电力系统概述
电力系统概述
科学出版社
电力系统概述
3.电力线路
电力线路又称输电线。电力线路的作用是输 送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连 接起来。
电力线路按其用途及电压等级分为输电线路 和配电线路。电压在35 kV及以上的电力线路 称为输电线路；电压在10 kV及以下的电力线 路称为配电线路。电力线路按其架设方法可分 为架空线路和电缆线路；按其传输电流的种类 又可分为交流线路和直流线路。
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电力系统示意图：
发电机常用 电压等级 6.3Kv
地区降压站 常用电压等级：35Kv 110Kv
10.5Kv 15.75Kv
其它发电站输 电线路
升压变压器 常用电压等级 35Kv 110Kv 220Kv 500Kv
发电站
发电站站间联络线（并网）
远距离输电 常用电压等级：35Kv 110Kv 220K
（1）频率质量 电力系统的额定频率为50Hz。当电力系统的
容量在300万kW及以上时，频率偏差允许值为 ±0.2Hz；电力系统的容量在300万kW以下时， 频率偏差允许值为±0.5Hz。
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供电系统概述
（2）电压质量 国家标准GB 50052—95《供配电系统设计规
范》规定，正常运行情况下，用电设备端子处电 压偏差的允许值应符合下列要求：① 电动机为 ±5％。② 照明，在一般场所为±5％；对于远 离变电所的小面积一般工作场所，难以满足以上 要求时，可为+5％、-10％；应急照明、道路照 明和警卫照明等为+5％、-10％。③ 其他用电设 备，当无特殊规定时为±5％。
附录一—电力系统概述,由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然
附录一：电力系统概述一、电力系统1．电力系统简介英文：power system电力系统图由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。
它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。
由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。
因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。
据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。
建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。
电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。
电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。
电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
2．电力系统发展简况在电能应用的初期，由小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等的照明供电系统，可看作是简单的住户式供电系统。
白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统，如1882年T.A.托马斯·阿尔瓦·爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。
它装有6台直流发电机（总容量约670千瓦），用110伏电压供1300盏电灯照明。
19世纪90年代，三相交流输电系统研制成功，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发展的里程碑。
电力系统概述
电力系统概述电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施，承担着将电能传输到用户终端的重要任务。
本文将从电力系统的定义、组成和运行方式等方面进行概述。
一、电力系统的定义电力系统是指由发电厂、输电、变电、配电设施和用户终端组成的一套供电网络。
其主要功能是将发电厂产生的电能经过输电、变电和配电过程分配到用户终端，以满足各种用电需求。
二、电力系统的组成1. 发电厂：发电厂是电力系统的起点，主要通过燃煤、水力、核能、风力等方式转换其他形式的能源为电能，并输入到电力系统中。
2. 输电系统：输电系统负责将发电厂产生的高压电能通过变电站进行升压、降压和分配，然后经由输电线路传输到各个地区的变电站。
3. 变电系统：变电系统起到升压、降压和分配电能的作用，将输电线路输入的高压电能逐级降压，然后通过配电线路分配到用户终端。
4. 配电系统：配电系统将变电站输送过来的低压电能分配到各个用户终端，通过配电线路和变压器实现对电能的进一步调整和分配。
三、电力系统的运行方式1. 并联运行：电力系统中的多个发电厂以及输电、变电和配电设备可以进行并联运行。
这种方式可以实现供电容量的增加、设备备份和网络可靠性的提高。
2. 平衡运行：电力系统需要保持供需平衡，发电厂实时调整发电量以满足用户的用电需求，通过自动化监控和调度系统实现对电力系统的平衡运行。
3. 运行调度：电力系统运行需要进行统一的调度和控制，通过对发电厂和输变电设备进行合理的调度和控制，以确保电力系统的安全、稳定和高效运行。
4. 保障措施：为了确保电力系统的可靠运行，需要设置各种保障措施，如备用电源、事故应急预案和设备检修计划等，以应对各种突发情况和保障用户的供电需求。
综上所述，电力系统是一个复杂而庞大的供电网络，由发电厂、输电、变电和配电设施以及用户终端组成。
通过并联运行、平衡运行、运行调度和保障措施来保证电能的安全、稳定和高效供应。
电力系统在现代社会中具有重要的地位和作用，为各行各业的发展提供了可靠的能源基础。
电力系统概述发电系统与发电原理
90
80
P / Pmax (100%)
70
60
50
40
30
20
10
4 8 12 16 20 24
0
钢铁工业负荷
时间（h)
4 8 12 16 20 24 食品工业负荷 时间（h)
100
90
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P / Pmax (100%)
70
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0
时间（h)
4 8 12 16 20 24
（允许短时停电） 造成大量减产、交通停顿、 生活受到影响（工厂等）。
三级负荷：其他负荷
电力负荷的特征描述——负荷曲线
• 系统负荷的特征： 时变性、随机性、规律性（可预测性）
• 定义 指某一段时间内负荷随时间变化的曲线
P=p(t); Q=q(t). • 分类
时间尺度：日负荷曲线、年负荷曲线 空间尺度：用户负荷曲线、电力线路的负荷 曲线、变电站的负荷曲线、发电机的负荷曲 线、整个电力系统的负荷曲线
时间（h)
农村加工业负荷
市政、商业和生活用电负荷
常用的负荷曲线
• 日有功负荷曲线
系统日有功负 荷曲线 ——反映一天当 中系统内所有用 电设备的有功负 荷之和随时间变 化的曲线。
作用：安排调度计划
东北电网某日日负荷曲线
常用的负荷曲线
• 年最大负荷曲线 横坐标（时间） ：月 纵坐标（负荷） ：月内最大负荷
负荷的分类
• 物理性能分类 有功负荷 无功负荷
负荷的分类
• 用户性质分类 工业负荷：量大，比较稳定 农业负荷：季节性强，负荷密度小，功率 因数低，负荷的结构变化大。 商业负荷：很强的时间性，电网峰荷的主 要组成部分。 居民用电负荷：负荷变化大，负荷同时率 高，负荷功率因数低。
电力系统简介
二次回路的作用是对电气一次系统进行控制，测 量和计量、监视和保护，对于一次系统发生故障 时，根据故障时电气量的变化而切除故障的电气 设备，对一次系统不正常运行时，发出相应的信 号，让值班人员进行检查处理。 变电站的主要电气设备有电力变压器，断路器， 隔离开关，电压互感器，电流互感器，避雷器， 母线以及各种无功补偿装置等
L1 L2 L3 N PE
低压配电线路
低压配电线路是指经配电变压器，将高压10kV降低到 低压配电线路是指经配电变压器，将高压10kV降低到 10kV 380/220V等级的线路 等级的线路。 380/220V等级的线路。从配电室到用电设备的线路就属于 低压配电线路。配电变压器高压电源一般统一为10kV 10kV。 低压配电线路。配电变压器高压电源一般统一为10kV。
调度自动化系统
远动装置（ 远动装置（RTU）是电力系统计算机监控系统的基础。目前， ）是电力系统计算机监控系统的基础。目前， 世界上多数国家使用应答式RTU，日本则采用循环式 世界上多数国家使用应答式 ，日本则采用循环式RTU。 。
营销系统
(要电费)
电力系统
2002年国务院批准电力体制改革方案，实施厂 网分开，重组发电和电网企业。原国家电力公 司管理的资产按照发电和电网两类业务划分并 分别进行资产重组。 在电网方面，成立国家电网公司和南方电网公 司。由国家电网公司负责组建华北（含山东）、 东北（含内蒙古东部）、西北、华东（含福建） 和华中（含重庆、四川）五个区域电网有限责 任公司或股份有限公司。西藏电力企业由国家 电网公司代管。
电力网
电力系统中连接发电厂和用户的中间环节称为电力网， 电力系统中连接发电厂和用户的中间环节称为电力网，它 由各种电压等级的输配电线路和变电站组成。 由各种电压等级的输配电线路和变电站组成。电力网按其功 能可分为输电网和配电网。 能可分为输电网和配电网。 输电网是电力系统的主网，它是由35kV及以上的输电线 35kV及以上的输电线和 输电网是电力系统的主网，它是由35kV及以上的输电线和 变电站组成 配电网是由10kV 10kV及其以下的配电线路和配电变压器组成 配电网是由10kV及其以下的配电线路和配电变压器组成 就我国目前绝大多数电网来说，高压电网指：110KV， 就我国目前绝大多数电网来说，高压电网指：110KV， 220KV电网 超高压电网指330KV 500KV和750KV电网 电网； 330KV， 电网。 220KV电网；超高压电网指330KV，500KV和750KV电网。特 高压电网指的是以1000KV输电网为骨干网架， 1000KV输电网为骨干网架 高压电网指的是以1000KV输电网为骨干网架，超高压输电 网和高压输电网以及特高压直流输电（正负800KV），高 网和高压输电网以及特高压直流输电（正负800KV），高 800KV）， 压直流输电和配电网构成的现代化大电网。 压直流输电和配电网构成的现代化大电网。
电力系统概念概要
35 60 110 220 330 500 -
3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11.0
38.5 66 121 242 363 550 -
电气设备 最高电压
/kV 3.6 7.2 12
24
40.5 72.5 126 252 363 550 800
⑶ 三类负荷：指不属于第一类、第二类的其它负荷。对这类负荷中断供 电，造成的损失不大。因此，对三类负荷的供电无特殊要求。
二、电力系统负荷曲线的基本概念及其分类
❖ 电力系统负荷曲线 ❖ 分类：
按时间分类： 日负荷曲线：
日平均负荷曲线 日负荷持续曲线 三、电力系统日负荷曲线 最小负荷 最大负荷 基荷、峰荷、腰荷
1. 低于3kV系统的额定电压
低于3kV交流三相/单相电力系统额定电压和电气设备 额定电压
电力系统额 定电压/kV
发电机 额定电 压/kV
变压器额定电压/kV 一次绕组 二次绕组
0.22/0.127 0.23 0.22/0.127 0.23/0.133
0.38/0.22 0.40 0.38/0.22 0.40/0.23
电力系统 额定电压
/kV 3
6
10 20 35 60 110 220 330 500 750
发电机 额定电压
/kV 3.15
6.30
10.50 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
电力变压器额定电压/kV
一次绕组 二次绕组
3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5
A
B
负
荷
C
a. 电路图
电力系统概述
ห้องสมุดไป่ตู้
2021/8/7
2021/8/7
6
通信电源
3.15kV～20kV 升压变压器
35kV～500kV
3.15kV～20kV G
35kV～500kV
3kV～10kV
380V/220V 动力电源
G 发电机 升压变压器
高压输电线 降压变压器 高压配电线 降压变压器
发电厂
区域变电所
配电变电所
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图2-1电力系统的交流输配电方式示意图
4
目前我国多数发电厂输出的额定电压在3.15～20kV。 为了在输送电能时降低线路对电能的损耗，将发电厂输出的电压经升压变电站升高到35～
500 kV进行输送，称为输电。 电能输送到城市周边后，再由降压变电站将电压降至3～10 kV，经高压配电线送到用户配
电变电所降压至380V低压，供用电设备使用，称为配电。
常用的输电电压有 35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV
常用的配电电压有
3 kV、6 kV、10 kV。
通信电源
电力系统概述
电力系统的组成
电力系统是由发电厂、电力线路、变电站和电力用户组成。通信局属于电力系统中 的用户。
市电从电厂生产出来到引入通信局，通常要经历生产、输送、变换和分配4个环节。
几个概念
电网
在电力系统中，各级电压的电力线路以及相联系的变电站称为电力网，简称电网。
第一章 电力系统概述
图1-5 坝后式水电站断面图 1－上游水位；2－下游水位；3－坝；4－压力进水管；5 －检修闸门；6－闸门；7－吊车；8－水轮机蜗壳；9－水 轮机转子；10－尾水管；11－发电机；12－发电机间；13 －吊车；14－发电机电压配电装置；15－升压变压器；16 －架空线；17－避雷线
6）河床式厂房。如图1-6所示。其厂 房与拦河坝相连接，成为坝的一部分，厂 房承受水的压力，适用于水头小于50m的 水电站。 （2）引水式水电站。由引水系统将天 然河道的落差集中进行发电的水电站，称 为引水式水电站。引水式水电站适宜建在 河道多弯曲或河道坡降较陡的河段，用较 短的引水系统可集中较大的水头；也适宜 于高水头水电站，避免建设过高的挡水建 筑物。
图1－10 风力发电装置
1－风力机；2－升速齿轮箱；3－发电机；4－控制系统； 5－改变方向的驱动装置；6－底板和外罩；7－塔架； 8－控制和保护装置；9－土建基础；10－电缆；11－配电装置
（2）海洋能发电。海洋能是蕴藏在海水中的可再生能源，如潮汐能、波 浪能、海流能、海洋温差能、海洋盐差能等。潮汐能发电已实用化。潮汐发 电就是利用潮汐的位能发电，即在潮差大的海湾入口或河口筑堤构成水库， 在坝内或坝侧安装水轮发电机组，利用堤坝两侧的潮差驱动水轮发电机组发 电。可单向或双向发电。 1）单库单向式。单库单向式潮汐电站如图1－11所示。电站只建一个水 库，安装单向水轮发电机组，在落潮时发电。 2）单库双向式。单库双向式潮汐电站如图1－12所示。电站也只建一个 水库，安装双向水轮发电机组，在涨落潮时均发电。 3）双库（高低库）式。建两个毗连的水库，水轮发电机组安装在两水库 之间的隔坝内。
图1-1 凝汽式火电厂生产过程的示意图 1－煤场；2－碎煤机；3－原煤仓；4－磨煤机;5－煤粉仓； 6－给粉机；7－喷燃器；8－炉膛；9－锅炉；10－省煤 器；11－空气预热器；12－引风机；13－送风机；14－ 汽轮机；15－发电机； 16－凝汽器；17－抽气器； 18－ 循环水泵；19－凝结水泵； 20－除氧器；21－给水泵； 22－加热器；23－水处理设备；24－升压变压器
第二章电力系统基本知识
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电气主接线图的基本元素
2023/3/24
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电气主接线图的基本元素
2023/3/24
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三、变、配电所常用的电气主接线
对主接线的基本要求：
1. 满足用电要求； 2. 接线简单； 3. 运行经济、可靠； 4. 操作方便、运行灵活； 5. 设备选择合理； 6. 便于维护检修； 7. 故障处理能保证安全；
方法：增加发电机输出有功，拉路限电，维持整个电力系统有 功平衡
2023/3/24
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二 波形
谐波畸变率：反映电力谐波的一个量
DFU
U n 2
n2
U1
Un-----------第n次谐波电压有效值 V； U1------------基波电压有效值 V。
交流电波形是严格的正弦波，电网谐波的产生，主要在于电 力系统中存在各种非线性元件。
（1-1）
❖ 式中：U--------检测点上电压实际值(V);
❖
UN-------检测点电网电压的额定值（V）。
❖ 我国国家标准规定电压偏差的允许值为：
❖ 1）35kV及以上供电电压正负偏差之和不超过标称电压的±5%；
❖ 2）10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的±7%；
❖ 3）220V单相供电电压允许偏差为标称系统电压的+7%、-10%。
第二章电力系统基本知识
第一节 电力系统概述
❖ 由发电、输电、变电、配电和用电组成的整体称为电 力系统。电力系统中的输电、变电、配电三个部分称为 电力网。
❖ 电力网是将各电压等级的输电线路和各种类型的变电 所连接而成的网络。
❖ 输电网是以高压甚至超高压电压将发电厂、变电所或 变电所之间连接起来的输电网络，所以又称为电力网中 的主网架。
电力系统概述PPT(共37页)
最经济的条件下运行。 ❖ 在减少备用机组的情况下，能增加对用户供电的可
靠性。
第一节 电力系统
❖ 高压送电的优点 ❖ 增大送电容量和距离。 ❖ 节约有色金属，降低线路造价。 ❖ 减少电压损耗，提高电压的稳定性。
第二节 电力系统的电压
第一节 电力系统 ❖ 配线装置
500kV硬母
110kV软母线
第一节 电力系统
❖ 变电所
110kV一般变电站
500kV枢纽变电站
220kV重要变电站
箱
式
No
变 电
Image
所
第一节 电力系统
❖ 组成电力系统的目的 ❖ 不受地方负荷限制，可以增大单位机组的容量，大
容量机组的效率较高。 ❖ 充分利用地方资源，减少运输工作量，降低电能成
第一节 电力系统
➢ 按利用程度：常规能源和新能源 常规能源：被广泛应用的能源。煤炭、石油、天然 气、水能等。 新能源：古老的能源，利用先进的方法加以广泛利 用。太阳能、风能、海洋能、地热、氢能、生物物 质能等。
➢ 按能否再生：可再生能源和非再生能源 可再生能源：自然界当中可以不断再生的能源。水 能、风能、太阳能、海洋能等。 非再生能源：经过几亿年形成、短期内无法补充的 能源。煤炭、石油、天然气、核燃料等。
第一节 电力系统
3、能源的含义和分类
❖ 能源的含义 能量的来源或源泉，即指人类取得能量的来源。
❖ 能源分类 ❖ 按获得方法：一次能源和二次能源
一次能源：直接取自自然界。原煤、原油、天然气、 太阳能、水能、风能、地热、核能等。 二次能源：由一次能源经过加工转换的能源产品。 电能、蒸汽、煤气、汽油一节 ❖ 第二节 ❖ 第三节 ❖ 第四节 ❖ 第五节
电力系统概述
一、电力系统知识介绍（一）电力系统基本概念1、电力系统组成：电能是一种十分重要的二次能源，它能方便、经济地从蕴藏于自然界中的一次能源（如：煤炭、石油、天然气、水力、核燃料、风能等）转换而来，并且可以转换为其它能量供人们使用。
电能是由发电厂生产的，大容量发电厂往往建在燃料，水力资源丰富的地方，而用户往往远离发电厂需要建设较长的输电线路进行输电，建设升压和降压变电所进行变电，通过配电线路向各类用户配电，电力系统——是由发电、输电、变电、配电和用电连接成的统一整体。
是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。
电力网——其中输电、变电、配电所组成的部分。
它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。
它的任务就是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系区域电力网行程跨省，跨地区的大电力系统，如我国的东北、华北、华中、华东、西北和南方等电力网，就属于这种类型。
动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。
电力系统示意图2、电力系统的组成由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户（用电设备）组成的系统统称为电力系统。
（1）发电厂：生产电能。
（2）电力网：分为输电网和配电网。
输电网：是以高压甚至超高电压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的输电网络，所以又称为电力网中的主网架。
配电网：直接将电能送到用户的网络。
它的作用是将电能分配给各类不同的用户，变换电压、传送电能。
配电网的电压因用户的需要而定，因此，配电网中又分为：高压配电网：110KV及以上电压、中压配电网：（35KV）10KV、6KV、3KV低压配电网：220V、380V。
（3）电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。
（4）用电设备：消耗电能。
3、电力系统的额定电压电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。
电力系统概述和基本概念
－
750
825(800)
1000
1050
－
1000
1100
14
教材中表1-1有误，并且不完善。
第二节 电力系统的电压等级和负荷
总结 ➢用电设备的额定电压：与线路的额定电压相同。
➢发电机的额定电压：同步发电机往往接在线路始端，因此， 其额定电压比电力线路的额定电压高5%。
➢变压器的额定电压：一次侧相当于用电设备，其额定电压 等于线路的额定电压；二次侧相当于发电机，其额定电压 较线路额定电压高10%。
➢电力网络：电力系统中，各种电压等级的输配电力线路及 升降压变压器所成为的部分称为电力网络。
4
第一节 电力系统概述
➢动力系统：电力系统的+动力设备 ➢电力网络：电力系统 －（发电机+用电设备）
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第二节 电力系统的电压等级和负荷
说明： ①电网（线路）的额定电压：根据需要、水平、技术、经济分
析后由国家确定； ②用电设备的容许电压偏移一般为±5%； ③沿线路的电压降落一般为10%； ④在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5%。
☺ 注意： ①当一次侧直接和发电机相连时，其额定电压等于发电机
额定电压； ②低压电网或直接与用电设备相连的变压器，其额定电压可 以只比线路电压高5%。
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例1-1 已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机 和变压器的额定电压。
G
T1
T2 6kV
变压~器T1的二次侧
供电距离较长，其 额定电压应10比kV线路
(1)变压器不与发电机相连时，一次绕组的额定电压 等于电网的额定电压；
(2)变压器的一次绕组与发电机相连时，其一次绕组 的额定电压等于发电机的额定电压，比电网电压高5%。
电力系统概述
电力系统概述（一）电力系统的组成和基本特征电力系统是由发电厂、电力网、用电设备和相应的辅助系统（继电保护、安全自动、测量、调度自动化和通信等装置），按规定的技术和经济要求组成的整体。
火力发电厂、水力发电厂和核电厂发出的电力，按其容量的不同和所需输送距离的不同，分别接入110、220kV和500kV交流电力网以及高压电流输电线路。
在电力网的构成中，不同电压的输电线路和配电线路通过相应电压等级的变电所相互连接，在配电网的低压侧接有动力负荷和照明负荷等各种用电设备，这就形成了发电、输电和配电设备，以及用电设备在内的统一的电力系统。
电力系统的基本特征包括电力系统电压等级，电力系统频率、电力网结构和电力系统流量等。
1、电力系统频率电力系统频率是电力系统中发电厂的同步发电机所产生的交流正弦基波电压的频率。
频率质量是电能质量的一个重要指标。
在稳态运行的条件下，各发电机同步运行，整个电力系统的频率是相等的。
它是电力系统一致的运行参数。
世界上，电力系统采用的额定频率有50Hz和60Hz 两种。
我国和世界多数国家均采用50Hz电力系统；只有美国、加拿大、古巴、朝鲜等少数国家采用60Hz电力系统；日本的东部地区为50Hz电力系统，中部和西部地区为60Hz电力系统，两种不同频率的电力系统与直流变频站互联。
电力系统中的发电和用电设备，都是按照额定频率设计和制造的，只有在额定频率附近运行时，才能发挥最好的功能。
只有当电力系统中所有发电设备发出的有功功率之总和与电力网中电力负荷吸收和消耗的有功功率相等时，系统频率才能保持不变。
2、电力系统的电压等级电压等级是电力系统及电力设备的额定电压级别系列，额定电压是指电力系统及电力设备规定的正常工作电压。
电力系统各个节点的实际运行电压容许在一定程度上偏离额定电压。
在上述容许偏离的电压范围内，各种电力设备和整个电力系统仍能正常运行。
我国国家标准规定的电力系统额定电压等级为分3、6、10、35、 63、110、220、330、500、750 kV。
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
34
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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电力系统概述
第一节 电力系统与供电系统
一、电力系统的构成 由发电厂的发电机、升压及降压 变电设备、电力网及电能用户（用 电设备）组成的系统统称为电力系 统。
1
2
1．发电厂
（ 1 ）功能：发电厂是生产电能的 场所。把自然界中的一次能源转换为 用户可以直接使用的二次能源——电 能。 （ 2 ）种类：火力发电厂、水利发 电厂、核能发电厂、潮汐发电、地热 发电、太阳能发电、风力发电等。 （3）发电设备：发电机。
4．改善方法
（1）正确设计配电系统的运行方式， 减少电网或变压器电压降。在条件许可时， 对大型企业可采取高压线路深入负载中心 及降压变电所分散设置；在技术经济合理 的条件下，采用多回路并联供电；使用灵 活的联络系统，使系统在不同的运行方式 下，做到合理供电；必要时对户外照明及 事故照明设置专用小型变压器。 （2）按照允许电压降来选择导线截面， 是减少电压降、调节电压的有效措施之一。 例如用电缆代替导线、用低电压母线槽、 用大截面的导线代替小截面导线等方法。 58
正弦波形畸变率 （2）电压、电流总谐波畸变率
Un 2 THDu （ ） 100% n2 U 1
U
n2
2 n
U1
2 I n n2
100%
I1 式中 U n 、 I n ——n次谐波电压、电流的方均根值，kV、A； I 1 ——基波电压（50Hz）、电流的方均根值， U1 、 kV、A。
65
In 2 THDi （ ） 100% n2 I1
100%
（3）谐波电压的总平均畸变系数
式中
1 t
t t
U（t）dt
t n 2 2 n
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第一章电力系统概述第一节本厂在系统中的地位和作用一、华中电网现状2002年底华中地区装机容量为52142MW。
其中水电装机17985MW，火电装机34157MW。
分别占全部装机的34.5%、65.5%。
统调装机容量39140MW，其中水电12294MW，火电26845MW。
2002年华中地区发电量221.9TW·h。
其中水电发电量64.2TW·h，火电发电量157.7TW·h，分别占全部发电量的28.9%、71.1%。
统调发电量168.1TW h，其中水电发电量45.3TW h，火电发电量122.8TW·h。
2002年华中地区全社会用电量为220.3TW·h。
统调用电最高负荷30790MW，比上年增长14.72%。
二、湖南省电力系统现状1．电源现状2002年底湖南省装机容量为11110.86MW。
其中水电装机6135.28MW，火电装机4975.58MW。
分别占全省装机的55.2%、44.8%。
2002年统调装机容量为7424.65MW，其中水电装机3419.65MW、火电装机4005MW。
2002年湖南省发电量45.387TW·h。
其中水电发电量25.329TW·h、火电发电量20.05785TW·h，分别占全省发电量的55.8%、44.2%。
湖南省电网电源主要分布在湖南西部，全省最大火力发电厂为华能岳阳电厂（725MW）。
最大水电站为五强溪水电站（1200MW）。
2．网络现状湖南省电力系统是华中电力系统的重要组成部分，处于华中系统的南部，目前全网分为14个供电区。
湖南电网经两条联络线即葛洲坝～岗市500kV线路及汪庄余～峡山220kV线路与华中电网联系，贵州凯里电厂通过凯里～玉屏～阳塘220kV线路向湖南送电。
目前省内已建成五强溪～岗市～复兴～沙坪～云田～民丰～五强溪500kV环网，并且岗市与云田间另有一回500kV线路直接相联。
2002年底湖南省共有500kV变电所5座，变电容量4,250MV A（云田（株洲）2,750MV A，民丰（娄底）1,750MV A，岗市（常德）1,500MV A，复兴（益阳）1,750MV A，沙坪（长沙）1,750MV A）220kV公用变电所54座，变电容量10,590MV A，拥有500kV线路8条894.3km ，220kV线路136条6666km。
2002年底湖南电网共装有无功补偿设备7630.7Mvar，其中电容器6180.2Mvar，并联电抗器1280.1Mvar，调相机50.4Mvar，其他165Mvar。
3．供用电现状2002年湖南省全社会用电量为47.76TW·h，其中统调供电量为36.44TW·h。
售电量33.173TW·h，统调用电最高负荷6483MW，华中电网净送湖南电量1.59TW·h。
购贵州电网电量0.592TW·h。
湖南省负荷主要分布在京广铁路沿线经济发达地区，包括长沙、湘潭、株洲、岳阳、衡阳等地区。
三、娄底市电力系统概况2002年底娄底市拥有装机容量720.126MW，其中水电65.126MW、火电655.0MW。
发电量2.97548TW·h，其中水电0.26015TW·h、火电2.71533TW·h，统调装机容量600MW （金竹山电厂）。
2002年娄底市全部供电量3.125TW·h，最大负荷570MW，统调供电量2.87TW·h，统调最大负荷489MW。
娄底市现有500kV变电所1座，容量750MV A。
220kV公用变电所4座，主变6台，容量720MV A。
220kV用户自备变电所1座，主变6台，容量211.5MV A。
220kV线路11条394km。
四、湖南电网存在的主要问题1．电源布局受条件限制、受端系统不强由于动力资源分布不均匀等原因，湖南电网主要电源集中在湘西北地区(柘溪凤滩、五强溪、石门、江垭、凌津滩等)。
负荷主要分布在湘东的长、株、潭、岳地区(占全省50%左右负荷)。
大量电力远距离西电东送，给湖南电网运行带来许多困难，运行损耗较大、经济性较差。
处于湖南省电网受端系统的长株潭地区，电力电量需求约占全省40%。
但目前发电装机容量仅占全省的12.3%。
由于受端系统发电能力缺乏，电网支撑能力弱，承受故障冲击能力较差，高峰负荷时系统电压稳定存在一定问题。
2．500kV网架有待加强湖南500kV电网结构还不够坚强，500kV与220kV仍保持电磁环网运行，电网存在安全隐患。
因此，需继续加强500kV骨干网架的建设，并争取早日实现500/220kV电磁环网的开环运行。
3．丰枯差和峰谷差悬殊2002年湖南省电源中水电比重占55.2%，除东江水电站(多年调节)、江垭水电站(年调节)外，其余的水电站均为季、周、日调节或径流电站。
水库调节性能较差，因而造成水电在丰枯期出力和发电量相差很大。
1995～2002年湖南统调水电站枯水期电量(月电量)及出力均约为丰水期的1/3左右，非统调水电站调节能力更差，其在电网中并网运行，进一步加大了湖南省水电丰枯期出力差，造成枯水期电网运行困难。
由于湖南省居民生活用电比重的不断提高，使湖南电网系统峰谷差不断拉大。
2002年电网统调负荷最大峰谷差达2129MW，电网调峰手段不足，调峰问题日益突出。
4．电网调相调压能力有待加强湖南省电力市场供需及用电负荷特性发生较大变化后，系统运行的调相调压手段更显不足。
主要表现在低谷时电压偏高现象，尤其是在枯水期小负荷方式下部分枢纽点运行电压越限。
五、电厂在系统中的地位和作用金竹山电厂扩建工程位于湖南省冷水江市，根据湖南省电力市场发展情况、电力工业发展规划，由于原厂址本身条件限制，电厂进行异地扩建工程建设。
本期工程建设容量为1200MW（2×600MW），并预留再扩建2×600MW机组的余地，其接入系统方案主接线方案和出线走廊与老厂无直接关系。
电厂燃料来源为娄底市本地煤，娄底市是湖南省最大的煤炭生产基地，市域内煤炭资源丰富。
金竹山电厂扩建后是湖南电网的骨干电源，作为区域性大厂对湖南电力系统将起到强有力的电源支撑作用，对加强全省主网结构，提高外区电源（葛洲坝、三峡、三板溪水电站）送电湖南能力具有重要的作用。
湖南电网水电比重大，电厂投产后将有利于水火电协调运行，改善电网运行条件。
对湖南电网调峰，调频及调压，提高电网供电质量具有重要作用。
对降低全网发电煤耗，提高发电效益具有重要作用。
第二节电力市场预测及电力电量平衡一、电力市场预测根据湖南省全面建设小康社会的目标纲要和湖南省政府有关部门提供的资料，预计湖南省国内生产总值2000～2010年年均增长9%，2010～2020年年均增长8%左右。
根据党的十六大会议后最新的湖南省电力工业十五规划调整，十一五规划及2020年远景目标，报告拟定高、中、低三个负荷水平，并以高、中方案作为基本方案进行电力电量平衡计算和分析。
湖南省2000～2020年负荷预测如表1-1所示。
二、全省电源规划装机安排湖南省一次能源分布与电力负荷分布具有较大的不均衡性，东部的长株潭地区经济发展较快，是湖南省的负荷中心。
但一次能源较缺乏，西部的娄底、邵阳、吉首怀化地区为经济欠发达地区。
但其水力和煤炭资源较丰富，同时常德、益阳市为北方煤炭入湘的路口。
因此，湖南电网的电源装机规划将从地区自身特点出发，根据以电力市场为导向，以经济效益为中心的原则，实现资源的优化配置。
同时随着电力体制改革的不断深入，发电领域的竞争态势已初步呈现。
目前一些电源点的前期工作正在进行中，电源的装机进度可能发生变化，故表中新增电源仅列出已立项或在建项目。
湖南省电源规划装机安排如表1-2所示。
三、全省电力电量平衡1．平衡原则全省电力电量平衡的平衡原则为：（1）大型水电站按平水年多年平均发电量计算，大型火电厂按4500h/a估算电量；（2）年底新投产机组当年一般不参加平衡；（3）小火电机组（50MW级）根据湖南省有关部门编制的湖南省小火电机组关停规划安排退役，即鲤鱼江电厂2×65MW机组和金竹山电厂2×50MW机组计划于2004年底退役，湘潭电厂1×50MW机组计划于2015年前退役；（4）系统备用容量按系统最高负荷的20%考虑；（5）夏季水电大发安排火电机组检修，冬季枯水期安排水电机组检修；（6）三峡送入电力电量取自国家计委基础产业司三峡水电站电力电量分配方案，并根据最新资料进行调整，玉阳线送入电力电量取自湘黔联网供电协议。
2．平衡结果湖南省电力平衡结果高负荷水平方案如表1-3所示，电量平衡高方案如表1-4所示。
由湖南省电力电量平衡结果可知，高负荷水平方案下十一五期间虽有三峡水电站送电湖南，同时安排了三板溪水电站、金竹山电厂扩建工程投产发电。
2010年全省电力电量仍有亏缺，电量缺额为22.58TW·h，电力缺额为5110MW（枯大）。
若金竹山电厂扩建工程不计算在内，湖南电网的电力缺额将超过6200MW。
十二五期间，金沙江流域溪落渡向家坝水电站送电湖南，2015年全省电力电量仍大量亏缺，其中电量缺额为56.975TW·h，电力缺额为14170MW（丰大）。
2020年全省电力电量平衡中电量缺额为103.485TW·h，电力缺额为24820MW（丰大）。
中负荷水平方案下，2010年全省电力电量仍有亏缺，电量缺额为15.58TW·h，电力缺额为4030MW（枯大）。
若金竹山电厂扩建工程不计算在内，湖南电网的电力缺额将超过5100MW。
表1-4 湖南省2000～2020年电量平衡表（高方案） 单位 GW ·h20022005 2006 20072008200920102015 2020一.全省需要电量 4776063000 6800074000800008600093000 130000 183000二.现有可供电量4756945764 4586445964460644616446264 45019 43889 1水电 2691926151 2625126351264512655126651 26751 26751 双牌 744 585 585 585 585 585 585 585 585 柘溪 2709 2290 2290 2290 2290 2290 2290 2290 2290 凤滩 1988 2043 2043 2043 2043 2043 2043 2043 2043 东江 1921 1474 1474 1474 1474 1474 1474 1474 1474 五强溪 5220 5370 5370 5370 5370 5370 5370 5370 5370 凌津滩 938 1215 1215 1215 1215 1215 1215 1215 1215 江垭 563 774 774 774 774 774 774 774 774 葛洲坝 1590 2200 2200 2200 2200 2200 2200 2200 2200 其它1124610200 1030010400105001060010700 10800 10800 2火电 2065019613 1961319613196131961319613 18268 17138 金竹山 2479 2250 2250 2250 2250 2250 2250 1130 株洲 1153 1125 1125 1125 1125 1125 1125 1125 1125 湘潭 3017 2925 2925 2925 2925 2925 2925 2700 2700 华能 3113 3263 3263 3263 3263 3263 3263 3263 3263 耒阳 1626 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 鲤鱼江 522 石门 2410 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 益阳 2273 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 贵州送入 592 450 450 450 450 450 450 450 450 其它 3465 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 三.缺口 -191 -17236 -22136-28036-33936-39836-46736 -84981 -139111 四.新投电量 485 9396 1216618926204562146624156 28006 35626 五.新投水电电量 485 3996 5416 8126 9656 1066613356 17206 24826 洪 江 485 970 970 970 970 970 970 970 970 碗米坡 792 792 792 792 792 792 792 792 凤滩扩机 544 544 544 544 544 544 544 544 三板溪 1000 2000 2430 2430 2430 2430 2430 三峡 1690 2110 3820 4920 5930 8620 8620 8620 金沙江3850 11470 六.新投火电电量 5400 6750 10800108001080010800 10800 10800 耒阳二期 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 株洲技改 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 金竹山扩建 1350 5400 5400 5400 5400 5400 5400 七.盈(+)亏(-)-7840 -9970 -9110 -13480-18370-22580 -56975 -103485四、娄底市负荷预测娄底市是湖南省的能源原材料工业基地，主要工业有煤炭、建材、冶金、机械、化工、电力等行业。