国家级精品课程电力系统分析第一章绪论

第一章绪论（Introduction to Power System)问题❑人类为何选择使用电能？❑电能是如何产生的？❑电能是如何传输的？什么是电力系统？❑电力系统运行的特点和要求？❑电力系统分析课程的主要内容及特点？人类为什么选择使用电能？❑十八世纪，蒸汽机发明：热能－机械能，划时代的工业革命❑十九世纪，人类开始使用电能，进入电气化时代。

人类为什么选择使用电能？显著优点❑洁净：环保❑方便 :输送、分配、使用❑节能 :能耗小，转换效率高电气化人类为什么选择使用电能？❑2002年，中国电力消费在终端能源消费中的比例为42％，2020年达到70％左右。

❑ 2002年，中国人均电力消费1280千瓦时，仅相当于20世纪70年代的世界平均水平，约为目前世界平均水平2500千瓦时的一半。

试想：没有电能你的生活会如何？苏维埃＋电气化＝共产主义（^_^）电力工业发展的历程1830年法拉第发明电磁感应定律，为未来电力工业发展奠定基础。

1875年第一台火力发电机组（直流发电机）在法国巴黎火车站，照明。

1879年美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。

1882年美国爱迪生纽约珍珠街电力系统，6台直流发电机，110V，照明。

1884年变压器发明。

为三相交流及大容量、远距离输电奠定基础。

1889年美国Oregon和Portland 建立长21公里的交流输电系统。

1891年德国世界上第一个三相交流输电系统，距离179英里、电压12000伏。

1897年电压为44000KV的输电线路在美国Utah 州建成。

电压等级不断升高，电网规模逐步增大截至2002年：全球发电装机容量约为35亿千瓦我国电力工业的发展1882年英国商人在上海创办了上海电气公司，装机容量12KW，5盏电灯。

1913年上海杨树浦发电厂发电，1924年该厂装机12台，总容量121MW，成为当时远东第一大发电厂。

1949年以前，仅东北有220KV和154KV的电网（日本人建造）。

80年代，形成了17个以220KV为骨干输电网的跨省地区电网和省际电网。

1972年由甘肃天水－陕西关中的534KM的我国第一条330KV输电线路工程。

1981年由河南平顶山－湖北武汉的全长595KM的我国第一条500KV输电线路。

1989年建成了我国第一条远距离±500KV葛洲坝－上海的直流输电线路1997年三峡工程建设，26台700MW ，15回500KV交流及三回±500KV直流，连接华东、华中、河南、四川、广东等电网，中国电网联网的核心。

2006年甘肃官厅－第一条750KV交流输电线路电力系统是如何描述的？020004000600080001000012000140001600018000808488929600年总发电火电水电1980~2002年全国发电量如图示（亿千瓦时）电力需求旺盛、增长快⏹1882年我国开始使用电能⏹1987年全国发电装机容量突破1亿千瓦 ⏹1995年3月，装机容量突破2亿千瓦⏹到1996年，发电装机容量居世界第2位。

⏹2000年4月，全国装机突破3亿千瓦⏹2004年5月底，全国装机容量突破4亿千瓦2005年底我国装机总容量将突破5亿千瓦。

不到8年5年4年1.5年每增加1亿装机11.522.533.52000年容量 3亿千瓦1995年容量 2亿千瓦1987年容量 1亿千瓦1978年容量 5712万千瓦中国电网500kV 220kV 330kV 火电厂水电厂核电厂新疆西藏东北华北西北川渝华中华东南方电能是如何产生的？❑大规模电能是由同步发电机产生❑同步发电机发电原理？回顾一下电机学知识……..定子转子机械能电能电能是如何产生的？推动转子旋转的能源形势的形式多种多样，，大家说说…..蒸汽水力风力火力、核、地热水力发电风力、潮汐发电电能是如何传输的？热负荷电力网络110KVG G 锅炉G核堆GG水库G锅炉G锅炉G锅炉G 锅炉G锅炉GMMM M380/220V 380/220V 6KV10KV35K V110KV110KV500KV直流+500KV220KV水库电力系统动力系统电能是如何传输的？A 相B 相C 相220V 用电设备380V 用电设备A 相B 相C 相10KV 中压配电网380/220V 低压配电网火线地线零线机壳保护接地（地线）配电变压器电动机等墙壁上…电力系统是如何描述的❑电压(KV）1000（计划建设中）、750（建设中）、500、330、220、110、60、35、10、0.6 0.38/0.22❑频率（HZ） 50，60❑装机容量❑发电量❑最大负荷❑电气接线图❑地理位置接线图电力网络●电力网络是连接发电机与用电设备（负荷）的中间环节，由变压器和输电线路组成，实现电能的传输与分配的功能。

●电力网络是由许多子电力网络发展、互联而成，分区分层是电力网络的一大特点。

●输电网络、高压配电网络、中压配电网络和低压配电网络。

500KV/220KV 输电网络110～35KV 高压配电网络6～10KV 中压配电网络380/220V 低压配电网络其它电力系统大型发电厂地方发电厂大用户中等用户小用户电力网络接线方式●电力网络接线形式主要是指电力网络的输电线路、变压所与用户之间的电气连接关系。

●电力系统的接线形式对保证安全、优质和经济地向用户供电具有非常重要的作用。

●通常按照供电可靠性分为无备用和有备用两类。

电力网络接线方式（1）无备用接线（开式）每一个负荷点只能从一电源点获得电能。

应用于对供电可靠性要求较低的网络或负荷。

～～～(a)放射式 (b) 干线式 (c)链式电力网络接线方式（2）有备用接线（闭式）每一个负荷点只能从两个或两个以上的电源点获得电能。

应用于对供电可靠性要求高的网络，如输电网等。

～～～(a)放射式 (b) 干线式 (c)链式～～～额定电压等级●电力线路输送的功率一定时，输电电压越高，线路电流越小，导线等载流部分的截面积越小；但电压越高，对设备绝缘水平的要求越高，设备的投资越大。

综合上述考虑，对应一定的输送功率和输送距离有一最合理的线路电压。

●国际电工委员会的《IEC标准电压》对电压等级的选择建议在任意国家内，相邻两级电压之比不应小于2倍。

●我国规定的电力网标准电压等级为线路的额定电压，主要有0.22/0.38、3、6、10、35(60)、110、220、330、500KV、750KV、1000KV。

输电线路❑电能的输送是在输电线路上进行的。

❑按结构可分为架空线路和电缆两类❑直流输电线路和交流输电线路架空输电线路避雷线绝缘子导线杆塔电缆绝缘层导体保护包皮变电站❑变电站主要承担电能的电压等级变换以及能量分配的主要任务。

❑变电站主要分为发电厂内升压变电站、一次变电站（输电变电站）、二次变电站（配电变电站）、用户变电所等。

❑屋内、屋外500kV交流变电站全景220kV交流变电站电力系统的构成20世纪中叶以来出现的大电力系统，是一切工业系统中，规模最大、层次复杂、资金和技术密集的人造复合系统，是人类工程科学史上最重要的成就之一。

电力信息系统电力交易系统G M发18KV 输500KV 变110KV 配10KV 用0.4KV 现代电力系统由电力流、信息流、货币流构成电力系统的构成↘电力流：由高压设备（如发电机、变压器、输电线路以及其它配电装置）构成（一次系统），实现电能的转化和变换、电能传输、分配、使用。

↘信息流：由传感器、通信网络和计算机构成的，旨在电力系统可靠、稳定、安全和经济运行的监控、保护、自动控制、调度自动化等（二次系统）；↘货币流：电能的市场行为交易活动。

电力系统运行的特点电力系统运行的特点●电能不能大量储存，要求电能的生产、输送、分配和使用几乎是在同一瞬间内完成。

●电能和社会的生产、人民的生活、国家的国民经济紧密相关。

●电力系统的暂态过程短促，因此电力系统的安全监测与控制非常困难。

电力系统运行基本要求电力系统运行的基本要求●供电安全可靠性根据可靠性要求不同，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ负荷。

●电能的优质性频率、电压、波形●运行的经济性一次能源的消耗、网损和线损美加2003年“8.14”大停电事故◆《电力系统分析》是主要研究电力系统在正常以及故障下的运行状态。

◆该课程该课程既是专业课，也是专业基础课。

是学习和研究该领域的重要课程。

电力系统分析 电路 电机学 自控 其它 保护 控制 调度 设备 其它 电磁场特点：理论性强实践性强 工程性强工程 理论 工程主要框架电力系统稳态分析电力系统暂态电力系统电磁暂态电力系统机电暂态主要内容电力系统稳态分析电力系统元件的稳态数学模型电力网络的数学模型电力系统潮流分析电力系统运行与控制无功/电压控制有功/频率控制主要内容电力系统暂态分析同步电机的数学模型电力系统故障分析电力系统稳定性分析静态稳定暂态稳定实践环节电网规划设计仿真系统实验电力系统物理仿真电力系统数字仿真《电力系统规划设计》给定一两机（水火电），4个变电所的电力系统，进行潮流计算、短路计算、无功/电压计算（手算和计算机）、稳定性计算（计算机)↘《电力系统动态模拟实验室》（综合楼1楼）●电力系统元件特性方面实验●电力系统调度运行方面实验●电力系统故障分析方面实验●电力系统稳定性方面实验《电力系统数字仿真实验室》（二教12楼）《电力系统辅助分析软件包》课程组自主研发《多机电网变电站联合仿真系统》（中国电科院研制）《电力系统数字仿真实验室》（二教12楼）其它辅助软件《电力系统动态实时仿真系统》（清华大学研制）《电力系统计算机辅助分析软件》加拿大曼尼托巴HVDC研究中心⏹开设实验：●电力系统计算机潮流●电力系统计算机短路计算●电力系统计算机无功/电压优化计算●电力系统电磁暂态计算●电力系统机电暂态计算。