电力系统分析基础PowerSystemAnalysisBasis一

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1、电力系统分析基础电力系统分析基础Power System Analysis Basis（一）（一） 主讲人：栗然 1.传统的课程划分电力系统稳态分析电力系统稳态分析正常的、相对静止的正常的、相对静止的 运行状态运行状态电力系统暂态分析电力系统暂态分析从一种运行状态向另从一种运行状态向另一种运行状态的过渡过程一种运行状态的过渡过程课程介绍课程介绍电电力力系系统统稳稳态态分分析析电力系统的基本知识和等值网络电力系统的基本知识和等值网络电力系统正常运行状况的分析和计算电力系统正常运行状况的分析和计算电力系统有功功率电力系统有功功率频率、无功功率频率、无功功率电压的控制与调整电压的控制与调整课程介绍课

2、程介绍电电力力系系统统暂暂态态分分析析波过程波过程操作或雷击时的过电压操作或雷击时的过电压（过程最短）（过程最短）电磁暂态过程电磁暂态过程与短路及励磁有关与短路及励磁有关(过程较短过程较短) )机电暂态过程机电暂态过程与动力系统有关与动力系统有关(过程较长过程较长) )涉及电压、电流涉及电压、电流涉及功率、功角涉及功率、功角导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行短路计算短路计算对称分量法及序网概念对称分量法及序网概念不对称故障的分析与计算不对称故障的分析与计算静态稳定静态稳定暂态稳定暂态稳定课程介绍课程介绍高电压技术高电压技术2.电力系统分析基础 -改革后的电力系

3、的平台课程主要学习电力系统稳态和短路分析知识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电力系统的基本概念发、输、变、配。发、输、变、配。 （6学时）学时）电力网元件参数及等值电路电力网元件参数及等值电路物理元件的物理元件的 数学模型数学模型 （8学时）学时）简单电力网稳态分析与计算简单电力网稳态分析与计算功率流动、功率流动、手工手工潮流计算潮流计算 （8 8学时）学时）课程介绍课程介绍电力系统潮流的计算机算法电力系统潮流的计算机算法 潮流计算的潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图序框图 。 （8 8学时）学时）有功最优分配及频率控制

4、有功最优分配及频率控制如何保证低损如何保证低损耗、耗、 高回收高回收 （6学时）学时）无功功率及电压调整无功功率及电压调整如何使无功合理分布如何使无功合理分布使功率损耗最小使功率损耗最小 （6 6学时）学时）短路电流分析与计算短路电流分析与计算三相短路及不对称故三相短路及不对称故障计算障计算 （20学时）学时）课程介绍课程介绍4、电力系统分析复习指导与习题精解、电力系统分析复习指导与习题精解 杨淑英杨淑英 中国电力出版社中国电力出版社5、电力系统分析习题集，杨国旺电力系统分析习题集，杨国旺1、电力系统分析基础，李庚银，杨淑英，栗、电力系统分析基础，李庚银，杨淑英，栗然然 ，机械工业出版社，机械

5、工业出版社2 2、电力系统稳态分析、电力系统稳态分析 （第三版）（第三版） 东南大学，陈珩，水利电力出版社东南大学，陈珩，水利电力出版社 3、电力系统暂态分析电力系统暂态分析 （第三版）（第三版） 西安交通大学，李光琦，水利电力出版社西安交通大学，李光琦，水利电力出版社教材教材1、先修课程：电路，电机学先修课程：电路，电机学 2、听课为主，自学为辅听课为主，自学为辅如何学习这门课程如何学习这门课程4、及时、独立的完成作业、及时、独立的完成作业5、理解基本概念，不要死记硬背、理解基本概念，不要死记硬背6、多翻阅电网技术、电力系统自动化等期刊，、多翻阅电网技术、电力系统自动化等期刊，了解新概念，专

6、业领域的成果和分析。了解新概念，专业领域的成果和分析。3、看书、看书23遍遍第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1、电力系统的概念和组成、电力系统的概念和组成2、对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求3、电力系统的电压等级、电力系统的电压等级4、电力系统的接线方式和中性点接地、电力系统的接线方式和中性点接地5、电力系统的负荷、电力系统的负荷1.1 1.1 电力系统的基本概念一、基本概念一、基本概念电力系统的组成电力系统的组成 （1 1）电力系统：）电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系生产、输送、分配与消费电能的系 统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。统。包括：发

7、电机、电力网和用电设备组成。 （2 2）电力网：）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。电力系统中输送与分配电能的部分。 （3 3）动力系统：）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。动力部分与电力系统组成的整体。1.1 1.1 电力系统的基本概念煤、水、汽、电煤、水、汽、电1.1 1.1 电力系统的基本概念几个基本参量：几个基本参量：年发电量年发电量指该系统中所有发电机组全年实际发出电指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（能的总和，以千瓦时（kWhkWh）、）、兆瓦时（兆瓦时（MWhMWh）、）、吉瓦时吉瓦时（GWhGWh）为单位计。为单位计。最大负荷最大负荷指规定时间内

8、，电力系统总有功功率负荷指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值。的最大值。额定频率额定频率按国家标准规定，我国所有交流电力系统按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为的额定功率为50Hz50Hz。最高电压等级最高电压等级是指该系统中最高的电压等级电力线是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。路的额定电压。1.1 1.1 电力系统的基本概念地理接线图地理接线图主要显示系统中发电厂、变电主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。互间的联结。电气接线图电气接线图主要显示系统中发电机、变压主要显示系统中发电

9、机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。器、线路之间的电气接线。从调度、管理、控制的角度看从调度、管理、控制的角度看1.1 1.1 电力系统的基本概念1.1 电力系统的基本概念二、电力工业的发展史二、电力工业的发展史1 1、高压输电的出现与电压等级的提高、高压输电的出现与电压等级的提高18311831年，法拉第发现电磁感应定律，为发电机的发明打年，法拉第发现电磁感应定律，为发电机的发明打下了基础下了基础18821882年，爱迪生小型电力系统（年，爱迪生小型电力系统（pearl street power station），）

10、，6 6台直流发电机，台直流发电机，16km16km，5959个用户，电压：直个用户，电压：直流流110V110V。18851885年，制成变压器，为实现交流输电奠定了基础年，制成变压器，为实现交流输电奠定了基础18901890年，英国从年，英国从DeptfordDeptford到伦敦到伦敦11km11km的的10kV10kV线路（第一线路（第一条高压交流电力线路）条高压交流电力线路）18911891年，德国从年，德国从LauffenLauffen到法兰克福到法兰克福170km170km的的15kV15kV线路线路（第一条三相交流输电线路）（第一条三相交流输电线路）1.1 电力系统的基本概念远

11、距离大容量输电是提高输电电压的动力。远距离大容量输电是提高输电电压的动力。2 2、特高压（特高压（1000kV1000kV及以上）输电的出现与展望及以上）输电的出现与展望习惯上，习惯上，110110220kV220kV为高压，为高压， 330330750kV750kV为超高压，为超高压， 1000kV1000kV及以上为特高压。及以上为特高压。2020世纪世纪6060年代国际上开始特高压输电的研究年代国际上开始特高压输电的研究19851985年苏联年苏联1228km1228km的的1150kV,1150kV,但至今运行于但至今运行于500kV500kV2020世纪世纪9090年代日本年代日本4

12、26km426km的的1000kV1000kV，但至今运行于，但至今运行于500kV500kV目前国际上实际投运的最高电压等级目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(750kV(加、美、俄、巴加、美、俄、巴西、南非等国）西、南非等国）我国西北电网我国西北电网750kV750kV（青海官亭（青海官亭甘肃兰州），甘肃兰州），20052005年投运年投运20092009年我国首条年我国首条1000kV1000kV（山西长治晋东南变电站南阳湖（山西长治晋东南变电站南阳湖北荆门变电站）投运，北荆门变电站）投运，645km645km，实现华北和华中电网互连，实现华北和华中电网互连1.1 电力系统的基本

13、概念3、直流输电线路、高自然功率的紧凑型线路以及灵活交流直流输电线路、高自然功率的紧凑型线路以及灵活交流输电（输电（FACTSFACTS）等多种多样输电新技术的研究也取得很大等多种多样输电新技术的研究也取得很大进展，有的已进入工程实践。进展，有的已进入工程实践。1.1 电力系统的基本概念高自然功率的紧凑型输电线路（俄罗斯、巴西），我国高自然功率的紧凑型输电线路（俄罗斯、巴西），我国500kV500kV紧凑型输电线路北京昌平到房山。紧凑型输电线路北京昌平到房山。灵活输电又称柔性输电可以很灵活的调节电网功率，国灵活输电又称柔性输电可以很灵活的调节电网功率，国外已有较广泛应用。外已有较广泛应用。1.

14、1 电力系统的基本概念三、我国电力工业和电力系统的发展史三、我国电力工业和电力系统的发展史1 1、基本发展史、基本发展史 18821882年，英国人成立上海光电公司，中国第一个发电厂，年，英国人成立上海光电公司，中国第一个发电厂，一台一台12kW12kW直流发电机直流发电机 19111911年，年，杨树浦发电厂动工，杨树浦发电厂动工，19131913年开始发电，到年开始发电，到19241924年，年，共有共有1212台发电机，装机台发电机，装机121MW121MW。 19541954年，中国自行设计施工的第一条年，中国自行设计施工的第一条220kV220kV输电线路输电线路（369km369k

15、m）建成，从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。这）建成，从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。这是中国输电线路建设史上的一个是中国输电线路建设史上的一个里程碑里程碑。1.1 电力系统的基本概念 19721972年，第一条年，第一条330kV330kV超高压输电线路建成，从刘家峡水电超高压输电线路建成，从刘家峡水电站至汉中，全长站至汉中，全长534534公里。随后公里。随后330kV330kV线路延伸到陕甘宁青线路延伸到陕甘宁青4 4个个省区，形成西北跨省联合电网省区，形成西北跨省联合电网 。19811981年，第一条年，第一条500500千伏超高压输电线路投入运行，从河南千伏超高压输电线路投入运

16、行，从河南平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所，使中国成为世平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所，使中国成为世界上第界上第8 8个拥有个拥有500500千伏超高压输电的国家。千伏超高压输电的国家。19891989年，中国第一条年，中国第一条500500千伏直流输电线路（葛洲坝上千伏直流输电线路（葛洲坝上海，海，10801080公里）建成投入运行，实现华中电力系统与华东电公里）建成投入运行，实现华中电力系统与华东电力系统互联，形成中国第一个跨大区的联合电力系统。力系统互联，形成中国第一个跨大区的联合电力系统。1.1 电力系统的基本概念 20052005年年9 9月月, ,西北电网建成西北电网

17、建成750kV750kV青海官亭青海官亭- -甘肃兰州线超高甘肃兰州线超高压输变电工程（压输变电工程（140.7km140.7km），中国输电技术提高到了一个新的），中国输电技术提高到了一个新的水平水平. .20082008年年1212月月3030日，我国首条日，我国首条1000kV1000kV（山西长治晋东南变电站（山西长治晋东南变电站南阳湖北荆门变电站）投运，南阳湖北荆门变电站）投运，645km645km，实现华北和华中电，实现华北和华中电网互连。网互连。800kV800kV特高压直流输电线路（向家坝特高压直流输电线路（向家坝上海）正在建设中。上海）正在建设中。1.1 电力系统的基本概念2

18、 2、中国电力工业的现状、中国电力工业的现状年发电量：年发电量：19801980年以来，平均年增长率年以来，平均年增长率9 9，现为世界第，现为世界第二位。二位。表表4 1980年以来中国年发电量年以来中国年发电量年年 份份19801981198219831984198519861987发电量量/亿kW h30063093327735143700410744964973年年 份份19881989199019911992199319941995发电量量/亿kW h545158476213677575428364927810069年年 份份19961997199819992000200120022

19、003发电量量/亿kW h1075011600116701230013250140201654219052年年 份份20042005200620072008发电量量/亿kW h21943249752834432559346691.1 电力系统的基本概念装机容量：装机容量：现居世界第二位。现居世界第二位。表表5 1980年以来中国发电设备装机容量年以来中国发电设备装机容量年年 份份19801981198219831984198519861987装机容量装机容量/ /亿kWkW0.6590.6910.7240.7640.8010.8710.9381.029年年 份份1988198919901991

20、1992199319941995装机容量装机容量/ /亿kWkW1.1551.2661.3791.5151.6651.8291.9992.172年年 份份19961997199819992000200120022003装机容量装机容量/ /亿kWkW2.3222.462.62.943.143.33.573.91年年 份份20042005200620072008装机容量装机容量/ /亿kWkW4.425.176.247.417.921.1 电力系统的基本概念电压等级、输电线路长度和变电容量：电压等级、输电线路长度和变电容量：电压等级电压等级除西北地区以外除西北地区以外 交流：交流：1000kV,

21、500kV,220kV,110kV,35kV,10kV 直流：直流：500kV西北地区：西北地区：750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV截至截至20092009年年7 7月，月，220kV220kV及以上输电线路长度达到及以上输电线路长度达到37.537.5万公里，跃居世界第一位。万公里，跃居世界第一位。20082008年，年，220kV220kV及以上变电容量及以上变电容量13.9亿亿kVA。1.1 电力系统的基本概念电网规模不断壮大：电网规模不断壮大：我国现有发电装机容量在我国现有发电装机容量在2

22、000MW2000MW以上的以上的电力网电力网1111个，其中东北、华北、华东、华中区域电网装机容个，其中东北、华北、华东、华中区域电网装机容量均超过量均超过30000MW30000MW，华东、华中电网甚至超过华东、华中电网甚至超过40000MW40000MW，西北西北电网的装机容量也达到电网的装机容量也达到20000MW20000MW。3000MW2500MW7200MW3000MW9000MW10000MW1800MW2000MWHydro Power BaseThermal BaseACRegional Grids Interconnection in 2005DC全国联网已建成：全国联

23、网已建成：1.1 电力系统的基本概念 20102010年前后，建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川年前后，建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川渝的渝的中部电网中部电网；华北、东北、西北三个电网互联形成的；华北、东北、西北三个电网互联形成的北部北部电网电网；以及云、贵、广西、广东；以及云、贵、广西、广东4 4省区的省区的南部联合电网南部联合电网。同时，。同时，加快北、中、南三大电网之间实现局部互联：华北华中加加快北、中、南三大电网之间实现局部互联：华北华中加强联网、华中西北联网、川渝西北联网、华东华北联强联网、华中西北联网、川渝西北联网、华东华北联网、川黔联网等跨区电网工程建设，实现网、川黔

24、联网等跨区电网工程建设，实现西电东送、南北互西电东送、南北互供供，初步形成全国统一的联合电网的格局，实现全国范围内，初步形成全国统一的联合电网的格局，实现全国范围内的资源优化配置，满足国民经济发展和全面建设小康社会的的资源优化配置，满足国民经济发展和全面建设小康社会的要求要求 。 3000MW2500MW7200MW3000MW9000MW10000MW1800MW2000MWHydro Power BaseThermal BaseRegional Grids Interconnection in 2010DCPossible International connectionAC1.1 电力系

25、统的基本概念 20202020年前后，随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河年前后，随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河上一系列大型水电站的开发，西部和北部大型火电厂和沿海上一系列大型水电站的开发，西部和北部大型火电厂和沿海核电站的建设，以及一大批长距离、大容量输电工程的实施，核电站的建设，以及一大批长距离、大容量输电工程的实施，电网结构进一步加强，真正形成全国统一的联合电网。在全电网结构进一步加强，真正形成全国统一的联合电网。在全国统一电网中充分实现西部水电东送，北部火电南送的能源国统一电网中充分实现西部水电东送，北部火电南送的能源优化配置。此外，北与俄罗斯、南与泰国之间也可能实现周优化配置。

26、此外，北与俄罗斯、南与泰国之间也可能实现周边电网互联和能源优势互补。边电网互联和能源优势互补。3000MW2500MW7200MW3000MW9000MW10000MW1800MW2000MWHydro Power BaseThermal BaseACRegional Grids Interconnection in 2015-2020DCPossible International connection西电东送三大通道：西电东送三大通道：南部通道南部通道：将贵州乌江、云南澜沧江和桂、滇、黔将贵州乌江、云南澜沧江和桂、滇、黔三省区交界的南盘江、北盘江、红水河水电站，以及三省区交界的南盘江、北盘

27、江、红水河水电站，以及云南和贵州坑口火火电厂开发出来送往广东云南和贵州坑口火火电厂开发出来送往广东。中部通道中部通道：将金沙江干支流将金沙江干支流( (雅砻江、大渡河雅砻江、大渡河) )水电站水电站开发出来送往华东地区。开发出来送往华东地区。北部通道：北部通道：将黄河上游水电站和山西、蒙西地区坑将黄河上游水电站和山西、蒙西地区坑口火电厂开发出来送往京津唐地区口火电厂开发出来送往京津唐地区 。1.1 电力系统的基本概念500kv500kv220kv220kv330kv330kv火电厂火电厂火电厂火电厂水电厂水电厂水电厂水电厂核电厂核电厂核电厂核电厂变电站变电站20202020年西电东送方案年西电

28、东送方案京津唐京津唐京津唐京津唐长江三长江三长江三长江三角洲角洲角洲角洲珠江三珠江三珠江三珠江三角洲角洲角洲角洲传输功率传输功率1.2亿千瓦亿千瓦电力系统为什么要互联并网运行呢？电力系统为什么要互联并网运行呢？ 1 1. .采用高效率大容量机组采用高效率大容量机组减少备用容量减少备用容量 最大单机容量最大单机容量 最大发电厂最大发电厂 2.2.合理利用动力资源合理利用动力资源水、火电互补水、火电互补 3.3.提高供电可靠性提高供电可靠性系统越大，抗干扰能力越强系统越大，抗干扰能力越强 4.4.提高运行的经济性提高运行的经济性装装高效率大容量机组、高效率大容量机组、 合理利用动力资源、合理分配负

29、荷、削峰填谷合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。缺点：缺点： 1.1 电力系统的基本概念我国最大单机容量我国最大单机容量最大火电机组最大火电机组：1000 MW1000 MW（浙江华能玉环电厂，上海（浙江华能玉环电厂，上海外高桥第二发电厂外高桥第二发电厂900MW900MW）最大水电机组最大水电机组：700 MW700 MW（三峡电厂）（葛洲坝水电（三峡电厂）（葛洲坝水电厂厂320 MW320 MW）最大核电机组最大核电机组：1060MW1060MW（江苏田湾核电厂（江苏田湾核电厂) )1.1 电力系统的基本概念我国最大发电厂我国最大发电厂最大火电厂最大火电厂：北仑港电厂，北仑港电厂，5

30、600 MW5600 MW最大水电厂最大水电厂：三峡电厂三峡电厂26700 MW26700 MW（二滩水电厂（二滩水电厂6550 MW6550 MW，溪洛渡水电站，溪洛渡水电站8700MW 8700MW ）最大核电厂最大核电厂：秦山（秦山（300+2600+2700MW300+2600+2700MW）, , ( (大亚湾大亚湾290290万万KW,KW,江苏田湾江苏田湾21060 MW,21060 MW,浙江三门、浙江三门、广东阳江广东阳江21000MW)21000MW)最大抽水蓄能电厂最大抽水蓄能电厂：广东抽水蓄能电厂广东抽水蓄能电厂8300 8300 MWMW1.1 电力系统的基本概念1.

31、1 电力系统的基本概念机构改革初显成效：机构改革初显成效：20022002年年1212月，中国电力工业新机构为月，中国电力工业新机构为适应市场发展应运而生，成立了两家电网公司、适应市场发展应运而生，成立了两家电网公司、5 5家发电集家发电集团公司和团公司和4 4家辅业集团公司；家辅业集团公司；20032003年年2 2月，国家电力监管委月，国家电力监管委员会宣告成立。员会宣告成立。两家电网公司是两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；责任公司；家发电集团公司是家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公

32、司、中国国电集团公司和中国集团公司、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；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、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。和中国葛洲坝集团公司。 1.1 电力系统的基本概念缺电问题：缺电问题： 19701970年以来出现缺电问题年以来出现缺电问题 19981998年低用电水平下基本实现了电力的供需平衡年低用电水平下基本实现了电力的供需平衡 20012001电力再度短缺电力再度短缺 原因：原因：（1 1

33、）电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因电的重要原因 1.1 电力系统的基本概念（2 2）电网的瓶颈制约，网络输送能力不足，输配电电网的瓶颈制约，网络输送能力不足，输配电“卡脖子卡脖子”问题严重，制约了电力供应。问题严重，制约了电力供应。 发电、输电、配电比例：美国发电、输电、配电比例：美国 1:0.43:0.71:0.43:0.7，日本，日本 1:0.47:0.68 1:0.47:0.68 ，英国，英国1:0.45:0.78 1:0.45:0.78 ，我国，我国 1:0.21:0.121:0.21:0.12（3 3）发电机组出力不足（水电

34、来水不足，火电电煤紧张）发电机组出力不足（水电来水不足，火电电煤紧张）（4 4）经济快速增长带动用电需求高涨）经济快速增长带动用电需求高涨（5 5）居民用电被激活）居民用电被激活（6 6）高耗能行业发展迅速）高耗能行业发展迅速1.1 电力系统的基本概念展望：我国电力工业进入了新一轮的快速发展期展望：我国电力工业进入了新一轮的快速发展期 形成形成以大型清洁高效燃煤发电、大型水电、大以大型清洁高效燃煤发电、大型水电、大型核电、多种形式的可再生能源发电和分布式电型核电、多种形式的可再生能源发电和分布式电源构成的多元化发电结构。源构成的多元化发电结构。 形成以特形成以特/ /超高压交直流输电为骨干，区

35、域电网超高压交直流输电为骨干，区域电网互联，各级电压电网协调发展的互联，各级电压电网协调发展的坚强智能电网坚强智能电网。 智能电网概念：智能电网概念：坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是的高度一体化融合，是坚强可坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动靠、经济

36、高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电的现代电网。网。智能电网是一个多目标自趋优问题，其终极目标是将整个智能电网是一个多目标自趋优问题，其终极目标是将整个电力系统控制得如同一台电力系统控制得如同一台智能广域机器人智能广域机器人，具有类似于人，具有类似于人类的智能，能够闭环控制和自动运行。类的智能，能够闭环控制和自动运行。1.1 电力系统的基本概念1.1 电力系统的基本概念目前电网和智能电网的比较目前电网和智能电网的比较目前电网目前电网智能电网智能电网通讯通讯没有或单向没有或单向双向双向与用户交互与用户交互很少很少很多很多仪表型式仪表型式机电的机电的数字的数字的运行与管理运行与管理人工的设备

37、校核人工的设备校核远方监控远方监控功率的提供与支持功率的提供与支持集中发电集中发电集中和分布式发电并存集中和分布式发电并存潮流控制潮流控制有限的有限的普遍的普遍的可靠性可靠性倾向于故障和电力中断倾向于故障和电力中断自适应保护和孤岛化自适应保护和孤岛化供电恢复供电恢复人工的人工的自愈的自愈的网络拓扑网络拓扑辐射状的辐射状的网状的网状的1.2 电力系统运行特点及基本要求一、特点一、特点 电能不能大量储存电能不能大量储存 暂态过程非常短促暂态过程非常短促（3030万万KM/SKM/S） 与国民经济及日常生活关系密切与国民经济及日常生活关系密切二、基本要求二、基本要求 安全安全 优质优质 经济经济 环

38、保环保1.安全：安全：保证可靠的供电保证可靠的供电 措施措施电源与电网的建设（西电东送全国联网）电源与电网的建设（西电东送全国联网） SCADASCADA数据采集与监视控制系统数据采集与监视控制系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition SupervisoryControlAndDataAcquisition ） 设备检修（计划检修设备检修（计划检修状态检修）状态检修） 人员素质人员素质1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求负荷分类负荷分类（一级一级 二级二级 三级三级）n一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事

39、故，经济严重损失，人民生活发生混乱。人身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。n二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受影响。大量减产，人民生活受影响。n三级负荷：所有不属于一、二级的负荷三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。n故障时，按负荷等级限电。1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求2.优质优质衡量电能质量的基本指标衡量电能质量的基本指标 ：电压电压： 35kV 5% 10kV 7% (调节无功功率无功功率）频率频率： 0.2（3000mw) 0.5Hz(3000MW） （有功功率有功功率）谐波：电力电子装置，非线性负荷谐波：电力

40、电子装置，非线性负荷1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求3.经济经济 考核电力系统运行经济性的指标：煤考核电力系统运行经济性的指标：煤耗率和网损率耗率和网损率EX:EX:一台一台600MW火电机组，年利用小时火电机组，年利用小时6000h，煤耗率煤耗率320g/kW.h，煤价：煤价：300元元/吨。吨。Sol：年发电量：年发电量：600000kW6000h36亿亿kW.h需标煤：需标煤：36亿亿kW.h320g/kW.h115.2万吨标煤万吨标煤燃料费：燃料费：115.2万吨万吨300元元/吨吨34560万元万元1%节约：燃料：节约：燃料：1.152万吨标煤；燃料费：万吨标煤；燃料费：

41、345.6万元万元厂用电率厂用电率 网损率：电网中损耗电能与供应电能的百分比网损率：电网中损耗电能与供应电能的百分比煤耗率（水耗率）：生产一度电消耗的标准煤重煤耗率（水耗率）：生产一度电消耗的标准煤重1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求4.环保环保火电厂装机火电厂装机7070 煤炭燃烧造成的污染煤炭燃烧造成的污染 限制污染物的排放量限制污染物的排放量安全安全 优质优质 经济经济 环保环保（八字方针）（八字方针）1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求1、无备用：负荷从一个无备用：负荷从一个图图1-5 1-5 无备用接线方式无备用接线方式（a a）放射式）放射式 （b b）干线式样）干线

42、式样 （c c） 链式链式 1.3 电力系统的接线方式和电压等级一一. .电力系统的接线方式（电力系统的接线方式（有备用和无备用接线有备用和无备用接线）优点：简单、经济、运行方便优点：简单、经济、运行方便缺点：供电可靠性差缺点：供电可靠性差 适用范围：二级负荷适用范围：二级负荷2 2、有备用、有备用图图1-6 1-6 有备用接线方式有备用接线方式（a a） 放射式样放射式样 （b b） 干线式干线式 （c c） 链式链式 （d d） 环式环式 （e e） 两端供电网络两端供电网络 1.3 电力系统的接线方式和电压等级优点：供电可靠性和电压质量高优点：供电可靠性和电压质量高缺点：不经济缺点：不经

43、济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷适用范围：电压等级较高或重要的负荷 1.3 电力系统的接线方式和电压等级1.1.电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级 二二. .电力系统的标准电压电力系统的标准电压根据根据S=UIS=UI，输送一定功率时，电压高，电流小，输送一定功率时，电压高，电流小，材料投资少，绝缘投资大；材料投资少，绝缘投资大；电压低，电流大，绝缘投资少，材料投资大。电压低，电流大，绝缘投资少，材料投资大。所以，输送一定的功率有一个合适的电压。所以，输送一定的功率有一个合适的电压。为什么规定如此多的电压等级？为什么规定如此多的电压等级？系统的额定电压系统的额定电压 1.3 电

44、力系统的接线方式和电压等级2. 2. 电气设备的额定电压电气设备的额定电压( (发电机发电机, ,变压器变压器, ,线路，用电设备线路，用电设备) ) 最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值为什么各种电气设备的额定电压不一样为什么各种电气设备的额定电压不一样?额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好用电设备用电设备: :等于等于系统的额定电压系统的额定电压线路线路: :等于等于系统的额定电压系统的额定电压发电机：规定比系统的额定电压发电机：规定比系统的额定电压高高5%5%变

45、压器变压器一次侧一次侧：相当于用电设备，其额定电压与系统相同；：相当于用电设备，其额定电压与系统相同；与发电机直接相连时，则与发电机相同与发电机直接相连时，则与发电机相同二次侧二次侧：相当于电源，其额定电压应比系统高：相当于电源，其额定电压应比系统高5%5%，考，考虑变压器内部的电压损耗（虑变压器内部的电压损耗（5%5%），实际应定为比线路），实际应定为比线路高高1010; ;漏抗很小、与电动机直接相连时或电压特别高漏抗很小、与电动机直接相连时或电压特别高时，比线路高时，比线路高5 5。电气设备的额定电压电气设备的额定电压用线电压表示的抽头额定电压用线电压表示的抽头额定电压220kV升压变压器

46、降压变压器 1.3 电力系统的接线方式和电压等级3. 3. 电力输送中电压与输送容量的关系电力输送中电压与输送容量的关系各级电压架空线路的输送能力各级电压架空线路的输送能力典型例题典型例题 : : ( ( 1)1)确定各设备额定电压确定各设备额定电压;(2);(2)若若T1T1工作于工作于+2.5%+2.5%抽头抽头, T2, T2工作于主抽头工作于主抽头,T3,T3工作于工作于-5%-5%抽头抽头, ,求各变压器变比求各变压器变比. .10.5kV10.5kV121kV38.5kV110kV11kV35kV三、三相电力系统中性点运行方式 发电机定子绕组Y联结的中性点：一种是不接地一种是不接地

47、另一种是为了防护定子绕组过电压而采用经过另一种是为了防护定子绕组过电压而采用经过避雷器接地。避雷器内部有气隙，所以正常运避雷器接地。避雷器内部有气隙，所以正常运行和不接地一样。行和不接地一样。变压器Y接法线圈的中性点：不接地，1035kV系统多属这类情况。消弧线圈接地，即经过一个线性电抗线圈接地，1060kV系统有这种方式。直接接地，110kV及以上电压系统和380220V三相四线低压系统都属这类情况。1.1.中性点不接地系统中性点不接地系统正常运行正常运行分析分析： （1）线电压与相电压关系；（线电压与相电压关系；（2）中性点）中性点 电位；（电位；（3）对地电容电流与相电压关系）对地电容电

48、流与相电压关系1.1.中性点不接地系统中性点不接地系统单相（单相（C相）接地相）接地分析：分析：（1）中性点对地电位；（）中性点对地电位；（2）非接地相对地电）非接地相对地电 位；（位；（3）对地电容电流）对地电容电流2.2.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地的应用中性点经消弧线圈接地的应用3 3- -6kV 6kV 电力网电力网 ( (接地电流接地电流 30A) 30A) 10kV 10kV 电力网电力网 ( (接地电流接地电流 20A) 20A)3535- -60kV 60kV 电力网电力网 ( (接地电流接地电流 10A) 10A) 补偿方式补偿方式过补（过补（

49、ILIc），），一般采用这种方式一般采用这种方式欠补（欠补（ILIc）全补（全补（IL=Ic），），不允许，容易谐振不允许，容易谐振3.3.中性点直接接地系统中性点直接接地系统优点优点:非故障相电非故障相电 压不变压不变.缺点缺点:单相短路电单相短路电 流大流大.4.三相四线制系统三相四线制系统系统中一相接地的特点比较系统中一相接地的特点比较 中性点不接地 中性点直接接地电流中性点电压非故障相电压线电压接地点的电容电流是正常运行时一相对地电容电流的3倍故障相电流和流入故障点的电流很大中性点电压升高为相电压故障相和中性点电压为零非故障相对地电压仍为相电压非故障相对地电压升高为线电压与故障相相关的

50、线电压降低为相电压三相之间的线电压保持与正常时相同经消弧线圈接地:适当选择线圈感抗,接地点电流可减小到很小,且熄灭接地电流产生的电弧。其他特点与不接地系统基本相同。1.4 电力系统的负荷和负荷曲线一电力系统的负荷一电力系统的负荷 1 1、负荷：、负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。也称也称电力系统的综合用电负荷。电力系统的综合用电负荷。是所有用户的负荷总加是所有用户的负荷总加。2 2、负荷分类（按负荷性质分类）、负荷分类（按负荷性质分类）：工业、农业、交通运输业、工业、农业、交通运输业、商业、生活等。商业、生活等。3 3、电力系

51、统的供电负荷：、电力系统的供电负荷：综合用电负荷加上电力网的功率损耗。综合用电负荷加上电力网的功率损耗。4 4、电力系统的发电负荷：、电力系统的发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率。率。二负荷曲线：二负荷曲线：用曲线描述某一时间段内负荷随时用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律。间变化的规律。曲线分类：按负荷种类分为有功功率和无功功率曲线；曲线分类：按负荷种类分为有功功率和无功功率曲线；按时间分为日负荷曲线和年负荷曲线。按时间分为日负荷曲线和年负荷曲线。 1. 1. 日负荷曲线日负荷曲线: :制定发电计划的依据制定发电计划的依据 一天的总耗电量一天的

52、总耗电量 日平均负荷日平均负荷 1.4 电力系统的负荷和负荷曲线负荷率km 最小负荷系数 (a）钢铁工业负荷；钢铁工业负荷；(b) 食品工业负荷；食品工业负荷；(c) 农村加工负荷；农村加工负荷；(d) 市政生活负荷市政生活负荷 2. 年最大负荷曲线：描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况 3. 年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成 t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax全年耗电量 最大负荷利用小时数 Tmax 年最大负荷曲线：为安装新机组、安排检修计年最大负荷曲线：为安装新机组、安排检修计 划提供依据划提供依据估算全年用电两量：A=PmaxTmax 各类用户的年最大负荷利用小时数负 荷 类 型Tmax/h户内照明及生活用电20003000一班制企业用电15002200二班制企业用电30004500三班制企业用电60007000农 灌 用 电10001500研究课题：负荷预测传统方法：趋势预测、序列分析、经验新的数学方法：专家系统、神经网络、数据挖掘、支撑向量机、贝叶斯网络、决策树等