第一讲：电力系统的概念
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。
(完整版)电力系统知识介绍
原理图一、电力系统基本概念1、基本概念电能是一种十分重要的二次能源，它方便、经济地从蕴藏于自然界中的一次能源（煤炭、石油、天然气、太阳能、水力、风能等）转换而来，并且可以转换为其他能量供人们使用。
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供电。
电力系统-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、最庞杂的系统工程之一电力网-由输电、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，同是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、西北和南方电网等，就属于这种类型。
动力网-在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（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2、电力系统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：以高压甚至超高压电将发电厂、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。
电力网按电压等级分类：低压网：电压等级在1kV以下；中压网：1～35kV；高压网：高于35kV、低于330kV；超高压网：低于750kV；特高压网：1000kV及以上。
（3）用电设备：消耗电能。
二、大型电力系统的优点：1、提高供电可靠性；2、减少系统的备用容量；3、降低系统的高峰负荷；4、提高供电质量；5、便于利用大型动力资源三、电力生产的特点：1、同时性，电能不能大量存储，各环节组成的统一整体不可分割，过渡过程非常迅速，瞬间生产的电力必须等于瞬间取用的电力，所以电力生产的发电输电、配电到用户的每一环节都非常重要；2、集中性，电力生产是高度集中、统一的，无论多少发电厂、供电公司、电网必须统一调度、统一管理标准，统一管理办法；安全生产，组织纪律，职业品德都有严格的要求；3、适用性，电力行的的服务对象是全方位的，涉及到全社会所有人群，电能质量，电价水平与广大电力用户的利益密切相关。
电力系统的概念
电力系统的概念：由发电机，输配电线路，变配电所以及各种用户用电设备连接起来所够成的整体电网的概念：由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络电力系统的作用：1.减少系统的总装机容量。
2.装设大型机组。
3.充分利用动力资源。
4.提高供电可靠性。
5.提高电能质量。
6提高运行经济性。
特点：电能不能大量存储，电磁变化迅速，紧密联系系统的稳定分为:静态，动态，暂态稳定静态稳定是指电力系统在运行中受到微小扰动后能够自动恢复到原有运行状态，暂态稳定：受到大的扰动后经历一个短暂的暂态过程从原来的运行状态过渡到新的稳定运行的能力。
动态稳定：系统在运行中受到大扰动后在较长的动态过程中不失步由衰减的同步振荡过程过渡到稳态运行的能力。
电能的质量指标：频率，电压，波形电力系统的基本要求：满足供电可靠性，满足电能质量，运行的经济性常用的电压等级：电力系统的额定电压，电力系统最高电压，电气设备的额定电压，发电机的额定电压，电力变压器的额定电压水电站在电力系统的作用：调频，调相，调峰，以及事故备用调向电力系统的方式：直接接地，不接地和经消线圈接地方式。
电力网：作用配电网 220kv以下输电网 200kv以上。
电压：地方电力网35kv 区域电力网110kv—220kv 超高压电力网 330kv 以上。
电力网的接线方式：1.有备用 2.无备用短路的含义：相与相，相与地之间不正常的接触。
短路的分类：1.对称短路2.不对称短路a.三相短路b.两相短路c.单向短路d.两相接地。
短路计算的假定条件：1，所有发电机电势的相位及大小均相同，2不计负荷电流的影响3不计变压器励磁电流4不计磁路保护5系统中所有元件只计入电抗6短路为金属性短路冲击电流：周期分量为负的最大值而非周期分量则为正的最大值使合成短路电流从零开始，迅速增大，在t=0.01s是出现一个最大的短路全电流瞬时值发热状态：1长期发热2短时发热短时发热的特点：导体中流过的是短路电流，数值大，但维持的时间很短，来不及散热。
电力系统的基本概念
电力系统的基本概念电力系统是一个庞大而复杂的网络，它由电力设备，输电线路，变电站和配电网络等组成。
这个网络被设计用来满足人类对电能的不断需求，促进社会与经济的发展。
在这篇文章中，我们将讨论电力系统的基本概念。
一、电力系统的定义电力系统是指用于发电、输电、配电和使用电能的一整套设施、设备和管理机构。
它的主要功能是将电能从发电厂传输至用户，以便满足用户所需的各种电力需求。
电力系统包括三个主要部分：1. 发电部分：发电部分是电力系统中最重要的组成部分，它包括各种形式的发电厂，如火力、水力、核能等。
发电厂是将能量转化成电能的设备。
2. 输电部分：输电部分是指用来输送电能的高压输电线路和变电站等设施。
它负责将发电厂所产生的电能从中心节点输送到繁忙的城市或工业区等。
3. 配电部分：配电部分是将电能分配到各个客户终端的设施，如住宅、办公楼、商店和工厂等。
它们使用的电力会比较低压，通常都是三相四线配电网络。
二、电力系统的主要特征电力系统的主要特征包括：1. 复杂性：电力系统是一个庞大而复杂的系统。
它涵盖了许多不同的组成部分和子系统，例如发电设备、输电线路、变电站、配电网络等。
因此，电力系统需要一个高度协调和管理来保证可靠性和安全性。
2. 可靠性：电力系统必须始终对各种故障保持敏感，并能够以最短时间内响应相应的故障。
为了确保可靠性，电力系统部署了各种保护装置和后备系统，如备用变压器、电池组、发电机和其他电力设备。
3. 负载均衡：电力系统必须在各个部分之间实现均衡负载，以确保每个区域的电力需求平衡，并防止过载和电力损失。
均衡负载对最终用户的稳定供电至关重要。
4. 安全性：电力系统必须保证运行时有较高的安全水平，以确保不会对人员、设备和环境造成危害。
电力系统必须适应各种情况，如人员误操作、自然灾害、短路故障等。
三、电力系统的主要参数电力系统中最重要的参数是电压、电流和功率。
电压是电力系统中最常用的参数，它是将电能从一点传输到另一点所需的能量。
什么是电力系统？
什么是电力系统？电力系统是指由发电厂、输电网和配电网组成的能量传输和分配网络。
它是现代社会运转不可或缺的基础设施，为我们的生活和工作提供了稳定可靠的电能供应。
本文将从电力系统的定义、构成、运行原理和发展趋势等方面进行科普介绍。
一、电力系统的定义和构成1.1 电力系统的定义电力系统是指由发电厂、输电网和配电网等组成的能量传输和分配网络。
它将发电厂产生的电能经过输电网输送到用户，为社会各个领域提供电能供应。
1.2 电力系统的构成电力系统主要由以下几个组成部分构成：第一，发电厂。
发电厂是电力系统的发电源，它通过燃煤、核能、水能等方式将能量转化为电能。
第二，输电网。
输电网将发电厂产生的电能通过高压输电线路输送到不同地区的配电站，起到长距离传输电能的作用。
第三，配电网。
配电网将输电网输送过来的高压电能通过变压器等设备降压、分配到各个用户，为城市、工厂、住宅等提供稳定的电能供应。
二、电力系统的运行原理2.1 发电原理发电厂运用燃煤、核能或其他能源转化成机械能，再经由发电机转化为电能。
发电技术的进步，为电力系统提供了更为高效和可持续的发电方式，例如风电、太阳能等新能源的应用。
2.2 输电原理输电网将发电厂产生的高压电能通过输电线路传输到配电站。
输电线路采用高压交流或直流方式，通过降低输电损耗和提高输电效率，确保电能稳定可靠地输送到用户。
2.3 配电原理配电网负责将输电网输送过来的高压电能降压、分配到各个用户。
通过合理的配电网络规划，可以保障城市、工厂、住宅等不同场所的电能供应，并提供备用电源以应对突发情况。
三、电力系统的发展趋势3.1 智能电网随着信息技术的快速发展，智能电网的建设成为电力系统的重要发展方向。
智能电网采用先进的传感器、通信和控制技术，能够实现电能的优化分配和管理，提高电网的安全性、可靠性和经济性。
3.2 新能源的应用为了减少对传统能源的依赖，电力系统正积极推广利用新能源。
例如，通过大规模建设风电场、太阳能电站等，通过可再生能源的开发和利用，实现对电力系统的绿色升级。
第1章 电力系统的基本概念
我国的电力发展：缺电依然严重，前景更 美好。
电气设备
1.1 电力工业的发展
世界之最
长江三峡工程是世界上最大的电站。 （总装机容量为22400MW） 广州抽水蓄能电站是世界最大的抽水蓄能电站。 （总装机容量：240万kW） 西藏的羊卓雍湖水电站是世界上海拔最高的电 站 甘肃的河西走廊世界是最大的风电基地， 2010年底实现装机5504.5MW，预计2020 达到20000MW。
分为：输电线路、配电线路
电气设备
1.3 电气设备概述及额定参数
1.3 电气设备概述及额定参数
1.3.1 主要电气设备
1.一次设备
直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备。 进行能量转换的设备： 发电机G、变压器T、电动 机 接通和开断电路的开关设 备：断路器QF、隔离开关 QS、熔断器FU、负荷开 关Q 通过强电流，传递功率的 载流导体：母线、 绝缘子、 电缆等
电气设备
1.2 电力系统基本概念
1.2.4发电厂、变电站的类型及其生产过程
2、水力发电厂（包括抽水蓄能电站） （利用水的落差、流量） 水能→ 机械能 → 电能 优点：其生产过程简单、污染小、发电成本低。 缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件 影响大，分丰水期和枯水期。
电气设备
1.2 电力系统基本概念
2.合理利用动力资源，充分发挥水力发电厂的作用 3.提高供电的可靠性 4.提高运行的经济性
电气设备
1.2 电力系统基本概念
1.2.2 电力系统联系的优越性与存在问题
在电力系统中可以通过在各发电厂之间合理地 分配负荷，使得整个系统的电能成本降低。另外， 随着系统容量的增大，则有可能采用单台容量较大 的大型发电机组，从而降低了单位千瓦的设备投资 和运行损耗。以上这些因素都提高了系统运行的经 济性。 发生事故后波及面扩大，造成大面积停电； 系统容量的不断增大，甚至达到设备所不能容许的 程度。
电力系统基本知识
电力系统基本知识一、电力系统的基本知识1.1电力系统的基本概念1.1.1电力系统及电力网1.1.1.1电力系统的定义把发电、变电、电网、配电和用电等各种电器设备相连接在一起的整体，称作电力系统。
它包含发电厂的电气部分、降压变压器、升压变压器、输配电线路及各类用电设备等。
1.1.1.2电力网的定义、作用、分类1.定义：由相同电压等级的变电所和输配电线路形成的网络结构称作电力网。
2.作用:汇聚、传输、变换、分配电能。
3.分类：为了分析排序电力网可以分成地方电网、区域电网和远距离输电网。
地方电网电压较低（110kv以下)，运送功率较小，线路较短（100km以下），排序时可以搞较多精简；区域电网电压较低（110kv-330kv），运送功率很大，线路较长（100km-300km），排序时就可以搞一定精简；远距离输电网（电压在330kv及以上），运送线路少于300km，排序时无法精简。
按电压多寡，电力网可以分成扰动电网，（1kv及以下）、中压电网（3、6、10kv）、高压电网（35、60、110、220kv）、超高压电网（330kv、差值500、差值600、差值750）、特高压电网（差值800、1000kv）。
按接线方式，电力网分成一端电源可供电网、两端电源可供电网、多端电源可供电网。
1.1.2对电力系统的基本要求电能做为一种特定的商品，它的生厂、运送、分配和采用同时展开；生产与国民经济及人名生活关系密切；电力系统运行的过度过程非常短暂。
要求具有较高的自动化程度，需要继电保护、自动装置的投入，实施实时监控。
1．最大限度的满足用户的建议；2．安全、平衡、可信的供电；3．为电力用户提供更多优质的电能；4．满足系统运行的经济性。
电力系统运行的经济性应考虑合理分配各个发电厂的负荷、降低发电厂燃料消耗率、厂用电率、降低电力网的电能损耗和管理成本。
1.2电能质量的标准良好的电能质量可以使电气设备正常工作，并取得最佳的经济效果。
简述电力系统的基本概念
简述电力系统的基本概念
电力系统是指由发电厂、输电系统（包括变电站、高压输电线路和变电设备）以及配电系统（包括配电变压器、低压输电线路和配电设备）组成的一个整体，用于将发电厂产生的电能输送到各个终端用户。
电力系统的基本概念包括以下几个方面：
1. 发电厂：发电厂是电力系统的起源，通过使用不同的能源（如化石燃料、水力、核能等）转化成电能。
发电厂可以分为火力发电厂、水电站、核电站等。
2. 输电系统：输电系统是连接发电厂和终端用户的一系列设施和设备。
其中包括变电站、高压输电线路和变电设备。
变电站负责将发电厂产生的电能升压至更高的电压，以减小输电损耗。
高压输电线路负责将电能远距离输送。
变电设备则用于在不同电压之间进行电能转换。
3. 配电系统：配电系统将输电系统输送的高压电能转换为适用于终端用户的低压电能。
配电系统主要由配电变压器、低压输电线路和配电设备组成。
配电变压器将高压电能降压至适用于家庭、商业和工业用电的低压。
4. 终端用户：终端用户是电力系统的最终使用者，包括家庭、商业和工业用户等。
终端用户通过接入配电系统来获得所需的电能。
电力系统的运行是通过协调发电厂的输出、输电系统的传输和配电系统的分配来实现的。
它们共同构成了一个复杂的网络，确保电能的安全、稳定和高效供应。
电力系统的发展和管理是一个重要的国家能源规划和管理领域，对经济和社会发展具有重要意义。
01 电力系统基本知识
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四、风电对电网的影响
• 风电被业内称为“绿色产业制造有毒的产品”，对电网的影响越来越 大。 • 据了解，受风力影响，风电相对不够稳定，电网企业对接收风电的积 极性不高，也被认为是造成风电上网难的一个重要因素。从目前接入 电网内所有风电场的技术应用水平看，还都处于一个较低的水平，大 部分风电场均不具备功率预测及出力控制能力，特别是大规模风电集 中接入电网薄弱的东北、蒙西地区，增加了电网安全稳定运行的难度， 也给系统调峰、调频、调压、潮流控制、稳定控制等带来较大困难， 同时使系统运行状态的不确定性增加，对火电机组的运行也产生了较 大影响。风电场并网后对电网的具体影响是：电能质量、电网稳定性、 发电计划和调度。
六、辽西电网结构
正常运行方式下外送联络线潮流控制：
• 1、乌丹变CSS100BE稳控装置切赛乌线措施、西郊变CSS100BE稳控装 置切杨西措施均投入时，赤峰北部地区外送联络线潮流不大于560MW； • 2、乌丹变CSS100BE稳控装置切赛乌线措施停用时，赤峰北部地区外 送联络线潮流不大于450MW。 • 3、西郊变CSS100BE稳控装置切杨西措施停用时，赤峰北部地区外送 联络线潮流不大于350MW。 • 4、220kV赛乌线潮流不大于270MW。 • 5、220kV杨西线潮流不大于330MW。 • 6、220kV赤西线潮流不大于300MW。 • 7、赤峰外送联络线潮流不大于1700MW。
四、风电对电网的影响
• • • • 1、电能质量 风力发电电能质量对电网产生影响的主要有高次谐波和电压闪变与电压波动。 1）电压闪变 风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。 当风速超过切出风速时，风机会从额定出力状态自动推出运行。如果整个风电场 所有风机几乎同时动作，这种冲击对电网的影响十分明显，容易造成电压闪变与 电压波动。 2）谐波污染 风电给系统带来谐波的途径主要有两种： 一种是风机本身配备的电力电子装置可能带来谐波问题，对于直接和电网相连的 恒速风机，软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，因此会产生一定的谐波， 不过过程很短，对于变速风机是通过整流和逆变装置接入系统，如果电力电子装 置的切换频率恰好在产生谐波的范围内，则会产生严重的谐波问题； 另一种是风机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，在实际运行中已经多 次观测到在风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。
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
电力系统的基本概念
电力系统的基本概念电力系统是指由发电厂、输电网、配电网以及用户用电设备等组成的较为复杂的工程系统。
它是为了满足人们对电能需求而建立起来的，用于实现电能的输送和分配。
电力系统的基本概念包括发电、输电和配电等方面。
发电是电力系统的重要组成部分，它是指将各种能源(如化石能源、水能、核能等)转化为电能的过程。
发电厂通过燃烧或其他方式产生蒸汽，驱动涡轮机运转，进而带动发电机发电。
发电厂在电力系统中起到了电能的起源作用。
输电是指将发电厂产生的电能通过输电线路输送到远离发电厂的用电地点。
输电系统包括高压交流(AC)线路和直流(DC)线路，前者是目前主要采用的输电方式。
输电线路主要由输电塔、导线和输电变压器等组成，通过输电线路，电能可以远距离地传输。
配电是将输电系统输送来的高压电能通过变电站进行转换和分配，使之适应用户的用电需求。
配电系统包括变电站、配电变压器、配电线路和用户用电设备等。
通过变电站进行电能的降压和分配，使电能能够进一步送达到各个居民区、工业区等用电地点。
除了发电、输电和配电，电力系统还包括保护与控制系统、调度与通信系统以及监视与调节系统等子系统。
保护与控制系统用于对电力系统的安全和可靠运行进行监测和控制，通过对电力设备的保护和断电装置的安装，确保电力系统的正常运行。
调度与通信系统用于协调和管理电力系统的运行，通过通信设备和调度中心的运行，实现对电力系统的监视和调度。
监视与调节系统用于实时监测电力系统的运行情况，并通过调整发电与负荷之间的平衡，保证电力系统的供需平衡。
电力系统是一个涉及到发电、输电、配电和监控等多个方面的复杂工程系统。
它是现代社会不可或缺的基础设施，通过供应稳定可靠的电力，满足人们对能源的需求，推动社会经济的发展。
在电力系统的建设和运营中，需要充分考虑电力的供需关系、电力设备的保护与控制以及电力系统的安全与可靠等因素，以确保电力系统的稳定运行。
电力系统的概念
电力系统的概念
目前，电力主要来自水电、火电和核电。
由于用电的分散性和受地理条件的限制，负荷中心和动力资源往往相隔很远，必须将电能经变压器升高电压后，由输电线路输送到用户处，因此有必要在发电厂和用户之间建立升压和降压变电所。
为了提高供电的可靠性和经济性，还须将各发电厂联接起来并列运行。
由发电厂的发电机及配电装置、升压及降压变电所、电力线路及电能用户的电气设备所组成的统一整体，称为电力系统。
在电力系统中，变电所和电力线路所组成的部分称为电力网。
电力系统加上水电厂的水力部分以及火电厂的热力部分和热能用户称为动力系统。
动力系统、电力系统、电力网三者的相互关系。
在电力系统中，发电、供电、用电是一个统一的整体，建立电力系统在技术上和经济上有着显著的优越性，主要表现在:
1.提高供电的可靠性和电能质量。
当系统中任一发电厂事故停电时，系统中的其它发电厂可以继续供电，
使对用户供电的可靠性大大提高，电能质量也得到保证。
2.提高系统运行的经济性。
建立统一的电力系统后，可以充分利用动力资源和发挥各类电厂的作用。
例如，在丰水期，让水电厂多发电，火电厂少发电，以节省燃料;在枯水期，让水电厂少发电，担任高峰负荷，让火电厂担任基本负荷。
这样可以使水电和火电互相配合、互相调剂，充分发挥各类电厂的作
用，有利于电网安全、经济、稳定运行。
3.节省投资及减少备用容量
为了代替出故障或被检修的机组，必须装有备用机组，以保证对用户不间断的供电。
建立电力系统以后，就不必在每个电厂都装设备用机组了，只要在系统中有总的备用发电容量即可。
这样，从整个系统来看，便减少了投资。
电力系统的基本概念教学课件
2023-11-03CATALOGUE 目录•电力系统概述•电力系统的基本元件•电力系统的工作原理•电力系统的安全与保护•电力系统的发展趋势与挑战01电力系统概述定义电力系统是指通过发电、输电、配电和用电等环节，将电能从电源输送到用户的系统。
组成电力系统由发电设备、输电线路、变压器、配电设施以及用电设备等组成。
电力系统的定义与组成利用各种能源（如煤炭、水力、风能、太阳能等）进行发电，产生电能。
发电环节通过输电线路将电能从发电环节传输到配电环节。
输电环节在配电所对电能进行分配，通过配电线路输送到最终用户。
配电环节用户使用各种用电设备消耗电能。
用电环节电力系统的基本环节电力系统是现代社会经济运行的基础，保障了工业、农业、服务业等各行业的正常运转，对经济发展具有重要影响。
电力系统的重要性经济重要性电力系统为人们提供了照明、电力设备等生活必需品，保障了社会的基本运转。
社会重要性随着能源结构的转变，电力系统的环保性日益受到关注，通过发展清洁能源和高效电力技术，可以减少对环境的影响。
环境重要性02电力系统的基本元件发电机包括水轮发电机、汽轮发电机、风力发电机等。
种类工作原理额定容量发电机利用磁场和导线的相对运动产生电流。
发电机的额定容量是指其输出的最大有功功率。
030201变压器主要用于升高或降低电压。
作用基于电磁感应原理，通过改变线圈匝数来改变电压。
工作原理变压器有并联、串联等连接方式。
连接方式工作原理利用磁场和导线的相对运动产生电流，通过热效应切断电流。
作用断路器用于在电路中切断电流，防止过载和短路。
类型断路器包括空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。
断路器输电线路包括架空输电线路和地下输电线路。
类型输电线路用于将电能从发电机输送到负荷中心。
作用输电线路的额定输电容量是指其能够传输的最大功率。
额定输电容量输电线路03电力系统的工作原理电力系统的运行方式通过发电机将其他形式的能源转化为电能。
发电输电配电电力消费通过输电线路将电能从发电厂输送至负荷中心。
电力系统基本概念
电力系统基本概念电力系统是指由发电厂、输电线路、变电站和配电网组成的一个能够生成、传输和分配电能的集成网络。
它是为了满足人们对电能需求的高效提供而建立的。
一、发电厂发电厂是电力系统的核心组成部分，它主要负责将各类能源转化为电能。
常见的发电厂包括燃煤电厂、燃气电厂、核电厂、风力发电厂、水力发电厂等。
这些发电厂通过内部的发电机将机械能转化为电能，然后将电能输送到输电线路。
二、输电线路输电线路是将发电厂生成的电能从发电厂传输到变电站的通道。
输电线路主要分为高压输电线路和特高压输电线路两种形式。
1. 高压输电线路高压输电线路一般采用架空线路，通过电力塔将电能传输到较远的地方。
这种线路主要用于城市和乡村之间的短距离输电。
它采用的电压较低，输电损耗相对较大。
2. 特高压输电线路特高压输电线路采用电缆形式传输电能，它的工作电压可以高达数百千伏。
相比于高压输电线路，特高压输电线路的输电损耗更小、输电距离更远。
因此，特高压输电线路往往用于城市之间或者特远距离的输电。
三、变电站变电站是用于将输电线路传输的高电压电能转变为适合分配和使用的低电压电能的设施。
变电站具有两个主要功能：电能的变压和分布。
它可以将输送的电能升压或降压，以满足不同区域和用户的需要。
四、配电网配电网是将变电站分配的电能传送到终端用户的网络。
它包括了城市和乡村内的电缆、电线、变压器和配电盘。
配电网将电能分配给不同的用户，同时确保电力的稳定供应。
电力系统的发展离不开电力设备的不断创新和技术的不断进步。
当前，随着新能源技术的发展，可再生能源的利用日益广泛，电力系统趋向于清洁、高效和可持续的发展。
此外，智能电网等新兴技术也为电力系统的转型提供了新的机遇和挑战。
总结电力系统是一个复杂而庞大的网络，它包括了发电厂、输电线路、变电站和配电网。
这些组成部分相互协作，以提供稳定、高效和可靠的电力供应。
随着新技术的应用，电力系统在未来将进一步提高能源利用效率，并向清洁和可持续的方向发展。
1.第一章 电力系统概述
第一章电力系统(网络)概述复习《电力系统稳态分析》的基本内容，掌握电力网络的基本组成和特点。
第一节电力系统的基本概念1、电力系统的概念电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应辅助系统按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换为电能，并输送到电力用户的一个复杂的、可控的统一系统。
2、组成电力系统的设备分类电力系统中的设备分为一次设备和二次设备：一次设备：在电力系统中完成电能的生产、变换、传输、分配、使用等任务的电器设备或系统叫做一次设。
一次设备是电能的载体。
由一次设备组成的系统叫做一次系统。
二次设备：完成对一次设备进行测量、控制、保护或对一次系统进行运行调整、事故处理的设备叫做二次设备。
二次设备是信息的载体。
由二次设备组成的系统叫做二次系统或装置。
3、电力网络的概念电力网络是由变压器、输电线路、电力电抗器、电力电容器等电器设备连接而成，完成电能变换、传输、分配的网络。
4、电能的形态三相交流电、单相交流电、直流电。
5、电能作为一种商品的特点（1）与国民经济和人民的生活密切相关；（2）电能不能大量存储，产销是同时进行的；（3）任何事件的发生都会非常迅速的影响整个系统；（4）电能质量影响用电设备的效率、寿命、产品的质量。
电能质量包括：电压、频率、波形、三相对称度（5）电能生产和使用必须遵循“安全第一”的原则。
管理、操作、使用不当，将会危及人身和设备安全。
6、对电力系统的要求（1）保证安全可靠供电。
设备安全、人员安全、供电不间断。
（2）提供合格的电能。
电压（±7%~±10%）、频率（±0.2正常时~±0.5Hz 故障时）、波形（总谐波畸变率、各次谐波含量）、三相对称度（负序分量与正序分量比值的百分数，正常时2%、短时4%）。
（3）提高系统运行的经济性。
更新技术和设备、节能降耗、经济调度。
（4）符合环保要求。
达标排放废气、废渣、废水；减低电磁辐射、噪音。
电力系统概述
3.电力系统发展趋势
1）为国民经济提供更多质优、价廉、环保的电能。 2）高压直流输电 3）全国性甚至跨国性的互联电力系统
减少总备用容量比重 可以安装大容量的机组 提高供电可靠性 提高运行经济性 提高新能源在整个能源结构中的占比
课后思考
1、简述中国电力系统的发展历程？ 2、直流与交流输电各有什么特点？
2.3.3输电方式 输电方式主要有交流输电和直流输电两种 1）交流输电 通常所说的交流输电是指三相交流输电。
2）直流输电
2.4 负荷
2.4.1定义：电力负荷，又称“用电负荷”。电能用户的用 电设备在某一时刻向电力系统取用的电功率的总和，称为 用电负荷。
2.4.2负荷分类：根据电力用户的不同负荷特征，电力负荷 可区分为各种工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人 民生活用电负荷等。
谢 谢大家！
2.2.1变电站的作用 变换电压等级 汇集电流。 分配电能。 控制电能的流向。 调整电压。
2.2 变电站
2.2.2变电站电压等级分类 表2 变电站电压等级的分类
2.2 变电站
2.2.3变电站分类
按照用途分类： 1）电力变电站 2）牵引变电站（地铁，高
铁使用）
按照地位分类： 1）枢纽变电站 2）中间变电站 3）终端变电站
1）火力发电厂发电原理：将燃料化学能来生产电能，将水 变成高温水蒸气推动汽轮机，带动汽轮机。 2）火电是目前我过最主要的发电形式。。
水力发电厂
1）利用江河水流的位能来生产电能。 2）三峡水电站是世界上规模最大的水电站，也是中国有史 以来建设最大型的工程项目。装机容量2240万千瓦。
核能发电厂
1）发电原理：核燃料产生的热能，将水9-02-21
目录
1、电力系统的概念 2、电力系统的构成 3、电力系统的发展趋势
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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电力系统稳态分析PPT(1-13讲) 长沙理工
3、电力系统额定电压
国家规定的电力系统的额定电压如下表所示。
表 1-3
1000V 以上的额定电压 变压器额定线电压/kV
用电设备额定线电压/kV
交流发电机额定线电压/kV 一次绕组 二次绕组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11 － － － － 38.5 (66) 121 (169) 242 363
与用电设备相连接），线路压降很小时；或变压器本身的短 路电压较小（小于7.5%）时，允许变压器副边额定电压取 用电设备额定电压的1.05倍。 用线电压表示的抽头额定电压
220kV
升压变压器
降压变压器
5、不同电压等级的适用范围
3KV：工企业内部使用（如3KV电动机）；
1000、500、330、220kV：用于大电力系统的主干线； 110KV：小电力系统的主干线、大电力系统的二次网络； 35KV：大城市或大工业企业内部配电网络；农村电力网络； 10kV：配电网络。
瞬时功率是周期性变化的，所以无论是单相发电机和单相
电动机运行时振动都比较大。 （3）三相交流输电 1891年在制成三相变压器的基础上，德国建立第一个 三相交流输电系统。发电机电压95V、输电线路电压
25000V、输电距离178Km、用电电压112V。
三相交流输电与单相交流输电相比较主要优点是经济
性好，节省输电线路导线；三相发电机和三相电动机的瞬 时功率为常数，有效地减小了发电机、电动机运行中的振 动问题。 三相交流输电存在的主要问题是同步发电机并列运行 的稳定性问题和不同频率系统之间的联网问题。随着电力 系统输电距离的增大，制约输电容量的是不再是导体的发
题，也解决了不同频率系统之间的并网运行问题。
现代电力系统示意图如下图所示。
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第一讲：电力系统的概念电力系统的组成1 发电部分（Generation ）：发电厂，将燃料（煤炭，燃油）的化学能，核燃料的原子能，水库的水能等转化为电能。
（1） 一次能源转换：水库锅炉核反应堆（核锅炉）水电厂：利用水的势能发电（可再生能源），必须有很大的水库蓄水，受气象与季节影响大。
火电厂：能源为煤、油、天燃气（不可再生），还需要空气和水。
核电站：能源为核燃料（铀），还需要空气和水。
抽水蓄能电站：同步电发电机与电动机合一，峰谷调节，快速备用。
在电网负荷高峰时作为发电 机运行，将上游水库的水放到下游水库。
在电网负荷低谷时作为同步电动机发电机运行，将下游 水库的水吸到到下游水库。
（2） 原动机：水轮机汽轮机（3） 发电机2 输配电部分 （Power TransmissionGrid ） ： 输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心VA " 石口 …用户10KV110KV 110KV 380V 10KV 10KV 1110KV /i-\-f * 4 r 、 1______ 380V 口口 □ □, 380V 380V 500KV 火电厂汽轮机锅炉库220KV 35KVF 220KV i 00:配网 10KV 10KV 380V □ □r 电网 电力系统 动力系统 地调市调8网调省调 水电厂水轮机水n380V — 占220KV\ -JL, IV A V A 亠"•二 ： 一 500KV 串补 ，丄it■ 10KV（1）输电线（2）变电站2.1一次设备变压器断路器（开关）隔离开关（刀闸）限流电抗器（电感）载流导体（母线/输电线）CT/PT （Current Transformer/ Potential Transformer）绝缘子接地装置补偿装置（调相机/电容/静补装置）中性点设备避雷设备2.2二次设备控制系统：直流电压，控制短路器开合信号系统：警报音响，位置信号（断路器开合）测量系统：测量表计同步系统：保证同期操作（同压，同频，同相）用的设备测量设备保护设备控制设备监视设备（包括故障录波）3配电部分（Distribution Network system）电压等级与调度范围的划分1. 电网与电压等级国家规定的等级：3、6、10、35、110、220、330、500、750（KV）1、3.5、11、22. 、33.、50.、75 （万伏）其中：500，330，220KV 用于大电力系统主干线，330KV 文革期间建成的西北电网。
准备提高一个电压等级750KV ，330KV 首先上升为750KV ，其余为新建。
世界最高电压等级1100KV 。
电压等级为500/220/110（KV ）的设备升压变压器（发电机—变压器组）降压变压器线路串联电容补偿静止无功补偿 还有母线、开关和刀闸。
110KV 用于中小电力系统地调市调主干线，和大电力系统的二次网络35KV 用于大城市或大工业内部网络，以及农村网络，将改造成 110KV10KV （ 1万伏）为最常用的更低一级配电网络，即配电网使用的电压等级。
中等容量（100MW ）发电机额定电压， QFS-110-2 100;属于10KV 电压等级范畴的还有大容量发电机额定电压；6KV （6千伏）小容量发电机额定电压，还有负荷中高压电动机比重很大时才用6KV 电压 3KV （3千伏）用于工况企业内部的大功率高压异步电动机。
除家用电器外不用伏（V ）做电压单位。
在大型企业供电系统中还有220KV 降压变压器 220/6KV 变压器由6KV 电压等级供大型异步电动机。
110KV 降压变电站 110KV/27.5KV 变压器，供电气机车。
220KV 或110 KV 的电炉变压器（电弧炉）三电力系统的行业标准与电能质量首先说明：4中国计数的习惯10为一阶跃：万（104）、亿（108）…… 1电力系统的单位首先说明：中国计数的习惯104为一阶跃：万（104）、亿（108）……3欧美计数的习惯10为一阶跃：千（K 、103）、兆或百万（、M 、106）、千兆（十亿、 G 、109）…列表说明如下：1.1电功率与电能量单位欧美的单位： KW/MW/GW 即103KW/ 106KW ，即千瓦/百万千瓦/十亿千瓦。
中国的单位： 千瓦/万千瓦/亿千瓦 即KW /10MW/100000MW 因此中国的单位与欧美的单位对照 ：万千瓦为10MW 、亿千瓦为100GW 、千万千瓦为10GW 。
除家用电器外不用瓦（W ）做功率单位。
无功功率单位为：千乏 /万千乏/亿千乏Kvar/10MV ar/100000Mvar13.8KV 15.75KV 18.0KV 20.0KV 125MW 发电机组 200MW 发电机组 300MW 发电机组 600MW 发电机组 QFS-125-2 125 ；QFQS-200-2 200 ；QFS-300-2 300 ；QFN-600-2 600。
视在功率单位为：千伏安 /万千伏安/亿千伏安KVA/10MV A/100000MV A 。
例如：全国装机容量 4.15亿KW 、即415GW ,三峡电站装机容量 1820万KW 即18.2GW电能量是指一段时间内电功率的积分，电量的统计过程是由定积分的几何意义的得到的，如 图1所示。
最基本的电能量的单位为A h (t): KW.H ，即千瓦时(1千瓦X i 小时)，向大扩展就是万 千瓦时(10000 KW.H = 104KW.H )、亿千瓦时(108 KW.H )。
科学单位制中取消“电度”的单位， 我们的文档中不能用“度”。
在状态估计与 AGC 当中，电能量的单位为 An(t)“兆瓦分”，即千千瓦分(MW.M 。
将一小时 内的分钟电量An(t) 相加，得到每小时有功电量 A h (t), 单位为千千瓦时(MW.H ,或100万千瓦 时(MW.) 将一天内的小时电量 A h (t)相加，得到每天的有功电量 A day (t),单位为千千瓦时(KKW.H 。
最后，将一月、一年内的每天、每月电量相加，得到每月、每年的有功电量： A mon (t)、Ayear (t), 单位仍为千千瓦时(KKW.)或100万千瓦时(MKW.H 或10亿千瓦时(GKW.)。
1.2频率单位：现有的电力系统是三相正弦交流电源，交流电压、电流的波形如图 3所示。
我国电网电压正弦交流的周期T =0.02秒，其频率f=50 H z.。
注意，频率的单位为赫兹即(周/秒)，这是由科 学单位制定义的。
现已取消“周波”的单位，我们的文档中不能用“周波”。
标准频率f=50 H z 周/秒标准角频率 3 =2 n f=314弧度/秒1.3电压的单位：(KV)或万伏)在电路原理中，电压的单位是“伏特”，符号为V 或KV 、万伏。
电压等级的数值是交流 上标称的额定电压是有效值，在量测与计算过程中所用的电压值也是有效值。
1.4电流的单位：安(A 。
与千安(KA )有效值是幅值的关系同上。
在所有电气设备上标称的额定电流是有效值，在量测与计算过 程中所用的电流值也是有效值。
特别要注意，只有电流、电压有有效值，三相功率是实际值，不是有效值。
因为功率不是 交变的正弦函数，而是一个常量。
2电能质量及运行标准在以上数据的基础上可说明电能质量及运行标准如下：2.1频率的运行标准电网容量超过 3000MW 时为50 土 0.2HZ ,电压的有效值而不是幅值，有效值是幅值的 :0.7071，如图3所示。
在所有电气设备解列后的电气孤岛(子系统)容量不超过 3000MW 时为 50 土 0.5Hz ， 例如：华北电网频率标准 50土 0.2Hz ， 实际执行频率标准 50土 0.1Hz 其中京津塘地区的 AGC 与抽水蓄能机组按 FFC 调频， 其他地区 AGC 按 FTC 方式调联络线 潮流，按与各省(地区)网交换功率的计划曲线调整。
华北与东北联网后，两地区联络线潮流按 络线功率偏差的规定调整。
频率考核标准(频率合格率的规定) 。
3000MW 以上的系统，频率偏差超过 系统频率事故。
3000MW 以下的系统，频率偏差超过 系统频率事故。
不论容量如何，频率偏差超过 1Hz 时，超过10分钟为不合格，超过15分钟算事故。
2.2 频率运行极限的保护措施2.2.1 高频切机保护 当频率超过50H z 时，切除系统部分机组( 1)保护定值为 51.5 ( 2)机组自身保护定值为 2.2.2 低频保护(目标 DL ( 1 ) 低频减载保护 频率 时间 切 符荷比例49.0 0.2S 7%48.8 0.2S 7%48.6 0.2S 7%48.4 0.2S 7%48.2 0.2S 7%49.0特一 轮 15S 7%以上共切 6X 7%=42%的负荷2)低频减载切机当电网频率低于 46.5，电压低于 0.7，0.5S 后发电厂与电网解列，保证厂用电安全。
2.3 电压电质量及运行标准 (电压允许偏差值 )2.3.1 发电厂和变电所的母线电压允许偏差值(1) 500(330) kV 母线：正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的＋10%；最 低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。
向空载线路充电，在暂态过程衰减后线路末端电压不应超过系统额定电压的1.15倍，持续 时间不应大于 20min.(2) 发电厂和 500 kV 变电所的 220 kV 母线：正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0~+10%；事故运行方式时为系统额定电压的－ 5%~＋10%。
(3) 发电厂和220( 330)kV 变电所的110~35kV 母线：正常运行方式时，电压允许偏差为相应系统额定电压的－ 3%~＋7%；事故后为系统额定电压的± 10%。
(4) 发电厂和变电所的 10(6) kV 母线：应使所带线路的全部高压用户和经配电变压器供电的低压用户的电压，均符合 4.1.2、4.1.3、4.1.4、4.1.5各条款中的规定值。
2.3.2 用户受电端的电压允许偏差值TBC 方式进行 AGC 调整，即同时按频率偏差与联0.2H Z 时，超过 30 分钟为不合格，超过 60分钟为 0.5H Z 时，超过 30 分钟为不合格，超过 60 分钟算 H Z 2S55.00H z OS （汽轮机）428-91）(1)35 kV及以上用户的电压变动幅度，应不大于系统额定电压的10%。
其电压允许值，应在系统额定电压的90%~110%范围内。
(2)10 kV用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的土7%。
(3)380V电力用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的土7%。
⑷ 220V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的+ 5%—10%。