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第三节电力系统规划及计算1．电力系统的任务是什么?其规划设计标准有哪些内容?电力系统的根本任务是在国民经济发展计划的统筹规划下，合理开发能源，用最低综合成本，向国民经济各部门和各电力用户提供充足、可靠而质量合格的电能。

规划设计电力系统的技术标准，也叫可靠性准则，它包括两方面的主要内容，即供电的充足性和供电的安全性。

目前供电充足性水平已普遍采用概率性准则，而评价供电安全性的标准，目前仍按规定故障形态的确定性指标来进行考核，如《电力系统安全稳定导则》。

2．电力系统规划的意义和任务是什么?电力系统规划的意义是为了保证电力系统的建设满足整个社会对电力的需求，合理地利用现有一次能源资源，以最佳的投资效果，使未来电力系统安全、可靠、经济运行；同时电力系统投资巨大和建设周期长的特点也要求做好电力系统规划。

电力系统规划的任务是：研究电力系统发展(包括电源开发和电网发展)的战略目标及部署；研究电力如何与国民经济其他各部门协调发展以及电力工业内部各环节之间如何协调发展；研究合理的发电能源结构；研究电源、电网的发展规模和合理布局；研究如何充足、可靠、优质地向用户提供电能和节能节电战略等。

电力系统规划一般分为近期(5年左右)、中期(5—15年)和长期(15—30年)3个阶段。

3．规划设计电力系统时应满足哪些基本要求?规划、设计电力系统时，应满足经济性、可靠性和灵活性的基本要求，包括：(1) 正确处理近期需要与计划发展、基本建设与生产运行、经济与安全、一次系统(发、变、送、配)与二次系统(自动化、通信、安全自动化和继电保护)的配套建设和协调发展等主要关系，以求得最佳的经济效益。

(2) 电力系统应当具有《电力系统安全稳定导则》所规定的抗扰动能力，防止发生灾害性的大面积停电。

(3) 设计与计划部门在设计与安排大型工程项目时，应力求使其建设过程中的每个阶段能与既有的电力系统相适应，并能为电网安全与经济运行提供必要的灵活性。

4．电网建设规划的原则内容和任务有哪些?(1) 电网建设规划的原则是：全网出发，分层分压，主次分明。

其内容主要包括尽量采用高一级电压，以满足10—15年的需要；简化并确定电压等级和网络结构，按电压等级分层，按供电区域范围分区，在同一个供电网中，相邻电压的级差不宜小于2，以满足降低网损的需要；线路输送容量、变电站站址、主变压器的选择及继电保护、通信、远动、自动化等应满足相应的要求；对特种用户，如重要用户、畸变负荷、冲击负荷、波动负荷及不对称负荷用户和高层建筑用户的供电，应满足有关技术要求。

并在规划建设时做到：1) 主干线路必须加强，高压主干骨架应尽早形成。

2) 二次供电网环路布置，地区一次配电网(35～110kv)力求简化。

3) 无功补偿就地平衡。

4) 可行方案应运用技术经济比较法和优化技术，来决策最优方案。

(2) 电网建设规划的任务包括：1) 研究和提出电网输电和供电区域在规划阶段内的结构、参数及规划容量。

2) 电网的电压等级、导线截面、线路回数、导线分裂根数及线路补偿度参数的选择。

3) 在电源点的位置选定后，与上级或有关电力规划部门共同确定电网覆盖区域内的220kV及以上线路和变电站如何与电源的合理配置。

5．什么是电网的可靠性?其内容如何?电网的可靠性主要是指电网的充足性和安全性两项指标。

充足性表示电网内有足够的发、输、配电设施来满足用户的负荷需要(不仅是发电功率和供电负荷的平衡)，它是按静态的或事故后停运的状态来分析，一般是指元件是否过负荷、中枢点电压波动是否越限等，它是表达电网静态情况的。

目前对大电网供电充足性评价已发展到定量阶段，并可以用来计算大电网及其供电点的充足性指标。

安全性是表示电网发生扰动时的承受能力，也就是对任一种扰动的反应能力，包括局部的和大面积的扰动及失去主要电源和输电设施的情况，它是表达电网动态情况的。

大电网的安全性是用一系列的准则来评估的，如果它能承受某种给定事件条件，则电网被认为是可靠的，如三相或单相接地短路故障、一条线路检修时另一条线路故障等，但这类准则不能反应事件的风险或概率。

从对运行的影响来看，充足性不足可以引起局部电力不足，而安全性不足将造成停电的蔓延甚至整个电力系统停止运转。

目前大电网的可靠性评估只涉及充足性，用概率方法分析安全性则是将来的目标。

6．电网的可靠性指标如何分类?电网的可靠性指标主要有三类，即事件的频率、事件的持续时间和事件的严重程度。

其基本计算公式为P = f d / T式中P——事件发生的概率；f——事件发生的频次；d——事件持续的时问；T统计时间（若以年为单位，则T=8760h）。

若按严重程度划分，则电网的可靠性指标又可分为三种，即：(1) 电网问题指标。

电网问题是指偶尔发生事故后，在电网中造成的后果，如线路过负荷或负荷点的电压波动超过规定的界限。

电网问题指标包括事件发生的频率、事件的平均持续时间、事件发生的概率等等，如线路过负荷的持续时间为6.5h／年，频率为0.05次/年，10 。

则过负荷概率为0.05×6.5／8760=3.71×5(2) 电网状态指标。

电网状态指标是用来衡量不同偶发事故给电网造成影响的严重程度，即按事件的严重程度将其分类。

(3) 负荷消减指标。

负荷消减指标就是任一事件的严重程度都用负荷的减小量来表示，而不考虑事件所引起的电网问题。

7．新形势下的电力系统规划设计应满足哪些基本原则？在电力体制改革不断深化的今天，为适应国民经济的发展需要，电力工业必须保持相应的发展速度，并抓好电力工业的战略性结构调整。

目前，我国正在制定第十个五年汁划和2010年远景规划的规划设计，在新的形式下，其规划设计应当把握好以下几个原则：(1) 以国民经济和社会发展为基础，将电力发展规划纳^国民经济和社会发展规划中，坚恃统一规划，搞好综合平衡、地区平衡，保证电力供应满足国民经济和社会发展的需要。

(2) 要贯彻国家能源政策、产业政策和环境政策等各项方针政策。

(3) 坚持以市场为导向，以经济效益为中心，充分发挥市场对资源配置的基础性作用，实现资源优化配置。

(4) 要突出以结构调整为重点，优化电力资源布局，注重电源结构和地区布局的统筹合 理安排。

(5) 要注重科技进步，以科技进步促进生产力的发腱，以科技进步促进电力负荷增长方 式的转变，从而实现电力工业的持续、稳定、健康发展。

8．什么是有名值和标幺值?采用标幺值计算时的基值体系和优点是什么？有名值是电力系统各物理量及参数的带量纲的数值，其特点是量值的物理慨念清楚。

标 幺值是各物理量及参数的相对值，是不带量纲的数值。

标幺值是相对某一基值而言的，同一 有名值，当基准值选取不一样时，其标幺值也不一样。

它们的关系如下）基值（与有名值同单位有名值标幺值＝ 采用标幺值汁算的优点：电力系统由许多发电机、变电器、线路、负荷等元件组成，它 们分别接人不同电压等级的网络中，当用有名值进行潮流及短路计算时，各元件接人点的物理量及参数必须折算成计算点的有名值进行计算，很不方便，也不便于对计算结果进行分析。

而采用标幺值进行计算时，则不论各元件及计算点位于哪一电压等级的网络中，均可将它们的物理量与参数标幺值直接用来计算，计算结果也可直接进行分析。

当某个变压器的变比不是标准值时，只需对变压器等值电路参数进行修正，不影响计算结果按基值体系的基值电压传递到各电压等级进行有名值的换算。

基值体系中只有两个独立的基值量，一个为基值容量B S (或功率)，一般取容易记忆及换算的数值，如取100、1000MV A(MW)等，或取该计算网络中某一些发电元件的额定容量(功率)。

另一个为基值电压B U 取各级电压的标称值。

标称值可以是额定值的1.0、1.05、1.10倍。

如取500／330／220／11OkV 或525／346.5／23l ／115.5kv 或550／363／242／121kv ，其他基值量(电流B I 阻抗B Z 等)可由以上两个基值量算出。

基值之间满足以下关系B U =3B Z B IB S =3B U B I9．如何对不同基值的标幺值进行换算?由于同一有名值在不同的基值条件下其标幺值不同，在实际电网计算中就经常遇到额定 值为基准的标幺值和统一基准的标幺值的换算。

不同基准值下的标幺值换算，以电抗为例介 绍如下。

若电抗以I UX 3=表示，用统一基值表示的电抗标幺值为BB U I X X 3*=式中 B U 、B I ——统一基准值；X ——电抗有名值。

用额定值作基准值的电抗标幺值为NN N U I X X 3*= 式中 N I 、N U ——分别是额定电流及额定电压。

比较以上二式，得NB B N N I I U U X X **= 由于一般计算中常用量为电压和容量，因此常用的变换式可经变换为 NB BN N S S U U X X 2**⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 同样变压器名牌参数短路电压百分值 %100*3(%)NT N d U X I U = 将其除以100就变为以额定值为基准的变压器电抗标幺值，由此即可求得统一基准值的变 器电抗标幺值N B B N dT S S U U U X 2*100(%)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=10．如何计算输电线路的实际参数?输电线路的等值电路如图1-2所示：电路中各参数(即单位长输电线路)的计算公式分 别为：(1)电阻。

电阻的计算公式为km S R /,Ω=ρ式中 ρ——导线电阻率，Ω·mm2／km(由于考虑超高压电力线路都是多股绞线，实际长度比测量值长2％~3％，实际截面也比标称截面小，以及三相交流电的集肤和邻近效应使导线有效截面减小，最终使电阻增大等原因，在电网计算中使用的电阻率均比直流电阻率略大，一般铜用18.8，铝用31.5)S ——导线载流部分标称截面积，mm2。

(2) 电抗。

1) 对单导线 km r D X r eq /,0157.0)/lg(1445.01Ω+=μ式中 r ——导线半径，mm 或cm ；Deq ——三相导线几何均距，即三相相间距离的三次立方根(Deq ＝3ca bc ab D D D )，若三相按线间距离D 等边三角形排列时，Dq=D ，三相水平排列时，Dq=1.26D ，单位同r ；r μ——导线材料的相对导磁率，对铜和铝，r μ=l 。

从上式可以看出：①输电线路单位长度电抗的大小，主要决定于三相导线的几何均距，即线间距离，因此高压线电抗大，低压线电抗小；架空线电抗大，电缆线电抗小；②虽然线间距离、导线截面等与线路结构有关的参数对电抗有影响，但它们均在对数符号内，故各种线路的电抗值变化不大，近似计算时，35kV 及以上线路可取X1=0.4，6～10kV 线路可取1X =0.36，0.38kV 线路可取1X =0.33。