电力系统作业

电力系统自动化作业

题目

1详述电力系统的工作原理，并阐述一下现代电网的发展状况（30分）

2结合电力系统的工作特点，回答以下问题（70分）

1)详细回顾和规划作为人的微型电力系统的过去轨迹和

未来的计划安排。

（提示：可分别从发电机的励磁系统、发电机的有功功率和无功功率、电力系统的输电和用电负荷的无功损耗、配电网和用电的运营、分布式发电和智能电网的概念等方面入手，进行与人的微型电力系统对位来阐述，实现人生追求和生活质量）

2)为什么考试的成绩约定为60分及格，为什么在企业中

51%的持股率就任命为董事长？请从发电机的有功功率的功角特性、故障情况下的有功/无功功率补偿裕量等方面进行阐述。

答题：

1详述电力系统的工作原理，并阐述一下现代电网的发展状况

1.1电力系统工作原理

电力系统是指由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。如下为示意图。

①发电环节，利用发电动力装置将水能、石化燃料（煤、油、天然气）的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能，当前主要利用火力发电和水力发电。

火力发电，利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式，在火力发电厂中，采用煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。

水力发电，则是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。

②输电环节，输电是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。

③变电环节，为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，通过变电站完成。变电站的主要设备是开关和变压器。

④配电环节，电力系统中直接与用户相连、并向用户分配电能的环节。

配电系统由配电变电所、高压配电线路(即1千伏及以上电压)、配电变压器、低压配电线路（1千伏以下电压）以及相应的控制保护设备组成。通常将配电变电所到用户入户线以前的部分称为配电系统。

配电系统中常用的供电方式有：①三相三线制；②带中性线的三相四线制；③三相二线一地制；④单相二线制；⑤直流配电。各种配电方式及其主要应用场合列于表中。

一次配电网络从配电变电所引出线到配电所（或配电变电所）入口之间的网络。在中国又称高压配电网络。电压一般为6～10千伏。城市多使用10干伏配电,随着负荷密度的增加，配电容量的增长，配电电压有提高的趋势。如日本巳逐渐使用20千伏作为配电电压。中国部分地区也在试行20千伏配电方案。

由配电变电所引出的一次配电线路的主干部分称为干线。由干线分出的部分称作支线。支线上接有配电变压器。一次配电网络普遍使用的接线方式有放射式和环式两种。前者是指配电干线及支线以放射状向其所辖范围供电；后者则是两条配电线路在供电区域内构成环形。显然，无备用的放射式接线投资少，

但可靠性较低。为了减少故障停电范围，通常装设分段开关将线路适当地分段。环式线路上也装有联络开关，正常时开环运行。

二次配电网络由配电变压器次级引出线到用户入户线之间的线路、元件所组成的系统。又称低压配电网络。其接线方式除了放射式与环式外，在城市中重要用户可采用双回线接线，用电负荷密度高的市区则往往采用网格式。这种网络是由多条一次配电干线供电，通过配电变压器（又称网络变压器）降压后，经低压熔断器与二次配电网相连（见图）。由于二次系统中相邻的配电变压器初级接到不同的一次配电干线，避免了因一次配电线故障而导致市中心区停电。

1.2现代电网的发展状况：

现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各种指标的要求越来越高，相应的，电力系统自动化技术也逐渐由低到高由局部到整体的发展。

a.由发、输电自动化向发、输、配电自动化全面发展；

b.发展柔性交流输电技术（FACTS）进一步提高发电、输电自动化水平；

c.在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调花、区域化发展；

d.在设计分析上日益要求面对多级系统模型来处理问题；

e.越来越多借鉴现代控制理论；

f.增多了微机、电子元器件和远程通信的应用。

而电网，是把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体。

近年来，伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅速发展，电网系统运行电压等级不断提高，我国电网规模已居世界第一位[1]

网络规模也不断扩大，全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架。

而对于电网的未来，电力需求越来越强劲的增长，需要充足的能源供应，我国能源资源具有总量多、人均量少、区域分布不平衡的三大特点。因此电能源建设注重多元化发展，多开发新型能源。

2.1详细回顾和规划作为人的微型电力系统的过去轨迹和未来的计划安排。

①对应发电机的励磁系统

供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子

提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。

对于人体的微型电力系统来说，励磁电流是人的行动力，而励磁功率单元则是提供行动力的能量，而励磁调节器则是大脑，人体通过摄取能量来提供身体的行动力，而大脑通过摄取能量的类型、容量、性质等方面做出调节来控制行动力。