東南大學(xué)電氣學(xué)院復(fù)試電能系統(tǒng)1講訴

東南大學(xué)電氣學(xué)院復(fù)試電能系統(tǒng)1講訴第1頁(yè)/共76頁(yè)課程的地位、作用及任務(wù)

本課程是“電氣工程及自動(dòng)化”專業(yè)類的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，即包括原電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、電機(jī)電器及其控制、電氣技術(shù)、高電壓工程等電力類專門方向的公共專業(yè)課程之一。它的先修課程主要是《電路》、〈電磁場(chǎng)〉、〈電機(jī)學(xué)〉、〈工程數(shù)學(xué)〉等.本課程的主要任務(wù)是使電氣專業(yè)類學(xué)生對(duì)發(fā)電廠、變電所、電力網(wǎng)及電能系統(tǒng)有較全面的了解，使學(xué)生掌握電能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理的基本理論與基本方法，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)該領(lǐng)域的理論及從事該領(lǐng)域的生產(chǎn)實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第2頁(yè)/共76頁(yè)教學(xué)內(nèi)容和基本要求

1、電能系統(tǒng)概論學(xué)生應(yīng)建立電能系統(tǒng)的基本概念，使學(xué)生了解電能系統(tǒng)的重要性和整體性。電能系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及要求，電能系統(tǒng)負(fù)荷，電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式及電壓等級(jí)。2、電力系統(tǒng)元件及基本參數(shù)分析研究電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)及等值電路、標(biāo)幺制。它們是分析研究電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。學(xué)生應(yīng)掌握發(fā)電機(jī)、變壓器、線路及負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型，考試重點(diǎn)在標(biāo)幺值計(jì)算和多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的等值電路的建立。第3頁(yè)/共76頁(yè)教學(xué)內(nèi)容和基本要求3、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析講授了電力系統(tǒng)潮流分布的計(jì)算方法，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力，加深學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)各元件以及各電氣量之間關(guān)系的了解?？荚囍攸c(diǎn)是簡(jiǎn)單電力網(wǎng)的前推回推潮流計(jì)算，電力網(wǎng)潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)模型，導(dǎo)納矩陣的形成與修改，節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣與節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的關(guān)系及各自的特點(diǎn)，電力網(wǎng)節(jié)點(diǎn)性質(zhì)的分類，牛頓—拉夫遜潮流計(jì)算及快速解耦潮流算法。第4頁(yè)/共76頁(yè)教學(xué)內(nèi)容和基本要求4、電力系統(tǒng)故障分析講授三相短路電流的計(jì)算，電力系統(tǒng)復(fù)合序網(wǎng)建立以及應(yīng)用對(duì)稱分量法分析計(jì)算不對(duì)稱故障時(shí)故障處的電壓和電流，使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)中故障情況有所了解，掌握分析和計(jì)算系統(tǒng)簡(jiǎn)單故障的基本方法?？荚囍攸c(diǎn)是故障分析的目的，三相對(duì)稱短路的基本分析，沖擊電流的定義，三相短路電流周期分量的實(shí)用算法，對(duì)稱分量法，電力系統(tǒng)元件的不對(duì)稱參數(shù)，簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路故障時(shí)的電流與電壓的計(jì)算方法。第5頁(yè)/共76頁(yè)5、電力系統(tǒng)的電氣接線本章講授高壓輸電網(wǎng)和配電系統(tǒng)的電氣聯(lián)接方式以及發(fā)電廠變電所的電氣主接線的基本形式，電氣主接線的特點(diǎn)與選擇的基本原則。考試重點(diǎn)在各種電力網(wǎng)的接線方式、特點(diǎn)，發(fā)電廠、變電所電氣主接線的基本形式，斷路器與隔離開關(guān)的操作順序，主變壓器臺(tái)數(shù)與容量的確定，電能系統(tǒng)電氣接線圖的選擇。第6頁(yè)/共76頁(yè)6、電能系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)本章講授電能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，其中有技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基本方法，電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型與計(jì)算方法，發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容。并結(jié)合工程特點(diǎn)訓(xùn)練和指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用前面所學(xué)的理論知識(shí)分析解決實(shí)際問題?？荚囍攸c(diǎn)在發(fā)電廠與變電所電氣設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，電氣設(shè)備的選擇。第7頁(yè)/共76頁(yè)教學(xué)內(nèi)容和基本要求7、電能系統(tǒng)的運(yùn)行管理講授電力系統(tǒng)有功功率與頻率調(diào)整，無功功率與電壓調(diào)整的關(guān)系，以及電能系統(tǒng)中有功功率與無功功率的經(jīng)濟(jì)分配。另外為了拓寬學(xué)生的知識(shí)面，介紹了電能系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念，能量管理系統(tǒng)，配電管理系統(tǒng)，直流輸電和靈活交流輸電等方面的基本知識(shí)。考試重點(diǎn)在有功功率與頻率調(diào)整，無功功率與電壓調(diào)整，有功功率與無功功率的經(jīng)濟(jì)分配。第8頁(yè)/共76頁(yè)書目教材：《電能系統(tǒng)基礎(chǔ)》 單淵達(dá) 機(jī)械工業(yè)出版社參考書目：《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》陳珩中國(guó)電力出版社《電力系統(tǒng)分析》陳怡等中國(guó)電力出版社《現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析》王錫凡科學(xué)出版社第9頁(yè)/共76頁(yè)第一章電能系統(tǒng)概論１．１概述１．２電能系統(tǒng)負(fù)荷與負(fù)荷曲線１．３電能系統(tǒng)的電壓等級(jí)１．４輸電線路１．５發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備１．６電能系統(tǒng)的電氣連接方式１．７三相電能系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式１．８電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求１．９電能系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視、控制與保護(hù)１．１０安全接地第10頁(yè)/共76頁(yè)1.1概述1.1.1能和能源

能量是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量度，能量有許多形式，如機(jī)械能、熱能、化學(xué)能。電能是相應(yīng)于電磁運(yùn)動(dòng)的能量形式。不同形式的能量可相互轉(zhuǎn)換。第11頁(yè)/共76頁(yè)1.1.1能和能源(1)1.電能的特點(diǎn)：⑴電能可以方便地由其它能量形式轉(zhuǎn)化而來，也可以簡(jiǎn)便地轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。⑵電能便于大規(guī)模生產(chǎn)、輸送、分配、并且價(jià)格低廉。⑶電能的生產(chǎn)、輸送、分配、控制及測(cè)量等各環(huán)節(jié)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。第12頁(yè)/共76頁(yè)1.1.1能和能源(2)2.能源的分類：一次能源：指以現(xiàn)成的形式存在于自然界的能源。二次能源：指由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)換而來的其它形式的能源或人工制造的能源。電能屬于二次能源。常用的用來發(fā)電的一次能源有：燃料化學(xué)能、水能、核能等。還可繼續(xù)開發(fā)的發(fā)電能源，如潮汐發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等。第13頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史1831年電磁感應(yīng)定律1882年高壓輸電（法國(guó)人德普勒、水電、慕尼黑、直流、1500～2000V、57km、2kW）1885年單相變壓器－－單相交流輸電1891年三相異步電動(dòng)機(jī)、三相變壓器－－三相交流輸電（德國(guó)人奧斯卡.馮.密勒、拉芬鎮(zhèn)－法蘭克福、水輪發(fā)電機(jī)230kVA電壓95V、升壓25kV、4毫米銅線、降壓112V、負(fù)荷：白熾燈和異步電動(dòng)機(jī)）交流：最高線路電壓>1000kV、最遠(yuǎn)輸送距離>1000km、最大電力系統(tǒng)容量>20000萬(wàn)kW直流：電壓>±500kV、輸電距離>1000km、輸送功率>150萬(wàn)kW第14頁(yè)/共76頁(yè)第15頁(yè)/共76頁(yè)我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展概況1.我國(guó)有豐富的煤炭、石油和水力資源，這為我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展提供了條件。2.1882年上海建立第一個(gè)發(fā)電廠，容量12kW。3.新中國(guó)成立以來，我國(guó)電力工業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。形成了華北、東北、華東、華中、西北和南方互聯(lián)等6個(gè)跨省大網(wǎng)發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和年發(fā)電量居世界第二位，但人均用電量只有世界平均水平的1/3。第16頁(yè)/共76頁(yè)第17頁(yè)/共76頁(yè)第18頁(yè)/共76頁(yè)第19頁(yè)/共76頁(yè)第20頁(yè)/共76頁(yè)特高壓電網(wǎng)是1000千伏交流和正負(fù)800千伏直流輸電網(wǎng)絡(luò)，具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗輸送電力和節(jié)約土地資源等特點(diǎn)。1、1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓交流輸電工程于2009年1月6日投入商業(yè)運(yùn)行。2010年8月12日通過國(guó)家驗(yàn)收。2、2010年6月18日世界上第一個(gè)±800千伏直流輸電工程——云廣特高壓直流輸電工程竣工投產(chǎn)。3、2010年7月8日，向家壩—上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程投入運(yùn)行。第21頁(yè)/共76頁(yè)特高壓電網(wǎng)建設(shè)2015年，國(guó)家電網(wǎng)公司“三華”特高壓電網(wǎng)形成“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”，還將建成11回特高壓直流輸電工程。按照“西電東送、南北互供”要求，規(guī)劃合理的特高壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，將形成堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，明顯提高電網(wǎng)的穩(wěn)定水平和輸電能力。2020年，國(guó)家電網(wǎng)將建成以“三華”特高壓同步電網(wǎng)為中心，東北特高壓電網(wǎng)、西北750千伏電網(wǎng)為送端，聯(lián)結(jié)各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、大可再生能源基地，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。第22頁(yè)/共76頁(yè)2020年特高壓電網(wǎng)規(guī)劃圖第23頁(yè)/共76頁(yè)1.1.2電能系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的定義(1)1．

動(dòng)力系統(tǒng)：轉(zhuǎn)化、分配和應(yīng)用電能及熱能的全部環(huán)節(jié)稱為動(dòng)力系統(tǒng)，包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、核反應(yīng)堆、輸電線、熱力管道、電力變壓器、電動(dòng)機(jī)、電熱裝置、換流裝置及電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)械等等。第24頁(yè)/共76頁(yè)1.1.2電能系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的定義(2)2．電能系統(tǒng)：在動(dòng)力系統(tǒng)中，生產(chǎn)、輸送、轉(zhuǎn)換的能量主要部分是電能的，稱為電能系統(tǒng)。3．電力系統(tǒng)：

電能系統(tǒng)中的電氣部分稱為電力系統(tǒng)。4．電力網(wǎng)：在電力系統(tǒng)中通常把發(fā)電機(jī)和用電之間屬于輸電和配電的環(huán)節(jié)稱為電力網(wǎng)。第25頁(yè)/共76頁(yè)第26頁(yè)/共76頁(yè)電力系統(tǒng)是一個(gè)由大量各種元件組成的復(fù)雜系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和負(fù)荷是電力系統(tǒng)的四大主要元件。發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和負(fù)荷這四大元件構(gòu)成了電力系統(tǒng)的軀干，稱為一次系統(tǒng)。此外，為了保證其安全正常運(yùn)行，電力系統(tǒng)還裝備有相當(dāng)于其神經(jīng)的繼電保護(hù)、通訊和調(diào)度控制系統(tǒng)等，稱為二次系統(tǒng)。第27頁(yè)/共76頁(yè)為滿足生產(chǎn)需要，發(fā)電廠中安裝有各種電氣設(shè)備。通常將直接在發(fā)、輸、配、用的主系統(tǒng)上使用的設(shè)備稱為一次設(shè)備。如：開關(guān)設(shè)備、電能生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換裝置、載流導(dǎo)體、接地設(shè)備等。對(duì)一次設(shè)備的工作進(jìn)行測(cè)量、控制、監(jiān)視、調(diào)節(jié)、保護(hù)以及為運(yùn)行維護(hù)人員提供運(yùn)行工況或生產(chǎn)指揮信號(hào)所用的設(shè)備稱為二次設(shè)備。如測(cè)量、計(jì)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、直流設(shè)備、信號(hào)設(shè)備及控制電纜等。一、二次設(shè)備之間的聯(lián)絡(luò)元件稱為互感器。包括電流互感器和電壓互感器，它們分別向測(cè)量?jī)x表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，保證這些設(shè)備能夠正確反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。第28頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)示意圖第29頁(yè)/共76頁(yè)

電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與基本要求1.電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)重要性（電能和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門及人民生活密切）：電能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活中起著極其重要的作用，電能供應(yīng)的中斷或減少將影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，造成巨大的損失?？焖傩裕〞簯B(tài)過程十分短暫）：由于電能的傳播速度接近光速，因而它從一處傳至另一處所需的時(shí)間極短，電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變到另一種運(yùn)行方式的過渡過程非?？?，電力系統(tǒng)中的事故從發(fā)生到引起嚴(yán)重后果所經(jīng)歷的時(shí)間常以秒，甚至毫秒計(jì)，以至人們往往來不及作出反應(yīng)。第30頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與基本要求同時(shí)性（電能不易貯存）：電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和消費(fèi)實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)行的，即所有發(fā)電廠任何時(shí)刻生產(chǎn)的電能必須與該時(shí)刻所有負(fù)荷所需的電能與傳輸分配中損耗的電能之和相平衡。這代表電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)必須滿足的一類等約束條件：有功功率平衡和無功功率平衡。

第31頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與基本要求2.對(duì)電能系統(tǒng)的基本要求為用戶提供充足的電能

當(dāng)今，電能是社會(huì)生產(chǎn)和人民生活活動(dòng)中的主要能源之一。它的供應(yīng)情況直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的速度。因此，首先應(yīng)按照電能先行的原則作好電能系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)劃設(shè)計(jì)，認(rèn)真搞好電能工業(yè)建設(shè)，以確保電能工業(yè)的建設(shè)優(yōu)先于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其它部門的建設(shè)。第32頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與基本要求保證電能系統(tǒng)供電的安全和可靠性供電中斷將使生產(chǎn)停頓、生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電能系統(tǒng)運(yùn)行首先要滿足可靠、持續(xù)供電的要求。

安全性：指電力系統(tǒng)承受突然發(fā)生的擾動(dòng)時(shí)保持不間斷供電的能力，例如突然短路或失去系統(tǒng)元件。在實(shí)用中常用正常供電情況下，是否能保持潮流及電壓模值在允許的范圍以內(nèi)表示（靜態(tài)安全分析）。電力系統(tǒng)的安全性表征電力系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)在事故情況下維持持續(xù)供電的能力，屬電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行中要考慮的問題。

第33頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與基本要求可靠性（充裕度）指電力系統(tǒng)維持連續(xù)供給用戶總的電力需求和總的電能量的能力，同時(shí)考慮系統(tǒng)元件的計(jì)劃停運(yùn)及合理的期望非計(jì)劃停運(yùn)。常用向用戶長(zhǎng)時(shí)間不間斷持續(xù)供電的概率指標(biāo)表示，如失負(fù)荷概率（LOLP）、失負(fù)荷頻率（LOLF）、系統(tǒng)期望輸送能力（ETC）、年電量不足期望（EENS）等?？煽啃詫匐娏ο到y(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的范疇。郭永基，電力系統(tǒng)可靠性分析，清華大學(xué)出版社第34頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與基本要求保證電能的質(zhì)量（電壓、頻率和波形）

電壓偏移一般不得超過額定電壓的±5%。；

頻率偏移不得超過±0.2Hz

；

諧波電壓的畸變率（各次諧波有效值平方和的方均根值與基波有效值的百分比）的極限值：0.38kV為5%、6kV或10kV為4%、35kV或63kV為3%、110kV為1.5%。第35頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與基本要求保證電能系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗中占的比重約為1/3，而且電能在變換、輸送、分配時(shí)的損耗絕對(duì)值也相當(dāng)可觀。因此降低每一度電所消耗的一次能源和輸送分配時(shí)的損耗都具有重要意義。為此，要首先采用高效、節(jié)能的發(fā)﹑輸、配電設(shè)備；優(yōu)化電源配置和電力網(wǎng)絡(luò)；大力開展電能系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作；充分利用水電資源，合理調(diào)配水、火電廠的出力等。煤耗率：每生產(chǎn)1千瓦時(shí)電能所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤重線損率或網(wǎng)損率：電力網(wǎng)絡(luò)中損耗的電能與向電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的電能的百分比（中國(guó)6.4%、日本3.85%、德國(guó)4.8%、美國(guó)6%）第36頁(yè)/共76頁(yè)電能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與基本要求加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，防止環(huán)境污染電力工業(yè)中的火力發(fā)電廠是一個(gè)污染源。在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的固體與氣體廢料，造成對(duì)大氣與水源的嚴(yán)重污染，所以要控制發(fā)電廠的排放。對(duì)于核電站要控制其放射污染。在輸變電設(shè)備方面要求考慮輸電線對(duì)通信及周圍環(huán)境的影響，如電磁場(chǎng)對(duì)人體及周圍設(shè)備的影響，輸電桿塔對(duì)綠化地帶或自然景觀的影響以及變壓器噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響等等。第37頁(yè)/共76頁(yè)1.1.3發(fā)電廠、變電所、電力網(wǎng)概述１.發(fā)電廠發(fā)電廠是電能系統(tǒng)的電源，它的作用是把不同種類的一次能源轉(zhuǎn)換成電能。根據(jù)一次能源的不同，可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核動(dòng)力發(fā)電廠和利用其它能量發(fā)電的電廠。第38頁(yè)/共76頁(yè)用于發(fā)電的一次能源消耗第39頁(yè)/共76頁(yè)發(fā)電類型：

●火電：汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量達(dá)到100萬(wàn)kW（1000MW）●水電：水輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量達(dá)到70萬(wàn)kW●核電：100萬(wàn)kW機(jī)組●新能源發(fā)電：風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)光伏發(fā)電第40頁(yè)/共76頁(yè)發(fā)電廠（1）(1)火電廠：火電廠按原動(dòng)機(jī)類型不同可分為汽輪機(jī)發(fā)電廠、蒸汽機(jī)發(fā)電廠、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠等。

凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠電能生產(chǎn)過程：燃料化學(xué)能

鍋爐

熱能

汽輪機(jī)

機(jī)械能

發(fā)電機(jī)電能第41頁(yè)/共76頁(yè)(2)水電廠水電廠的基本能量轉(zhuǎn)化過程：水能水輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能水電廠的裝機(jī)容量可用如下公式表示：

發(fā)電廠（2）

水電廠可分為壩式水電廠、引水式電廠及混合式水電廠。第42頁(yè)/共76頁(yè)發(fā)電廠（3）(3)核電廠:

核電廠的基本能量轉(zhuǎn)化過程:重核裂變能核蒸汽發(fā)生系統(tǒng)熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能第43頁(yè)/共76頁(yè)1000MW級(jí)超超臨界火電機(jī)

第44頁(yè)/共76頁(yè)45最大直徑10.6米、高5.06米

●三峽水電站發(fā)電機(jī)組70萬(wàn)kW*26臺(tái)=1820萬(wàn)kW第45頁(yè)/共76頁(yè)46

核電—反應(yīng)堆類型:壓水堆反應(yīng)堆安全殼控制棒反應(yīng)堆壓力容器汽輪機(jī)給水泵循環(huán)水泵第46頁(yè)/共76頁(yè)47風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)第47頁(yè)/共76頁(yè)48太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)第48頁(yè)/共76頁(yè)第49頁(yè)/共76頁(yè)電力網(wǎng)(１）2.電力網(wǎng):

電力網(wǎng)按其供電范圍的大小和電壓等級(jí)高低可分為地方電力網(wǎng)、區(qū)域電力網(wǎng)以及超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)。(1)地方電力網(wǎng):電壓不超過110kV,輸送距離在幾十千米內(nèi)的電力網(wǎng)，主要指一般城市、工礦區(qū)、農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)。第50頁(yè)/共76頁(yè)電力網(wǎng)（２）(2)區(qū)域電力網(wǎng):電壓為110～220kV級(jí)的電力網(wǎng)，區(qū)域電力網(wǎng)輸電線路較長(zhǎng)，用戶類型較多。

(3)超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò):由330kV和550kV的遠(yuǎn)距離輸電線路組成，擔(dān)負(fù)著遠(yuǎn)距離、大容量發(fā)電廠的電能輸送任務(wù)，往往同時(shí)聯(lián)系幾個(gè)區(qū)域電力網(wǎng)形成大型聯(lián)合系統(tǒng)。第51頁(yè)/共76頁(yè)高壓交流輸電——傳輸、分配電能第52頁(yè)/共76頁(yè)高壓直流輸電（HVDC）第53頁(yè)/共76頁(yè)第54頁(yè)/共76頁(yè)變電所變電所的任務(wù)是匯集電源、升降電壓、分配電能。變電所可分為升壓變電所和降壓變電所，或分為戶外變電所、戶內(nèi)變電所及地下變電所。也可按變電所容量和重要性不同分為樞紐變電所、中間變電所和終端變電所。第55頁(yè)/共76頁(yè)電力系統(tǒng)學(xué)科的范疇電力系統(tǒng)工程學(xué)科是衍生于電路、電磁場(chǎng)、電機(jī)學(xué)，并隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展形成的一門工程學(xué)科。它的研究領(lǐng)域大致包括：（1）電力系統(tǒng)理論：電力系統(tǒng)理論是以電路、電磁場(chǎng)和電機(jī)理論為基礎(chǔ)，吸收大量新興學(xué)科的有關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合電力系統(tǒng)的特點(diǎn)而形成的面向近代電力系統(tǒng)的理論，是其它各個(gè)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。（2）輸配電技術(shù):輸配電技術(shù)主要涉及超高壓輸電線路、遠(yuǎn)距離交直流輸電系統(tǒng)、以及提高輸電線路輸送能力等方面的問題。第56頁(yè)/共76頁(yè)電力系統(tǒng)學(xué)科的范疇（3）電力系統(tǒng)規(guī)劃：電力系統(tǒng)規(guī)劃主要涉及遠(yuǎn)景負(fù)荷預(yù)測(cè)、電源規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、可靠性分析、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡等方面的問題。（4）電力系統(tǒng)運(yùn)行：電力系統(tǒng)運(yùn)行主要涉及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析、暫態(tài)過程分析、安全性分析、電能質(zhì)量管理、運(yùn)行方式優(yōu)化等方面的內(nèi)容。（5）電力系統(tǒng)保護(hù)：電力系統(tǒng)保護(hù)主要涉及故障分析、元件保護(hù)、線路保護(hù)、系統(tǒng)性故障保護(hù)和過電壓及其防護(hù)等方面的問題。（6）電力系統(tǒng)控制：主要涉及數(shù)據(jù)采集、個(gè)別變量的調(diào)節(jié)、電能質(zhì)量控制、運(yùn)行優(yōu)化控制、安全性控制、能量管理系統(tǒng)等方面的問題。第57頁(yè)/共76頁(yè)規(guī)劃正常運(yùn)行故障處理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)發(fā)電廠、變電站設(shè)計(jì)規(guī)劃預(yù)測(cè)電源規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)運(yùn)行維護(hù)擴(kuò)展第58頁(yè)/共76頁(yè)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)：指系統(tǒng)正常的、相對(duì)靜止的運(yùn)行狀態(tài)。電力系統(tǒng)暫態(tài)：指電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行狀態(tài)向另一種狀態(tài)過渡的過程。特指電力系統(tǒng)非正常的、變化較大以至引起系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)向另一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過渡的變化過程。二者的本質(zhì)差別在于：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)中的運(yùn)行變量與時(shí)間無關(guān)，描述其特性的是代數(shù)方程；電力系統(tǒng)暫態(tài)中的運(yùn)行變量與時(shí)間有關(guān)，描述其特性的是微分方程。第59頁(yè)/共76頁(yè)電力系統(tǒng)暫態(tài)電力系統(tǒng)暫態(tài)過程可分為：（1）波過程：主要與運(yùn)行操作或雷擊時(shí)的過電壓有關(guān)，涉及電流、電壓波的傳播，這類過程最短暫（10-6～10-2s）。《高電壓技術(shù)》（2）電磁暫態(tài)過程：主要與短路和自勵(lì)磁有關(guān)，涉及電流、電壓、功率角隨時(shí)間的變化,分析過程中假設(shè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變?！峨娏ο到y(tǒng)暫態(tài)分析》（3）機(jī)電暫態(tài)過程：主要與系統(tǒng)振蕩、穩(wěn)定性的破壞、異步運(yùn)行等有關(guān)，涉及功率、功率角、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速等隨時(shí)間的變化?！峨娏ο到y(tǒng)暫態(tài)分析》第60頁(yè)/共76頁(yè)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化相關(guān)課程繼電保護(hù)高電壓技術(shù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化電力系統(tǒng)配網(wǎng)技術(shù)電力市場(chǎng)電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)基礎(chǔ)（電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析）電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)自動(dòng)控制原理、微機(jī)接口電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路、電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)軟件技術(shù)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理、英語(yǔ)專業(yè)課程電力系統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)電氣信息類專業(yè)基礎(chǔ)基礎(chǔ)理論第61頁(yè)/共76頁(yè)１、21世紀(jì)電力面臨的挑戰(zhàn)污染嚴(yán)重、沙漠化,人類面臨生態(tài)環(huán)境災(zāi)難…信息、通信、自動(dòng)化和量測(cè)技術(shù)高速發(fā)展，各種技術(shù)高度融合成為趨勢(shì)…傳統(tǒng)能源日益短缺，新能源、可再生能源發(fā)展…環(huán)境：能源：技術(shù)：第62頁(yè)/共76頁(yè)遠(yuǎn)距離大容量輸電、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行…電網(wǎng)：大規(guī)模清潔、可再生能源接入、調(diào)度、控制…分布式電源有效接入、儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展…降低大面積停電風(fēng)險(xiǎn)、避免系統(tǒng)崩潰、供電可靠性更高…用戶更加靈活、便利、節(jié)能、環(huán)保的服務(wù)需求…第63頁(yè)/共76頁(yè)EuropeanSmartGridDemonstrationProjects第64頁(yè)/共76頁(yè)電力企業(yè)”第65頁(yè)/共76頁(yè)

管理和控制成本的能力通過改變使用電網(wǎng)電力的時(shí)間來降低電費(fèi)通過監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)家庭電器能源消耗來管理成本通過允許電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié)家庭電器配置來降低費(fèi)用通過主動(dòng)參與高峰用電節(jié)能來降低費(fèi)用

提供可靠電能更少停電更信任停電時(shí)恢復(fù)預(yù)測(cè)的可靠性通過“按使用收費(fèi)”的電池和備用設(shè)備來降低停電的影響

更準(zhǔn)確的費(fèi)用不再估算電力使用更信任讀表準(zhǔn)確度準(zhǔn)確費(fèi)用預(yù)測(cè)

減少環(huán)境影響通過改變用電行為而節(jié)約用電、使用清潔能源，降低能源消耗，減少CO2排放第66頁(yè)/共76頁(yè)智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)涵蓋了發(fā)電、輸電、配電、終端使用的整個(gè)過程，是整個(gè)電網(wǎng)的未來演變方向。智能電網(wǎng)是指充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)、新能源技術(shù)、管理技術(shù)，把發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)互聯(lián)成為一個(gè)高度智能化的新型電網(wǎng)。它具有提高能源效率、減少對(duì)環(huán)境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網(wǎng)的電能損耗等優(yōu)點(diǎn)。第67頁(yè)/共76頁(yè)智能電網(wǎng)的特點(diǎn)相對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)具有更高的安全性、可靠性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、開放性。

智能電網(wǎng)具有如下八大基本特點(diǎn)：

1）自愈：穩(wěn)定可靠，側(cè)重網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和調(diào)度運(yùn)行控制；

2）安全：抵御攻擊，側(cè)重電力網(wǎng)和通訊網(wǎng)；

3）兼容：發(fā)電資源，側(cè)重分布式發(fā)電、可再生能源和儲(chǔ)能裝置；第68頁(yè)/共76頁(yè)智能電網(wǎng)的特點(diǎn)4）交互：電力用戶，側(cè)重智能電表、智能電器和智能樓宇；

5）協(xié)調(diào)：電力市場(chǎng)，側(cè)重監(jiān)管規(guī)則和交易模式；

6）高效：資產(chǎn)優(yōu)化，側(cè)重輸送容量、損耗和資產(chǎn)全壽命管理；

7）優(yōu)質(zhì)：電能質(zhì)量，側(cè)重電力電子設(shè)備和電力電量在線實(shí)時(shí)平衡；

8）集成：信息系統(tǒng)，側(cè)重集中集成和開放式共享；第69頁(yè)/共76頁(yè)比較內(nèi)容傳統(tǒng)電網(wǎng)智能電網(wǎng)能源型式煤炭為主（化石能源）可再生能源大量應(yīng)用發(fā)電方式集中式集中式與分布式并存骨干電網(wǎng)超高壓、常規(guī)導(dǎo)體為主特高壓、超導(dǎo)電網(wǎng)城市電網(wǎng)人工抄表、監(jiān)視系統(tǒng)；常規(guī)變電站自動(dòng)抄表、監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)字化變電站運(yùn)行控制被動(dòng)式防御為主預(yù)警、智能控制、自愈通訊網(wǎng)絡(luò)沒有或單向慢速雙向、高速運(yùn)行和管理系統(tǒng)電力企業(yè)信息的傳輸和集成，需人工干預(yù)；對(duì)電力客戶、資產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)的持續(xù)監(jiān)視，隨需應(yīng)變，實(shí)現(xiàn)高級(jí)分析優(yōu)化應(yīng)用；電力市場(chǎng)有限的躉售市場(chǎng)，未很好的集成成熟、完善、高度集成的躉售市場(chǎng)用戶單向式（僅是受電者），分時(shí)電價(jià)雙向式（既是能源的受電者，又是能源的提供者），實(shí)時(shí)電價(jià)第70頁(yè)/共76頁(yè)中國(guó)智能電網(wǎng)的內(nèi)涵和主要內(nèi)容經(jīng)濟(jì)高效堅(jiān)強(qiáng)可靠清潔環(huán)保友好互動(dòng)透明開放中國(guó)智能電網(wǎng)1、堅(jiān)強(qiáng)可靠的實(shí)體電網(wǎng)架構(gòu)是中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展的物理基礎(chǔ)。2、經(jīng)濟(jì)高效是對(duì)中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展的基本要求。3、清潔環(huán)保是經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本訴求。4、透明開放是中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展理念。5、友好互動(dòng)是中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的主要運(yùn)行特征。中國(guó)智能電網(wǎng)的五大內(nèi)涵第71頁(yè)/共76頁(yè)引導(dǎo)電源集約