1820年另一个重要的基础理论安培环流定律首先建立了电到磁的关系。n1.积分与路径无关n2.积分等于电流
2、n这两个理论导致了电工学科的诞生n1827年欧姆建立了电感两端电压电流关系n1830年，约瑟夫.亨利发现了自感现象n他发明的继电器将电工学科产生了一个分支电信n1831年法拉第发现电磁感应现象n1863年楞次定律揭示了电磁感应关系n1864年麦克斯韦的电磁场理论将电和磁有机的统一起来，从此在赫兹等人的工作下，电信学科和电工学科说拜拜了。n1876年贝尔发明了电话，电信学科率先电力系统发展起来，改变了人们的生活。n直到1879年，爱迪生发明了灯泡，电力才真正的进入千家万户。n早期直流输电阶段爱迪生（Thomas Alva Edison）发明了白炽灯，是电力走进人类生活的主要推动力。1882年，爱
3、迪生在纽约建立第一座直流配电系统无法解决“1km”问题致力于高压直流发电机的研发。n交流输电阶段爱迪生公司有一个很有个性的工程师，Nikola Tesla。在1885年Stanley发明了变压器后，提出交流输电系统。未被爱迪生采纳，后去了Westwood电气公司。他于1890年率先发明了交流发电机，被称为交流电之父。nNikola Tesla 实验室n无线传输电能的特斯拉线圈Wardenclyffe塔n特斯拉线圈至今还有很多爱好者n特斯拉线圈原理n交直流大战最终交流电战胜了直流电；秘密武器就是变压器。n1893年Westwood公司在美国芝加哥世界博览会上展出了双相交流输电系统。n1895年，
4、尼加拉大瀑布（Nigara Falls）水力交流发电站的建立，并成功的将电力输送到35km以外的布法罗（Baffalo），这是当时直流输电不可能做到的，从此，电力系统进入了高压交流输电的阶段。 n为什么变压器会成为交直流大战中的绝杀武器？n现代输电系统交直流混联1954年，100kV HVDC在瑞典正式运行。多种发电形式水电、火电1957年第一座商用核电站并网；1978年第一座分布式电源并网风电特高压1969年美国769kV系统建立；2005年我国750kV系统试运行；2008年1000kV系统试运行n750kV兰州东变电站n高度集成的智能化、网络化的自动化系统。n1976年英国的电力市场化运
5、营使得电力网成为能源流、信息流、货币流的统一。n智能电网新能源新客户新要求新技术n新能源不可再生能源短缺的压力温室气体排放和气候变暖的压力风力发电、太阳能发电、生物质能发电以及冷热电联产等小燃气轮机组发电由即插即忘转变为即插即用。n新客户电动汽车友好智能电器，能够根据系统频率和实时电价自动运行微网n新要求用户对供电可靠性要求更高要求不同供电质量电力系统对电网设备的资产利用率要求更高。更加透明的电力市场n新技术储能技术n飞轮n超导n抽水蓄能n超级电容器通信技术FACTS技术1.2 电力系统结构n电力系统是由发电、变电、输电、配电以及负荷组成的电气系统，其功能是产生输送和使用电力。n电力系统的结构
6、包括输电网次输电网配电网n电力系统中性点运行方式1.3 电力系统运行要求n电力系统的运行特点电能不能大量储存，必须功率平衡。一旦不平衡，轻则电压和频率指标不合格，重则导致系统崩溃电力系统的状态变换过程非常快。n电磁暂态n机电暂态n电力系统运行要求正常安全经济质量n正常频率、电压在允许的范围内没有任何支路过负荷n安全在假象合理事故下，系统仍然正常，称为安全。正常状态分为安全的和不安全的。安全状态警戒状态正常状态紧急状态极端状态待恢复状态n电力系统运行的三道防线在小扰动下，不丢失负荷在较大扰动下，保证系统正常运行在大扰动下，保证系统能够稳定运行1.4 电力系统分析的内容n潮流分析n故障分析n稳定性分析
