电力系统及其自动化简介

电力系统和电力系统自动化

电力工业是具有公用事业性质的基础性产业，电力行业是具有明显的社会公益性的行业，是国民经济的大动脉，电力供应的可靠性对现代社会具有极其重大的影响。我国经济在稳步快速的发展，需要我国电力工业发展的支持，也给电力系统自动化产业提供了前所未有的机遇和挑战。

1我国电力系统发展和现状

1.1体制变迁

●97年前：电力工业部

●97年8月：国家电力公司

●02年3月：国务院正式批准了以“厂网分开，竞价上网，打破垄断，

引入竞争”为宗旨的《电力体制改革方案》(即：国务院5号文件)。

●02年10月：成立国家电力监管委员会（电监会）

●02年12月29日，在原国家电力公司的基础上，中国电力新组建(改

组)的11家公司宣告成立，包括两家电网公司、五家发电集团公司和

四家辅业集团公司分别经营电网、电源及辅业资产。

电网公司：

✓国家电网公司

✓南方电网公司

发电公司

✓华能集团公司

✓大唐集团公司

✓华电集团公司

✓国电集团公司

✓电力投资集团

辅业集团

✓中国电力工程顾问集团公司

✓中国水电工程顾问集团公司

✓中国水利水电建设集团公司

✓中国洲坝集团公司

●电力产业总资产（2000年底）：

2.5万亿元，其中原国电总资产1.8万亿元

1.2近期发展状况

●发电装机容量：

1980：6587万KW（65869MW）

1987：10289.7万KW

1993：20000万KW

1996：23654万KW

2003：38900万KW

2004：44000万KW，用电21735亿千瓦时

2005年底：50841万KW，用电24220亿千瓦时

未来十年，预计还要增加50000万KW

变电站数量：

1996年统计数据（注）：

500KV：47

330KV：25

220KV：1003

154KV：2

110KV：5496

66KV：2729

35KV：20921

目前每年新增变电站约4000个，改造老变电站约2000个。

2003年末数据（网络数据，供参考）：

500kV：近100个

220kV：1800多个

110kV：5900个

66kV/35kV变电站有5700多个

另有数据显示，全国110KV以下、35KV以上的终端变电站有18000余座，35KV等级以下的各类配电变电站数量更多

近几年，每年新增变电站约4000个，改造老变电站约2000个。

2电力系统概述

2.1电力系统的特点

（1）平衡性：电能不能储存，电能的生产、输送、分配和使用同时完成。

（2）瞬时性：暂态过程非常迅速，电能以电磁波的形式传播，真空中传播速度为300km/ms。

（3）和国民经济各部门间的关系密切。

2.2电力系统的组成

电力系统是由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户（用电设备）组成的系统。

发电，输变电，配电，用电

煤

石油天然气化学能

锅炉

热能

铀核能

反应堆

汽轮机

水

水能

水轮机

机械能

发电机

电能

升压变压器输电线路降压变压器用电设备

电力网

电力系统

动力系统

（1）发电部分(Generation)：

发电厂，将化学能（煤炭，燃油），水能，核能，风能等转化为电能。

✓火电厂：煤、油（不可再生），空气，水

✓水电厂：水的势能（可再生能源），受气象影响大。

✓核电站：核燃料（比较贵），水

✓抽水蓄能电站：吸发兼备，峰谷调节，快速备用

✓化学能电源：各种电池，燃料电池等，效率高，比较贵

✓绿色能源：风能、太阳能、潮汐发电，地热电站，比较贵，易受自然条件影响。

（2）输配电部分(Power Transmission Grid)：输电网络，通过高压输电网

络将电能由发电厂输送到负荷中心

●变电站

☞一次设备

变压器

断路器（开关）

隔离开关（刀闸）

限流电抗器（电感）

载流导体（母线/输电线）

CT/PT（Current Transformer/ Potential Transformer）

绝缘子

接地装置

补偿装置（调相机/电容/静补装置）

中性点设备

避雷设备

☞二次设备

控制系统：直流电压，控制短路器开合

信号系统：警报音响，位置信号（断路器开合）

测量系统：测量表计

同步系统：保证同期操作（同压，同频，同相）用的设备

测量设备

保护设备

控制设备

监视设备（包括故障录波）

常规变送器和微机变送器

●输电线路

架空线路：钢芯铝导线，分裂导线；裸导线，绝缘导线

电缆：单相，三相

交流线路：潮流不可控，远距离输电稳定性问题较大

直流线路：潮流可控，超远距离输电无稳定性问题。

交直流混合输电网络（整流站，换流站，直流线路），不同频电网互联

●用电部分

用电设备消耗电能

高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。

2.3对电力系统的基本要求

（1）保证供电可靠性

（2）保证电能质量

（3）提高电力系统运行的经济性

（4）其它：如环境保护问题

2.4衡量电能质量的指标

（1）电压偏差

电压偏差指当供配电系统改变运行方式或负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之改变，各点的实际电压与系统额定电压之差，通常用与系统额定电压的百分比值数表示。

（2）电压波动

电压连续变动或电压包络线的周期性变动，电压的最大值与最小值之差与系统额定电压的比值以百分数表示，其变化速度等于或大于每秒0.2％时称为电压波动。

（3）频率偏差

频率偏差是指供电的实际频率与电网的额定频率的差值。

我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。频率偏差一般不超过±0.25Hz，当电网容量大于3000MW时，频率偏差不超过±0.2Hz。

调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机有功功率。

（4）供电可靠性

供电可靠性指标是根据用电负荷的等级要求制定的。

衡量供电可靠性的指标，用全年平均供电时间占全年时间百分数表示。

（5）其它