电力系统稳态分析
电力系统稳态分析及其控制方法研究
电力系统稳态分析及其控制方法研究电力系统是现代工业和生活不可或缺的基础设施。
它维护着经济，教育，健康，科技等方面的发展。
因此，电力系统的安全稳定运行至关重要。
电力系统的稳态分析和控制方法成为电力系统工程师必须掌握的技能之一。
一、电力系统稳态分析电力系统的稳态分析是指在电力系统的运行中，分析各元件电压、电流、功率等参数的大小、相位和变化趋势在一个有效时间内是否趋于稳定并处于合理的范围内的一种方法。
在电力系统的稳定状态下，各元件的电压、电流、功率等参数满足主要受力平衡方程式。
在不同负荷和故障条件下，通过稳态分析可了解各元件的状态并确定控制策略来使系统满足稳态要求。
稳态分析是电力系统的基础和组成部分。
稳态分析需要采用电力系统模型和计算工具。
电力系统模型是对电力系统的各个部分元素的仿真模型。
它是采用电气仿真工具，在施工前根据实际情况进行建模、仿真，并与实际情况进行比对和调整。
计算工具可以帮助在电气仿真模型下进行各种计算分析。
目前常用的计算工具有MATLAB、PSSE、Power Factory等。
在稳态分析中，需要考虑的因素包括电网负荷，变电站和输电线路的参数、远方计算容量和相邻电源等。
在应用中，根据电力系统的具体条件，确定计算参数范围、计算精度、计算结果的参数解释方式等。
二、电力系统稳态控制电力系统的稳态控制是指及时采取措施，保持系统在合理的稳态范围内。
稳态控制的目的是预测并控制电力设备和电网发生过载、暂态稳定和静态稳定问题。
稳态控制分为主动控制和被动控制。
主动控制是指根据实际情况，采取相应的控制措施来保持电力系统在合理的稳态范围内。
主动控制分为两种类型：传统控制和现代控制。
传统控制是指传统的传统调度模式下，采取传统的控制措施和设备来保持电力系统的稳态。
例如，通过上下调节压降，采取容纳性让步等方法来保证系统的合理稳定。
现代控制是一种全新的，集成传统控制思想和高级计算机技术的控制方式。
现代控制技术包括智能控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术等。
电力系统稳态分析
—
电压 u(t ) 2U cos(t u )
电流 i(t ) 2I cos(t i )
输入网络端口的瞬时功率 p(t ) 2UI cos(t u ) cos(t i ) UI cos(u i ) cos(2t u i ) 一个周波内的积分： 1 T P p (t )dt UI cos , 其中 u i T 0 P称为有功功率。有功功率可以做功，使得能量在不同的形式之 间进行转换。
电气工程基础课件 page 16
3.1.2 电气元件的电压降落和功率损耗
电力网首末端电压、功率平衡关系
已知同一端的电压和功率
， P jQ S 和电压 U 假设已知线路末端的功率 S 2 R R R LD
求首端电压和功率 1.按照等值电路计算线路末端功率：
U 1 Ss I
P 1 R Q1 X U1
U 2
P 1 X Q1 R U1
2
tg
1
U1
U1 U1
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3.1.2 电气元件的电压降落和功率损耗
线路的功率损耗
U 1 Ss I
1
S 1
R+jX
S 2 I
2
S R
U 2
S LD
j
B 2
j
B 2
2 2 P22 Q2 P22 Q2 PL R QL X 2 2 UN UN
QB 2
1 2 BU N 2
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电气工程基础课件
3.1.2 电气元件的电压降落和功率损耗
电力网首末端电压、功率平衡关系
电力系统稳态分析
电力系统稳态分析电力系统稳态分析是电力系统研究和运行的重要内容之一，它主要目的是研究电力系统在稳定运行条件下的各种电气量之间的相互关系和稳态特性，以保证电力系统的安全、经济和可靠运行。
稳态分析主要包括潮流计算、电力负荷特性分析、发电机调度、电压稳定性分析以及短路电流计算等内容。
电力系统的稳态分析与电力系统运行紧密相关。
稳态分析可以提供电力系统各个节点的电压、相角、功率等信息，为电力系统的运行调度提供基础数据。
通过稳态分析，可以确定电力系统中各个节点的潮流分布情况，从而合理安排输电容量，避免出现电网过载的情况。
同时，稳态分析还可以评估电力系统中的潜在问题，例如电压稳定性问题和短路电流问题，从而及时采取相应的措施来保障电力系统的安全运行。
在稳态分析中，潮流计算是其中的核心内容之一。
潮流计算主要目的是确定电力系统中各个节点的电压幅值、相角和功率等信息。
潮流计算的结果可以用来评估电力系统中输电线路的负载状况、发电机的出力调度以及电压稳定性等问题。
在潮流计算过程中，需要对电力系统中的各个节点进行电压平衡方程的求解，通过不断迭代计算，可以得到系统的稳态工作点。
电力负荷特性分析是稳态分析的另一个重要内容。
电力负荷特性分析主要是研究电力负荷与电压、频率、功率因数等之间的关系。
通过电力负荷特性分析，可以确定电力负荷对电力系统稳态运行的影响，从而合理安排发电机的出力调度，保证电力系统的供需平衡。
发电机调度是稳态分析中的另一个重要环节。
发电机调度是指根据电力系统的负荷需求和发电机的技术特性，合理安排发电机的出力和运行工况。
通过发电机调度，可以优化电力系统的运行效果，提高发电机的利用率，以及减少对外购电量的依赖。
电压稳定性分析是稳态分析中的一个重要方面。
电压稳定性分析是指研究电力系统中各个节点的电压长期稳定情况，以及电力系统在系统故障等异常情况下的电压抗扰能力。
通过电压稳定性分析，可以确定电力系统中的潜在电压稳定性问题，并采取相应的措施来加强电力系统的稳定性。
电力系统中的稳态分析
电力系统中的稳态分析随着现代化的发展，电力系统成为了全球各国的经济和社会发展中不可或缺的组成部分。
无论是家庭用电、交通运输领域的电力需求，还是工业制造的电力供应，都要依靠电力系统的稳定运行。
因此，电力系统的稳态分析是电力工程中关键的问题之一。
电力系统的稳态分析是指在电力系统中进行电力平衡计算及功率流计算，以评估系统的稳定性和电力系统的能力，从而提供关于电力系统运行的定量评估。
稳态分析包括了数学模型的建立、算法的设计和系统仿真的实验，整个过程需要依靠高性能的计算机来实现。
在稳态分析中，电力系统被抽象为电路模型，其中各种电气设备、负荷和变电站等都被建模为电路的不同元素，这些元素之间相互连接形成一个复杂的电路网络。
稳态分析的目标是建立电路网络的数学模型，根据模型计算各个电路元素的电势、电流和功率等参数，进而评估电力系统的功率稳定性、电压稳定性和阻抗等电气特性。
稳态分析的基本数据和参数包括有电气负荷、发电机数据、变压器等电气设备的参数、电缆线路的阻抗及容抗、电力网拓扑结构等。
这些参数通常是通过实验或观测等方式得到的，如发电机的功率曲线、电气设备的技术规格等，都需要在计算稳态分析时纳入其中。
而稳态分析的基本问题则是功率平衡和节点电位平衡等条件的满足。
具体而言，稳态分析中需要计算系统中各个发电机和负荷的功率需求，同时满足电力供应和电力负荷的平衡，即保证电力系统的功率平衡。
此外，也需要保证各个节点的电位平衡，即使得每个节点处的电势相等。
这些条件的满足保证了电力系统中各个节点之间的电压和电能的平衡，从而保证了电力系统的稳定性。
稳态分析的结果不仅仅是电气参数的计算，更为重要的是通过这些计算得到电力系统的稳定性评估，从而确定各个电气设备的额定容量，为电力系统设计、规划和运营提供参考。
如何保证电力系统在运行过程中的稳定性是稳态分析的关键问题之一。
对于电力系统的稳定性评估，则可以通过特性曲线、相角稳定等指标进行评估。
总之，电力系统中的稳态分析是电力工程中至关重要的一个问题。
电力系统稳态分析
电力系统稳态分析一、概念介绍电力系统稳态分析是指在电网运行稳定状态下，对电力系统进行电压、电流等参数计算和系统分析的一种方法。
其目的是为了保证系统安全、稳定、经济的运行。
二、电力系统稳态分析中的重要参数1.电源电压：电源电压是指电力系统的发电机或者连接电网的电厂发出的电压，它对整个电网的电场分布和正常运行状态起到了至关重要的作用。
2.系统电压：系统电压是指电力系统各个节点的电压，其决定系统中各个电设备的安全运行状态和电能交换的顺畅程度。
3.网络阻抗：网络阻抗是指电力系统中各个电缆、导线、变压器等电器设备对电流的阻碍作用，其直接影响到系统的电路响应和稳定性。
4.负荷电流：负荷电流是指电力系统各个节点的负载电流，其代表对电网的电量需求，其大小直接决定了系统的稳态工作状态，并影响系统电量的分配和经济性。
三、电力系统稳态分析的主要方法1.节点分析法：该方法是指将电力系统化成一个节点和对应的支路，来分析电压稳定、电流分布等问题。
该分析方法适用于网络比较简单、电力设备数量较少的情况下。
2.潮流计算法：该方法是指对电力系统各个节点进行电流、负荷电流分布的计算，可用于大型电网的分析。
该分析方法可以获取各个节点的电压稳定、节点负荷、传输线损失等信息。
3.动态因子分析法：该方法是指通过分析系统的频率、转子机械运动等动态特性，从而判断暂态稳定和永久稳定的条件。
该分析方法适用于对系统暂振（系统短暂失稳）和拉沙现象（系统失去平衡状态）的评估。
四、电力系统稳态分析的流程电力系统稳态分析的流程主要包括以下几个步骤：1.收集系统数据：包括各个节点的电压、负荷、发电机电压和网络阻抗等信息。
2.建立电路模型：可采用节点分析法或潮流计算法建立电路模型，并求解节点电压值和支路电流等参数。
3.计算潮流：通过潮流计算法计算电力系统各个支路电压、电流分布，并分析电网响应和稳态工作状态。
4.稳态分析：对潮流计算结果进行稳态分析，判断系统的稳定性和安全性，并分析接地电流、接地电阻等关键参数。
电力系统稳态分析总结
电力系统稳态分析总结电力系统稳态分析是对电力系统在正常运行条件下的稳定性进行评估和分析的过程。
它通过考虑电力系统中各种故障和负荷变化情况，评估系统的稳定性，以确保系统可靠地运行，并满足用户的需求。
以下是对电力系统稳态分析的总结。
一、电力系统的基本概念电力系统是由发电厂、输电网、变电站和配电网组成的，用于生成、传输和分配电能。
在电力系统中，发电厂负责将机械能转化为电能，输电网负责将电能从发电厂输送到变电站，变电站负责将高压电能转化为低压电能，并将电能分配到配电网，配电网则负责将电能送达用户。
二、电力系统稳态分析的目的三、电力系统稳态分析的方法四、电力系统稳态分析的主要内容负荷流量计算用于计算电力系统中各个节点的电压和相角，并确定电流的分布情况。
它可以确定系统中的潮流方向和潮流大小，以评估系统的稳定性和容量。
电压稳定性分析用于评估电力系统中的电压变化情况，以确保系统中的电压维持在合理的范围内。
它可以确定系统中的电压控制设备和控制策略，以确保电压的稳定性。
短路分析用于评估系统中潜在的短路情况，以确定系统的短路能力。
它可以确定系统中的短路电流大小以及系统中的短路保护设备和控制策略。
五、电力系统稳态分析的意义电力系统稳态分析对于电力系统的安全和可靠运行具有重要意义。
它可以帮助发电厂确定适当的发电容量，确保系统能够满足负荷需求。
它还可以帮助变电站和配电网确定适当的电压控制设备和电压控制策略，以确保系统中电压的稳定性。
六、电力系统稳态分析的应用电力系统稳态分析广泛应用于电力系统的规划、运行和维护过程中。
在电力系统的规划过程中，稳态分析可以帮助确定适当的发电容量、输电线路的容量，以及变电站和配电网的容量。
在运行和维护过程中，稳态分析可以帮助监控系统的稳定性，及时发现和解决问题，确保电力系统的可靠运行。
综上所述，电力系统稳态分析是对电力系统的稳定性进行评估和分析的过程。
它是确保电力系统安全和可靠运行的重要手段，广泛应用于电力系统的规划、运行和维护过程中。
电力系统的稳态与暂态分析方法
电力系统的稳态与暂态分析方法稳态和暂态是电力系统分析中两个重要的概念。
稳态分析主要用于评估电力系统在正常运行情况下的性能和稳定性，而暂态分析则关注电力系统在发生故障或其他异常情况下的响应和恢复过程。
本文将介绍电力系统中的稳态与暂态分析方法，并探讨其在电力系统规划、运行和故障处理中的应用。
一、稳态分析方法稳态是指电力系统在正常运行情况下，各电压、电流和功率等参数保持在稳定状态的能力。
稳态分析主要涉及电压、功率、功率因数等参数的计算和评估。
常用的稳态分析方法包括潮流计算、负荷流计算、电压稳定性评估等。
1. 潮流计算潮流计算是稳态分析中最基础的方法之一，用于计算电力系统中各节点的电压、电流和功率等参数。
通过潮流计算，可以确定电力系统中各节点的电压稳定程度，评估传输能力和合理分配负载等。
常用的潮流计算方法包括高斯-赛德尔法、牛顿-拉夫逊法等。
2. 负荷流计算负荷流计算是潮流计算的一种特殊形式，用于分析电力系统中负载的分布和负载对系统潮流的影响。
负荷流计算可以帮助确定合理的负载分配方案，提高系统的稳定性和经济性。
3. 电压稳定性评估电压稳定性是一个评估电力系统稳定性的重要指标，特别是在大规模电力系统中。
电压稳定性评估主要通过计算稳态电压变化范围和电压裕度等参数来判断系统的电压稳定性，并采取相应的调整措施。
二、暂态分析方法暂态是指电力系统在出现故障或其他异常情况下，系统中各参数发生瞬时变化并逐渐恢复到正常状态的过程。
暂态分析主要关注电力系统在故障发生后的动态响应和恢复。
常用的暂态分析方法包括短路分析、稳定性分析和电磁暂态分析等。
1. 短路分析短路分析主要用于分析电力系统中发生短路故障时的电流和电压等参数的变化。
通过短路分析，可以确定故障点、故障类型和故障电流等信息，为故障处理和保护设备的选择提供依据。
2. 稳定性分析稳定性分析是评估电力系统在故障发生后是否能够保持稳定运行的一项重要工作。
稳定性分析主要关注系统的动态行为和振荡特性，通过模拟故障后系统的响应来判断系统的稳定性和选择合适的控制策略。
电力系统中的稳态与暂态分析与控制
电力系统中的稳态与暂态分析与控制一、电力系统中的稳态分析与控制1.1 稳态分析电力系统中的稳态指的是系统中各种电量和状态不随时间变化或随时间变化很缓慢的状态，包括电压、电流、功率因数、电能等。
稳态分析是指在系统达到稳态条件后，对系统进行分析，在保证系统稳态的前提下，分析系统各种参数的变化情况，以评估系统的运行状态和性能。
稳态分析主要包括电压稳态分析、功率稳态分析和电能质量分析等。
电压稳态分析主要研究系统中各节点电压的稳定性，包括电压平衡状况、电压调节、电压波动等；功率稳态分析主要研究系统中功率的平衡状况，包括功率调节、功率平衡、负荷分配等；电能质量分析主要研究系统中电能的质量状况，包括电能损耗、谐波、干扰等。
1.2 稳态控制稳态控制是指通过控制系统电气参数，使得系统达到稳态时所期望的特定状态。
稳态控制主要包括电压控制、功率控制和负荷控制等。
其中，电压控制主要是通过控制发电机励磁电流、调节变压器的输出电压等方式，使得各节点电压达到期望值；功率控制主要通过控制发电机输出功率、调节变压器的输出功率等方式，使得系统功率平衡；负荷控制主要通过调节负荷的分配、合理运行机组等方式，使得负荷达到平衡状态。
二、电力系统中的暂态分析与控制2.1 暂态分析电力系统中的暂态指的是系统中各种电量和状态在时间尺度上有较大变化的状态，包括电压暂态、电流暂态等。
暂态分析是指在系统发生暂态情况时，对系统进行分析，以评估系统的暂态稳定性和安全性。
暂态分析主要包括受电设备暂态分析、发电机暂态分析、输电线路暂态分析等。
其中，受电设备暂态分析主要研究受电设备在电气故障时的暂态响应，包括电压暂降、电流过载等；发电机暂态分析主要研究发电机在电气故障时的暂态响应，包括转子振荡、电势梯度等；输电线路暂态分析主要研究输电线路在电气故障时的暂态响应，包括过电压、过电流等。
2.2 暂态控制暂态控制是指通过控制系统的电气参数，使得系统在发生暂态情况时能够迅速恢复到稳态，并确保系统的安全性。
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Sol： 年发电量：
600000kW×6000h＝36亿kW.h
需标煤：
36亿kW.h×320g/kW.h＝115.2万吨标煤
燃料费：
115.2万吨×300元/吨＝34560万元
1%节约：燃料：
1.152万吨标煤
燃料费：
➢厂用电率
345.6万元
➢ 网损
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1－3电力系统运行应满足的基本要求
有 备 用 结 线
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环行网络
双端供电
包括双回路放射式、干线式和链式网络 优点：供电可靠性和电压质量高 缺点：不经济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
二、电压等级及其适用范围
1、电力系统的额定电压等级
电压等级的选择
U1
S = √3U2I
I ∝（U1－U2）/Z
电力系统稳态分析
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前
言电 力
系
主
统 分
要析
内
容
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电力系统 稳态分析 （一）
正常稳态分析
计算（U、I、 P、Q、f）
电力系统的基本概念 各元件的特性和模型 潮流计算
运行调整和优 化
调频 调压
经济运行
发电机的电磁暂态分析
பைடு நூலகம்
电力系统 暂态分析 （二）
电磁暂态分析 （故障分析）
传输功率S、电压等级U、输
电距离l之间的关系
➢S＝Const， l ∝U2
➢l＝Const， S ∝U2
I U2
Z
S
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1－4 电力系统的结线方式和电压等级
1、电力系统的额定电压等级
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1－4 电力系统的结线方式和电压等级
二、电压等级及其适用范围 说明：
1. 用电设备的容许电压偏移一般为±5%； 2. 沿线路的电压降落一般为10%； 3. 在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为
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1－3电力系统运行应满足的基本要求
优质
指标
电压： ≥35kV ±5% ≤10kV ±7% 6 ~ 10kV ≤4% 380V ≤5%（无功功率）
频率： ±0.2（≥3000mw) ~ 0.5Hz(≤3000MW） （有功功率）
谐波：负荷
谐波
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1－3电力系统运行应满足的基本要求
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第一章 电力系统的基本概念 重点及难点：
重点： 1、电力系统的基本概念 2、电力系统的基本要求 3、电能质量 4、结线方式 5、电压等级
难点： 1、电能质量 2、电压等级
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1－1 电力系统概述
一、电力系统的组成
～
发电 ＋ 输电 ＋
工业 农业 商业 生活
配电 ＋ 用电
环保
➢火电厂装机＞70％ ➢ 煤炭燃烧造成的污染 ➢ 限制污染物的排放量
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1－4 电力系统的结线方式和电压等级
一、结线方式
无 备 用 结 线
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放射式
干线式
树状
包括单回路放射式、干线式和链式网络 优点：简单、经济、运行方便 缺点：供电可靠性差 适用范围：二级负荷
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
➢负荷（一级 二级 三级）
一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人 身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。 二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大 量减产，人民生活受影响。
三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。
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1－3电力系统运行应满足的基本要求
经济
➢煤耗率（水耗率）
EX:一台600MW火电机组，年利用小时6000h，煤耗率320g/kW.h，煤价：300
对称故障（三相短路）
不对称短路
正常稳态分析 （稳定性分析）
静态 暂态
• 重点：
前 • 三大计算 1、标幺值计算
言 2、稳态计算：潮流；调频、调压 3、暂态计算：故障；稳定性
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第一章 电力系统的基本概念
1－1 电力系统概述 1－2 我国电力工业和电力系统简介 1－3 对电力系统运行的基本要求 1－4 结线方式和电压等级 1－5 课程的主要内容
电网
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电力系统
1－1 电力系统概述
一、电力系统的组成 1、来源
➢ 火电：锅炉－汽轮机－发电机 ➢ 水电：水库－水轮机－发电机 ➢ 核电：核反应堆－汽轮机－发电机 ➢ 其它：如风能、地热能、太阳能、潮汐等
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1－1 电力系统概述
一、电力系统的组成
2、基本概念
电力系统——是由发电厂、变电所、输电线、 配电系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、 最庞杂的工程系统之一。 电力网络——是由变压器、电力线路等变换、 输送、分配电能设备所组成的部分。 动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂 的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和 水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的 反应堆等）包含在内的系统。
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1－1 电力系统概述 二、近代电力系统
➢电压、输送距离、输送功率；电源的构 成； 负荷的构成； ➢高度自动化； ➢远距离大容量直流输电
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1－2 我国电力工业和电力系统简介
一、我国电力工业概况及今后发展电力 工业的方针 二、我国主要电力系统概述 三、我国电力工业的发展前景
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1－1 电力系统概述 一、电力系统的组成
2、基本概念
总装机容量——指该系统中实际安装的发电 机组额定有功功率的总和，以千瓦（KW）、 兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。
年发电量——指该系统中所有发电机组全年 实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、 兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。
最大负荷——指规定时间内，电力系统总有 功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦 2020/12/30 （MW）、吉瓦（GW）为单位计。
1－1 电力系统概述 一、电力系统的组成 2、基本概念
额定频率——按国家标准规定，我国所有交 流电力系统的额定功率为50Hz。 最高电压等级——是指该系统中最高的电压 等级电力线路的额定电压。
5%。
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1－3电力系统运行应满足的基本要求
特点
电能不能大量储存 暂态过程非常短促 与国民经济及日常生活关系密切
要求
安全 优质 经济 环保
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1－3电力系统运行应满足的基本要求
安全：保证可靠的供电 措施
➢电源与电网的建设（西电东送全国 联网） ➢ SCADA ➢ 设备检修（计划检修→状态检修） ➢ 人员素质