电能系统基础-第1章
电力系统基础知识
第一章电力系统基础知识继电保护、自动装置对电力系统起到保护和安全控制的作用，因此首先应明确所要保护和控制对象的相关情况，涉及的内容包括：电力系统的构成，电力系统中性点接地方式及其特点，电力系统短路电流计算及其相关概念。
这是学习继电保护、自动装置等本书内容的基础。
>>第一节电力系统基本概念一、电力系统构成电力系统是由发电厂、变电站(所)、送电线路、配电线路、电力用户组成的整体。
其中，联系发电厂与用户的中间环节称为电力网，主要由送电线路、变电所、配电所和配电线路组成，如图1-1中的虚框所示。
电力系统和动力设备组成了动力系统，动力设备包括锅炉、汽轮机、水轮机等。
在电力系统中，各种电气设备多是三相的，且三相系统基本上呈现或设计为对称形式，所以可以将三相电力系统用单相图表述。
动力系统、电力系统及电力网之间的关系示意图如图1-l所示。
图1-1 动力系统、电力系统及电力网示意图需要指出的是，为了保证电力系统一次电力设施的正常运行，还需要配置继电保护、自动装置、计量装置、通信和电网调度自动化设施等。
电力系统主要组成部分和电气设备的作用如下。
(1)发电厂。
发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。
天然能源也称为一次能源，例如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等，根据发电厂使用的一次能源不同，发电厂分为火力发电厂(一次能源为煤炭、石油或天然气)、水力发屯厂、风力发电厂等。
(2)变电站(所)。
变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节，具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能，是一个装有多种电气设备的场所。
根据在电力系统中所起的作用，可分为升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置，可分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。
变电站内一次电气设备主要有变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、负荷开关等。
变电站内还配备有继电保护和自动装置、测量仪表、自动控制系统及远动通信装置等。
(完整版)电力系统的基础知识
❖ 火力发电：
▪ 燃料在锅炉中燃烧，水变成高温高压水蒸气推 动汽轮机旋转，带动发电机发电。
• 按水蒸气温度压力分：中低压发电厂，高压发电厂 ，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力 发电厂；超超临界压力发电厂
动力系统：电力系统加上各类型发电厂中的动力部分就是动力系统。
电网调度
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
❖ 电力网：
❖ 按电压等级的高低、供电范围的大小的分 类
▪ 地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半 径在20~50km以内
▪ 区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为 110kV~220kV），供电半径超过50km，联系 较多发电厂的网络
▪ 水能可储蓄和调节。 ▪ 发电不污染环境。 ▪ 建设投资大、工期长，受自然条件限制。
建设中的水电站
❖ 核电：
▪ 核反应堆中发生核反应发热，水烧成高温高压 水蒸气推动汽轮机，带动发电机发电。
• 按照反应堆形式分：
– 压水堆核电站 – 沸水堆核电站（现在发生事故的日本福岛第一核电站） – 重水堆核电站（如中国秦山III期核电站） – 快堆核电站 – 石墨气冷堆电站
▪ 远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网 络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输 送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形 成跨省、跨地区的大型电力系统
电力网：
按电压等级分类： ➢ 低压网：电压等级在1kV以下； ➢ 中压网：1～10kV； ➢ 高压网：高于10kV、低于330kV； ➢ 超高压网：低于750kV； ➢ 特高压网：1000kV及以上。
电能系统基础
电能系统发展简史
（9.18讲到此处）
1831年电磁感应定律
1882年高压输电（法国人德普勒、水电、慕尼黑、直流、1500 ～2000V、57km、2kW）
1885年单相变压器－－单相交流输电
1891年三相异步电动机、三相变压器－－三相交流输电（德国 人奥斯卡.冯.密勒、拉芬镇－法兰克福、水轮发电机230kVA电 压95V、升压25kV、4毫米铜线、降压112V、负荷：白炽灯和异 步电动机）
电能系统基础
——第一章
第一章 电能系统概论
１．１ 概述
１．２ 电能系统负荷与负荷曲线
１．３ 电能系统的电压等级
１．４ 输电线路
１．５ 发电厂、变电所电气设备
１．６ 电能系统的电气连接方式
１．７ 三相电能系统中性点运行方式
１．８ 电能系统的运行特点和基本要求
１．９ 电能系统的运行监视、控制与保护
１．１０ 安全接地
第一章 电能系统基础
济南大学自动化与电气工程学院
电能的特点：
⑴电能可以方便地由其它能量形式转化而来 ，也可以简便地转化成其他形式的能量。
⑵电能便于大规模生产、输送、分配、并且 价格低廉。
⑶电能的生产、输送、分配、控制及测量等 各环节容易实现自动控制。
第一章 电能系统基础
济南大学自动化与电气工程学院
2.1882年上海建立第一个发电厂，容量12kW 。 3.新中国成立以来，我国电力工业取得了长足的
发展。 形成了华北、东北、华东、华中、西北和南方
互联等6个跨省大网 发电机装机容量和年发电量位居世界第1位（
2011年底达到10.6亿千瓦），但人均用电量只 有世界平均水平的1/3。
第一章 电能系统基础
(精品)第1章供配电系统基础知识
第1章 供配电技术基础知识
电力系统中性点的运行方式共三种
中性点直接接地 中性点经消弧线圈接地 中性点不接地
1.3.1 中性点直接接地方式
中性点直接接地方式就是把电 源中性点直接与“地”相接，我 国110kV及以上电压等级的电力 系统均属于这种大接地电流系统。
该系统运行中若发生一短路，
立即造成系统中流过很大的单相
《全国电力供需与经济运行形势分析预测报告(20072008)》数据显示：2007年全社会用电量完成32458亿千瓦 时，其中工业用电量为24566亿千瓦时，比重为75.09%。这 一数字说明我国目前用电结构趋于重型化。
第1章 供配电技术基础知识
为满足经济增长对电力的需求，国家加大电力建设投资， 计划全国每年发电规模在1500万千瓦以上。预计2010年我 国电力装机容量将达到6.7亿千瓦，全社会用电量达到3.09 万亿千瓦时；2020年，装机容量将达到10亿千瓦，全社会 用电量达到4.6万亿千瓦时。
第1章 供配电技术基础知识
3. 电力系统的额定电压
第一类：100V以下额定电压，用于蓄电池和安全照明 用具等电气设备。
第二类：大于100V、小于1000V的额定电压，用于一般 工业和民用电气设备。
第三类：1000V以上的额定电压，用于高压电气设备。 国家规定：电力网的额定电压分有500KV、220KV、 110KV、63KV、35KV、10kV。为保证电力设备端电压不 超过额定电压的±5%，通常允许发电机额定电压比电网额 定电压高5%，末端受电变电站端电压比电网额定电压低 5%。
第1章 供配电技术基础知识
1.3.3 中性点经消弧线圈接地方式
利用消弧线圈的电感电流对接地电容 电流进行补偿，使通过故障点的电流 减小到能自行熄弧范围。利用对消弧 线圈无载分接开关的操作，使其在一 定范围内达到过补偿运行，从而实现 减小接地电流的目的。使电网持续运 行时间延长，相对提高了供电可靠性。 此方式也是小接地电流系统。
电力系统分析基础课程PPT(25张)
第三章：电力系统的潮流计算
17
6（3-2-17）：图示110kV网络，线路1和2的阻抗为Z1 ＝10+j40Ω，Z2＝24+j12Ω，欲使潮流按最小有功功 率损耗的经济分配，线路中接入附加串连加压器，
试计算此附加串联变压器的容量及所需要的附加电 势的大小。
掌握：自然功率分布；
经济功率分布；
1
循环功率；
循环功率与电势的关系。
2 P=10000kW cosφ=1.0
第三章：电力系统的潮流计算
18
7（3-2-18）：由发电厂A供电的220kV环形网络，线
路参数负荷的兆伏安数和自然功率分布如图所示，试
计算（1）该环网的经济功率分布 （2）实现经济功率分布后，每年节约的电能（计算 电能损耗时取其平均的小时，cosφ=0.9，可查得
L1
K1
L2
补充习题
第三章简单电力系统的潮流计算
8
1:UN＝110kV，Ud＝118kV，求潮流分布。
d
c
b
a
R1=6.8Ω
R2=6.3Ω
R3=13.8Ω
X1=16.36 Ω
X2=12.48 Ω
X3=13.2 Ω
B1=1.13*10-4S B2=0.82*10-4S
B3=0.77*10-4S
Sc=20.3+j15.8MVA Sb=8.6+j7.5MVA Sa=12.2+j8.8MVA
电气工程学院
School of Electrical Engineering
2005年9月29日
电力系统分析基础习题课
North China Electric Power University
电力系统的基础知识题库
第一章电力系统基本知识一、单项选择题(每题的备选项中，只有一项最符合题意)1.电力系统是由(B)、配电和用电组成的整体。
A.输电、变电B.发电、输电、变电C.发电、输电2.电力系统中的输电、变电、(B)三个部分称为电力网。
A.发电B.配电C.用电3.直接将电能送到用户的网络称为(C)。
A.发电网B.输电网C.配电网4.以高压甚至超高压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的送电网络称为（B）。
A.发电网B.输电网C.配电网5.电力生产的特点是(A)、集中性、适用性、先行性。
A.同时性B.广泛性C.统一性6.线损是指电能从发电厂到用户的输送过程中不可避免地发生的(C)损失。
A.电压B.电流C.功率和能量7.在分析用户的负荷率时，选(A)中负荷最高的一个小时的平均负荷作为高峰负荷。
A.一天24小时B.一个月720小时C一年8760小时8.对于电力系统来说，峰、谷负荷差越(B)，用电越趋于合理。
A.大B.小C.稳定D.不稳定9.为了分析负荷率，常采用(C)。
A.年平均负荷B.月平均负荷C.日平均负荷10.突然中断供电会造成经济较大损失、社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的负荷属(B)类负荷。
A.一类B.二类C.三类11.高压断路器具有开断正常负荷和(B)的能力。
A.过载B.过载、短路故障C.短路故障12.供电质量指电能质量与(A)A.供电可靠性B.供电经济性C.供电服务质量13.电压质量分为电压允许偏差、三相电压允许不平衡度、(C)、电压允许波动与闪变。
A.频率允许偏差B.供电可靠性C.公网谐波14.10kV三相供电电压允许偏差为额定电压的(A)A.±7%B. ±10%C.+7%-10%15.当电压上升时，白炽灯的(C)将下降。
A.发光效率B.光通量C.寿命16.当电压过高时，电动机可能(B)。
A.不能起动B.绝缘老化加快C.反转17.我国国标对35~110kV系统规定的电压波动允许值是(B)。
《电力系统基础知识》PPT课件
❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述
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1
第一章 供电系统概述
开始
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2
课题：电力系统概述
内容：
❖ 一、电力系统的基本概念（重点） ❖ 二、电力系统的运行特点及基本要求 ❖ 三、电力系统中性点运行方式（难点）
变电所的作用：从电网接受电能，经过变压器降压，按要求把 电能分配到各个车间。
一般大型工业企业设工厂降压变电所（35～110kV→6～10kV） 和车间降压变电所（ 6～10kV →220/380V ）。
配电所的作用：接受电能，按要求分配到各类用电设备。
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❖ 三、工厂供配电的电力线路
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工厂变配电所结构框图
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❖ 一、工厂供配电系统组成：5部分
（1）工厂总降压变电站：将电力系统供给的35~110kV的电源电压 降为6~10kV，供给高压配电站、车间变电站和高压用电设备。
（2）高压配电站：集中接受6~10kV电压电能，再分配到附近各车 间变电站和高压用电设备。
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第四节 电力系统的额定电压及电
能的质量指标
❖ 一、额定电压
额定电压：能使电力设备正常工作且能获得最佳经济 效果的电压叫额定电压。
第1章 电力系统基本知识(1)
电力系统基础电气与自动化工程学院2012年电力系统基础本课程是电力系统中重要的基础知识，包括：（1）电力系统的基本知识；（2）电力网元件的等值电路和参数计算；（3）简单电力系统的潮流计算（4）电力系统的正常运行与控制；（5）电力系统故障与实用短路电流计算。
本课程：（1）与房大中老师等编电力系统分析配套（2）是考电力（电力系统及其自动化、高电压技术）方面的研究生的笔试面试主要课程第1章电力系统基本知识1.1 电力系统的组成1.2 电力系统概况1.3 电力系统的特点和对运行的基本要求1.4 电力系统的接线方式和中性点接地方式1.5 电力系统的输电方式1.6 电力系统负荷1.7 电力系统电源类型及特点简介第1章电力系统基本知识1.1电力系统的组成电能是由一次能源经加工转换成的能源，现在是人类最主要的二次能源。
¾优点：便于大量生产和远距离输送；方便转换和易于控制；损耗小；效率高；污染小。
¾缺点：不便大量储存；作为统一、不可分割的系统，它的生产、输送、消费需同步完成；需要维持电压、频率的稳定，系统安全稳定。
发电厂输电线路升压站配电线路枢纽、降压站照明、动力配变分布式发电1.1电力系统的组成第1章电力系统基本知识(1) 电力系统--是由生产、输送、分配和消耗电能的所有电气设备所组成的统一整体。
它的主要设备是生产电能的发电机、输送和分配电能的变压器和电力线路以及消耗电能的各种用电设备（如电动机等）。
习惯上称其为一次系统；电力系统还包括继电保护装置、安全自动装置、通信设备和调度自动化等辅助系统，一般称为二次系统。
1.1电力系统的组成1.1电力系统的组成(2) 电力网--是电力系统中除去发电机和用户，剩余的变压器和电力线路所组成的输送、分配电能的网络。
1.1电力系统的组成(3) 动力系统--是电力系统再加上电厂的原动机等动力部分。
动力部分主要有：火电厂的锅炉和汽轮机等；水电厂的水库和水轮机等；原子能电厂的反应堆等；风力发电场的风机等。
电路基础-第1章 电路的基本概念
I
i
当它向外电路提供电流时，它的端电压U总是小于US ， 电流越大端电压U 越小。
31
实际电流源模型
BUCT
一个实际电流源，可用一个电流为 iS 的理想电流源和一个 内电导 Gs 并联的模型来表征其特性。Gs: 电源内电导,一般很小。 iS
Gs i I + u U _
U
iS=IS时，其外特性曲线如下：
#对于25W的灯泡，则电流 I=P/U=25/220=0.114A; #对于1000W的电炉子，则电流 I=P/U=1000/220=4.55A;
26
二、 理想电流源：
光电池、光电管 iS
BUCT
电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压u 无关。
电路符号:
特点： (a) 电源电流由电源本身决定，与外电路无关；
第一章 电路的基本概念 （ basic concepts of circuit )
重点：
1.电流和电压的参考方向
2. 电路元件特性
BUCT
3. 基尔霍夫定律
1
第一章 电路的基本概念
1.1 电路和电路模型 1.2 电路的基本物理量 1.3 电功率和电能量 1.4 无源二端元件 1.5 有源二端元件 1.6 受控源 1.7 运算放大器 1.8 基尔霍夫定律
1、等效电压源和等效电流源
电压源的串并联
串联: n个电压源的串联，可以用一个电压源等效替代。
例：
+ 12V _ _
º + 9V_ º
º
3V
+
º
28
电流源的串并联 并联：n个电流源的并联可以用一个电流源等效替代。 º iS1 iS2 iSk º iS º º
铁路电力供电基础知识
二级负荷的供电 通常二级负荷允许有计划的停电数小时，故一 般以一回路电源供电。由于铁路运输产生的特点 是一处阻塞将影响全线的畅通，因此尽管是二级 负荷，当地区变、配电所有两路电源时，宜采用 环行供电。当设置小站电气集中联锁和色灯电锁 器联锁等设备时，如附近无可靠电源，宜采用全 线或局部贯通线路供电。当通信分枢纽电源室和 编组站通信机械室附近有第二电源时，应采用二 路电源供电。 三级负荷的供电。 三级负荷由一路电源供电。
第一章 电力供电系统概述
电力供电系统是整个铁路运输系统的重要组成部分， 是确保调度指挥、信号、通信、旅客服务等系统重 要负荷安全、可靠、不间断运行的基础设施，担负 着铁路指挥系统、自动化系统、牵引系统及铁路各 行各业的供电任务，因此其供电质量的好坏直接影 响到高速列车运行的正常与否，乃至直接危及到铁 路工作人员及乘客的生命安全。
第二章 电力线路基础知识
对供电电源的要求： 具有一级负荷的变、配电所应有两路独立电源，并应使一路为专盘专 线；另一路亦应可靠。自动闭塞相邻两变、配电所，应各有一路相互独 立电源受电，并应为专盘专线。无一级负荷的变、配电所，应有一路可 靠电源受电，有条件时，宜 有两路电源受电。 有两路电源的变、配电所，每路电源一般要保证全部负荷的供电。当一 路电源停电时，另一路电源应保证一级和二级负荷的供电。
第一章 电力供电系统概述
双回线式配电网络 双回线式配电网络是近年来新出现的，主要解决在 双线铁路区段自动闭塞信号可靠供电问题。区间信号 一路由10kV自动闭塞线路经站内变压器降压，再经 220V线路供给电源箱及电源切换箱；另一路由10kV 电力贯通线路经站内变压器降压，再经220V线路供给 电源箱及电源切换箱供给区间信号。
第二章 电力线路基础知识
电工技能实训基础PPT课件(共五章)第一章供配电知识
第一章 供配电知识
对重要用户的供电就有了保证,当系统中某局部设备故障或某部分线路检修时,可以通过变更电力 网的运行方式, 对用户连续供电,这就减少了由于停电所造成的损失,减少了系统的备用 容量,使电力系统的运行更具有灵活性。 另外,各地区也可以通过电力网互相支援,电网 所必需的备用机组数量可大大地减少。
第一章 供配电知识
② 停电将造成巨大的甚至不可挽回的政治或经济损失的用电设备和用电单位的负荷。 例如,电视台、电台、 大使馆或重要的活动场所的用电负荷。
③ 重要交通枢纽、通信枢纽及国际、国内带有政治性的公共活动场所的用电负荷。 对Ⅰ类负荷供电电源的要求如下: ① 应由两个或两个以上的独立电源供电,当一个电源发生故障时,其他电源仍可保证 重要负荷的连续供电。 必要时,应安装柴油发电机组作为紧急备用电源。 ② 为保证重要负荷用电,严禁将其他非重要用电的负荷与重要用电负荷接入同一个 供电系统。 (2)Ⅱ类负荷。其主要包括下列类型: ① 停电将大量减产或破坏生产设备,在经济上造成较大损失的用电负荷。 ② 停电会造成较大政治影响的重要用电单位正常工作的用电负荷。 ③ 大型影剧院、商店、体育馆及公共场所的用电负荷。 对于Ⅱ类负荷,应尽可能由两个独立的电源供电。 (3)Ⅲ类负荷。这是指不属于Ⅰ、Ⅱ类的用电负荷。
第一章知识
1.2.1 供电系统的基本要求 1.供电可靠性 用户要求供电系统有足够的可靠性,特别是连续供电。要求供电系统能在任何时间内 都能满足用户用电的需 要,即使在供电系统局部出现故障的情况下,也不能对某些重要用 户的供电有很大的影响。因此,为了满足供电系 统的供电可靠性,要求电力系统至少具备 10%~15%的备用容量。 2.供电质量 供电质量的优劣直接关系到用电设备的安全经济运行和生产的正常运行,对国民经济 的发展有着重要的意义。 无论是供电的电压还是频率,哪一方面达不到标准,都会对用户 造成不良的后果。因此,应确保供电系统对用户供 电的电能质量。 3.供电的安全性、经济性与合理性 供电系统要能够安全、经济、合理地供电,这也是供、用电双方要求达到的目标。为达 到这一目标,就需要供、 用电双方共同加强运行的管理,做好技术管理工作,同时还要求 用户积极配合和密切协作,提供必要的方便条件。 4.电力网运行调度的灵活性
电力系统基础知识题库完整
第一章电力系统基本知识一、单项选择题(每题的备选项中，只有一项最符合题意)1.电力系统是由(B)、配电和用电组成的整体。
A.输电、变电B.发电、输电、变电C.发电、输电2.电力系统中的输电、变电、(B)三个部分称为电力网。
A.发电B.配电C.用电3.直接将电能送到用户的网络称为(C)。
A.发电网B.输电网C.配电网4.以高压甚至超高压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的送电网络称为（B）。
A.发电网B.输电网C.配电网5.电力生产的特点是(A)、集中性、适用性、先行性。
A.同时性B.广泛性C.统一性6.线损是指电能从发电厂到用户的输送过程中不可避免地发生的(C)损失。
A.电压B.电流C.功率和能量7.在分析用户的负荷率时，选(A)中负荷最高的一个小时的平均负荷作为高峰负荷。
A.一天24小时B.一个月720小时C一年8760小时8.对于电力系统来说，峰、谷负荷差越(B)，用电越趋于合理。
A.大B.小C.稳定D.不稳定9.为了分析负荷率，常采用(C)。
A.年平均负荷B.月平均负荷C.日平均负荷10.突然中断供电会造成经济较大损失、社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的负荷属(B)类负荷。
A.一类B.二类C.三类11.高压断路器具有开断正常负荷和(B)的能力。
A.过载B.过载、短路故障C.短路故障12.供电质量指电能质量与(A)A.供电可靠性B.供电经济性C.供电服务质量13.电压质量分为电压允许偏差、三相电压允许不平衡度、(C)、电压允许波动与闪变。
A.频率允许偏差B.供电可靠性C.公网谐波14.10kV三相供电电压允许偏差为额定电压的(A)A.±7%B. ±10%C.+7%-10%15.当电压上升时，白炽灯的(C)将下降。
A.发光效率B.光通量C.寿命16.当电压过高时，电动机可能(B)。
A.不能起动B.绝缘老化加快C.反转17.我国国标对35~110kV系统规定的电压波动允许值是(B)。
第二篇电力系统基础知识
第二篇电力系统基础知识第一章电力系统和发电厂概述第一节电力系统的概念为了提高供电的可靠性和经济性，目前，都尽量将许多发电厂用电网联接起来并列运行。
1、电力系统由发电厂（热力、水动部分除外）、电力网、变电所及电力用户组成的统一整体，称为电力系统。
一、电力系统的基本概念通常，电能由发电厂供给，为了经济起见，发电厂多建立在动力资源丰富的地方。
这样离工业企业就可能相距很远，这样就产生了电能的输送问题；电能输送到工矿企业后，由于生产厂房和车间分布很广，因而产生了电能分配问题。
电力主要来自火力和水利发电厂。
为了是工业布局更加合理，常需要将发电厂建造在动力资源如水、煤、石油丰富的地区。
但由于用电的分散性，或者受地理及历史条件的限值，可能会使负荷中心与动力资源相隔很远，这样就必须将电能经变压器升高电压后，由输电线路输送到遥远的用户处，因此便有必要在发电厂与用户之间建立升压和降压变电所。
此外，为了供电的可靠性性和经济性，还须将各发电厂用电力网联起来并列运行。
电力网是电力系统的一部分，它是有各类变电所和各种不同电压等级的线路联接起来组成的统一网络。
它是联系发电厂和用户的中间环节。
电力网的作用是将电能从发电厂输送并分配到用户处。
通常，把发电厂生产的电能直接分配电能给用户，或由降压变电所分配给用户的10KV及以下电力线路，称为配电线路；而把电压在35KV及以上的高压电力线路称为送电线路。
电力用户在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电力用户。
用电设备按其用途可分为：动力用电设备（如电动机等）、工艺用电设备（如电解、冶炼、电焊、热处理等设备）、电热用电设备（电炉、干燥箱、空调等）、照明用电设备和试验用电设备等，它们分别将电能转换为机械能、热能和光能等不同形式的适于生产需要的能量。
电力系统是动力系统的一部分，它是由发电厂的发电机及配电装置、升压及降压变电所、输配电线路及用户的用电设备所组成。
电力系统的作用是使个发电厂、变电所并列运行，从而提高整个系统运行的可靠性和经济性。
电力系统
能源是人民生活和经济发展的重要基础， 能源是人民生活和经济发展的重要基础，是战争争夺 的主要资源。 的主要资源。 18世纪 蒸汽机（热能 机械能） 世纪 蒸汽机（热能——机械能）第一次工业革命 机械能 19世纪电能开始利用 世纪电能开始利用——迈入电气化时代。 世纪电能开始利用 迈入电气化时代
电力系统分析 第一章 电力系统的基本概念
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电力网 锅 炉
10.5kV T1
G ɶ
220kV
T2 10kV 35kV
M
T3
380/220V
汽轮机 发电厂
6kV
M
电力系统 动力系统 动力系统、 ▲图1 -1 动力系统、电力系统和电力网的示意图
电力系统分析 第一章 电力系统的基本概念
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交流系统 换流站 直流输电线 换流站
电能由于转化容易、输送方便、清洁、高效的优点， 电能由于转化容易、输送方便、清洁、高效的优点，成 转化容易 的优点 为人类生产和生活不可缺少的部分。 为人类生产和生活不可缺少的部分。
电能怎样产生的？电能怎样输送的？ 电能怎样产生的？电能怎样输送的？
电力系统分析
第一章 电力系统的基本概念
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▲电力系统中的图例
电力系统分析
第一章 电力系统的基本概念
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电力系统分析
第一章 电力系统的基本ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ念
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一、电力系统组成
电力系统：生产、输送、 电力系统：生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备 连接在一起而组成的整体。 连接在一起而组成的整体。 发电机、变压器、输配电、 发电机、变压器、输配电、用电设备 动力系统：电力系统和发电厂动力部分的总和。 动力部分的总和 动力系统：电力系统和发电厂动力部分的总和。 汽轮机、锅炉、水轮机、 汽轮机、锅炉、水轮机、大坝 电力网：输送和分配电能， 电力网：输送和分配电能，包括变压器和各种电压等级的 输电线路。 输电线路。 发电厂： 发电厂：生产电能 电力变压器：升高、降低电压;不同电压等级电网相联系 不同电压等级电网相联系。 电力变压器 ： 升高 、 降低电压 不同电压等级电网相联系 。 用户： 用户：消费电能
电 力 系 统第1章电力系统的基本概念
离列于表1.4中，与220 kV以上电压级相适应的输送功率和输送距离则示于
图1.11。 1.3.3电力系统中性点的运行方式
电力系统的中性点是指系统中星形联结的变压器或发电机的中性点。中性点
的运行方式即指中性点的接地方式，这是与电压等级、绝缘水平、通讯干扰 、接地保护方式、系统结线等多方面相关的复杂问题。
线路、交直流输电系统、交流紧凑型输电线路等输电方式，以及提高输送能
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力等方面的问题。
5）配电技术主要涉及电能安全技术、电能保质技术、需求预测管理技术等 方面的问题。
6）电力系统运行主要涉及稳态运行分析，暂态过程分析，安全性分析，运
行方式优化等方面的问题。 7）电力系统保护主要涉及故障分析，元件保护、线路保护、系统性故障保
柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission System）是在1986年由美 国N.G.Hingorani创建的一种崭新的输电技术
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图1.14 能量管理系统的功能
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图1.15 全局能量管理系统示意图
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FACTS技术是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技 术而形成的用于控制交流输电的新技术。 FACTS技术包含系统应用技术及其控制器技术。 配电综合自动化（DOA）技术 配电综合自动化（Distribution Overall Automatic）技术是在传统的配电 自动化（DA）的基础上，利用计算机技术、通信技术、数字信号处理技术， 将原来单个自动化装置（量测、监视、保护、控制等）经过设备微机化、性 能软件化、信号数字化、功能集成化、通信局域网化或光缆化（甚至应用通 信卫星）等高新技术改造而成具有综合功能、性能更先进的自动监测控制技 术。
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电力系统基础知识PPT (1)全
每个用户一般不得超过 1.3%
中超标不超过 5min；
对测量方法和测量仪器作出规定；
提供不平衡度算法
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1.3电能的质量指标
频率：
➢ 额定频率： ➢ 频率偏差：
国外：
50Hz（国外：50 或 60Hz） ±0.2Hz（≥3000MW系统） ±0.5Hz（＜3000MW系统） ±(0.1~0.2)Hz 或 ±0.5Hz
13202.41
计划电量 1025.00 301.00 422.25 423.75 850.25 927.50 442.25 422.50 429.00 849.25 683.75 1670.50 1653.00 958.75 921.50 183.00 0.00 428.00 270.25
12861.50
电气主接线
发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路， 也称电气一次接线或一次系统。
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3 变电站的一次接线
输电线路
开关电器
➢ 高压断路器的基本参数
额定开断电流INbr、全开断时间tab、合闸时间ton 额定动稳定电流（峰值）ies、热稳定电流It、自动重合闸性能
电流互感器
➢ 运行特点：二次绕组不能开路 ➢ 二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线
通常，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路。负荷中心至各用户的线路叫 配电线路。负荷中心一般设变电站 。
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1.1什么是电力系统？
超高压远距 离输电网
变电所A：枢纽
500kV
220kV
区域电力网
变电所C：地方 110kV
地方电力网
变电所D：终端 10 kV
110
kV
变电所B：
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第一章 电能系统基础
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电能系统的运行特点与基本要求
（2）保证电能系统供电的安全和可靠性 安全性指电力系统承受突然发生的扰动时保持不 间断供电的能力，例如突然短路或失去系统元件。 在实用中常用正常供电情况下，是否能保持潮流 及电压在允许的范围以内表示（静态安全分析）。 电力系统的安全性属电力系统实时运行中要考虑 的问题。 可靠性指电力系统维持连续供给用户总的电力需 求和总的电能量的能力。常用向用户长时间不间 断持续供电的概率指标表示，如失负荷概率、失 负荷频率、系统期望输送能力等。可靠性属电力 系统规划设计的范畴
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电能系统的运行特点与基本要求
1. 电能系统的运行特点 （1）重要性（电能和国民经济各部门及人民生活密 切）： 电能在国民经济和人民生活中起着极其重要 的作用，电能供应的中断或减少将影响国民经济 的各个部门，造成巨大的损失。 （2）快速性（暂态过程十分短暂）：
电能系统与电力系统的定义
1． 动力系统：
转化、分配和应用电能及热能的全部环节称为动力系统，包括锅炉、汽 轮机、发电机、输电线、变压器、电动机等。
2．电能系统：
在动力系统中，生产、输送、转换的能量主要部 分是电能的，称为电 能系统。
3．电力系统：
电能系统中的电气部分称为电力系统。
4．电力网：
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电能系统的运行特点与基本要求
（3）保证电能的质量（电压、频率和波形） 电压偏移一般不得超过额定电压的±5%；
频率偏移不得超过±0.2Hz ；
谐波电压的畸变率（各次谐波有效值平方和的 方均根值与基波有效值的百分比）的极限值： 0.38kV 为 5% 、 6kV 或 10kV 为 4% 、 35kV 或 63kV 为 3%、110kV为1.5%。 GB 24337-2009
(1) 地方电力网 : 电压不超过 110kV, 输送距离在几 十千米内的电力网，主要指一般城市、工矿区 、农村配电网络 。
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(2) 区域电力网 : 电压为 110 ～ 220kV 级的电力网， 区域电力网输电线路较长，用户类型较多。 (3) 超高压远距离输电网络 : 由 330kV 和 550kV 的远 距离输电线路组成，担负着远距离、大容量发电 厂的电能输送任务，往往同时联系几个区域电力 网形成大型联合系统。 (4) 特高压交、直流输电网络
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1.2 电能系统负荷与负荷曲线
1.2.1 电能系统的负荷与分类
1. 电能系统的负荷:
电能系统的负荷指各种用电设备从电力系统中取用的功 率或电能。
2. 负荷分类:
(1) 一级负荷: 指供电突然中断将造成人伤亡，或政治上 造成极坏影响，经济上造成重大损失或引起社会混乱的负荷
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压水堆核电站
反应堆安全壳
控制棒
汽轮机
反应堆压力容器
循环水泵 第一章 电能系统基础
给水泵
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风力发电技术
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太阳能光伏发电技术
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2. 电力网 电力网按其供电范围的大小和电压等级高低可 分为 地方电力网 、 区域电力网 以及 超高压远距 离输电网络。
(2) 二级负荷: 指供电突然中断将造成政治上不好影响， 经济上较大损失或社会生活的正常规律被打乱的负荷。
(3) 三级负荷:
第一章 电能系统基础
指有计划停电时不会造成较大影响的负荷
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1.2.2 电力负荷曲线及其特性系数
负荷曲线：电力负荷随时间变化的图形。 1.负荷曲线的用途: (1) 根据预测负荷曲线，计 划和分配各发电厂的发电 任务。为提高经济效益， 各发电厂负荷分配见
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高压交流输电——传输、分配电能
第一章 电能系统基础
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高压直流输电（HVDC）
第一章 电能系统基础
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3、变电站 变电站的任务是汇集电源、升降电压、分配电 能。 变电站可分为升压变电站和降压变电站，或分 为户外变电站、户内变电站及地下变电站。也可 按变电站容量和重要性不同分为 枢纽变电站 、中 间变电站和终端变电站。
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核电：100万kW机组
新能源发电：风力发电、太阳光伏发电、潮汐发电、地热发电
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1000MW级超超临界火电机
第一章 电能系统基础
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三峡水电站发电机组
70万kW*26台=1820万kW
最大直径10.6米、高5.06米
第一章 电能系统基础 济南大学自动化与电气工程学院
第一章 电能系统基础
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电能的特点：
⑴电能可以方便地由其它能量形式转化而来 ，也可以简便地转化成其他形式的能量。
⑵电能便于大规模生产、输送、分配、并且 价格低廉。 ⑶电能的生产、输送、分配、控制及测量等 各环节容易实现自动控制。
第一章 电能系统基础
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(2) 按年最大负荷曲线确定 系统装机容量，安排主要 设备检修计划
第一章 电能系统基础
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1.2.2 电力负荷曲线及其特性系数
2. 负荷曲线的绘制及其特性系数 1) 运 行 日 负 荷 曲 线 : 指以横轴代表时间 延续，以纵轴代表 实测的功率变化， 逐点描绘而成的曲 线。该曲线下包围 的 面 积 表 示 一 天 24 小时内的电能消耗
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发电厂、变电所、电力网概述
１.发电厂
发电厂是电能系统的电源，它的作用是把不同 种类的一次能源转换成电能。根据一次能源的不同 ，可分为火力发电厂、水力发电厂、核动力发电厂 和利用其它能量发电的电厂。
•
火电：汽轮机-发电机组单机容量达到100万kW（1000MW） 水电：水轮机-发电机组单机容量达到70万kW
交流：最高线路电压>1000kV、最远输送距离>1000km、最大电 力系统容量>20000万kW
直流：电压>±500kV、输电距离>1000km、输送功率>150万kW
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第一章 电能系统基础
我国电力工业发展概况
1.我国有丰富的煤炭、石油和水力资源，这为我 国电力工业的发展提供了条件。 2.1882年上海建立第一个发电厂，容量12kW 。 3.新中国成立以来，我国电力工业取得了长足的 发展。 形成了华北、东北、华东、华中、西北和南方 互联等6个跨省大网 发电机装机容量和年发电量位居世界第 1 位（ 2011 年底达到 10.6 亿千瓦 ），但人均用电量只 有世界平均水平的1/3。
电能系统基础
——第一章
济南大学自动化学院 刘益青
第一章 电能系统概论
１．１ 概述
１．２
１．３ １．４ １．５ １．６
电能系统负荷与负荷曲线
电能系统的电压等级 输电线路 发电厂、变电所电气设备 电能系统的电气连接方式
１．７
１．８ １．９ １．１０
第一章 电能系统基础
三相电能系统中性点运行方式
电能系统的运行特点和基本要求 电能系统的运行监视、控制与保护 安全接地
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2020年特高压电网规划图
按照“西电东送 、南北互供”的规 划，2020年，国家 电网将建成以“三 华”特高压同步电 网为中心，东北特 高压电网、西北 750千伏电网为送 端，各级电网大学自动化与电气工程学院
第一章 电能系统基础 济南大学自动化与电气工程学院
第一章 电能系统基础
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特高压电网是1000千伏交流和正负800千伏直流输 电网络，具有远距离、大容量、低损耗输送电力和 节约土地资源等特点。 1、1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流输电 工程于2009年1月6日投入商业运行。2010年8月12 日通过国家验收。 2、2010年6月18日世界上第一个±800千伏直流输 电工程——云广特高压直流输电工程竣工投产。 3、2010年7月8日，向家坝—上海±800千伏特高压 直流输电示范工程投入运行。
由于电能的传播速度接近光速，因而它从一 处传至另一处所需的时间极短，电力系统从一种 运行方式转变到另一种运行方式的过渡过程非常 快，电力系统中的事故从发生到引起严重后果所 经历的时间常以秒，甚至毫秒计。
第一章 电能系统基础 济南大学自动化与电气工程学院
电能系统的运行特点与基本要求
（3）同时性（电能不易贮存）： 电能的生产、传输、分配和消费实际上是 同时进行的，即所有发电厂任何时刻生产的电 能必须与该时刻所有负荷所需的电能与传输分 配中损耗的电能之和相平衡。这代表电力系统 运行时必须满足的一类等约束条件：有功功率 平衡和无功功率平衡。
在电力系统中把发电机和用电之间属于输电和配电的环节称为电力网。
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电能系统、电力系统、电力网示意图
第一章 电能系统基础
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电力系统是一个由大量各种元件组成的复杂系统 ，发电机、变压器、电力线路和负荷是电力系统 的四大主要元件。 发电机、变压器、电力线路和负荷这四大元件构 成了电力系统的躯干，称为一次系统。 此外，为了保证其安全正常运行，电力系统还装 备有相当于其神经的继电保护、通讯和调度控制 系统等，称为二次系统。