清华大学电力系统分析课件孙宏斌

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1、第一章电力系统概述(IntroductiontoPowerSystems)(第一讲)1问题1、人类为何偏爱电能？2、什么是电力系统？如何组成？如何表示？3、电力系统运行有何特点和要求？4、互联电力系统是怎么回事？5、如何对电力大系统进行控制？6、电能是如何生产的？2§1电能与系统一、人类为何偏爱电能？¢现代社会最重要能源，应用十分广泛。¢美国1996年用电情况：©2.68kW/人（装机容量）©1.3kW/人（用电量）¢显著优点：©洁净（从使用的角度看）：保护环境©方便：输送、分配、使用（能量形式转化容易）©电气化：机械化、自

2、动化，提高产品质量和劳动生产率©节能：能耗小，能量转换效率高3二、什么是电力系统？（I）¢系统定义：由相互作用、依赖的若干部分组成的具有特定功能的有机整体，它又从属于一个更大的系统（《系统论》）4什么是电力系统？（II）¢电力系统：完成电能生产、输送、分配、消费的统一整体。通常由发电机、变压器、电力线路和负荷等电力设备组成的三相交流系统。¢世界上最大的人造机器：人类20世纪最伟大的20项发明之一，当今社会最庞大的工业之一，是国民经济的支柱产业（我国1/4国有资产）¢国防资源，电力安全是国防安全的基础（水库、火电厂、输电线路、

3、核电厂）（战争：石墨炸弹、恐怖袭击）5三、电力系统如何组成？¢一次系统（高电压，本课程研究的内容）¢二次系统（低电压）：保证一次系统安全/可靠/经济运行的信息系统及其操作机构。6一次系统如何组成？¢发电机：电能生产，一次能源转换成二次能源(电能)，火/水/核/风/太阳/地热等¢电力网络（输配电系统）：电能输送和分配，包括：输电网（输电系统）和配电网（配电系统）。¢负荷（用户）：电能消费，将电能转换成其他形式能量，电动机/照明/电炉等7美国电力一次系统物理基本结构8简单电力系统的三相电路图配电网配电线路发电机升压变压器输电线路

4、降压变压器降压变压器负荷输电网电力网络9发电机1负荷1电力线路（输/配）变压器（升/降压）负荷N电力网络发电机N电力网络与INTERNET（C/S结构）10二次系统如何组成？（信息系统，非本课程重点内容）通讯控制电计算机力或人系统通讯量测11四、复杂电力系统如何表示？¢单线图：实际电力系统非常庞大复杂，为突出重点，用单线代表三相，反映电力设备间电联系输电线路…发电机升压变压器降压变压器配电线路降压变压器负荷简单电力系统单线图12五、如何构成更大的系统？¢电力系统¢发电厂动力部分动力系统¢热力网¢发电厂动力部分：锅炉、汽轮机、

5、水库、水轮机、核反应堆等13单线图常用符号（动力系统）14六、电力系统运行特点与要求有哪些？¢特点¢要求©密切性©可靠性高（第1、2、3级负荷）©短促性©质量高(频率、电©同时性压、波形)©经济性好，公司经济效益15电力系统与心血管系统心血管系统动画16七、现代互联电力系统¢联路线，交换功率，提高可靠性，系统规模越来越大Tielines联络线系统直属电厂输电系统输电系统系统直属电厂地区发电厂配电系统配电系统地区发电厂用户用户电力系统1电力系统N171819电力系统为何要互联？¢减少总装机容量（错峰效应）；¢减少备用容量（同时

6、故障和检修概率小）¢提高供电可靠性、电能质量（故障和异常时相互支援）；¢合理利用动力资源，可经济运行（水、小火电、经济分配）20互联带来了什么问题？¢超高压互联设备的投资大；¢系统规模大而复杂，运行难度大，局部故障可能危及整个互联系统，安全风险大。¢电网并联回路增多，故障电流大。¢随着现代信息技术、控制技术应用，自动化水平的提高，缺点正在逐步克服。21电力大系统的运行风险：多米诺骨牌22电力大系统的运行风险：多米诺骨牌23电力大系统的运行风险：多米诺骨牌24电力大系统的运行风险：多米诺骨牌25电力大系统的运行风险：多米诺骨牌

7、26电力大系统的运行风险：多米诺骨牌27美国互联电力系统的运行风险!28八、如何对电力大系统运行进行控制？¢我国做法：©集中管理（系统的安全、经济性）©分层控制（五级调度）¢调度自动化（以国家电网公司为例）29国调中心东北华北华中华东………辽吉龙蒙河山蒙北天湖湖河江宁林江东北西西京津北南南西地区地区1县县1m30典型调度中心国家电力调度中心东北电网调度中心吉林电网调度中心31典型调度自动化系统（二次信息系统）调度自动化系统原理图深圳站画面32§2发电厂：电能生产一、火力发电¢目前最主要电源，比例大于70%¢燃料：煤、石油或天

8、然气¢化学能→热能→机械能→电能¢组成：©燃烧系统：燃料→灰渣，风（空气）→烟©汽水系统：水←→蒸汽，循环水（冷水←→热水）©电力系统：发电机、变压器、输电线路等33火力发电原理火力火电发电原理原理（简单）34国内典型火电厂北仑上海火电厂火电厂外高桥夜景火电厂香港台中青山火电厂火电厂35国