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1、North China Electric Power University电气与电子工程学院电气与电子工程学院 现代电网运行技术现代电网运行技术 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征（三应进行的主要工作（三应进行的主要工作进展进展“智能电网建设和发展。智能电网建设和发展。 什么是智能电网？什么是智能电网？智能电网的目标是实现电网运行的可靠、智能电网的目标是实现电网运行的可靠、平安、经济、高效、环境友好和使用安全。平安、经济、高效、环境友好和使用安全。电网能够实现这些目标，就可以称其为智能电网能够实现这些目标，就可以称其为智能电网。电网。 第一章第一章 现代电力系统的基本特
2、征现代电力系统的基本特征智能电网目前尚未有统一的定义智能电网目前尚未有统一的定义 作为倡导智能电网建设的美国电力科学研究作为倡导智能电网建设的美国电力科学研究院院EPRI对智能电网的对智能电网的 定义是用自愈、定义是用自愈、平安、集成、协同、预测、优化、交互来描平安、集成、协同、预测、优化、交互来描述述 。自愈电网是美国电网建设的重点。自愈电网是美国电网建设的重点。 欧盟委员会对智能电网的定义内容是欧盟委员会对智能电网的定义内容是,支持分支持分布式和可再生能源的接入、更可靠安全电力布式和可再生能源的接入、更可靠安全电力供应、面向服务的架构、灵活的电网应用、供应、面向服务的架构、灵活的电网应用、
3、高级自动化和分布式智能、负荷和电源的本高级自动化和分布式智能、负荷和电源的本地交互、以客户为中心。分布式电网则是欧地交互、以客户为中心。分布式电网则是欧盟电网建设的重点盟电网建设的重点 中国提出了建设具有中国特色的智能电网，中国提出了建设具有中国特色的智能电网，其内涵为：坚强可靠、经济高效、清洁环保、其内涵为：坚强可靠、经济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放。灵活互动、友好开放。第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点和目标，但是智能电网建设的驱动都是基于市场、平安、电和目标，
4、但是智能电网建设的驱动都是基于市场、平安、电能质量和环境因素，而且它的特征可归结为：自愈、优化、能质量和环境因素，而且它的特征可归结为：自愈、优化、互动、兼容、集成、环保。互动、兼容、集成、环保。智能电网的优美表现是靠一次电网的坚强和二次系统的聪智能电网的优美表现是靠一次电网的坚强和二次系统的聪慧共同实现的。慧共同实现的。 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征1 1、大电网低频振荡抑制及在线智能控制技术、大电网低频振荡抑制及在线智能控制技术 研究大型互联电网低频振荡的典型特征及其发生机理；研究大型互联电网低频振荡的典型特征及其发生机理；分析电网结构、运行方式、励磁系统、调
5、速器对互联电网低分析电网结构、运行方式、励磁系统、调速器对互联电网低频振荡的影响，研究在线智能控制技术。频振荡的影响，研究在线智能控制技术。2 2、基于轨迹研究电力系统的功角稳定、基于轨迹研究电力系统的功角稳定 相量测量单元相量测量单元PMUPMU技术的应用为基于轨迹研究电力系技术的应用为基于轨迹研究电力系统稳定性提供了技术支持。统稳定性提供了技术支持。PMUPMU为电力系统提供了同时在时为电力系统提供了同时在时间和空间的间和空间的2 2维坐标下实时研究和观察动态行为的条件维坐标下实时研究和观察动态行为的条件. .如何如何充分利用充分利用PMUPMU数据的动态特性数据的动态特性, ,快速、有效
6、地对电力系统稳定快速、有效地对电力系统稳定性进行实时预测和控制，提高大电网动态稳定水平，是电力性进行实时预测和控制，提高大电网动态稳定水平，是电力系统面临的重要课题。系统面临的重要课题。第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征3 3、研究大规模和分布式可再生能源接入控制技术、研究大规模和分布式可再生能源接入控制技术 风电场输出功率具有间歇性和不确定性，大量风电接入电风电场输出功率具有间歇性和不确定性，大量风电接入电网对电网的运行调度带来较大的影响。尤其是很多地区风电网对电网的运行调度带来较大的影响。尤其是很多地区风电具有反调峰特性；光伏发电输出功率随日照情况也会有一定具有反调
7、峰特性；光伏发电输出功率随日照情况也会有一定的变化。需要抓紧研究可再生能源数据采集和监控技术、适的变化。需要抓紧研究可再生能源数据采集和监控技术、适应新能源特性的电网频率和联络线功率控制技术、无功电压应新能源特性的电网频率和联络线功率控制技术、无功电压控制技术、发电预测模型和方法。控制技术、发电预测模型和方法。4 4、极端外部灾害下的调度防御技术研究、极端外部灾害下的调度防御技术研究 研究外部灾害信息的接入、建模、可视化展现、分析、研究外部灾害信息的接入、建模、可视化展现、分析、仿真、预警和协调防御方法。通过预测信息，可以提前感知仿真、预警和协调防御方法。通过预测信息，可以提前感知外部灾害信息
8、，针对有可能发生的电网故障提前做出预案，外部灾害信息，针对有可能发生的电网故障提前做出预案，增强智能电网抗击外部灾害风险的能力。增强智能电网抗击外部灾害风险的能力。第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征5 5、大电网预警与安全防御研究、大电网预警与安全防御研究 包括在线智能辅助决策及预防控制技术，处理输包括在线智能辅助决策及预防控制技术，处理输电网的多重故障及不同厂站同时故障、相继故障的电网的多重故障及不同厂站同时故障、相继故障的电网紧急控制技术。电网紧急控制技术。6 6、大电网连锁故障预测及自愈技术、大电网连锁故障预测及自愈技术 包括电网运行可靠性在线风险评估理论，连锁故
9、包括电网运行可靠性在线风险评估理论，连锁故障风险量化评价指标和基于风险的连锁故障预防和障风险量化评价指标和基于风险的连锁故障预防和校正控制策略。校正控制策略。 第一章 现代电力系统的基本特征7、开展非线性控制技术研究、开展非线性控制技术研究 可控串补、可控电抗、静止无功补偿器可控串补、可控电抗、静止无功补偿器SVC）、统一潮流控制器）、统一潮流控制器 、故障电流限制器；、故障电流限制器； 在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补偿设备，提高这些关键点的电压支撑，改善电网偿设备，提高这些关键点的电压支撑，改善电网的动态特性；在重要联络线加装统一潮流控制器的
10、动态特性；在重要联络线加装统一潮流控制器 ，可调节输电网的潮流分配；为有效控制短路电，可调节输电网的潮流分配；为有效控制短路电流，加装故障电流限制器可实现即限制短路电流流，加装故障电流限制器可实现即限制短路电流又不增加线损的目的。又不增加线损的目的。第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征 以上公式为单机对无穷大系统公式，对现代电力系以上公式为单机对无穷大系统公式，对现代电力系统，必须对多关键点电压进行控制统，必须对多关键点电压进行控制AVC)。 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征 在重要联络线实现柔性控制在重要联络线实现柔性控制FACTSFACTS）
11、也是改善联络线的动态特性，抑制低频也是改善联络线的动态特性，抑制低频振荡，提高稳定运行水平的重要手段。振荡，提高稳定运行水平的重要手段。 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征四、现代电力系统的结构四、现代电力系统的结构 尽管电网的大小和结构组成各不相同，尽管电网的大小和结构组成各不相同，但它们具有相同的基本特性但它们具有相同的基本特性 1、由运行电压基本恒定的三相交流系统组、由运行电压基本恒定的三相交流系统组成。成。 发电机和输电设施采用三相装置；发电机和输电设施采用三相装置；工业负荷总是三相；单相家用和商用负荷工业负荷总是三相；单相家用和商用负荷在各相之间等量分配，以便
12、有效地形成平在各相之间等量分配，以便有效地形成平衡的三相系统。衡的三相系统。 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征2、采用同步发电机发电。、采用同步发电机发电。 原动机将一次能源煤、水、核等转原动机将一次能源煤、水、核等转换为机械能，然后由同步发电机发电。原换为机械能，然后由同步发电机发电。原动机将它转换为电能。动机将它转换为电能。3、将电力远距离输送到广大区域的电力用户。、将电力远距离输送到广大区域的电力用户。 需经由运行于不同电压水平的子系统组成需经由运行于不同电压水平的子系统组成的输配电系统。的输配电系统。第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征实
13、际上，通常将电网分成以下子系统：实际上，通常将电网分成以下子系统： 1输电系统输电系统 2次输电系统次输电系统 3配电系统配电系统下图为现代电力系统的基本构成：下图为现代电力系统的基本构成： 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征管理方式：管理方式：a、输电系统由国家、区域、省电力公司调管、输电系统由国家、区域、省电力公司调管 输电系统连接系统中主要的发电厂和主要输电系统连接系统中主要的发电厂和主要的负荷中心。它形成整个系统的骨干并运的负荷中心。它形成整个系统的骨干并运行于系统的最高电压水平通常为行于系统的最高电压
14、水平通常为220KV及以上）。发电机的电压通常在及以上）。发电机的电压通常在10.535KV范围内，经过升压达到输电电压水平范围内，经过升压达到输电电压水平后，电力被传送到输电系统枢纽变电站，后，电力被传送到输电系统枢纽变电站，在此再经过降压达到次输电水平通常为在此再经过降压达到次输电水平通常为69-138KV）。发电和输电子系统经常被称）。发电和输电子系统经常被称为主电力系统。主电力系统一般由国家、为主电力系统。主电力系统一般由国家、区域和省电网公司调管。区域和省电网公司调管。 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征 b、次输电系统由地区供电电力公司调管 次输电系统将电力
15、从输电变电站输往配电变电站。通常大的工业用户直接由次输电系统供电。次输电系统由地区供电电力公司调管。 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征 c、配电系统由县电力公司、城区分公司调、配电系统由县电力公司、城区分公司调管管 配电系统相当于将电力送往用户的传输过配电系统相当于将电力送往用户的传输过程的最后一级。一次配电电压通常在程的最后一级。一次配电电压通常在3.035KV之间，较小的工业用户通过这一电压之间，较小的工业用户通过这一电压等级的主馈线供电。二次配电馈线从等级的主馈线供电。二次配电馈线从120240V相电压向民用和商业用户供电。配电相电压向民用和商业用户供电。配电系统在农村由县电力公司调管，在城市则系统在农村由县电力公司调管，在城市则由地区供电公司的城区分公司调管。由地区供电公司的城区分公司调管。 第一章第一章 现代电力系统的基本特征现代电力系统的基本特征 相邻电网的互联通常在输电系统的水平上实现。 整个电力系统由多个发电电源和几层输电网络组成。它们提供的高度结构冗余使系统能够承受非正常的偶然故障而不致影响对用户的供电。
