電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)(第一章)hd

NorthChinaElectricPowerUniversity電力工程系DepartmentofElectricalEngineering電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)PowerSystemAnalysisBasis（一）

任建文課程內(nèi)容簡(jiǎn)介

一.教師自我介紹

二.課程介紹—

給出一個(gè)課程及電力系統(tǒng)全貌三.講課方式四.參考書(shū)課程介紹1.電力專(zhuān)業(yè)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程介紹

----傳統(tǒng)上的課程劃分，為選課提供參考電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析—正常的、相對(duì)靜止的 運(yùn)行狀態(tài)電力系統(tǒng)暫態(tài)分析—從一種運(yùn)行狀態(tài)向另 一種運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程課程介紹電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)的基本知識(shí)和等值網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的分析和計(jì)算電力系統(tǒng)有功功率—頻率、無(wú)功功率 —電壓的控制與調(diào)整課程介紹電力系統(tǒng)暫態(tài)分析波過(guò)程—操作或雷擊產(chǎn)生的過(guò)電壓(過(guò)程最短)

高壓課程主講電磁暫態(tài)過(guò)程—與短路及勵(lì)磁有關(guān)(過(guò)程較長(zhǎng))機(jī)電暫態(tài)過(guò)程—與動(dòng)力系統(tǒng)有關(guān)(過(guò)程最長(zhǎng))涉及電壓、電流 電力系統(tǒng)故障分析主講涉及功率、功角—導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩、穩(wěn)定性破壞、異步運(yùn)行短路計(jì)算對(duì)稱(chēng)分量法及序網(wǎng)概念不對(duì)稱(chēng)故障的分析與計(jì)算靜穩(wěn)暫穩(wěn)課程介紹發(fā)電廠電氣部分電氣主接線—賣(mài)電的網(wǎng)絡(luò)電器的原理與選擇—賣(mài)電的工具控制與信號(hào)—二次系統(tǒng)配電裝置—電器的組合及布置高壓斷路器運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行變壓器的運(yùn)行課程介紹電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理電流保護(hù)距離保護(hù)高頻保護(hù)自動(dòng)重合閘變壓器保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)母線保護(hù)課程介紹2.電力工程

非電力類(lèi)專(zhuān)業(yè)選修課程，了解電力系統(tǒng)的入門(mén)課程，深度不夠、面面俱到穩(wěn)態(tài)分析故障計(jì)算一、二次系統(tǒng)穩(wěn)定性防雷綜合性基礎(chǔ)性50學(xué)時(shí)五門(mén)電專(zhuān)業(yè)課程三掌握基本知識(shí)基本計(jì)算基本原理二目的一般性認(rèn)識(shí)業(yè)務(wù)技術(shù)管理課程介紹主要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的基本知識(shí)，分七章介紹電力系統(tǒng)的組成—發(fā)、輸、變、配短路電流分析與計(jì)算—故障分析，三相短路概念電氣參數(shù)及等值電路—物理元件的數(shù)學(xué)模型穩(wěn)態(tài)分析與計(jì)算—功率流動(dòng)、潮流計(jì)算、有功 調(diào)整、無(wú)功調(diào)整發(fā)電廠和變電所一次系統(tǒng)—接線方式，電氣設(shè)備發(fā)電廠和變電所二次系統(tǒng)—繼電保護(hù)，電網(wǎng)監(jiān)護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性—靜穩(wěn)、暫態(tài)穩(wěn)定課程介紹3.電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)-------今年改革后的電力系的平臺(tái)課程主要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和短路分析知識(shí)電力系統(tǒng)的基本概念—發(fā)、輸、變、配。8學(xué)時(shí)電力網(wǎng)元件參數(shù)及等值電路—物理元件的數(shù)學(xué)模型8學(xué)時(shí)簡(jiǎn)單電力網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析與計(jì)算—功率流動(dòng)、手工潮流計(jì)算8學(xué)時(shí)課程介紹電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法

—潮流計(jì)算的基本原理、數(shù)學(xué)模型、求解方法和計(jì)算程序框圖。8學(xué)時(shí)有功最優(yōu)分配及頻率控制—如何保證低損耗、高回收6學(xué)時(shí)無(wú)功功率及電壓調(diào)整—如何使無(wú)功合理分布使電壓損耗最小6學(xué)時(shí)短路電流分析與計(jì)算—三相短路及不對(duì)稱(chēng)故障計(jì)算20學(xué)時(shí)講課方式1、側(cè)重基礎(chǔ)2、物理概念與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合3、補(bǔ)充新概念及專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域研究成果和方向4、輔助教學(xué)手段，錄像、模型、圖片5、以講為主，自學(xué)為輔6、聽(tīng)課自由，前提是有自學(xué)能力7、歡迎討論、提意見(jiàn)8、板書(shū)亂、發(fā)音不準(zhǔn)希望諒解9、考試不會(huì)難為同學(xué)們，不要求死記硬背參考資料1、電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)李庚銀、栗然、楊淑英，機(jī)械工業(yè)出版2、電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題精解楊淑英中國(guó)電力出版社5、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電網(wǎng)技術(shù)等雜志3、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第二版）東南大學(xué)，陳珩，水利電力出版社

4、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第二版）西安交通大學(xué)，李光琦，水利電力出版社第一章電力系統(tǒng)的基本概念1.電力系統(tǒng)的概念和組成

2.電能變換和電源構(gòu)成

3.電力系統(tǒng)的負(fù)荷

4.電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求5.電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)6.電力系統(tǒng)的接線及中性點(diǎn)接地第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成（生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)）第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成發(fā)電用電輸電變電配電第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成（生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)）第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成從調(diào)度、管理、控制的角度看第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成從發(fā)電到用戶的供電過(guò)程第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成廠網(wǎng)分家前電網(wǎng)組成第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成廠網(wǎng)分家前電網(wǎng)情況第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成重新組合后的大區(qū)電網(wǎng)圖第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成

目前我國(guó)電網(wǎng)進(jìn)入了大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、超高壓輸電、高度自動(dòng)控制的新時(shí)代。截止2006年底裝機(jī)總?cè)萘恳呀咏?億千瓦，到今年底全國(guó)擁有的發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繉⒔咏?億千瓦，繼續(xù)居世界第二。

各電網(wǎng)中500KV（包括330KV）主網(wǎng)架逐步形成和壯大，220KV電網(wǎng)不斷完善和擴(kuò)充，750KV輸電工程（青海官亭—甘肅蘭州東）已投入試運(yùn)行，晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)1000千伏交流特高壓試驗(yàn)示范工程已啟動(dòng)。

近十年1994——2004年，裝機(jī)由19990萬(wàn)kW增至44070萬(wàn)kW，連續(xù)10年平均每年新增發(fā)電容量2400萬(wàn)kW，預(yù)計(jì)今年新增7500萬(wàn)KW

1990年我國(guó)第一條從葛洲壩水電站至上海南橋換流站的±500KV直流輸電線路實(shí)現(xiàn)雙極運(yùn)行，使華中和華東兩大區(qū)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)，三峽工程使我國(guó)一躍成為世界第一的直流輸電國(guó)家。第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成050100150200250300美俄日中加德中國(guó)發(fā)電量和裝機(jī)容量現(xiàn)居世界第二位建國(guó)初期：發(fā)電量第25位裝機(jī)容量第21位2002年：均已躍居第2位GW350第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成

兩家電網(wǎng)公司是國(guó)家電網(wǎng)公司、中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司； ５家發(fā)電集團(tuán)公司是中國(guó)華能集團(tuán)公司、中國(guó)大唐集團(tuán)公司、中國(guó)華電集團(tuán)公司、中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司和中國(guó)電力投資集團(tuán)公司； ４家輔業(yè)集團(tuán)公司是中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司、中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán)公司、中國(guó)水利水電建設(shè)集團(tuán)公司和中國(guó)葛洲壩集團(tuán)公司。

電力體制改革方案：1(電監(jiān)會(huì))+2(電網(wǎng)公司)+5(發(fā)電集團(tuán))+4(輔業(yè)集團(tuán))第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成電網(wǎng)圖第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成蘭虛筐內(nèi)為輸電網(wǎng)紅虛筐內(nèi)為輸電網(wǎng)第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成電力系統(tǒng)為什么要互聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行呢？1.采用高效率大容量機(jī)組—減少備用容量2.合理利用動(dòng)力資源—水、火電互補(bǔ)3.提高供電可靠性—系統(tǒng)越大，抗干擾能力越強(qiáng)4.提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性—裝高效率大容量機(jī)組、合理利用動(dòng)力資源、合理分配負(fù)荷、削峰填谷。2003年全國(guó)聯(lián)網(wǎng)示意圖

華中Central華東East華北North東北Northeast川渝ChuanYu福建Fujian南方South西北Northwest3000MW2500MW7200MW3000MW9000MW10000MW1800MW2000MWHydroPowerBaseThermalBaseAC2005年全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)示意圖DC2005年全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)示意圖華北西北華中東北華東南方電網(wǎng)西藏葛滬直流(DC)姜家營(yíng)－高嶺新鄉(xiāng)－邯東荊州－惠州直流(DC)背靠背直流龍政直流(DC)三峽2010年全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)示意圖華北西北

東北華東南方電網(wǎng)西藏從三峽到華東的三回直流德陽(yáng)－寶雞直流晉城－陽(yáng)城－江蘇AC(orDCLink)靈寶背靠背直流荊州－惠州直流姜家營(yíng)－高嶺交流新鄉(xiāng)－邯東背靠背直流華中三峽水電站西北—華北國(guó)家發(fā)生時(shí)間事故名稱(chēng)事故后果美國(guó)2003.8.14北美東部網(wǎng)損失負(fù)荷61.8GW，停電8州1省5000萬(wàn)人，停電面積24000平方公里，最長(zhǎng)停電29小時(shí)，損失300億美元。瑞典丹麥

2003.9.23瑞典－丹麥停電1800MW，影響500萬(wàn)人用電，停6.5小時(shí)意大利2003.9.28意大利6,400MW的功率缺額，最后導(dǎo)致頻率崩潰，停電19小時(shí)。英國(guó)2003.8.28倫敦地鐵停電724MW，影響41萬(wàn)用戶，50萬(wàn)乘客被困，停電37分鐘～1小時(shí)馬來(lái)西亞

2003.9.1馬來(lái)西亞馬來(lái)西亞北方5個(gè)州發(fā)生大停電事故，停電持續(xù)約4個(gè)小時(shí)。國(guó)外03年發(fā)生的大停電事故－特大停電事故是現(xiàn)代社會(huì)的災(zāi)難美國(guó)發(fā)生的其它大停電事故事故名稱(chēng)時(shí)間后果美國(guó)東北部大停電1965.11.9最長(zhǎng)停電時(shí)間達(dá)13h，影響居民3000萬(wàn)人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1億美元。紐約大停電事故1977.7.13停電時(shí)間達(dá)25h，停電引起貧民區(qū)縱火與搶劫，華爾街計(jì)算機(jī)停電，損失價(jià)值超過(guò)百萬(wàn)人小時(shí)。美國(guó)西部網(wǎng)大停電1994.12.14系統(tǒng)解列成東西南北四個(gè)大島，事故影響到14個(gè)州200萬(wàn)人的用電。美國(guó)西部網(wǎng)大停電1996.7.2系統(tǒng)解列成五個(gè)孤島，事故影響14個(gè)州200萬(wàn)用戶美國(guó)西部網(wǎng)大停電1996.8.10系統(tǒng)解列成四個(gè)孤島，事故影響9個(gè)州750萬(wàn)用戶美國(guó)電網(wǎng)為什么頻發(fā)大停電事故美國(guó)電網(wǎng)自1999年起已發(fā)生130多起重大停電事故，和其電網(wǎng)的特點(diǎn)有關(guān)。由初期的自由競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展之后，國(guó)家60年代才介入，導(dǎo)致電壓等級(jí)混亂，、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)弱不一；電力公司對(duì)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)FERC和NERC的規(guī)定和導(dǎo)則基本上處于自愿執(zhí)行、而不是強(qiáng)制執(zhí)行的狀態(tài)；在危急狀態(tài)下按規(guī)定和導(dǎo)則執(zhí)行了切負(fù)荷措施的調(diào)度人員，反而可能在事故后受到責(zé)難或質(zhì)詢，甚至有被控告到法院；電網(wǎng)結(jié)構(gòu)老化，投入不足，對(duì)其開(kāi)發(fā)研究的投資比寵物食品制造商的還少；缺少有效應(yīng)對(duì)緊急情況的方案設(shè)計(jì)；分散安裝，協(xié)調(diào)不足的安全自動(dòng)化系統(tǒng)。第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成一、電能變換第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成二、電源構(gòu)成及展望火電70%、水電20%、核電10%燃料電池、太陽(yáng)光、太陽(yáng)能（分散型）—21世紀(jì)新能源熱核反應(yīng)—不使用放射性材料的核能，2030年后實(shí)用化

2050年時(shí)，電力供應(yīng)是現(xiàn)在的2~3倍（15000億KW.h)

核能約占54%，燃料電池等分散型電源和電力儲(chǔ)存系統(tǒng)約占15%~20%第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)極不合理6323.74.38.8目前電源配置情況2020年電源配置情況第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成

預(yù)計(jì)到2020年全國(guó)需要的發(fā)電量為4.3萬(wàn)億kWh，相應(yīng)的裝機(jī)容量為9.5億kW左右(下限8.5，上限10.5)煤電為6億kW，占63%(電量3萬(wàn)億kWh，占4.3萬(wàn)億kWh的70%)水電2億kW，占21.1%(電量為7000億kWh，占16%)；抽水蓄能電站2500萬(wàn)KW，占2.6%；核電4000萬(wàn)kW，占4.2%(電量2600億kWh，占6%)；氣電7000萬(wàn)kW，占7.3%(電量3000億kWh，占7%)；新能源1500萬(wàn)kW，占1.5%(電量400億kWh，占1%)；第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成

到2020年全國(guó)達(dá)到4.3萬(wàn)億kWh的電量，相當(dāng)于全國(guó)人均占有電量約為2900kWh(按預(yù)測(cè)2020年全國(guó)人口數(shù)為14.7億人)，這只比2000年世界人均電量2500kWh略高，相當(dāng)于美國(guó)50年代初，英國(guó)60年代初的水平，且比西班牙1982年人均占有電量(3100kWh)還低。而西班牙的用電水平是作為我國(guó)電力水平國(guó)際比較的參照量之一。2006年我國(guó)發(fā)電裝機(jī)達(dá)5.7億千瓦

2007年預(yù)計(jì)裝機(jī)仍達(dá)7000萬(wàn)千瓦

到2010年，接近8億（每年發(fā)展5000萬(wàn)千瓦裝機(jī)）。

第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成二、電源構(gòu)成及展望第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成三、火力發(fā)電火電發(fā)電燃料燃燒水蒸汽機(jī)械能發(fā)電火電廠凝汽式—效率低（37~40%）、容量大，坑口電廠熱電廠—效率高（67~70%）、容量小，城市區(qū)第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成三、火力發(fā)電第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成三、火力發(fā)電第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成三、火力發(fā)電第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成三、火力發(fā)電呼盟煤電基地2160錫盟煤電基地1200晉東南煤電基地外送規(guī)模2000陜北煤電基地外送規(guī)模1440寧夏靈武煤電基地外送規(guī)模1320蒙西煤電基地外送規(guī)模3000我國(guó)部分煤電基地建設(shè)設(shè)想方案第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成四、水力發(fā)電水沖擊水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電水電廠堤壩式引水式：河床坡度較大時(shí)壩后式：?jiǎn)为?dú)筑壩，廠房在壩后（三門(mén)峽）河床式：廠房與壩一起（葛州壩）混合式：兼有堤壩式與引水式抽水蓄能水電廠第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成四、水力發(fā)電第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成四、水力發(fā)電第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成四、水力發(fā)電水資源蘊(yùn)藏量：6.8億KW可利用量：3.78億KW20世紀(jì)末，裝機(jī)3.0億KW，水電0.9億KW三峽水位：200m流量：14300m3/s可裝機(jī)：2500萬(wàn)kw計(jì)劃裝機(jī)：70*26=1820萬(wàn)kw，已投980第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成三峽電站第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成三峽電站第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成三峽電站第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成

總投資603.3億元、總工期12年兩個(gè)月、裝機(jī)容量1260萬(wàn)千瓦的中國(guó)第二大水站——溪洛渡水電站，已于2006年正式開(kāi)工長(zhǎng)江上再建兩個(gè)三峽工程的計(jì)劃已經(jīng)啟動(dòng)。將在長(zhǎng)江上游金沙江河段興建溪洛渡、向家壩、烏東德、白鶴灘4座梯級(jí)電站。這4座電站的總裝機(jī)容量達(dá)3850萬(wàn)千瓦，總裝機(jī)容量和總發(fā)電量都超過(guò)兩個(gè)三峽工程。已探明的最大水電站在雅魯藏布的墨脫，可裝機(jī)4380萬(wàn)KW閩、浙贛1416湘西791南盤(pán)江紅水河1312烏江867黃河北干流609大渡河1805雅礱江1940金沙江4789長(zhǎng)江上游2831瀾滄江2137黃河黑?龍?江鴨綠江遼河第二

?松花

江河黃河淮洪澤湖江長(zhǎng)富春江閩江

鄱陽(yáng)湖贛江漢水清江洞庭湖資水沅水澧水烏江長(zhǎng)江岷江大渡河雅礱江

金沙江黃河大通河青海湖洛河渭河南?江盤(pán)紅

水河北江東江瀾滄江怒江雅魯藏布江通天河塔里木河車(chē)爾臣河孔雀河葛洲壩271。5隔河巖120三峽1768天生橋120天生橋132巖灘120漫灣125二灘330龍羊峽128李家峽200劉家峽116白山150灤河水電基地Hydropowerbases東北1131黃河上游1415第二節(jié)

電能變換和電源構(gòu)成五、核電廠核能用核蒸汽發(fā)生系統(tǒng)代替火電廠鍋爐生產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)裂變能：一定能量的中子撞擊重金屬元素的核（鈾、钚）聚變能：不同輕元素的原子核進(jìn)行聚合（氘、氚）反應(yīng)堆熱中子反應(yīng)堆：鈾235為燃料，低中子撞擊，目前采用快中子反應(yīng)堆：鈾238、钚239為燃料，高速、高能中子