城市供电系统的基本组成分析

城市供电系统的基本组成分析一、系统简要介绍 (1)二、系统包含的要素 (1)三、各要素的作用及其相互联系 (2)四、系统的特征 (3)五、系统结构（图） (4)六、系统的基本运动规律 (4)七、参考文献 (5)一、系统简要介绍城市供电系统（power supply system）由城市供电电源，输配电网和电能用户组成的总体。

是为现代城市提供能源的基础设施之一。

城市供电系统由供电电源、各级电压的电力网络组成的系统，城市供电系统规划是城市总体规划的组成部分。

二、系统包含的要素1、供电电源：城市供电电源——为城市提供电能来源的发电厂和接受市域外电力系统电能的电源变电所总称。

城市电源工程主要有城市电厂、区域变电所(站)等电源设施。

城市电厂是专为本城市服务：火力发电厂、水力发电厂(站)区域变电所(站)是区域电网上供给城市电源所接入的变电所(站)。

2、输配电网城市输配电网络工程，由城市输送电网与配电网组成。

城市输送电网含有城市变电所(站)和从城市电厂、区域变电所(站)接人的输送电线路等设施。

城市变电所通常为大于10kV电压的变电所。

3、电能用户电能用户大致可分为：居民生活用电（电压等级不满1kV、10kV）、大工业用电（电压等级为10、35、110kV），例如工矿企业、商用楼宇、居民小区等电能用户。

4、监控系统和配电网管理系统由电力管理人员和监控设备、信息收集设备等组成，监控城市电网的运行状况，及时发现故障的发生并加以修复。

电力监控系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为变配电系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台。

配电网管理系统（DMS）包括：配电自动化系统（DAS），地理信息系统（GIS），配电网重构，管理信息系统（MIS），需求侧管理（DSM）。

三、各要素的作用及其相互联系1、供电电源的作用：供电电源为城市提供电能资源，满足城市用电负荷，保证城市的用电需求。

城市电源工程具有自身发电或从区域电网上获取电源，为城市提供电源的功能。

2、输配电网的作用：①输电网，具有将城市电源输入城区，并将电源变压进入城市配电网的功能，担负着从电源或区域性大电网输电给城市的任务；②供电网，担负着不间断地供电给城市各区域的任务；③配电网，由高压、低压配电网等组成。

高压配电网电压等级为1～10kV，含有变配电所(站)、开关站、1～10kV高压配电线路。

高压配电网具有为低压配电网变、配电源的功能，联接供电网和用户之间电路，担负着配电给用户的任务。

3、电能用户的作用：消耗电能，进行各种生产生活活动4、监控系统和配电网管理系统的作用：监控系统和管理系统收集城市电网的运行信息，监控电网运行状况，及时发现电网运行中出现的故障并加以修复。

电力监控系统在变配电监控中发挥了核心作用，可以帮助企业消除孤岛、降低运作成本，提高生产效率，加快变配电过程中异常的反应速度。

配电网管理系统对配电网进行自动化管理，有着使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备，提高终端用电效率和改变用电方式，提供企业管理所需信息以支持企业的生产经营和决策等作用，通过调整网络中的开关的闭合，以达到优化网络运行结构、降低网损、平衡负荷、提高电压质量等目的。

5、各要素相互之间的联系：在这个系统中，要素与要素之间存在着一定的有机联系，从而在系统的内部和外部形成了一定的结构和秩序。

供电电源提供的电能通过输配电网输送分配到电能用户，使得电能用户可以顺利地使用电能进行各种生产生活活动。

而电能用户的规模和分布也影响着供电电源和输配电网这两个要素。

例如要根据对城市用电量、负荷的预测和电力网的特点确定电力网结构，同时对各级电压网络、变电站、电网接线方式等进行合理的选择和布置，根据城市的街道分布及其安全要求等条件确定变电站的分布位置。

城市供电电源的数量和类型也要根据城市规模和性质等条件选择。

例如对大城市和重要城市一般应采取多电源的供电方式。

区域性火力发电厂规模较大，燃料消耗量、用水量、占地、贮灰场地较大，升压站的规模也较大，输电线路多，厂址应尽量选用荒地、空地，可以离开市区，但交通运输要方便，水源要充足，架空输电线路走廊要畅通。

靠近生活居住用地的电厂，应布置在常年主导风向的下风向，并用卫生防护地带同居住区隔开。

电力监控系统和配电网管理系统则不间断地收集各项信息，监控供电系统中的异常和故障，随时反馈给供电电源和输配电网，从而随时对整个网络的运行进行调节，合理进行供配电，提高用电效率，优化网络结构。

四、系统的特征1、整体性：系统目标、规律及功能的整体性。

系统的整体性首先体现在建立系统目标时，要求系统整体的最佳化。

城市供电系统的目标即构建安全、经济、优质的电力网络体系，满足国民经济各部门的用电需求。

达到整个供电系统的最优才能达成这一目标，体现了系统的整体性特征。

其次，系统的整体性又体现为系统的运动规律是整体的规律，组成供电系统的各个要素之间的联系和作用都离不开整体的协调。

再次，城市供电系统功能也具有整体性，系统要素的功能都服从于整个供电系统整体的功能。

系统整体联系的整体性。

城市供电系统是由供电电源、供配电网、电能用户、供电设施、监控系统、管理系统、城市环境等许多子系统组成的集合体,各个要素之间保持着有机的关联，形成了一定的结构，从而使整个城市供电系统保持整体性。

各个子系统从属于这个整体，而整个城市供电系统又是更庞大的城市系统中的一个子系统。

2、相关性：城市供电系统内部各子系统要素之间存在着一定的有机联系，又是相互依存又相互作用的。

在城市供电系统中，任何一个要素与存在于这个系统的其他要素都是互相关联又相互制约的。

供电电源提供的电源通过输配电网到达电能用户，而电能用户的用电状况和输配电网的运行状况又通过监控系统和管理系统传递给管理者，从而调节整个网络，合理供配电。

如果某一要素发生了变化，那么就要其他相关联的要素作相应的改变和调整，例如电网出现故障，则需对输配电网络进行调整；电能用户分布变化则需重新布置供配电网，从而保持系统整体处于最佳状态。

3、目的性：城市供电系统具有特定的目的：构建安全、经济、方便、优质、技术先进的城市供电网络体系，满足国民经济各部门用电增长的要求，为国民经济和人民生活提供电力。

人们用各种调节和控制手段将系统导向预定的目标，从而达到系统整体最优的目的。

4、环境适应性：城市供电系统处于社会环境之中，受周围城市环境的影响和制约，并与周围的环境相协调。

例如：一些大城市的用电量和负荷在成倍增长，因此一些城市开始采用高压电力网络深入城市的供电方案，以减少电能消耗，提高电能质量和电网供电的可靠性。

而供电系统的调整也影响着城市环境，高压网络深入城市也带来了对通信的干扰，同建筑物的安全距离不足，占用城市用地较多等问题。

五、系统结构（图）六、系统的基本运动规律1、系统输入与输出间动态平衡的保持与打破不断转化的规律动态平衡是指系统为了某一目的而执行功能的时段内，无论在什么时候，已输入的总物质、总能量和已输出的总物质、总能量都分别守恒。

城市供电系统中，也存在着输入电能与消耗的电能保持着动态平衡，一方变化导致另一方也不断发生变化的状态。

动态平衡的保持与打破是系统内部基本矛盾的两个方面，推动系统正常执行功能，并向更高水平发展。

电能的需求在不断提高，而供电系统也在不断调整以保证各电能用户的用电需求，使得供电能力不断上升。

2、系统的连锁反应规律城市供电系统内部的各个子系统互相依存、互相制约地组成一个整体。

在这个稳定的系统内，某一个子系统因为外部环境的影响或者是自身的突变，会使得原有的动态平衡被打破，使得这个子系统的输出发生变化，从而影响到系统内的其他子系统，产生连锁效应。

例如供电电源的故障会导致供配电网络和用电用户等均发生异常，供配电网络无法运转，电能用户得不到电能，从而产生一连串的连锁反应。

而在系统中也存在着对连锁反应的抑制作用，削弱连锁反应的传播强度，限制它的扩散范围。

城市供电系统中，局部网络发生故障，如短路等，系统会自动切断这部分与整体的联系，从而减小故障范围和造成的损失。

3、反馈规律根据结果对原因的影响不同，反馈又分为正反馈和负反馈。

在城市供电系统中，存在着负反馈，用来保证系统行为的稳定，使系统的行为方向于一个目标。

管理系统和监控系统将信息输送出去，被控对象发生作用，同时又把作用的效果以及与目标之间的误差的变化情况返送回来，作为决定和修改下一步控制作用的依据。

4、局部薄弱环节限制总体功能的规律在系统中，往往存在着一些薄弱环节，虽然这些薄弱环节都是局部的，但对系统的总体功能却起着限制作用。

例如供电电源的供电能力不足，难以满足城市用电需求，从而导致整个城市供电系统的效率低下，影响大许多电能用户。

薄弱环节限制着总体功能，它的不良影响还可以通过连锁反应或者反馈作用不断地被放大。

因此，一定要重视克服系统局部薄弱环节。

5、等效优效代换规律对于系统的组成元素或者外界输入的物质，用效果功能相等或更优的物质、能量或信息代替，能更好的保持系统的稳定性，或是促进系统进化，使功能提高。

例如在城市供电系统中，也要不断地更新各个子系统的设备设施，不断优化供电网络，以达到提高供电效率，是城市供电系统功能提高的目的。

七、参考文献[1] 靖大为. 城市供电技术[M]. 中国电力出版社, 2011。