第3章 電力系統(tǒng)及其自動化技術1

1、電氣工程專業(yè)導論,1,電力系統(tǒng)發(fā)展簡史電力系統(tǒng)簡介發(fā)電廠電力網電力應用電力市場簡介電力新技術和發(fā)展趨勢,第三章 電力系統(tǒng)及其自動化技術,電氣工程專業(yè)導論,2,,電力工業(yè)主要生產環(huán)節(jié),一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—電力工業(yè)簡介,電力工業(yè)還包括以下環(huán)節(jié)：規(guī)劃、勘測設計、施工建設、運行調度、維護改造、安全監(jiān)察、科研開發(fā)、設備制造、教育培訓、法規(guī)標準、電力營銷（電力市場）等等。,電氣工程專業(yè)導論,3,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—歐美電力發(fā)展史,電

2、氣工程專業(yè)導論,4,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—歐美電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,5,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—歐美電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,6,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—歐美電力發(fā)展史（ 續(xù)）,結論：三相導線中損耗為：減小損耗的最合理的途徑就是提高電壓。輸電技術全部發(fā)展史的特征便是不斷提高線路電壓。,電氣工程專業(yè)導論,7,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力工業(yè)發(fā)展史（續(xù)）,新中國成立前的我國電力工業(yè)中國的電力工業(yè)始于

3、1882年，至今年已有124年的歷史； 新中國成立前，全國發(fā)電裝機容量僅為184.86萬千瓦，年發(fā)電量只有43.1億kWh，分別居當時世界第21位和第25位；輸電電壓很低，輸電電壓等級繁多，全國沒有形成統(tǒng)一的電壓級標準。,電氣工程專業(yè)導論,8,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,9,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,10,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程專業(yè)

4、導論,11,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力工業(yè)發(fā)展史（ 續(xù)）,總結：從1882年到1949年新中國成立，其間67年,基本狀況是一個十分落后的百孔千瘡的破爛攤子，電廠凋零，設備殘缺，電網癱瘓，運行維艱，技術水平相當落后，與發(fā)達國家差距較大。,電氣工程專業(yè)導論,12,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力工業(yè)發(fā)展史（ 續(xù)）,新中國成立后的我國電力工業(yè)1949年新中國成立，我國電力工業(yè)迅速發(fā)展。到1978年，全國電力裝機容量已達5712千瓦，比1

5、949年增長近30倍；年發(fā)電量2566億千瓦時，增長近59倍。1987年，裝機容量達１億千瓦；1995年，裝機容量達2億千瓦；2000年，裝機容量達3億千瓦；2004年，裝機容量達4億千瓦,電氣工程專業(yè)導論,13,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史 （續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,14,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史 （續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,15,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史 （續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,16,一、電

6、力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史 （續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,17,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,18,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,19,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,20,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,21,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導論,22,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡史—中國電

7、力工業(yè)發(fā)展史（續(xù)）,總結：目前基本上進入大電網、大電廠、大機組、高電壓輸電、高度自動控制的新時代； 全國總裝機40000萬kW（2004年4月) ，發(fā)電量為18000億kW·h （2003年底）均居世界第二位；全國人均裝機為0.2523 kW，人均發(fā)電為1380 kW·h，相當于世界人均用電量的1/2，相當于發(fā)達國家人均用電量的1/6 ；,電氣工程專業(yè)導論,23,二、電力系統(tǒng)簡介,1、電力系統(tǒng)的功能與作用 電

8、力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設備和相應的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術和經濟要求組成的一個同一系統(tǒng)。一個現代電力系統(tǒng)是由極寬闊的地域內的大量電力設備互聯在一起的。發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設備稱為電力主設備，也稱為一次設備，由主設備構成的系統(tǒng)稱為主系統(tǒng)，也稱為一次系統(tǒng)；測量、監(jiān)視、控制、繼電保護、安全自動裝置、通信，以及各種自動化系統(tǒng)等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運行的設備稱為二次設備，二次設備構成的系統(tǒng)稱為輔助系統(tǒng)，也成

9、為二次系統(tǒng)。,電氣工程專業(yè)導論,24,二、電力系統(tǒng)簡介—電力系統(tǒng)的功能與作用,電力系統(tǒng)的基本任務是安全、可靠、優(yōu)質、經濟地生產、輸送與分配電能，滿足國民經濟和人民生活需要。為了發(fā)揮電力系統(tǒng)的功能和作用，應滿足以下基本要求：滿足用戶需求；安全可靠性要求；經濟性要求；環(huán)保和生態(tài)要求。,電氣工程專業(yè)導論,25,二、電力系統(tǒng)簡介,2、現代電力系統(tǒng)的特點 電力系統(tǒng)技術上的發(fā)展是以“大機組、大電網、高電壓、高度自動化”為特征來描述；數

10、字化、網絡化、信息化、智能化技術日益提高電力系統(tǒng)的自動化水平；潔凈煤技術、水電開發(fā)、核電的發(fā)展越來越得到重視，新能源的開發(fā)利用，特別是可再生能源的開發(fā)利用也是現代電力技術的發(fā)展趨勢；建立健全的電力市場機制是提高效率、降低成本，促進電力資產的合理利用與發(fā)展的有效保證。,電氣工程專業(yè)導論,26,二、電力系統(tǒng)簡介,3、電力資源與負荷 我國一次能源蘊藏量較為豐富，煤炭資源總蘊藏量為2.6億萬噸，列世界第2位；水力資源蘊藏量有6.76

11、15;108kW，其中可供開發(fā)的就有3.7×108kW，居世界首位；其他如石油、核料、風能、太陽能、地熱等能源也較豐富。中國資源的分布（西部為主）、中國能源的結構（水、煤為主）、中國經濟的發(fā)展格局（東部領先）決定了中國電網的發(fā)展格局：西電東送、南北互供、全國聯網。,電氣工程專業(yè)導論,27,二、電力系統(tǒng)簡介—電力資源與負荷,電力系統(tǒng)的負荷按供電可靠性分為三類：一級負荷：對一級負荷中斷供電，將可能造成生命危險、損壞設備、破壞生

12、產過程，使大量產品報廢，給國民經濟造成重大損失，使市鎮(zhèn)生活發(fā)生混亂。二級負荷：對二級負荷停止供電，將造成大量減產，交通停頓，使城鎮(zhèn)居民生活受到影響。三級負荷：不屬于一、二級負荷的其他負荷。,電氣工程專業(yè)導論,28,二、電力系統(tǒng)簡介,4、電力系統(tǒng)構成 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸配電系統(tǒng)及負荷組成的統(tǒng)一整體，通常覆蓋廣闊的地域。,電氣工程專業(yè)導論,29,二、電力系統(tǒng)簡介—電力系統(tǒng)構成,,電力系統(tǒng)和電力網,電氣工程專業(yè)導論,30,二、電力

13、系統(tǒng)簡介—電力系統(tǒng)構成,,電力系統(tǒng)示意圖,電氣工程專業(yè)導論,31,二、電力系統(tǒng)簡介,5、電力系統(tǒng)設備一次設備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設備的總稱； 包括：發(fā)電設備、輸電設備、變電設備、配電設備、用電設備等。二次設備是指電力系統(tǒng)中用來測量、監(jiān)視、控制、繼電保護、安全自動裝置、通信，以及各種自動化系統(tǒng)等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運行的設備。 包括測量儀表、控制裝置、繼電保護及自動裝置、直流電源設備等。,電氣工

14、程專業(yè)導論,32,二、電力系統(tǒng)簡介,6、交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)直流電是指電流的大小相對于時間是恒定的，方向也不改變。交流電是指電流的大小及方向隨時間做周期性變化。通常交流電是指按正弦規(guī)律變化的。,電氣工程專業(yè)導論,33,二、電力系統(tǒng)簡介—交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng),,三相交流輸電系統(tǒng)示意圖,交流輸電中同步發(fā)電機并聯運行穩(wěn)定問題？,電氣工程專業(yè)導論,34,二、電力系統(tǒng)簡介—交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng),,直流輸電系統(tǒng)示意圖,電氣工程專業(yè)導論,35,二、

15、電力系統(tǒng)簡介,7、電力系統(tǒng)的運行電力系統(tǒng)的基本參量： 電壓、電流、阻抗（電阻、電抗、容抗）、功率（有功功率、無功功率）、頻率等。,三相交流波形,電氣工程專業(yè)導論,36,二、電力系統(tǒng)簡介—電力系統(tǒng)的運行,,交流電路的功率,電氣工程專業(yè)導論,37,二、電力系統(tǒng)簡介—電力系統(tǒng)的運行,,純電容電路的功率,純電感電路的功率,電氣工程專業(yè)導論,38,二、電力系統(tǒng)簡介—電力系統(tǒng)的運行,一個具體的電力系統(tǒng)可以用以下基本參量來描述：總裝機容量