电力系统基础概念之表计类型
电力系统基础相关概念总结
电力系统概念汇总CHAPTER11、什么是电力系统？什么是电力网？他们都由那些设备组成？电力系统：由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应辅助设备、按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。
组成：电力系统是由发电机、变压器、线路、负荷等4类设备组成的有机整体。
其组成按照功能分3个层次：电力网络：升压变压器+输电线路+降压变压器+配电线路电力系统：发电机+电力网络+用电设备（用电负荷）动力系统：电力系统+发电厂动力部分（一次能源转换设备）2、电力网的额定电压是怎样规定的？电力系统各类元件的额定电压与电力网的额定电压有什么关系？I）电力线路的额定电压和系统的额定电压相等；II）发电机的额定电压与系统的额定电压为同一级别时，其额定电压规定比系统的额定电压高5%；III）变压器接受功率一侧的绕组为一次绕组(相当于受电设备)，输出功率一侧的绕组为二次绕组(相当于供电设备)；IV）变压器一次绕组的额定电压与系统的额定电压相等，但直接与发电机联接时，其额定电压则与发电机的额定电压相等。
V）变压器二次绕组的额定电压规定比系统的额定电压高10%，如果变压器的短路电压小于7%、或直接(包括通过短距离线路)与用户联接时，则规定比系统的额定电压高5%。
3、升压变压器和降压变压器的分接头是怎样规定的？变压器的额定变比和实际变比有什么区别？变压器分接头：①为满足电力系统的调压要求，电力变压器的绕组设有若干个分接抽头———分接头，相应绕组的中心抽头称之为主抽头。
②变压器绕组额定电压，指主轴头对应的绕组额定电压。
③分接头位置用“%”示出，表示抽头偏离主抽头的额定电压％④分接头的设置：双绕组变压器——分接头设在高压侧三绕组变压器——分接头分别设在高压侧和中压侧⑤分接头调节方式与个数:个数为奇数（含主抽头）变压器变比A)额定变比：kN=高压侧额定电压/低压侧额定电压B)运行变比：k=高压侧分接头电压/低压侧额定电压C)标么变比：k*=k/kN(or：k*=k/kB——见2.6节)4、电能生产的主要特点是什么？对电力系统运行有哪些基本要求？特点：同时性，瞬时性，与日常生活联系的密切性基本要求：1、供电安全可靠；2、电能质量良好；3、系统运行经济；4、环境友好。
电力系统配电自动化基础知识
环网柜
计量保护
30 30
第三十页，编辑于星期日：二十一点 六分。
配电自动化基础知识
第三十一页，编辑于星期日：二十一点 六分。
配电自动化的定义
配电自动化指利用现代计算机、微电子、 网络及通信技术，实现配电网的运行监控 及管理的自动化、信息化，以保证配电网 的安全经济运行，提高供电质量及生产管 理效率。
子站 无线公网
通信管理机
无线主设备
无线专网
无线公网
无线从 设备
配电 终端
无线从 设备
配电 终端
无线从 设备
配电 终端
无线从 设备
配电 终端
配电 终端
工业以 太网
工业以 太网
配电 终端
子站 PLC
通信管理机 PLC主设备
交换机 子站
处理机
PLC从 设备
配电 终端
PLC从 设备
配电 终端
电力线
PLC从 设备
车站箱式变电所
25 25
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枢纽箱式变电所
26 26
第二十六页，编辑于星期日：二十一点 六分。
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第二十七页，编辑于星期日：二十一点 六分。
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第二十八页，编辑于星期日：二十一点 六分。
综合自动化保护
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智能电网是已有新技术应用的综合与升华
智能电网是个筐？
智 能
电
网
传统输配电网 现代电力技术 现代测控技术
计算机技术
通信技术
电力电子技术
42 42
第四十二页，编辑于星期日：二十一点 六分。
电力系统的基本概念
§1.1 电力系统的基本概念
2020年前后，随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河上 一系列大型水电站的开发，西部和北部大型火电厂和沿海核 电站的建设，以及一大批长距离、大容量输电工程的实施， 电网结构进一步加强，真正形成全国统一的联合电网。在全 国统一电网中充分实现西部水电东送，北部火电南送的能源 优化配置。此外，北与俄罗斯、南与泰国之间也可能实现周 边电网互联和能源优势互补。
年份
2004 2005 2006 2007
发电量/亿kW ·h 21943 24975 28344 32559
§1.1 电力系统的基本概念
•装机容量：现居世界第二位。
表5 1980年以来中国发电设备装机容量
年份 装机容量/亿kW
年份 装机容量/亿kW
年份 装机容量/亿kW
年份 装机容量/亿kW
1980 0.659 1988 1.155 1996 2.322 2004 4.42
口火电厂开发出来送往京津唐地区 。
2020年西电东送方案
传输功率 1.2亿千瓦
京津唐
500kv 330kv 220kv
火电厂 水电厂 核电厂 变电站
长江三 角洲
珠江三 角洲
§1.1 电力系统的基本概念
电力系统为什么要互联并网运行呢？
1.采用高效率大容量机组—减少备用容量
最大单机容量 最大发电厂
2.合理利用动力资源—水、火电互补
（2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 （3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。
• 几个基本参量
(1) 总装机容量: 指该系统中实际安装的发电机组额 定有功功率的总和，以千瓦（KW）、兆瓦 （MW）、吉瓦（GW）为单位计。
§1.1 电力系统的基本概念
第一章 电力系统的基本概念
第一章电力系统的基本概念1-1 电力系统的组成1.1 电力系统的组成电力系统：生产、输送、分配、消费电能的各种电气设备连接而成的整体。
电力网络：电力系统中输送和分配电能的部分。
含变压器和输电线。
电力系统和电力网示意图1-2 电力系统的额定电压和额定频率1.2.1 电力系统的额定电压和额定频率的定义电气设备都是按照指定的电压和频率来进行设计制造的，这个指定的电压和频率，称为电气设备的额定电压和额定频率。
•当电气设备在额定电压和频率下运行时，具有最好的技术性能和经济效果。
1.2.2电力系统的额定电压由上表可以看出：•同一电压等级下，各种设备的额定电压不完全相等；•各电气设备的额定电压之间有一个相互配合的问题。
1.2.2 电力系统的额定电压•电力线路的额定电压：等于系统的额定电压；•发电机的额定电压：比系统的额定电压高5%；•变压器的额定电压：–一次绕组：•直接与发电机相连：等于发电机的额定电压；•不直接与发电机相连：等于系统的额定电压；–二次绕组：比系统的额定电压高10%或5%。
1.2.3 电力系统的额定频率我国规定，电力系统的额定频率：50Hz；简称——工频。
1-3 对电力系统运行的基本要求1.3.1 电力系统运行的特点•不能大量储存；•暂态过程非常短促；•与国计民生密切相关。
1.3.2 电力系统运行的基本要求•供电安全可靠；•优质；•经济；•环保。
1-4 电力系统的接线方式1.4.1 电力系统接线方式的分类•无备用；•有备用。
1.4.2 电力系统主要的无备用接线类型•单回路放射式网络1.4.2 电力系统主要的无备用接线类型•干线式网络1.4.2 电力系统主要的无备用接线类型•树状网络1.4.2 电力系统无备用接线的特点•接线简单；•设备费用少；•运行方便；1.4.2 电力系统无备用接线的缺点•供电可靠性低；•长线路时，线路末端电压偏低。
1.4. 3 电力系统的有备用接线•双回路网络–优点：•简单，运行方便；•供电可靠性高；•电压质量较高。
电力系统的基本概念
对于环式网： 优点：供电可靠且较双回路要经济。 缺点：运行调度复杂，且故障时电压质量差。
两端供电网： 是常见的接线方式，但必须有两个及两个以
上的独立电源。
3、选择接线方式考虑的因素：
供电可靠，有良好的电能质量和经济指标， 经过各种方案的技术、经济比较，而且也要考虑 运行调度灵活和操作安全。
第一章 电力系统的基本概念
第一节 电力系统概述
一、电力系统的形成和发展： 从1831年法拉第发现了电磁感应定律，到1875 年巴黎北火车站发电厂的建立，电真正进入了实 用阶段。
Δ 第一次高压输电技术：
1882年 直流输电（法国）
德普勒（Marcel Depree）用装在米斯巴赫 煤矿的直流发电机功率约为3kw，以 1500~2000VDC沿57km电报线，把电能送至慕 尼黑国际博览会，供给一台电动机，使装饰喷泉 转动。
f=50HZ±0.2 U=UN±5% 波形：正弦波 3、保证系统运行的经济性
三、单一电力系统的联合
优点： 1、提高供电的可靠性； 2、合理地调配用电，降低联合系统的最大负荷，减 小系统发电设备的总装机容量； 3、合理地利用各类发电厂，提高运行的经济性 4、联合系统容量很大，个别负荷的波动对系统电能 质量影响很小
缺点： 需要投资，特别是系统间相距较远时。
第四节 电力系统的接线方式
一、几种典型接线方式的特点： 由地理接线图可见，复杂的接线可以简化分
解为几种典型的接线方式，大致可分成两大类： 无备用和有备用方式。
1、有备用接线方式：
包括单回放射式、干线式和链式网络。即：每 个负荷只能靠一条线路取得电能。见图1-16（a） (b)(c)（P21）
第1章 电力系统的基本概念
发电机的额定电压比电网的额定电压高5%。
1.05UN
UN
1.05UN 1.0UN
0.95UN
变压器的额定电压
1.2.1 电力系统的额定电压
一次绕组：
1.0UN
变压器一次绕组直接与发电机联接时，1.05UN
二次绕组：
1.1UN
内阻抗小于7.5％的小型变压器和供电距离很短的变 1.05UN
压器，
1.2.1 电力系统的额定电压
它包括从发电、变电、输电、配电直到用电这样一个全过程。
动力系统: 电力系统加上发电厂的动力部分，就称为动 力系统。
火电厂的动力部分包括汽轮机、锅炉、供热管道和热用户，水电 厂的动力部分包括水库和水轮机，核电厂的动力部分包括反应堆和 汽轮机。
电力网：电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网， 它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。
输电线路： 输送电能
用电设备： 把电能转换成适合用户需要的其他形式 的能量
1.1.1 电力系统的组成
基本概念： 1、电力系统 2、电力网 3、动力系统
发电机
动力部分
电力网
1.1.1 电力系统的组成
负荷
电力系统
动力系统
图1.1动力系统、电力系统和电力网的示意图
1.1.1 电力系统的组成
电力系统：把这些生产、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称为电力系统，
2）按用途分类 直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、 终端杆塔、换位杆塔
1.4.1 架空线路的结构
图1.8 架空线路的一个耐张段
4、绝缘子
（1）作用
使导线与杆塔间
保持绝缘
（2）分类 针式绝缘子 悬式绝缘子 瓷横担等
电力系统基础课件_图文
* 53/
2、电力系统无功功率平衡
• 无功平衡： – 无功电源=无功负荷+网络损耗
• 无功功率的平衡原则： – 分层、分区、就地平衡的原则；
* 54/
发电机
3、电力系统中的无功功率电源
同步调相机
* 55/
3、电力系统中的无功功率电源
静电电容器
静止无功补偿器 静止无功发生器
* 29/
骨干电网的接线方式
* 30/
未来中国的骨干电网
* 31/
3、电磁环网问题
（1）什么是电磁环网？ 指不同电压等级运行的线路,通过变压器电磁 回路的联接而构成的环路；
（2）弊端 容易引起系统热稳定、暂态稳定的破坏；潮流 调度分配困难等。
* 32/
4、 关于中性点的运行方式
（1）中性点概念： • 作星型（Y型）连
– 主要考虑因素： 110kV以上电网，绝缘投资与运行 维护费用考虑要接地。 10kV、35kV电网，供电可靠性考 虑不接地。
* 35/
4、关于中性点的运相间电压为线电压，仍能向用户短时供电； （2）中性点对地电压上升为相电压，另外两相对地 电压上升为线电压大小。
记者随即联系了南京市供电部门，电力营销部负责人告诉记者，原因虽 然还没查明，但突发停电已经恢复，应该不会再有这种问题出现了。南京 供电公司周大平书记告诉记者，技术人员在停电一发生就赶往调度中心分 析故障原因，研究相应的对策对策。此次故障可能是不明谐波造成的，由 于电网比较大，网上地铁、商场、钢铁厂等用电大单位很多，任何环节一 旦有冲击造成电压波动，就会导致电网受谐波影响，从而导致电力自动保 护装置启动断电保护措施，避免电网大面积故障。现在各用电单位都已恢 复了供电，城南最长影响时间约5-6分钟，城中约1-2分钟。虽然外地也发 生过此类故障，但南京还是首次出现这种故障。供电部门期待查明原因后 ，找出对策，今后避免再发生此类“休克”故障。供电部门提醒市民，遇 到停电别慌，将电视等电器的电源拔掉，恢复供电后再插插头。快报记者 吴宏 鲍铭东（现代快报）
第一章-电力系统基本概念PPT优秀课件
➢1-1 电力系统概述 ➢1-2 电力系统的特点和运行要求 ➢1-3 电力系统的接线方式和电压等级 ➢1-4 三相电力系统的中性点运行方式
第一章 电力系统的基本概念
需
1o 电力系统的组成？
掌
2o 电力系统的特点？
握 的
3o 系统电压等级？
问
4o 各设备额定电压？
题
5o 中性点运行方式？
500kV • 目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、
俄、巴西、南非等国） • 我国晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程，
世界上第一条投入商业化运行的1000千伏输电线路
（3）直流输电、紧凑型输电和灵活交流输电
• 直流输电在远距离输电中具有优越性，我国已有 多条±800kV输电线路。
• 电压愈来愈高、容量和规模愈来愈大的区域性、地区性、 全国性甚至跨国性的电力系统
高压？
（2）特高压（1000kV以上）输电的出现与展望
• 习惯上，1～100kV为高压， 100～1000kV为超高压， 1000kV以上为特高压。
• 20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究 • 1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV • 20世纪90年代日本300km的1000kV，但至今运行于
对应于一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线 路电压。但从设备制造角度和电力工业发展，国家 标准规定标准电压等级
➢ 所谓额定电压，就是发电机、变压器和电气设 备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。
➢ 国家规定了标准电压等级系列，
– 有利于电器制造业的生产标准化和系列化 – 有利于设计的标准化和选型 – 有利于电器的互相连接和更换 – 有利于备件的生产和维修等
电力系统概念
直流正极负极接地运行有哪些危害
直流正极接地有造成保护误动的可能，因为一般跳闸线圈均接负极电源，若这些回路在发生接地或绝缘不良会引起保护误动作。直流负极接地与正极接地也是同样的道理，如回路中再有一点接地就可能造成保护拒动。因为两点接地将使跳闸或合闸回路短路，这时还可能烧坏继电器触点。
一次设备的概念：是直接参与发输配电能的系统中使用的电气设备。如：发电机、变压器、电力电缆、输电线、断路器、隔离开关、避雷器等。由这些设备连接在一起构成的电路称为一次接线或主接线。它包括：①生产和转换电能的设备。如发电机、变压器、电动机。②接通和断开电路的开关设备。如高低压断路器、负荷开关、熔断器、隔离开关、接触器等。③保护电器：如限制短路电流的电抗器、防御过电压的避雷器等。④载流导体：如传输电能的软硬导体及电缆等。⑤接地装置。
二次设备的概念：是指对一次设备的工况进行检测、控制、调节、保护，为运行人员提供运行工况或生产指挥信号所需要电气设备。如测量仪表、继电器、控制及信号器具、自动装置等，这些设备通常由电流互感器和电压互感器的二次绕组的出线以及直流回路，按着一定的要求连接在一起构成的电路，称为二次接线或二次回路。它包括：①测量互感器（与二次连接的部分）②测量表计（用于测量电路中的电气参数）③继电保护和自动装置（用于监视一次系统的运行工况迅速反应异常和事故，作用于断路器进行保护控制）④操作电器（如各类型的操作按钮、把手，实现对电路的操作控制。）⑤直流电源设备（如蓄电池、直流发电机、硅整流装置等供给控制保护用的直流电源及厂用直流负荷和事故照明用电等）
为什么说提高功率因数可以改善电压质量？
电力系统基本概念.ppt
我国最早的水电站
❖ 云南劝业道道台刘岑舫找到云南最大商户王 筱斋，谈及不自办电力，将让权于人的无奈 。
❖ 王筱斋出面召集董瑞章、刘诚等十九位同仁 联名以民间股份制形式成立耀龙电灯公司。
❖ 在德国工程师的指导下，石龙坝水电站工程 耗资60万银元，历22月艰辛，于1912 年农 历4月12日建成，装机两台，每台240千瓦。
我国的电力工业
❖ 最早的火电厂 ❖ 最早的水电厂 ❖ 我国的现在电力工业现状
我国的总装机容量 输电企业 供电企业 电力工程造价 厂用电率 网损率
杨树浦发电厂-大上海工业时代的坐标
❖ 杨树浦发电厂前身是建于1882年的英商上海 电光公司，是中国第一家电气公司，也是世 界上最早的发电厂之一，
❖ 1893年被工部局收购，并于1911年筹建新厂 ，1913年建成运行发电，到1923年已成为远 东最大的火力发电厂。
❖ 新中国成立后，朱德元帅曾登上石龙坝电站 引水渠，叹道："要好好保护电站，它是中国 水电发展的老祖宗。"
我国最早的水电站
❖ 石龙坝引起人们广泛关注，是在2003年岁末 ，包括人民日报、新华网、中国青年报在内 的多家媒体报道称，中国最早的发电机面临 悲壮退役的命运：2002年以来，4家位于螳 螂川上游生产氟硅酸的小企业排出的污水， 使电厂发电机转轮、辅助设备和引水管受到 严重腐蚀损坏，于2003年10月14日停产。
❖ 配电网：在负荷中心，把电能分配给各个用户，短 距离、小容量、低压。
基本定义
❖ 动力部分
火力发电厂的锅炉、汽轮机、供热网络等 水利发电厂的水库、水轮机。 核能发电厂的反应堆。 风能、太阳能等。
电力系统的基本概念
电力网的额定电压、传输功率和传输距离之间的关系见表2-2
➢220 kV及以上：用于大型电力系统的主干线。 ➢110kV：用于中小型电力系统的主干线。 ➢35kV：用于大型工业企业内部电力网。 ➢10kV：常用的高压配电电压，当6kV高压用电设备较多时， 也可考虑用6kV配电。 ➢3kV：仅限于工业企业内部采用 。 ➢380/220V：工业企业内部的低压配电电压。
•特点：中性点始终保持零电位。
•优点
节约绝缘投资。发生 单相短路时，非故障相对 地电压不变，电气设备绝 缘水平可按相电压考虑。 因此，我国110kV及以上 的电力系统基本上都采用 中性点直接接地的方式 。
➢ 地区变电站：是对地区用户供电的变电所，一般为 110-220KV供电，时一个地区或城市的主要变电站
➢ 终端变电站：处于电力网的末端，直接向本地负荷 供电，而不再向其他地区输送电能。
8
二、电力系统的特点
1．电能不能大量储存。 ——连续性 2．电力系统的过渡过程十分短暂。——短暂性 3．与国民经济各部门的关系密切。——相关性
★ 10kV以上波形畸变率不大于4％；380V／220V线 路波形畸变率不大于5％。
13
3. 提高系统运行的经济性
电力系统的经济指标一般是指火电厂的煤耗以及电厂的厂 用电率和电力网的网损率等。
环境保护问题也将成为对电力系统运行的基本要求。
联合电力系统是由若干单一系统互联组成，它容易满足对 电力系统运行的基本要求，但同时又必须在技术上采取措施， 以满足电力系统稳定性的要求。
14
建立联合电力系统电力系统的优点
1．可以减少系统的总装机容量。 2．可以减少系统的备用容量。 3．可以提高供电可靠性。 4．可以安装大容量的机组。 5．可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。
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。
电力系统分析基础知识点总结
电力系统分析基础目录稳态部分一．电力系统的基本概念填空题简答题二．电力系统各元件的特征和数学模型填空题简答题三．简单电力网络的计算和分析填空题简答题四．复杂电力系统潮流的计算机算法简答题五．电力系统的有功功率和频率调整1．电力系统中有功功率的平衡2．电力系统中有功功率的最优分配3．电力系统的频率调整六．电力系统的无功功率和频率调整1．电力系统的无功功率平衡2．电力系统无功功率的最优分布3．电力系统的电压调整暂态部分一．短路的基本知识1.什么叫短路2.短路的类型3.短路产生的原因4.短路的危害5.电力系统故障的分类二．标幺制1.数学表达式2.基准值的选取3.基准值改变时标幺值的换算4.不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算三．无限大电源1.特点2.产生最大短路全电流的条件3.短路冲击电流im4.短路电流有效值Ich四．运算曲线法计算短路电流1．基本原理2.计算步骤3.转移阻抗4.计算电抗五．对称分量法1.正负零序分量2.对称量和不对称量之间的线性变换关系3. 电力系统主要元件的各序参数六．不对称故障的分析计算1.单相接地短路2.两相短路3.两相接地短路4.正序增广网络七．非故障处电流电压的计算1.电压分布规律2.对称分量经变压器后的相位变化稳态部分一一、填空题1、我国国家标准规定的额定电压有 3kv 、6kv、 10kv、 35kv 、110kv 、220kv 、330kv、 500kv 。
2、电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。
3、无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。
4、有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式、环式、两端供电网络。
5、我国的六大电网：东北、华北、华中、华东、西南、西北。
6、电网中性点对地运行方式有：直接接地、不接地、经消弧线圈接地三种，其中直接接地为大接地电流系统。
7、我国110kv及以上的系统中性点直接接地，35kv及以下的系统中性点不接地。
二、简答题1、电力网络是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。
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。
电力系统的基本概念(2)
一 、 电力系统的基本概念
电力系统概述
图1-1 动力系统、电力系统、和电力网络示意图
１. 1 电力系统概述
１.1.1 电力系统的组成 ➢电力系统：是由生产、输变、分配和消耗电能的电气设备 （发电机、变压器、电力线路以及各种用电设备等）联系 在一起组成的统一整体。
➢动力系统：是电力系统加上发电厂动力部分。
2、根据日负荷曲线计算的几个量 （1）总耗电量
24
Wd 0 Pdt
km
（2）日平均负荷
PavW 2d4214024P dt
（3）负荷率 k m 和最小负荷系数Leabharlann kmPav Pmax
Pmin Pma x
说明：负荷率 k m和最小负荷系数 是说明负荷曲线的起伏特性的。
这两个系数不仅用于日负荷曲线，也可用于其他时间段的负荷 曲线。 2、有功年负荷曲线（年最大负荷曲线）（P14） 年最大负荷曲线：就是描述一年内每月(或每日)最大有功负荷 变化的情况。
220
230
220
242
330
345
330
345
500
525
500
525
1．2．3 额定频率 我国电力系统的额定频率为50HZ，简称工频。 知识拓展:我国规定电力系统正常运行时，允许的频率偏移应 不超过：±0.2—0.5HZ。 一般： (1)电网容量在300万KW及以上者不超过±0.2HZ。 (2)电网容量在300万KW及以下者不超过±0.5HZ。 (3)实际运行中，跨省电力系统保持在±0.1HZ的范围内。
1、保证供电可靠性 知识拓展:保证供电的可靠性是分级对待的。 Ⅰ类：供电中断，损害人生安全、巨大损失。 Ⅱ类：供电中断，大量减产。 Ⅲ类：可停电
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
4
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
5
T1
T2
G ɶ
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
1
▲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
2
电力系统分析
第一章 电力系统的基本ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ念
3
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
1电力系统的基本概念
1.2.2 额定电压等级
(1) 意义： 意义： 为进行设备的成批、系列化生产及设备互换， 为进行设备的成批、系列化生产及设备互换，必须规定额 定电压标准——即规定的额定电压等级 定电压标准 即规定的额定电压等级 (2) 标准额定电压的分类及适用范围： 标准额定电压的分类及适用范围： 100V以下：蓄电池、安全照明 以下： 以下 蓄电池、 500V以下：一般工、民用电气设备 以下： 以下 一般工、 1000V以上：高压电气设备 以上： 以上
第一章 电力系统的基本概念
1.2 电力系统的额定电压和额定频率
1.2.2 电气设备额定电压的配合 (4) 变压器分接头 举例——SF31500/220 ±2× 2.5% ⑧ 举例 ×
第一章 电力系统的基本概念
1.2 电力系统的额定电压和额定频率
1.2.2 电气设备额定电压的配合 (5) 网络平均额定电压 VN：500 330 220 110 35 10 6 3 0.38 Vav：525 345 230 115 37 10.5 6.3 3.15 0.4 变压器平均变比k 变压器平均变比 av：变压器两侧网络平均额定电压之比 2× 2.5%，升压型、 例： SF31500/220 ±2× 2.5%，升压型、降压型变压器一律 为： kav =230/10.5 不同电压等级的适用范围： (6) 不同电压等级的适用范围：
第一章 电力系统的基本概念
1.2 电力系统的额定电压和额定频率
1.2.2 电气设备额定电压的配合
(1)基本原则： 基本原则： 基本原则 一般允许电气设备正常运行电压为额定电压的0.95~1.05 ① 一般允许电气设备正常运行电压为额定电压的 电压偏移± ％ （电压偏移±5％），并尽量运行在额电压 线路电压损耗一般为10% ② 线路电压损耗一般为 (2)线路沿线电压的理想分布： 线路沿线电压的理想分布： 线路沿线电压的理想分布
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
32
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
35
图1.15 全局能量管理系统示意图
36
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。
7
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。
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电表是电能表的简称，是用来测量电能的仪表，又称为电度表，火表，电能表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。
按用途分为：工业与民用表、电子标准表、最大需量表、复费率表
按结构和工作原理分为：感应式(机械式)、静止式(电子式)、机电一体式(混合式)
按接入电源性质：交流表、直流表
机械式电能表和电子式电能表区别
机械式电能表是根据电磁感应的原理制造而成，当电压线圈接入电源电压，电流线路通过负载电流，两线圈产生的磁通可使铝转盘上出现涡流，涡流与磁通相互作用形成转动力矩而使转盘转动；
电子式电能表是将电压电流施加在固态的电子器件上，通过电子器件或专用集成电路输出与瓦时成比例的脉冲的仪表，故电子式电能表又称静止式电能表，其是相对于机械表而言的；
机电一体式电能表是一个由机械表向电子表过度的一个产品，是在机械表的转盘上增加传感器，通过传感器送来的脉冲对电能进行累加计算或作其他处理的电表。
电子式电能表相对机械表有以下几个优点：1）精度高，误差线性好；2）体积小，重量轻；3）长期工作不需要调校，4）功能上可以方便扩展其他功能，如多费率、预付费、防窃电、多功能、集中抄表等。
5）性价比高，受原材料影响小。
电能表的种类
1．有（无）功电能表
通过将有（无）功功率对时间进行积分的方式来测量有（无）功电能的仪表。
2．双向作用电能表
按两个（功率）方向测量电能的仪表。
3．感应式电能表
通过以感应测量元件的圆盘旋转为工作方式的仪表。
4．静止式电能表
通过电流和电压作用于固态（电子）元件，产生输出脉冲频率与所测量功率成正比的仪表。
5．静止式有（无）功电能表
由电流和电压作用于固态（电子）器件而产生与瓦时（乏时）成比例输出量的仪表。
6．多用户静止式有功电能表
包封在一个表壳内，通过电子器件的固定组合，同时测量多个电能用户有功电能的仪表。
7．混合式多费率电能表
以感应式系列电能表产生和所测量功率成正比的输出脉冲频率，其费率功能由电子电路实现的仪表。
8．静止式多费率电能表
测量单元由电流和电压作用于固态（电子）器件而产生与电能成比例的输出量，其费率功能由电子电路实现的仪表。
(在电力系统中，把某一时刻各类用电设备消耗的电功率总和称为电力负荷，其单位为千瓦（kw）。
电力负荷随时间是不断变化的，可用日（或年）负荷曲线来描述。
当电力负荷大量增加时，就会形成电网的负荷高峰；当电力负荷大量喊少时，又会形成电网的负荷低谷。
当负荷曲线上的峰值和谷值之差太大时，发、供电设备的容量不能被充分利用，造成运行不经济。
严重时，还会危及电网的安全运行。
为了加强电力生产的调度管理，平抑负荷曲线，现在已开蛤采取经济手段调整负荷的措施。
例加，实行多种电价的制度，用以鼓励用电的用户在某段时间内多用电，某段时问内
少用电或不用电，以调整电力负荷；提高电力负荷率，这样做对供、用电双方都是有利的。
为满足上述要求，制成了各种型式的复费率（或多费率）电能表。
复费率（或多费率）电能表又称分时计量电能表、这种表可为按多种电价的费率收取电费提供电量依据，也为加强经济管理提供可靠数据。
）
)
9．IC卡预付费电能表
一种具有IC卡通讯接口的电能计量仪表，可以按照协议好的特定付费方式完成电能计量、数据处理及用户用电控制。
它包括计量单元、指示器、负荷开关和其它辅助装置。
(预付费电度表又叫做定量电能表、IC卡电度表，除了具有普通电能表的计量功能外，特别的是用户先买电，买电后才能用电，若用完电后用户不继续卖电，则自动切断电源停止供电。
)
10．机电式预付费电能表
由感应式电能表实现电能计量、电子线路实现数据处理和预付费功能的仪表。
11．电子式预付费电能表
全部由固态（电子）器件实现电能计量、数据处理和预付费功能的仪表。
12．多功能电子式电能表
由测量单元和数据处理单元等组成，除计量有功（无功）电能量外，还具有分时、测量需量等两种以上功能，可完成多种计量方式、负载管理和远距离传输数据，并能显示、储存和输出数据的仪表。