电力系统chap1-重庆大学电气学院赵渊.ppt

1,电力系统稳态分析,重庆大学电气工程学院电力系 主讲老师 赵渊教授,2,课程简介,电力专业一门重要的专业基础课 先修课程: 电路原理、电机学、电磁场，等 “电力系统及其自动化”方向后续专业课： 电力系统故障分析、电力系统稳定分析、电力系统继电保护、电力系统规划、电力系统可靠性、发电厂电气部分、电力系统运行与控制、电力市场，等,3,课程内容,电力系统分析：稳态分析、暂态分析 稳态：电力系统正常的、相对静止的运行状态 发电功率与负荷功率相等 所有运行设备的电流、电压、频率、波形在允许范围 所有发电机在负荷正常变动和小扰动时保持同步 暂态：从一种运行状态向另一种运行状态过渡的过程 本质区别：电力系统稳态中运行变量的变化特性与时间无关，描述其特性的是代数方程；电力系统暂态中的运行变量与时间有关，描述其特性的是微分方程4,课程内容,稳态分析的主要内容： 电力系统的基本知识（第一章） 电力系统各元件的特性和数学模型（第二章） 电力系统的正常运行状态的分析和计算—潮流计算（第三、四章） 电力系统的运行调节和优化（第五、六章）,5,课程特点,涉及电力系统正常运行状态下的各种计算、分析和优化控制 理论性强、计算多 内容随新理论、新技术的发展不断丰富、充实,6,课程考试及答疑,平时成绩 20 平时作业及课堂表现 出席情况 答疑安排： 时间待定 地点待定 考试安排： 初步定在5月19日（课程结束后1周考试）。

7,教材及参考资料,陈珩，电力系统稳态分析，中国电力出版社 华智明，电力系统稳态计算，重庆大学出版社 何仰赞等，电力系统分析（上、下册），华中理工大学出版社,8,9,10,11,第一章 电力系统的基本概念,第一节 电力系统概述 第二节 我国电力工业和电力系统简介 第三节 电力系统运行应该满足的要求 第四节 电力系统的结线方式和电压等级 学时：5 本章作业： 《电力系统稳态计算》 25页：思考题1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6 23页：习题1-1,12,第一节 电力系统概述,电力系统的形成和发展 电力系统的组成 电力系统的基本参量和结线图,13,第一节 电力系统概述,电力系统的形成和发展 1831年 电磁感应和电磁力定律的发现奠定了发电机和电动机的理论基础此后很快出现原始的交流发电机、直流发电机和直流电动机 1882年 第一次出现了高压输电（直流1500~2000V，57km，1.5kW） 1885年 在制成单相变压器的基础上，实现单相交流输电 1891年 制成三相变压器和三相异步电动机的基础上，实现三相交流输电（2.5kV），形成近代电力系统的雏形 电力系统的发展经历了： 直流交流 单相三相 低压高压,14,第一节 电力系统概述,近代电力系统（超/特高压、远距离、大容量） 在输电电压、输送距离、输送功率等方面有了千百倍的增长 在电源构成、负荷成分等方面也有很大的变化 在运行管理上实现了高度自动化 当前世界上交流输电线路的输电电压已超过1000kV，输送距离已超过1000km，输送功率已超过5000MW。

个别跨国电力系统中发电设备的总容量则已超过400GW 为解决交流输电同步发电机并联运行的稳定性问题，直流输电又得到应用，±800kV，距离1000km以上,15,第一节 电力系统概述,电力系统的组成,发电厂：生产电能的工厂，将其它各种形式的一次能源（煤、石油，天然气等的化学能、核能、水的势能、风能、潮汐、地热、太阳能等）转换为电能16,第一节 电力系统概述,升压变：将发电机的机端电压升高到输电电压 设置升压变的理由： 减小远距离输电的损耗 实现大容量输电 由于运送一次能源与输送电能相比不经济（铁路40％和水运的1/3） ，发电厂多建于能源基地，例如坑口火电厂； 由于发电机的设计、制造原因，发电机机端额定电压一般小于20kV17,第一节 电力系统概述,输电网络：将发电厂生产的电能输送到配电系统 输电电压：与输电距离和输送功率有关 输电方式：三相交流、高压直流,18,第一节 电力系统概述,配电网络：将高压电能逐级降压后分配给电力用户，在电力网中主要起分配电能作用的网络就称为配电网络 高压配电电压：35kV、63kV 、110kV 中压配电电压：10kV、6kV 低压配电电压：380V/220V 电力用户：有消耗电能的设备，电力系统的服务对象,19,第一节 电力系统概述,几个基本概念 电力系统：由生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路和各种用电设备（一次设备）以及测量、保护、控制、通讯等智能装置（二次设备）组成的统一整体。

电力网络：由变压器、变换器 、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分常称电力网络，即电力系统中除发电机和电力用户以外的部分 动力系统：电力系统和动力部分的总和其中，动力部分，包括火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备；水电厂的水库、水轮机等；核电厂的核反应堆等 ——广义电力系统,20,Single Line Diagram,21,第一节 电力系统概述,,三者的关系：,22,第一节 电力系统概述,电力系统的基本参量和结线图 总装机容量（有功功率） 电力系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和 以千瓦（1kW=103W）、兆瓦（1MW=106 1MW＝0.1万千瓦）、吉瓦（1GW= 109W）为单位 年发电量（电度量）： 系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和 以兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）、太瓦时（TWh）为单位,23,第一节 电力系统概述,最大负荷（有功） 一般指规定时间内，如一天、一个月或一年内，电力系统有功功率负荷的最大值，以千瓦、兆瓦、吉瓦为单位 额定频率： 我国所有交流电力系统的额定频率为50Hz国外存在额定频率为60Hz、25Hz的电力系统 最高电压等级： 电力系统中最高电压等级电力线路的额定电压，以千伏（kV）为单位,24,第一节 电力系统概述,地理结线图：显示电力系统中各发电厂、变电站的地理位置，电力线路的路径及其相互间的联结。

电气结线图：显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气连接25,华中电网,26,第二节 我国电力工业及电力系统简介,我国电力工业概况 我国主要电力系统 我国电力工业发展前景,27,第二节 我国电力工业及电力系统简介,我国电力工业概况 1882年 英国商人开办的上海电光公司所属的乍浦路电灯厂（12kW） 1911 上海杨树浦电厂，12.1万kW(1924年)，远东第一发电厂 1949年 全国发电装机容量185万kW，世界第21位 1987年 全国发电装机容量突破1亿kW 1995年3月 全国发电装机容量达到2亿kW 1996年 装机容量和发电量跃居世界第2位 2000年4月 全国发电装机容量突破 3亿kW 2004年5月全国发电装机容量突破 4亿kW 2005年12月27日全国发电装机容量突破 5亿kW 2006年底达到62200万千瓦，全国发电装机容量突破6亿千瓦 2007年底突破7亿千瓦（71329万千瓦） 2008年底为7.92亿千瓦 2009年底为8.74亿千瓦 2010年底为9.62亿千瓦,同比增长10.07%（5年年均增长13.22%） 2011年底为10.56亿千瓦,新增容量9041万千瓦(连续6年超过9000万千瓦) 2012年底为11.44亿千瓦,新增容量8020万千瓦,28,三峡 （长江，1820/2240万千瓦，世界第一） 溪洛渡 （金沙江第3个梯级电站，1260万千瓦，中国第二，世界第三） 白鹤滩 （金沙江第2个梯级电站，1250万千瓦） 乌东德 （金沙江第1个梯级电站，760万千瓦） 龙滩 （红水河，630万千瓦 ） 向家坝 （金沙江第4个梯级电站，600万千瓦 ） 二滩 （雅砻江 ，330万千瓦） 2004年9月26日，位于黄河上游的公伯峡水电站首台机组投产，使我国水电装机容量突破1亿千瓦大关，处于世界第一 2010年5月份，随着中国华能集团公司云南澜沧江小湾水电站4号机组建成投产，全国水电装机容量突破2亿千瓦； 2011年，全国水电装机容量达到2.3亿千瓦，居世界第一,大型水电站建设,29,电网建设,1972年，我国第一条330kV刘天关线路将陕、甘、青电网互联形成西北电网 1981年底，我国第一项自行施工设计的500kV平武输变电工程建成投产。

现在500kV线路已构成我国电网的骨干网络 1990年 葛上线±500kV直流输电线路双极运行，实现华中和华东两大区电网非同期联网，标志着我国进入大电网、大机组、交直流超高压输电的新阶段 除西北电网330kV外，其它跨省电网和山东电网已建成500kV主网架,30,特高压输电,西北电网青海官亭至兰州东750千伏输变电工程截至2006年9月26日零时已安全稳定运行一周年，按照“十一五”期间电网规划要求，西北电网将新增750kV输电线路4900km 国家电网公司：晋东南至荆门特高压交流试验示范工程起于山西长治，经河南南阳，南至湖北荆门，跨越黄河、汉江，全长约653.8千米，额定电压1000kV，最高运行电压1100kV，自然输送功率500万千瓦 07年5月21日，四川—上海±800千伏特高压直流输电示范工程在上海奠基，额定输送功率640万千瓦，最大输送功率700万千瓦全长约2000公里，工程动态投资估算约180亿元，计划于2011年建成投运 南方电网公司：云南昭通—广西桂林—广东惠东1000kV交流线路，全长1200km，输电能力400～500万千瓦；云南－广东±800kV直流线路，全长1600km，输电容量500万千瓦,31,第二节 我国电力工业及电力系统简介,我国电力工业概况（经济发展，电力先行） 目前基本上进入大电网、大电厂、大机组、特高电压输电、高度自动化的新时代；每年增长超过10%（2007年装机容量同比增长14.36% ），但仍面临缺电，能源强度高（单位产值消耗的能源高，能源利用率低）；基于绿色可再生能源的分布式发电和智能电网是今后的发展方向,32,第二节 我国电力工业及电力系统简介,今后我国发展电力工业的方针： 继续发展燃煤火电厂（煤炭世界第三），并提高这类电厂的效率。

环保问题） 加速水力资源的勘察和水电厂建设（水能资源世界第一）生态问题） 加紧建设高压输电线路和电力系统资金、占地问题) 及早掌握核能发电技术，以创造条件建设更多核能发电厂安全问题，必由之路） 因地制宜，利用其它再生能源发电依赖技术进步）2012年中国陆上风电新增装机容量1590万千瓦，占全球新增容量三分之一以上，,33,第二节 我国电力工业及电力系统简介,我国主要的电力系统,2011年12月9日，青藏联网工程正式投入试运行，结束了西藏电网长期孤网运行的历史 ，实现了除台湾之外的全国电网互联 2009年6月30日，亚洲第一、世界第二的超高压、大长度、大容量琼州海峡500kV跨海联网工程正式投运，结束了海南“电力孤岛“的历史34,第二节 我国电力工业及电力系统简介,我国电网组成 国家电网公司：东北电网公司、华北电网公司、华东电网公司、华中电网公司（含重庆、四川、湖北、河南、湖南、江西 ）、西北电网公司、西藏电力有限公司（国网公司控股） 南方电网公司：由广东、广西、云南、贵州、海南五个省级电力公司组成35,电网主网架示意图,36,第二节 我国电力工业及电力系统简介,我国的主要发电公司 五大发电集团：中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司。

四小豪门：华润电力、国华电力、国投电力、中广核,37,第三节 电力系统运行应满足的要求,电力系统运行的特点 对电力系统运行的基本要求 单一电力系统的联合,38,第三节 电力系统运行应满足的要求,电力系统运行的特点 与国民经济关系密切 电能一般不能大量储存 生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割 电力系统的暂态过程非常。