第3章 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)1

1、電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,1,電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介發(fā)電廠電力網(wǎng)電力應(yīng)用電力市場(chǎng)簡(jiǎn)介電力新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì),第三章 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù),電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,2,,電力工業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié),一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—電力工業(yè)簡(jiǎn)介,電力工業(yè)還包括以下環(huán)節(jié)：規(guī)劃、勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)行調(diào)度、維護(hù)改造、安全監(jiān)察、科研開發(fā)、設(shè)備制造、教育培訓(xùn)、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、電力營(yíng)銷（電力市場(chǎng)）等等。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,3,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—?dú)W美電力發(fā)展史,電

2、氣工程專業(yè)導(dǎo)論,4,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—?dú)W美電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,5,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—?dú)W美電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,6,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—?dú)W美電力發(fā)展史（ 續(xù)）,結(jié)論：三相導(dǎo)線中損耗為：減小損耗的最合理的途徑就是提高電壓。輸電技術(shù)全部發(fā)展史的特征便是不斷提高線路電壓。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,7,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展史（續(xù)）,新中國(guó)成立前的我國(guó)電力工業(yè)中國(guó)的電力工業(yè)始于

3、1882年，至今年已有124年的歷史； 新中國(guó)成立前，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H為184.86萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量只有43.1億kWh，分別居當(dāng)時(shí)世界第21位和第25位；輸電電壓很低，輸電電壓等級(jí)繁多，全國(guó)沒(méi)有形成統(tǒng)一的電壓級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,8,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,9,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,10,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程專業(yè)

4、導(dǎo)論,11,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展史（ 續(xù)）,總結(jié)：從1882年到1949年新中國(guó)成立，其間67年,基本狀況是一個(gè)十分落后的百孔千瘡的破爛攤子，電廠凋零，設(shè)備殘缺，電網(wǎng)癱瘓，運(yùn)行維艱，技術(shù)水平相當(dāng)落后，與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,12,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展史（ 續(xù)）,新中國(guó)成立后的我國(guó)電力工業(yè)1949年新中國(guó)成立，我國(guó)電力工業(yè)迅速發(fā)展。到1978年，全國(guó)電力裝機(jī)容量已達(dá)5712千瓦，比1

5、949年增長(zhǎng)近30倍；年發(fā)電量2566億千瓦時(shí)，增長(zhǎng)近59倍。1987年，裝機(jī)容量達(dá)１億千瓦；1995年，裝機(jī)容量達(dá)2億千瓦；2000年，裝機(jī)容量達(dá)3億千瓦；2004年，裝機(jī)容量達(dá)4億千瓦,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,13,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史 （續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,14,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史 （續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,15,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史 （續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,16,一、電

6、力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史 （續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,17,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,18,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,19,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,20,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,21,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電力發(fā)展史（ 續(xù)）,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,22,一、電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史—中國(guó)電

7、力工業(yè)發(fā)展史（續(xù)）,總結(jié)：目前基本上進(jìn)入大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動(dòng)控制的新時(shí)代； 全國(guó)總裝機(jī)40000萬(wàn)kW（2004年4月) ，發(fā)電量為18000億kW·h （2003年底）均居世界第二位；全國(guó)人均裝機(jī)為0.2523 kW，人均發(fā)電為1380 kW·h，相當(dāng)于世界人均用電量的1/2，相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家人均用電量的1/6 ；,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,23,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,1、電力系統(tǒng)的功能與作用 電

8、力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備和相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求組成的一個(gè)同一系統(tǒng)。一個(gè)現(xiàn)代電力系統(tǒng)是由極寬闊的地域內(nèi)的大量電力設(shè)備互聯(lián)在一起的。發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備稱為電力主設(shè)備，也稱為一次設(shè)備，由主設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)稱為主系統(tǒng)，也稱為一次系統(tǒng)；測(cè)量、監(jiān)視、控制、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、通信，以及各種自動(dòng)化系統(tǒng)等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行的設(shè)備稱為二次設(shè)備，二次設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)稱為輔助系統(tǒng)，也成

9、為二次系統(tǒng)。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,24,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介—電力系統(tǒng)的功能與作用,電力系統(tǒng)的基本任務(wù)是安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)、輸送與分配電能，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活需要。為了發(fā)揮電力系統(tǒng)的功能和作用，應(yīng)滿足以下基本要求：滿足用戶需求；安全可靠性要求；經(jīng)濟(jì)性要求；環(huán)保和生態(tài)要求。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,25,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,2、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 電力系統(tǒng)技術(shù)上的發(fā)展是以“大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓、高度自動(dòng)化”為特征來(lái)描述；數(shù)

10、字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化技術(shù)日益提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平；潔凈煤技術(shù)、水電開發(fā)、核電的發(fā)展越來(lái)越得到重視，新能源的開發(fā)利用，特別是可再生能源的開發(fā)利用也是現(xiàn)代電力技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；建立健全的電力市場(chǎng)機(jī)制是提高效率、降低成本，促進(jìn)電力資產(chǎn)的合理利用與發(fā)展的有效保證。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,26,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,3、電力資源與負(fù)荷 我國(guó)一次能源蘊(yùn)藏量較為豐富，煤炭資源總蘊(yùn)藏量為2.6億萬(wàn)噸，列世界第2位；水力資源蘊(yùn)藏量有6.76

11、15;108kW，其中可供開發(fā)的就有3.7×108kW，居世界首位；其他如石油、核料、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)岬饶茉匆草^豐富。中國(guó)資源的分布（西部為主）、中國(guó)能源的結(jié)構(gòu)（水、煤為主）、中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展格局（東部領(lǐng)先）決定了中國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展格局：西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,27,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介—電力資源與負(fù)荷,電力系統(tǒng)的負(fù)荷按供電可靠性分為三類：一級(jí)負(fù)荷：對(duì)一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將可能造成生命危險(xiǎn)、損壞設(shè)備、破壞生

12、產(chǎn)過(guò)程，使大量產(chǎn)品報(bào)廢，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失，使市鎮(zhèn)生活發(fā)生混亂。二級(jí)負(fù)荷：對(duì)二級(jí)負(fù)荷停止供電，將造成大量減產(chǎn)，交通停頓，使城鎮(zhèn)居民生活受到影響。三級(jí)負(fù)荷：不屬于一、二級(jí)負(fù)荷的其他負(fù)荷。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,28,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,4、電力系統(tǒng)構(gòu)成 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的統(tǒng)一整體，通常覆蓋廣闊的地域。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,29,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介—電力系統(tǒng)構(gòu)成,,電力系統(tǒng)和電力網(wǎng),電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,30,二、電力

13、系統(tǒng)簡(jiǎn)介—電力系統(tǒng)構(gòu)成,,電力系統(tǒng)示意圖,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,31,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,5、電力系統(tǒng)設(shè)備一次設(shè)備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備的總稱； 包括：發(fā)電設(shè)備、輸電設(shè)備、變電設(shè)備、配電設(shè)備、用電設(shè)備等。二次設(shè)備是指電力系統(tǒng)中用來(lái)測(cè)量、監(jiān)視、控制、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、通信，以及各種自動(dòng)化系統(tǒng)等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行的設(shè)備。 包括測(cè)量?jī)x表、控制裝置、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、直流電源設(shè)備等。,電氣工

14、程專業(yè)導(dǎo)論,32,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,6、交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)直流電是指電流的大小相對(duì)于時(shí)間是恒定的，方向也不改變。交流電是指電流的大小及方向隨時(shí)間做周期性變化。通常交流電是指按正弦規(guī)律變化的。,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,33,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介—交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng),,三相交流輸電系統(tǒng)示意圖,交流輸電中同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定問(wèn)題？,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,34,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介—交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng),,直流輸電系統(tǒng)示意圖,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,35,二、

15、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,7、電力系統(tǒng)的運(yùn)行電力系統(tǒng)的基本參量： 電壓、電流、阻抗（電阻、電抗、容抗）、功率（有功功率、無(wú)功功率）、頻率等。,三相交流波形,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,36,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介—電力系統(tǒng)的運(yùn)行,,交流電路的功率,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,37,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介—電力系統(tǒng)的運(yùn)行,,純電容電路的功率,純電感電路的功率,電氣工程專業(yè)導(dǎo)論,38,二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介—電力系統(tǒng)的運(yùn)行,一個(gè)具體的電力系統(tǒng)可以用以下基本參量來(lái)描述：總裝機(jī)容量