电力系统基础知识
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1.3
1．
供电系统的高压配电电压主要取决于当地供电电源电压以及高 压用电设备的电压、容量和数量等因素。中、 小型工厂采用的高压 配电电压通常为6～10 kV，从技术经济指标来看，最好采用10 kV配 电电压。由于同样的输送功率和输送距离条件下，配电电压越高， 线路电流越小，线路所采用的导线或电缆截面越小，因而采用10 kV 配电电压可以减少线路的初投资和金属消耗量，还可以减少线路的 电能损耗和电压损耗。从设备的选型及将来的发展来说，10 kV更优 于6 kV。 对于一些厂区面积大、负荷大且集中的大型厂矿，如厂区 的环境条件允许，可采用35～220 kV架空线直接深入工厂负荷中心 配电， 这样可以分散建立总降压变电所，简化供电环节，节约有色 金属， 降低功率损耗和电压损失。
2． 低压配电电压的选择
供电系统的低压配电电压一般采用220/380 V的标准电压 等级，但在某些特殊的场合如矿井，因负荷中心远离变电所， 为保证负荷端的电压水平故采用660 V电压作为配电电压， 这 样不仅可以减少线路的电压损耗，降低线路有色金属消耗量， 而且能够增加配电半径，提高供电能力，简化供配电系统。 另外，在某些场合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低 电压配电。
因此，载流导体大约经30 min后可达到稳定温升值，计算负荷
也就是半小时最大负荷。分别用P30、Q30、S30和I30表示有功计
算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。
计算负荷是分析和设计供电系统的基础，是选择供电系统 导线、变压器、开关电器等设备的依据。如计算负荷过大， 则将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费； 如计算负荷过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行， 增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁。因此， 正确确定计算负荷意义重大。
(完整版)电力系统的基础知识
2. 完成转换的实体包括火电厂、水电 厂、核电厂、 风力发电厂、潮汐发电厂、地热发电厂等。
❖ 火力发电：
▪ 燃料在锅炉中燃烧，水变成高温高压水蒸气推 动汽轮机旋转，带动发电机发电。
• 按水蒸气温度压力分：中低压发电厂，高压发电厂 ，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力 发电厂；超超临界压力发电厂
动力系统：电力系统加上各类型发电厂中的动力部分就是动力系统。
电网调度
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
❖ 电力网：
❖ 按电压等级的高低、供电范围的大小的分 类
▪ 地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半 径在20~50km以内
▪ 区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为 110kV~220kV），供电半径超过50km，联系 较多发电厂的网络
▪ 水能可储蓄和调节。 ▪ 发电不污染环境。 ▪ 建设投资大、工期长，受自然条件限制。
建设中的水电站
❖ 核电：
▪ 核反应堆中发生核反应发热，水烧成高温高压 水蒸气推动汽轮机，带动发电机发电。
• 按照反应堆形式分：
– 压水堆核电站 – 沸水堆核电站（现在发生事故的日本福岛第一核电站） – 重水堆核电站（如中国秦山III期核电站） – 快堆核电站 – 石墨气冷堆电站
▪ 远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网 络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输 送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形 成跨省、跨地区的大型电力系统
电力网：
按电压等级分类： ➢ 低压网：电压等级在1kV以下； ➢ 中压网：1～10kV； ➢ 高压网：高于10kV、低于330kV； ➢ 超高压网：低于750kV； ➢ 特高压网：1000kV及以上。
❖ 火力发电：
▪ 燃料在锅炉中燃烧，水变成高温高压水蒸气推 动汽轮机旋转，带动发电机发电。
• 按水蒸气温度压力分：中低压发电厂，高压发电厂 ，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力 发电厂；超超临界压力发电厂
动力系统：电力系统加上各类型发电厂中的动力部分就是动力系统。
电网调度
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
❖ 电力网：
❖ 按电压等级的高低、供电范围的大小的分 类
▪ 地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半 径在20~50km以内
▪ 区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为 110kV~220kV），供电半径超过50km，联系 较多发电厂的网络
▪ 水能可储蓄和调节。 ▪ 发电不污染环境。 ▪ 建设投资大、工期长，受自然条件限制。
建设中的水电站
❖ 核电：
▪ 核反应堆中发生核反应发热，水烧成高温高压 水蒸气推动汽轮机，带动发电机发电。
• 按照反应堆形式分：
– 压水堆核电站 – 沸水堆核电站（现在发生事故的日本福岛第一核电站） – 重水堆核电站（如中国秦山III期核电站） – 快堆核电站 – 石墨气冷堆电站
▪ 远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网 络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输 送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形 成跨省、跨地区的大型电力系统
电力网：
按电压等级分类： ➢ 低压网：电压等级在1kV以下； ➢ 中压网：1～10kV； ➢ 高压网：高于10kV、低于330kV； ➢ 超高压网：低于750kV； ➢ 特高压网：1000kV及以上。
电力系统基础知识
电力系统的基础知识一、电力系统的构成一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用。
二．电力网、电力系统和动力系统的划分电力网：由输电设备、变电设备和配电设备组成的网络。
电力系统：在电力网的基础上加上发电设备。
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。
三．电力系统运行的特点一是经济总量大。
目前，我国电力行业的资产规模已超过2万多亿，占整个国有资产总量的四分之一，电力生产直接影响着国民经济的健康发展。
二是同时性，电能不能大量存储，各环节组成的统一整体不可分割，过渡过程非常迅速，瞬间生产的电力必须等于瞬间取用的电力，所以电力生产的的发电、输电、配电到用户的每一环节都非常重要。
三是集中性，电力生产是高度集中、统一的，无论多少个发电厂、供电公司，电网必须统一调度、统一管理标准，统一管理办法;安全生产，组织纪律，职业品德等都有严格的要求。
四是适用性，电力行业的服务对象是全方位的，涉及到全社会所有人群，电能质量、电价水平与广大电力用户的利益密切相关。
五是先行性，国民经济发展电力必须先行。
四、电力系统的额定电压电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。
我们国家电力系统的电压等级有220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。
随着标准化的要求越来越高，3 kV、6 kV、20 kV、66 kV也很少使用。
供电系统以10 kV、35 kV、为主。
输配电系统以110 kV以上为主。
发电机过去有6 kV与10 kV两种，现在以10 kV为主，低压用户均是220/380V。
电力系统基础知识
电力系统基础知识电力系统基础知识是指关于电力系统的基本概念、构成、工作原理、调度管理及优化等方面的知识。
电力系统是一个复杂的工程系统，由输电、变电、发电、调度和配电等多个环节组成，它是现代社会的重要组成部分。
电力系统基础知识是电力工程师必备的基础知识，它不仅涉及到电力系统的工程实践，也涵盖了电力系统的理论基础。
1、电力系统基本概念电力系统是指由发电、输电、变电、调度和配电等组成的一整套电力供应系统，它是保障电力供应的重要基础设施。
电力系统包括三级电力系统，即国家电网、区域电网和地方电网。
其中国家电网是最高级别、覆盖范围最广的电力系统，其主要任务是接受和分配区域电网全部电力负荷。
2、电力系统构成电力系统包含四大子系统：发电系统、输电系统、变电系统和配电系统。
其中发电系统是指能够将机械能转化为电能的设备，输电系统是指将电能从发电厂输送到用户用电地点的线路、变电器和开关设备。
变电系统则是将输送在高压线上的电能升压或降压为合适的电压等级，以满足不同用户的用电需求。
配电系统负责将电能分配到用户的终端用电设备上。
3、电力系统的工作原理电力系统的工作原理是将水能、燃料能、核能等能源转化为机械能，再将机械能传递到发电机上，发电机将机械能转化为电能，电能通过输电和变电进行分配和转换后，最终被配电系统送达用户的终端设备上。
4、电力系统的调度管理电力系统的调度管理是指对电力系统的运行情况进行监控、分析和控制，以实现对电力系统的优化调度，保障电力系统的安全运行。
电力系统调度管理的主要任务包括：电量调度、电压调节、负荷平衡、电网稳定控制等。
5、电力系统的优化电力系统的优化是指对电力系统进行规划、设计、运营和调度的优化，以最大程度地提高电力系统的效率和可靠性，降低系统成本、提高电力质量和优化供电结构。
电力系统的优化包括系统优化、运行优化、管理优化、市场优化等。
6、电力系统的未来发展未来电力系统发展重点将转向寻找可再生能源替代传统能源，如太阳能、风能等，同时也需要通过新能源技术等手段来提高电力系统的效率和可靠性。
电力系统基础知识
L1
L2
L3
L4
QS12
QF2
QS11
W
QS1 QF1
G2
单母线分段接线
• 特点：1）减少母线故 障或检修时的停电范 围。2）断路器检修期 间必须停止该回路的 供电。 应用范围：6~10kV配 电装置出线6回及以上 ；35kV出线数为4~8 回；110~220kV出线 数为3~4回。
L1
L2
L3
L4
一、电力系统基础知识
主要内容
1. 什么是电力系统 2. 电力负荷 3. 变电站介绍 4. 供电质量 5. 电力系统的接地方式
1 什么是电力系统？
• • • •
电力系统的发展史 电力系统描述 电力系统运行特点 电力系统接线方式
1.1 电力系统的发展史
电力系统发展图示：
1891年，德 1882年，法国， 国，奥斯 冯· 密勒， 德波列茨，世 卡· 界上第一个直 三相交流输 流电力系统； 电系统，近 代输电技术 的基础；
单选题
• 1、在分析用户的负荷率时，选一天24h中负荷最高的一个小 时的（ ）作为高峰负荷。 • A计算负荷，B最大负荷，C平均负荷。 • C • 2、突然中断供电时造成的损失不大或不会造成直接损失的负 荷是（ ）类负荷。 • A一类，B二类，C三类。 • C • 3、突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重 污染，造成经济上的巨大损失，造成社会秩序严重混乱或在 政治上产生严重影响的负荷，称为（ ） • A一类，B二类，C三类。 • A
• 1. 2. 3. 4.
影响负荷特性的主要因素 作息时间 生产工艺的影响(工业企业班制) 气候的影响 季节的影响
3 变电站介绍
• 变电站类别/规 模 • 一次系统与二次 系统 • 主控室
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单母线分段接线
• 特点：1）减少母线故 障或检修时的停电范 围。2）断路器检修期 间必须停止该回路的 供电。 应用范围：6~10kV配 电装置出线6回及以上 ；35kV出线数为4~8 回；110~220kV出线 数为3~4回。
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一、电力系统基础知识
主要内容
1. 什么是电力系统 2. 电力负荷 3. 变电站介绍 4. 供电质量 5. 电力系统的接地方式
1 什么是电力系统？
• • • •
电力系统的发展史 电力系统描述 电力系统运行特点 电力系统接线方式
1.1 电力系统的发展史
电力系统发展图示：
1891年，德 1882年，法国， 国，奥斯 冯· 密勒， 德波列茨，世 卡· 界上第一个直 三相交流输 流电力系统； 电系统，近 代输电技术 的基础；
单选题
• 1、在分析用户的负荷率时，选一天24h中负荷最高的一个小 时的（ ）作为高峰负荷。 • A计算负荷，B最大负荷，C平均负荷。 • C • 2、突然中断供电时造成的损失不大或不会造成直接损失的负 荷是（ ）类负荷。 • A一类，B二类，C三类。 • C • 3、突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重 污染，造成经济上的巨大损失，造成社会秩序严重混乱或在 政治上产生严重影响的负荷，称为（ ） • A一类，B二类，C三类。 • A
• 1. 2. 3. 4.
影响负荷特性的主要因素 作息时间 生产工艺的影响(工业企业班制) 气候的影响 季节的影响
3 变电站介绍
• 变电站类别/规 模 • 一次系统与二次 系统 • 主控室
电力系统基础知识培训全
度过高、温度升高）
变压器差动保护装置
差动速断保护 比率差动保护 二次谐波制动的差动保护 CT断线报警及闭锁差动 非电量保护（本体重瓦、有载调压重瓦、
本体轻瓦、有载调压轻瓦、压力释放、 温度过高、温度升高、油位高、油位低）
变压器后备保护装置
二段式复合电压闭锁方向过流保护（限 时速断，过流）
三段式零序电压闭锁方向零序过流保护 间隙零序保护 零序过电压保护 过负荷告警 过负荷启动通风
变压器公共测控装置
电力系统基础知识 综合自动化系统 培训讲座
第一部分 电力系统基础知识
电力系统传输 示意图
电网调度
50.0Hz
50.2
49.8
发电
通讯服务器
用电
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
发电领域的几个概念
发电厂类型：火(热)电、水电、风电、核 电……
发电机容量：3000KW－80万KW 发电机机端电压：6kV，10kV 同期的概念：同相位、同幅值、同频率 发电机指挥信号：主要用来让电气主控室跟汽
X SNP-2313
A1 A2
A3 A4
A5 A6
A7
4
接
口 CANL
电能量脉冲1
脉 电能量脉冲2 冲
口 脉冲公共端
X SNP-2313
E1 E2
X SNP-2313
E10 E11 E12
- 220V 工 作
+ 220V 电 源
事故信号 信
预告信号 号 出
信号公共端 口
控制电源
X SNP-2313
F1
1K F2
变压器差动保护装置
差动速断保护 比率差动保护 二次谐波制动的差动保护 CT断线报警及闭锁差动 非电量保护（本体重瓦、有载调压重瓦、
本体轻瓦、有载调压轻瓦、压力释放、 温度过高、温度升高、油位高、油位低）
变压器后备保护装置
二段式复合电压闭锁方向过流保护（限 时速断，过流）
三段式零序电压闭锁方向零序过流保护 间隙零序保护 零序过电压保护 过负荷告警 过负荷启动通风
变压器公共测控装置
电力系统基础知识 综合自动化系统 培训讲座
第一部分 电力系统基础知识
电力系统传输 示意图
电网调度
50.0Hz
50.2
49.8
发电
通讯服务器
用电
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
发电领域的几个概念
发电厂类型：火(热)电、水电、风电、核 电……
发电机容量：3000KW－80万KW 发电机机端电压：6kV，10kV 同期的概念：同相位、同幅值、同频率 发电机指挥信号：主要用来让电气主控室跟汽
X SNP-2313
A1 A2
A3 A4
A5 A6
A7
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接
口 CANL
电能量脉冲1
脉 电能量脉冲2 冲
口 脉冲公共端
X SNP-2313
E1 E2
X SNP-2313
E10 E11 E12
- 220V 工 作
+ 220V 电 源
事故信号 信
预告信号 号 出
信号公共端 口
控制电源
X SNP-2313
F1
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电力系统基础知识版
23
火力发电的优势是：早期建设成本低，发电 量稳定，一年四季均匀生产，所以在世界各国的 电力生产中都占主要地位，一般在70 %左右。 火力发电的缺点是：所用的煤、油、气等是不可 再生资源，虽然储量多，始终会枯竭，污染严重。
一方面是煤炭资源丰富，二一方面是其它资 源转换为油、气、化学能等成本高,我们国家火 电是以煤电为主，油、气、化学能等火电是限制 性的计划性发展。
21
七、变电所
变电所是联接电力系统的中间环节，用以汇集电 源，升降电压和分配电力。
变电所的主接线 变电所的主接线是电气设备的主体，由其把发电 机、变压器、断路器、隔离开关等电气设备通过母 线、导线有机的连接起来，并配置各种互感器、避 雷器等保护测量电器，构成汇集和分配电能的系统。 变电所主接线的形式与变电所设备的选择、布置、 运行的可靠性和经济性以及继电保护的配置都有密 切的关系，它是变电所设计的重要环节。在拟定变 电所主接线方案时，应满足可靠、简单、安全、运 行灵活、经济合理、操作维护方 便和适应发展等基 本要求。
国家标准规定对电压波动的允许值为：
10KV及以下为2.50/0 35至110KV为20/0 220KV及以上为1.60/0
15
（3）高次谐波：高次谐波的产生，是非线 性电气设备接到电网中投入运行，使电网电 压、电流波形发生不同程度畸变，偏离了正 弦波。高次谐波除电力系统自身背景谐波外， 主要是用户方面的大功率变流设备、电弧炉 等非线性用电设备所引起。高次谐波的存在 降导致供电系统能耗增大、电气设备绝缘老 化加快，并且干扰自动化装置和通信设施的
19
按中断供电造成的损失程度分类
1、一级负荷：突然停电将造成人身
伤亡或引起对周围环境的严重污染，
造成经济上的巨大损失，如重要的大
火力发电的优势是：早期建设成本低，发电 量稳定，一年四季均匀生产，所以在世界各国的 电力生产中都占主要地位，一般在70 %左右。 火力发电的缺点是：所用的煤、油、气等是不可 再生资源，虽然储量多，始终会枯竭，污染严重。
一方面是煤炭资源丰富，二一方面是其它资 源转换为油、气、化学能等成本高,我们国家火 电是以煤电为主，油、气、化学能等火电是限制 性的计划性发展。
21
七、变电所
变电所是联接电力系统的中间环节，用以汇集电 源，升降电压和分配电力。
变电所的主接线 变电所的主接线是电气设备的主体，由其把发电 机、变压器、断路器、隔离开关等电气设备通过母 线、导线有机的连接起来，并配置各种互感器、避 雷器等保护测量电器，构成汇集和分配电能的系统。 变电所主接线的形式与变电所设备的选择、布置、 运行的可靠性和经济性以及继电保护的配置都有密 切的关系，它是变电所设计的重要环节。在拟定变 电所主接线方案时，应满足可靠、简单、安全、运 行灵活、经济合理、操作维护方 便和适应发展等基 本要求。
国家标准规定对电压波动的允许值为：
10KV及以下为2.50/0 35至110KV为20/0 220KV及以上为1.60/0
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（3）高次谐波：高次谐波的产生，是非线 性电气设备接到电网中投入运行，使电网电 压、电流波形发生不同程度畸变，偏离了正 弦波。高次谐波除电力系统自身背景谐波外， 主要是用户方面的大功率变流设备、电弧炉 等非线性用电设备所引起。高次谐波的存在 降导致供电系统能耗增大、电气设备绝缘老 化加快，并且干扰自动化装置和通信设施的
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按中断供电造成的损失程度分类
1、一级负荷：突然停电将造成人身
伤亡或引起对周围环境的严重污染，
造成经济上的巨大损失，如重要的大
(完整版)电力系统基础知识
给水系统、冷却系统
烟囱
储煤场
输煤皮带 江河或水库
蒸汽管道 汽轮 发电机 升压站 机
锅炉 冷却水
冷凝器
第二节 发电厂的类型和变电所的类型
锅炉、汽轮机和发电机是火力发电厂的三大 核心设备。
火电厂生产系统包括：制粉系统 供气系统 给水系统 冷却系统
图1-2 火力发电厂生产过程示意图
第二节 发电厂的类型和变电所的类型
• 配电线路：分6-10KV厂内高压配电线路 和380/220V厂内低压配电线路。
• 车间变电所：6-10KV降到380/220V，给 用电设备供电。
第一节电力系统组成及特点
电力系统为什么要联网？
水 库
0.38/0.22kV
M
M
0.38/0.22kV
M
M
动力系统 电力系统
电力网
220kV
220kV
第一节 电力系统的组成及特点
见习一个电力 系统
厂水力发电
简 单 变电站 电 力 大型工厂 系 统
变电站
输电线
第一节电力系统组成及特点
小型电能用户
配电站
学校 住宅乡村
商店
小型配电站
发电厂
第一节电力系统组成及特点
电能的输送和分配
升压
主传输线 500 kV
三相
降压
电压分配 10 kV
降压 变电站
单相
第一节电力系统组成及特点
三大系统的联系与区别
电力系统：由发电厂、变电所、输配电线路及用户等所 组成的统一整体。
动力系统：电力系统+原动力部分（如水库、水轮机、 锅炉、核反应堆、汽轮机等）。
电力网：变电所、输电线路。
简 单 电 力 系 统
烟囱
储煤场
输煤皮带 江河或水库
蒸汽管道 汽轮 发电机 升压站 机
锅炉 冷却水
冷凝器
第二节 发电厂的类型和变电所的类型
锅炉、汽轮机和发电机是火力发电厂的三大 核心设备。
火电厂生产系统包括：制粉系统 供气系统 给水系统 冷却系统
图1-2 火力发电厂生产过程示意图
第二节 发电厂的类型和变电所的类型
• 配电线路：分6-10KV厂内高压配电线路 和380/220V厂内低压配电线路。
• 车间变电所：6-10KV降到380/220V，给 用电设备供电。
第一节电力系统组成及特点
电力系统为什么要联网？
水 库
0.38/0.22kV
M
M
0.38/0.22kV
M
M
动力系统 电力系统
电力网
220kV
220kV
第一节 电力系统的组成及特点
见习一个电力 系统
厂水力发电
简 单 变电站 电 力 大型工厂 系 统
变电站
输电线
第一节电力系统组成及特点
小型电能用户
配电站
学校 住宅乡村
商店
小型配电站
发电厂
第一节电力系统组成及特点
电能的输送和分配
升压
主传输线 500 kV
三相
降压
电压分配 10 kV
降压 变电站
单相
第一节电力系统组成及特点
三大系统的联系与区别
电力系统：由发电厂、变电所、输配电线路及用户等所 组成的统一整体。
动力系统：电力系统+原动力部分（如水库、水轮机、 锅炉、核反应堆、汽轮机等）。
电力网：变电所、输电线路。
简 单 电 力 系 统
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电力系统运行参数－负荷
• 工业用电
– 电动机、电冶炼等
• 民用
– 照明、空调、热水器……
电力系统的功率分布－潮流分析
变电站 P+jQ
P+jQ P+jQ
P+jQ 变电站 ～ P+jQ P+jQ P+jQ 变电站 P+jQ P+jQ
变电站
P+jQ P+jQ ～
变电站
变电站
电能质量
• • • • 频率 电压 谐波 三相电流、电压不对程度
• 其他电厂（电站）
– 核电站 – 风力电站 – 潮汐电站
电网
• 按照电压分级，电压越高，送得越远， 覆盖面越大。
V始
R I V末
V末＝ V始－ I R P线损＝ I越小，末端压降就越小，线损就越小。
电网
• 输电网
– 特高压输电网：1000kV – 超高压电网：750kV/500kV/330kV(西北)/220kV – 次输电网（国外叫法）：110kV
模拟屏
调度员培训仿真子系统
DTS服务器 DTS工作站
PAS服务器
SCADA/AGC
数据库镜像
历史数据服务器
II区交换机 (已有）
网关工作站
磁盘阵列
1 1
调度自动化系统
1 1
主 交 换 机
WEB服务器 物理隔离 数据采集 服务器
GPS
报表编制子系统(PC)
III区交换机 (已有） 防火墙
外网路由器 系统管理、开发工作站 数据采集装置 RMIS/电量
PMU 实时数据
PMU动态数据存储 PMU动态数据存储
关联的三态 历史数据
PMU子站
数据采集
辅助服务质量分析
怎么了 ?
低频振荡监视与分析 其它研究态应用 高 速 缓 存 区 电网动态运行监视
A
WAMAP 历史数据
低频振荡研究（原因和措施）
基于PMU的实时事故分析 基于PMU的实时事故分析
电网模型与参数校核
电力系统异常和事故
• 电流、电压、频率、参数越限 • 系统局部发生振荡：低频，次同步，串 联谐振 • 发电机、变压器、母线、线路短路故障， 线路断线故障。 • 线路绝缘子击穿 • 电压、频率和功角失稳
电力系统的二次系统
• • • • • • 仪表 继电保护 安全自动装置 稳定控制装置 变电站综合自动化系统 发电厂控制系统
能量管理级 高 级 应 用
网络分析级 培训模拟级
能量管理系统的高级应用软件
数据收集 实时模式 自动发电控制 安全约束调度 预想故障分析
状态估计
系统负荷预测 研究模式 发电计划 机组组合
母线负荷预测 潮 流
预想故障分析 最优潮流
安全约束调度 水电计划 检修计划 电 压 稳定 交换计划 燃料计划 调度员 培训模拟
平 台 层
数据总线 集成总线
操作系统层 硬件层
Tru64 UNIX
IBM AIX
SUN Solaris
HP-UX
Windows
HP-Alpha
IBM
SUN
HP-Itanium
PC
典型能量管理系统的数据流
能量管理系统中高级应用的位置
EMS应用软件包括： 应用软件包括： 应用软件包括 数据收集级
SCADA，收集数据、监控。 ，收集数据、 总体信息，分析、控制 总体信息，分析、控制— AGC、 AGC、负荷预测等。 分析、 全面信息，分析、控制— 状态估计、调度员潮流等。 状态估计、调度员潮流等。 DTS模拟、培训、研究。 模拟、培训、研究。 模拟 电能质 量 安全性 经济性 稳定性
配电管理系统的主要应用
• 从EMS系统获取电网高端的实时信息和网络状 况 • 通过配电自动化系统实现对配网实时数据的 采集和网络分析 • 快速隔离故障、恢复供电。 • 通过AM/FM/GIS系统获取配网基础信息，实现 配电生产的正常运行维护 • 为调度提供停电停役管理、操作票工作票管 理、运行模拟分析等决策性的支持 • 为用电管理提供数据服务和决策支持
水库
水轮 机 调节阀 蓝线表 示水流
电网结构－变电站
• 变电站的主要一次设备
– – – – – – – 变压器（两卷变、三卷变、自耦变） 母线 开关 刀闸 电容器：并接在母线上以提高电压。 电抗器：并接在母线上以降低电压。 避雷针
电网结构－接线图
电网结构－接线图
电网结构－接线图
• 接线图中设备 – 开关 – 刀闸 – 变压器 – 一母 – 二母 – 旁母 • 典型接线方式 – 1母＋2母＋旁母 – 2/3接线方式 • 旁路代概念和过程
能量管理系统的发展方向
智能型调度 分析型调度 经验型调度 SCADA 预防性控制 EMS 正常状态 事故分析 处理决策 恢复决策
二次系统整合?
事故状态
谢谢！
EMS系统包含的内容
• SCADA（Super Control and Data Acquisition） • 通信（前置/FES） • AGC • PAS • DTS
典型能量管理系统的配置结构
江 苏 省 调 调 度 自 动 化 系 统 ( E M S ) 结 构 示 意 图
双屏调度员工作站
打印机 大屏幕控制器
电力系统基础知识
南瑞科技股份有限公司 彭晖
电力系统基础知识介绍
• • • • • • • • 电力系统的构成 发电厂结构 电网结构 电力系统主要运行参数 电能质量 电力系统异常和事故 电力系统的二次系统 能量管理系统/WAMS/DMS简介
电力系统的构成
• • • • 电力系统：发电厂＋电网 电网： 输电网 ＋ 配电网 输电网：变电站＋线路 配电网：馈线、负荷开关—熔断器组合 电器、断路器、箱式变电站、自动重合 器、自动分段器、环网开关柜等
发电厂种类
• 火电厂
– 燃料有油、煤、天然气 – 原理：燃料烧水，水变冷，汽推动汽轮机， 汽轮机轴带动发电机轴转动发电。布置结 构上是水平布置
• 水电厂（站）
– 靠水库的落差推动水轮机，水轮机带动发 电机发电。布置结构上是垂直布置。
发电厂种类
• 抽水蓄能电站
– 河上下游有下蓄水库/蓄水池，低负荷时， 水从下库用机组存到上库，作为抽水机； 高峰用电时，上库放水，机组发电。
外网
实时数据采集子系统
管理与开发子系统
能量管理系统的典型体系结构
EMS 各应用 DMS 各应用 WAMS 各应用 …
应用层
• 满足各应用的 运行需求； • 为所有应用提 供公平服务； • 与应用相对独 立，专门的平 台开发部；
公共服务
图形 报表 权限 告警 WEB 系统 工具 工具 管理 服务 服务 管理 基于CIM/CIS的数据总线 符合IEC61970、IEC61968的集成总线
网络等值
短路电流
暂态稳定
能量管理系统和调度员培训仿真系统的关系
调度员培训模拟 调度室 电力系统 模型 电 力 系 统 模 型 教员 系统 教员 学 员 调度室模型 网络分 析 发电控 制 网络分 析 发电控 制 调 度 员 电力系统
电 力 系 统
数据收 数据收 集 集 软件平台 硬件平台
WAMS的应用功能及数据流程 的应用功能及数据流程
能量管理系统是什么
• 采集远程变电站、电厂的数据，对一、二次设备进行 监视 • 对变电站、电厂进行控制。 • 对采集的数据进行二次处理，包括统计、计算。 • 对原始数据和经过二次处理的数据展现出来。譬如通 过图形、报表等形式、告警、音响、短信等手段。 • 对原始数据进行高级分析并进行必要的控制调节，包 括状态估计、潮流计算、负荷预报、自动发电控制、 电压无功优化、安全调度、经济调度等。
能量管理系统给谁用
• 供电局的调度人员通过能量管理系统监视和 控制整个电网 • 方式通过对电网运行的历史数据，确定未来 一段时间电网的运行方式。
– 运行方式：在考虑电网安全、稳定、经济运行的 前提下确定电网接线方式，出力和负荷的安排以 及检修等。通过开关、刀闸的分合改变实际运行 方式
• 规划部门通过电网运行的历史数据，规划未 来电源、电网的建设。 • 能量管理系统是DMIS等其他系统的数据源。
• 力率S=P+jQ
电力系统运行参数－电压、电流
• 电压过低－设备无法正常运行 • 电压过高－损坏用电设备 • 电流过大－损坏发供电设备
电力系统运行参数－频率
• • • • • 全网统一50HZ 偏差允许在正负0.05HZ f=50HZ 发电、用电平衡 f 偏大 ，发电大于用电，要减少发电。 f 偏小， 发电少于用电，要增加发电或 者甩负荷
D
安全稳定在线定量分析 基于综合信息的电网事故分析 预防控制在线辅助决策 事故时三态数据 整合和管理 紧急控制在线预决策 数据汇集 状态估计 低频振荡在线抑制和预防
怎么办 ?
B
故障信息 管理系统 EMS系统
状态估计实 时数据
C
事故处理辅助决策支持 事故恢复辅助决策支持
配网系统在整个电力自动化系统中的 位置
电网结构－线路
• 架空线 • 超高压线路上的分裂导线、双四线
电力系统运行参数
• • • • • • • 电压（U） 电流（I） 有功（P） P 无功（Q） 频率（f） 负荷（L） 功角（φ）
电力系统运行参数－功率
• 直流功率 P＝ UI • 交流功率
– 有功P=UI cosφ – 无功Q=UI sin φ – 三项有功P= 3 UIcos φ
电力系统的二次系统－四遥/五遥
• 遥测
– PT电压互感器 – CT电流互感器 – 变比
• 电压互感器变比：Kn=U1n/U2n • 电流互感器变比：Kn=I1n/I2n