東北電力大學電力系統(tǒng)課件講座1

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1、,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第一章 緒論,（,Introduction to Power System),問題,人類為何選擇使用電能？,電能是如何產(chǎn)生的？,電能是如何傳輸?shù)?？什么是電力系統(tǒng)？,電力系統(tǒng)運行的特點和要求？,電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容及特點？,2,人類為什么選擇使用電能？,十八世紀，蒸汽機發(fā)明：熱能機械能，劃時代的工業(yè)革命,十九世紀，人類開始使用電能，進入電氣化時代。,3,顯

2、著優(yōu)點,潔凈,：環(huán)保,方便,:,輸送、分配、使用,節(jié)能,:,能耗小，轉(zhuǎn)換效率高,人類為什么選擇使用電能？,電 氣 化,4,人類為什么選擇使用電能？,2002,年，中國電力消費在終端能源消費中的比例為,42,，,2020,年達到,70,左右。,2002,年，中國人均電力消費,1280,千瓦時，僅相當于,20,世紀,70,年代的世界平均水平，約為目前世界平均水平,2500,千瓦時的一半。,試想：沒有電能你的生活會如何？,蘇維埃電氣化共產(chǎn)主義（,_,）,5,1830,年,法拉第發(fā)明電磁感應(yīng)定律，為未來電力工業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。,1875,年,第一臺火力發(fā)電機組（直流發(fā)電機）在法國巴黎火車站，照明。,18

3、79,年,美國舊金山實驗電廠開始發(fā)電，這是世界上最早出售電力的電廠。,1882,年,美國愛迪生紐約珍珠街電力系統(tǒng)，,6,臺直流發(fā)電機，,110V,，,照明。,1884,年,變壓器發(fā)明。為三相交流及大容量、遠距離輸電奠定基礎(chǔ)。,1889,年,美國,Oregon,和,Portland,建立長,21,公里的交流輸電系統(tǒng)。,1891,年,德國世界上第一個三相交流輸電系統(tǒng)，距離,179,英里、電壓,12000,伏。,1897,年,電壓為,44000KV,的輸電線路在美國,Utah,州建成。,電壓等級不斷升高，電網(wǎng)規(guī)模逐步增大,截至,2002,年：全球發(fā)電裝機容量約為,35,億千瓦,總發(fā)電量超過,15,億

4、千瓦時,電力工業(yè)發(fā)展的歷程,6,1882,年,英國商人在上海創(chuàng)辦了上海電氣公司，裝機容量,12KW,，,5,盞電燈。,1913,年,上海楊樹浦發(fā)電廠發(fā)電，,1924,年該廠裝機,12,臺，總?cè)萘?121MW,，,成為當時遠東第一大發(fā)電廠。,1949,年,以前，僅東北有,220KV,和,154KV,的電網(wǎng)（日本人建造）。,80,年代,，形成了,17,個以,220KV,為骨干輸電網(wǎng)的跨省地區(qū)電網(wǎng)和省際電網(wǎng)。,1972,年,由甘肅天水陜西關(guān)中的,534KM,的我國第一條,330KV,輸電線路工程。,1981,年,由河南平頂山湖北武漢的全長,595KM,的我國第一條,500KV,輸電線路。,1989,

5、年,建成了我國第一條遠距離,500KV,葛洲壩上海的直流輸電線路,1997,年三峽工程建設(shè)，,26,臺,700MW,，,15,回,500KV,交流及三回,500KV,直流，連接華東、華中、河南、四川、廣東等電網(wǎng)，中國電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的核心。,2006,年,甘肅官廳第一條,750KV,交流輸電線路,目前，形成,7,個跨省區(qū)電網(wǎng)和山東,500KV,的主干網(wǎng)絡(luò),我國電力工業(yè)的發(fā)展,7,電力系統(tǒng)是如何描述的？,19802002年全國發(fā)電量如圖示（億千瓦時）,8,電力需求旺盛、增長快,1882,年我國開始使用電能,1987,年全國發(fā)電裝機容量突破,1,億千瓦,1995,年,3,月，裝機容量突破,2,億千瓦,到,

6、1996,年，發(fā)電裝機容量居世界第,2,位。,2000,年,4,月，全國裝機突破,3,億千瓦,2004,年,5,月底，全國裝機容量突破,4,億千瓦,2005,年底我國裝機總?cè)萘繉⑼黄?5,億千瓦。,105年,不到,8,年,5,年,4,年,1.5,年,每,增加,1,億裝機,2000,年容量,3,億千瓦,1995,年容量,2,億千瓦,1987,年容量,1,億千瓦,1978,年容量,5712,萬千瓦,1949,年容量,185,萬千瓦,9,中國電網(wǎng),500,kV,220,kV,330,kV,火電廠,水電廠,核電廠,新疆,西藏,東北,華北,西北,川渝,華中,華東,南方,電網(wǎng)覆蓋率 96.4%,10,電能

7、是如何產(chǎn)生的？,大規(guī)模電能是由,同步發(fā)電機,產(chǎn)生,同步發(fā)電機發(fā)電原理？回顧一下電機學知識,.,機械能,電能,11,電能是如何產(chǎn)生的？,推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的能源形勢的形式多種多樣，大家說說,.,蒸汽,水力,風力,火力、核、地熱,水力發(fā)電,風力、潮汐發(fā)電,12,13,福建安砂水電廠寬縫重力壩,14,15,電能是如何傳輸?shù)模?16,電能是如何傳輸?shù)模?電動機等,墻壁上,17,電力系統(tǒng)是如何描述的,電壓(,KV）,1000（,計劃建設(shè)中）、750（建設(shè)中）、500、330、220、110、60、35、10、0.6 0.38/0.22,頻率（,HZ）50，60,裝機容量,發(fā)電量,最大負荷,電氣接線圖,地理位置

8、接線圖,18,電力網(wǎng)絡(luò),電力網(wǎng)絡(luò)是連接發(fā)電機與用電設(shè)備（負荷）的中間環(huán)節(jié)，由變壓器和輸電線路組成，實現(xiàn)電能的傳輸與分配的功能。,電力網(wǎng)絡(luò)是由許多子電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、互聯(lián)而成，分區(qū)分層是電力網(wǎng)絡(luò)的一大特點。,輸電網(wǎng)絡(luò)、高壓配電網(wǎng)絡(luò)、中壓配電網(wǎng)絡(luò)和低壓配電網(wǎng)絡(luò)。,19,電力網(wǎng)絡(luò)接線方式,電力網(wǎng)絡(luò)接線形式主要是指電力網(wǎng)絡(luò)的輸電線路、變壓所與用戶之間的電氣連接關(guān)系。,電力系統(tǒng)的接線形式對保證安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟地向用戶供 電具有非常重要的作用。,通常按照供電可靠性分為無備用和有備用兩類。,20,電力網(wǎng)絡(luò)接線方式,（,1,）無備用接線（開式）,每一個負荷點只能從一電源點獲得電能。應(yīng)用于對供電可靠性要求較低的網(wǎng)絡(luò)

9、或負荷。,(a),放射式,(b),干線式,(c),鏈式,21,（,2,）有備用接線（閉式）,每一個負荷點只能從兩個或兩個以上的電源點獲得電能。應(yīng)用于對供電可靠性要求高的網(wǎng)絡(luò)，如輸電網(wǎng)等。,(a),放射式,(b),干線式,(c),鏈式,(d),環(huán)網(wǎng),(e),兩端供電網(wǎng),電力網(wǎng)絡(luò)接線方式,22,電力線路輸送的功率一定時，輸電電壓越高，線路電流越小，導線等載流部分的截面積越??；但電壓越高，對設(shè)備絕緣水平的要求越高，設(shè)備的投資越大。綜合上述考慮，對應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離有一最合理的線路電壓。,國際電工委員會的,IEC,標準電壓,對電壓等級的選擇建議在任意國家內(nèi)，相鄰兩級電壓之比不應(yīng)小于,2,倍。,

10、我國規(guī)定的電力網(wǎng)標準電壓等級為線路的額定電壓，主要有,0.22/0.38,、,3,、,6,、,10,、,35(60),、,110,、,220,、,330,、,500KV,、,750KV,、,1000KV,。,額定電壓等級,23,輸電線路,電能的輸送是在輸電線路上進行的。,按結(jié)構(gòu)可分為,架空線路,和,電纜,兩類,直流輸電線路和交流輸電線路,24,架空輸電線路,25,電 纜,26,變電站主要承擔電能的電壓等級變換以及能量分配的主要任務(wù)。,變電站主要分為發(fā)電廠內(nèi)升壓變電站、一次變電站（輸電變電站）、二次變電站（配電變電站）、用戶變電所等。,屋內(nèi)、屋外,變電站,27,500kV,交流變電站全景,28,

11、220kV,交流變電站,29,電力系統(tǒng)的構(gòu)成,20,世紀中葉以來出現(xiàn)的大電力系統(tǒng)，是一切工業(yè)系統(tǒng)中，規(guī)模最大、層次復雜、資金和技術(shù)密集的人造復合系統(tǒng)，是人類工程科學史上最重要的成就之一。,現(xiàn)代電力系統(tǒng),由電力流、信息流、貨幣流,構(gòu)成,30,電力流：,由高壓設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器、輸電線路以及其它配電裝置）構(gòu)成（,一次系統(tǒng),），實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)化和變換、電能傳輸、分配、使用。,信息流：,由傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)和計算機構(gòu)成的，旨在電力系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全和經(jīng)濟運行的監(jiān)控、保護、自動控制、調(diào)度自動化等（,二次系統(tǒng),）,；,貨幣流：,電能的市場行為交易活動。,電力系統(tǒng)的構(gòu)成,31,電力系統(tǒng)運行的特點,電力系統(tǒng)

12、運行的特點,電能不能大量儲存，要求電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用幾乎是在同一瞬間內(nèi)完成。,電能和社會的生產(chǎn)、人民的生活、國家的國民經(jīng)濟緊密相關(guān)。,電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程短促，因此電力系統(tǒng)的安全監(jiān)測與控制非常困難。,32,電力系統(tǒng)運行基本要求,電力系統(tǒng)運行的基本要求,供電安全可靠性,根據(jù)可靠性要求不同，分為,、,、,負荷。,電能的優(yōu)質(zhì)性,頻率、電壓、波形,運行的經(jīng)濟性,一次能源的消耗、網(wǎng)損和線損,33,美加,2003,年“,8.14”,大停電事故,紐約一篇漆黑，布什一臉無奈，與,911,并提,34,本課程的主要內(nèi)容及特點,電力系統(tǒng)分析,是主要研究電力系統(tǒng)在正常以及故障下的運行狀態(tài)。,該課程該課程既是,

13、專業(yè)課,，也是,專業(yè)基礎(chǔ)課,。是學習和研究該領(lǐng)域的重要課程。,35,電力系統(tǒng)分析,電路,電機學,自控,其它,保護,控制,調(diào)度,設(shè)備,其它,電磁場,特點：,理論性強,實踐性強,工程性強,本課程的主要內(nèi)容及特點,工程,理論,工程,36,本課程的主要內(nèi)容及特點,主要框架,電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析,電力系統(tǒng)暫態(tài),電力系統(tǒng)電磁暫態(tài),電力系統(tǒng)機電暫態(tài),37,本課程的主要內(nèi)容及特點,主要內(nèi)容,電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析,電力系統(tǒng)元件的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型,電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學模型,電力系統(tǒng)潮流分析,電力系統(tǒng)運行與控制,無功,/,電壓控制,有功,/,頻率控制,38,本課程的主要內(nèi)容及特點,主要內(nèi)容,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析,同步電機的數(shù)學模型,電力

14、系統(tǒng)故障分析,電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析,靜態(tài)穩(wěn)定,暫態(tài)穩(wěn)定,39,本課程的主要內(nèi)容及特點,實踐環(huán)節(jié),電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計,仿真系統(tǒng)實驗,電力系統(tǒng)物理仿真,電力系統(tǒng)數(shù)字仿真,40,電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計,給定一兩機（水火電），,4,個變電所的電力系統(tǒng)，進行潮流計算、短路計算、無功,/,電壓計算（手算和計算機）、穩(wěn)定性計算（計算機,),41,電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗室,（綜合樓,1,樓）,電力系統(tǒng)元件特性方面實驗,電力系統(tǒng)調(diào)度運行方面實驗,電力系統(tǒng)故障分析方面實驗,電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面實驗,42,電力系統(tǒng)數(shù)字仿真實驗室,（二教,12,樓）,43,電力系統(tǒng)輔助分析軟件包,課程組自主研發(fā),多機電網(wǎng)變電站聯(lián)合仿真系統(tǒng),（中國電科院研制）,電力系統(tǒng)數(shù)字仿真實驗室,（二教,12,樓）,44,電力系統(tǒng)動態(tài)實時仿真系統(tǒng),（清華大學研制）,電力系統(tǒng)計算機輔助分析軟件,加拿大曼尼托巴,HVDC,研究中心,其它輔助軟件,45,開設(shè)實驗,：,電力系統(tǒng)計算機潮流,電力系統(tǒng)計算機短路計算,電力系統(tǒng)計算機無功,/,電壓優(yōu)化計算,電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計算,電力系統(tǒng)機電暫態(tài)計算,46,