华北电力大学电力系统分析一程介绍.ppt
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1、电力系统分析基础电力系统分析基础Power System Analysis Basis(一)(一)主讲人:栗然 1.传统的课程划分电力系统稳态分析电力系统稳态分析正常的、相对静止的正常的、相对静止的 运行状态运行状态电力系统暂态分析电力系统暂态分析从一种运行状态向另从一种运行状态向另一种运行状态的过渡过程一种运行状态的过渡过程课程介绍课程介绍电电力力系系统统稳稳态态分分析析电力系统的基本知识和等值网络电力系统的基本知识和等值网络电力系统正常运行状况的分析和计算电力系统正常运行状况的分析和计算电力系统有功功率电力系统有功功率频率、无功功率频率、无功功率电压的控制与调整电压的控制与调整课程介绍课程
2、介绍电电力力系系统统暂暂态态分分析析波过程波过程操作或雷击时的过电压操作或雷击时的过电压(过程最短)(过程最短)电磁暂态过程电磁暂态过程与短路及励磁有关与短路及励磁有关(过程较短过程较短)机电暂态过程机电暂态过程与动力系统有关与动力系统有关(过程较长过程较长)涉及电压、电流涉及电压、电流涉及功率、功角涉及功率、功角导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行短路计算短路计算对称分量法及序网概念对称分量法及序网概念不对称故障的分析与计算不对称故障的分析与计算静稳静稳暂稳暂稳课程介绍课程介绍高电压技术高电压技术2.电力系统分析基础 -改革后的电力系的平台课程主要学习电力系统
3、稳态和短路分析知识主要学习电力系统稳态和短路分析知识电力系统的基本概念电力系统的基本概念发、输、变、配。发、输、变、配。(8 8学时)学时)电力网元件参数及等值电路电力网元件参数及等值电路物理元件的物理元件的 数学模型数学模型 (8 8学时)学时)简单电力网稳态分析与计算简单电力网稳态分析与计算功率流动、功率流动、手工潮流计算手工潮流计算 (8 8学时)学时)课程介绍课程介绍电力系统潮流的计算机算法电力系统潮流的计算机算法 潮流计算的潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图序框图 。(8 8学时)学时)有功最优分配及频率控制有功最优分配及频率控制
4、如何保证低损如何保证低损耗、耗、高回收高回收 (6 6学时)学时)无功功率及电压调整无功功率及电压调整如何使无功合理分布如何使无功合理分布使功率损耗最小使功率损耗最小 (6 6学时)学时)短路电流分析与计算短路电流分析与计算三相短路及不对称故三相短路及不对称故障计算障计算 (2020学时)学时)课程介绍课程介绍3 3、电力系统分析复习指导与习题精解、电力系统分析复习指导与习题精解 杨淑英杨淑英 中国电力出版社中国电力出版社1 1、电力系统稳态分析、电力系统稳态分析 (第三版)(第三版)东南大学,陈珩,水利电力出版社东南大学,陈珩,水利电力出版社 2 2、电力系统暂态分析、电力系统暂态分析 (第
5、三版)(第三版)西安交通大学,李光琦,水利电力出版社西安交通大学,李光琦,水利电力出版社教材教材1 1、先修课程:电路,电机学、先修课程:电路,电机学 2 2、听课为主,自学为辅、听课为主,自学为辅如何学习这门课程如何学习这门课程4 4、及时、独立的完成作业、及时、独立的完成作业5 5、理解基本概念,不要死记硬背、理解基本概念,不要死记硬背6 6、多翻阅电网技术、电力系统自动化等期刊,、多翻阅电网技术、电力系统自动化等期刊,了解新概念,专业领域的成果和分析。了解新概念,专业领域的成果和分析。3 3、看书、看书2 23 3遍遍第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1 1、电力系统的概
6、念和组成、电力系统的概念和组成2 2、对电力系统运行的基本要求、对电力系统运行的基本要求3 3、电力系统的电压等级、电力系统的电压等级4 4、电力系统的接线方式和中性点接地、电力系统的接线方式和中性点接地5 5、电力系统的负荷、电力系统的负荷1.1 1.1 电力系统的基本概念一、基本概念一、基本概念电力系统的组成电力系统的组成(1 1)电力系统:)电力系统:生产、输送、分配与消费电能的系生产、输送、分配与消费电能的系 统。包括:发电机、电力网和用电设备组成。统。包括:发电机、电力网和用电设备组成。(2 2)电力网:)电力网:电力系统中输送与分配电能的部分。电力系统中输送与分配电能的部分。(3
7、3)动力系统:)动力系统:动力部分与电力系统组成的整体。动力部分与电力系统组成的整体。几个基本参量几个基本参量 (1)(1)总装机容量总装机容量:指该系统中实际安装的发电机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(组额定有功功率的总和,以千瓦(KWKW)、兆瓦)、兆瓦(MWMW)、吉瓦()、吉瓦(GWGW)为单位计)为单位计。1.1 1.1 电力系统的基本概念1.1 1.1 电力系统的基本概念年发电量年发电量指该系统中所有发电机组全年实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(际发出电能的总和,以千瓦时(kWhkWh)、兆瓦时)、兆瓦时(MWhMWh)、吉瓦时()、
8、吉瓦时(GWhGWh)为单位计。)为单位计。最大负荷最大负荷指规定时间内,电力系统总有功指规定时间内,电力系统总有功功率负荷的最大值,以千瓦(功率负荷的最大值,以千瓦(kWkW)、兆瓦)、兆瓦(MWMW)、吉瓦()、吉瓦(GWGW)为单位计。)为单位计。额定频率额定频率按国家标准规定,我国所有交流按国家标准规定,我国所有交流电力系统的额定功率为电力系统的额定功率为50Hz50Hz。最高电压等级最高电压等级是指该系统中最高的电压等是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。级电力线路的额定电压。1.1 1.1 电力系统的基本概念地理接线图地理接线图主要显示系统中发电厂、变电主要显示系统中发电厂
9、、变电所的地理位置,电力线路的路径,以及它们相所的地理位置,电力线路的路径,以及它们相互间的联结。互间的联结。电气接线图电气接线图主要显示系统中发电机、变压主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。器、线路之间的电气接线。从调度、管理、控制的角度看从调度、管理、控制的角度看1.1 1.1 电力系统的基本概念1.1 电力系统的基本概念二、电力工业的发展史二、电力工业的发展史1 1、高压输电的出现与电压等级的提高、高压输电的出现与电压等级的提高18311831年,法拉第发现电磁感应定律,为发电机的发明打年,法拉
10、第发现电磁感应定律,为发电机的发明打下了基础下了基础18821882年,爱迪生小型电力系统(年,爱迪生小型电力系统(pearl street power pearl street power stationstation),),6 6台直流发电机,台直流发电机,16km16km,5959个用户,电压:个用户,电压:直流直流110V110V。18851885年,制成变压器,为实现交流输电奠定了基础年,制成变压器,为实现交流输电奠定了基础18901890年,英国从年,英国从DeptfordDeptford到伦敦到伦敦11km11km的的10kV10kV线路(第一线路(第一条高压交流电力线路)条高压
11、交流电力线路)18911891年,德国从年,德国从LauffenLauffen到法兰克福到法兰克福170km170km的的15kV15kV线路线路(第一条三相交流输电线路)(第一条三相交流输电线路)1.1 电力系统的基本概念远距离大容量输电是提高输电电压的动力。远距离大容量输电是提高输电电压的动力。2 2、特高压(、特高压(1000kV1000kV及以上)输电的出现与展望及以上)输电的出现与展望习惯上,习惯上,110110220kV220kV为高压,为高压,330330750kV750kV为超高压,为超高压,1000kV1000kV及以上为特高压。及以上为特高压。2020世纪世纪6060年代国
12、际上开始特高压输电的研究年代国际上开始特高压输电的研究19851985年苏联年苏联1228km1228km的的1150kV,1150kV,但至今运行于但至今运行于500kV500kV2020世纪世纪9090年代日本年代日本426km426km的的1000kV1000kV,但至今运行于,但至今运行于500kV500kV目前国际上实际投运的最高电压等级目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(750kV(加、美、俄、巴加、美、俄、巴西、南非等国)西、南非等国)我国西北电网我国西北电网750kV750kV(青海官亭(青海官亭甘肃兰州),甘肃兰州),20052005年投运年投运20092009年我国
13、首条年我国首条1000kV1000kV(山西长治晋东南变电站南阳湖(山西长治晋东南变电站南阳湖北荆门变电站)投运,北荆门变电站)投运,645km645km,实现华北和华中电网互连,实现华北和华中电网互连1.1 电力系统的基本概念3 3、直流输电线路、高自然功率的紧凑型线路以及灵活交流直流输电线路、高自然功率的紧凑型线路以及灵活交流输电(输电(FACTSFACTS)等多种多样输电新技术的研究也取得很大)等多种多样输电新技术的研究也取得很大进展,有的已进入工程实践。进展,有的已进入工程实践。1.1 电力系统的基本概念高自然功率的紧凑型输电线路(俄罗斯、巴西),我国高自然功率的紧凑型输电线路(俄罗斯
14、、巴西),我国500kV500kV紧凑型输电线路北京昌平到房山。紧凑型输电线路北京昌平到房山。灵活输电又称柔性输电可以很灵活的调节电网功率,国灵活输电又称柔性输电可以很灵活的调节电网功率,国外已有较广泛应用。外已有较广泛应用。1.1 电力系统的基本概念三、我国电力工业和电力系统的发展史三、我国电力工业和电力系统的发展史1 1、基本发展史、基本发展史 18821882年,英国人成立上海光电公司,中国第一个发电厂,年,英国人成立上海光电公司,中国第一个发电厂,一台一台12kW12kW直流发电机直流发电机 19111911年,杨树浦发电厂动工,年,杨树浦发电厂动工,19131913年开始发电,到年开
15、始发电,到19241924年,年,共有共有1212台发电机,装机台发电机,装机121MW121MW。19541954年,中国自行设计施工的第一条年,中国自行设计施工的第一条220kV220kV输电线路输电线路(369km369km)建成,从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。这)建成,从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。这是中国输电线路建设史上的一个里程碑。是中国输电线路建设史上的一个里程碑。1.1 电力系统的基本概念 1972 1972年,第一条年,第一条330kV330kV超高压输电线路建成,从刘家峡水电超高压输电线路建成,从刘家峡水电站至汉中,全长站至汉中,全长534534公里。随后公里。
16、随后330kV330kV线路延伸到陕甘宁青线路延伸到陕甘宁青4 4个个省区,形成西北跨省联合电网省区,形成西北跨省联合电网 。19811981年,第一条年,第一条500500千伏超高压输电线路投入运行,从河南千伏超高压输电线路投入运行,从河南平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所,使中国成为世平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所,使中国成为世界上第界上第8 8个拥有个拥有500500千伏超高压输电的国家。千伏超高压输电的国家。19891989年,中国第一条年,中国第一条500500千伏直流输电线路(葛洲坝上千伏直流输电线路(葛洲坝上海,海,10801080公里)建成投入运行,实现华中电力系统
17、与华东电公里)建成投入运行,实现华中电力系统与华东电力系统互联,形成中国第一个跨大区的联合电力系统。力系统互联,形成中国第一个跨大区的联合电力系统。1.1 电力系统的基本概念 2005 2005年年9 9月月,西北电网建成西北电网建成750kV750kV青海官亭青海官亭-甘肃兰州线超高甘肃兰州线超高压输变电工程(压输变电工程(140.7km140.7km),中国输电技术提高到了一个新的),中国输电技术提高到了一个新的水平水平.20082008年年1212月月3030日,我国首条日,我国首条1000kV1000kV(山西长治晋东南变电站(山西长治晋东南变电站南阳湖北荆门变电站)投运,南阳湖北荆门
18、变电站)投运,645km645km,实现华北和华中电,实现华北和华中电网互连。网互连。800kV800kV特高压直流输电线路(向家坝特高压直流输电线路(向家坝上海)正在建设中。上海)正在建设中。1.1 电力系统的基本概念2 2、中国电力工业的现状、中国电力工业的现状年发电量:年发电量:19801980年以来,平均年增长率年以来,平均年增长率9 9,现为世界第,现为世界第二位。二位。表表4 19804 1980年以来中国年发电量年以来中国年发电量年年 份份19801981198219831984198519861987发电量发电量/亿亿kW h30063093327735143700410744
19、964973年年 份份19881989199019911992199319941995发电量发电量/亿亿kW h545158476213677575428364927810069年年 份份19961997199819992000200120022003发电量发电量/亿亿kW h1075011600116701230013250140201654219052年年 份份20042005200620072008发电量发电量/亿亿kW h21943249752834432559346691.1 电力系统的基本概念装机容量:装机容量:现居世界第二位。现居世界第二位。表表5 19805 1980年以来中国
20、发电设备装机容量年以来中国发电设备装机容量年年 份份19801981198219831984198519861987装机容量装机容量/亿亿kWkW0.6590.6910.7240.7640.8010.8710.9381.029年年 份份19881989199019911992199319941995装机容量装机容量/亿亿kWkW1.1551.2661.3791.5151.6651.8291.9992.172年年 份份19961997199819992000200120022003装机容量装机容量/亿亿kWkW2.3222.462.62.943.143.33.573.91年年 份份2004200
21、5200620072008装机容量装机容量/亿亿kWkW4.425.176.247.417.921.1 电力系统的基本概念电压等级、输电线路长度和变电容量:电压等级、输电线路长度和变电容量:电压等级电压等级除西北地区以外除西北地区以外 交流:交流:1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV 直流:直流:500kV500kV西北地区:西北地区:750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV截至截至20092009年年7
22、 7月,月,220kV220kV及以上输电线路长度达到及以上输电线路长度达到37.537.5万公里,跃居世界第一位。万公里,跃居世界第一位。20082008年,年,220kV220kV及以上变电容量及以上变电容量13.913.9亿亿kVAkVA。1.1 电力系统的基本概念电网规模不断壮大:电网规模不断壮大:我国现有发电装机容量在我国现有发电装机容量在2000MW2000MW以上的以上的电力网电力网1111个,其中东北、华北、华东、华中区域电网装机容个,其中东北、华北、华东、华中区域电网装机容量均超过量均超过30000MW30000MW,华东、华中电网甚至超过,华东、华中电网甚至超过40000M
23、W40000MW,西北,西北电网的装机容量也达到电网的装机容量也达到20000MW20000MW。3000MW2500MW7200MW3000MW9000MW10000MW1800MW2000MWHydro Power BaseThermal BaseACRegional Grids Interconnection in 2005Regional Grids Interconnection in 2005DC全国联网基本建成:全国联网基本建成:1.1 电力系统的基本概念 20102010年前后,建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川年前后,建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川渝的渝的中部电网
24、中部电网;华北、东北、西北三个电网互联形成的;华北、东北、西北三个电网互联形成的北部北部电网电网;以及云、贵、广西、广东;以及云、贵、广西、广东4 4省区的省区的南部联合电网南部联合电网。同时,。同时,加快北、中、南三大电网之间实现局部互联:华北华中加加快北、中、南三大电网之间实现局部互联:华北华中加强联网、华中西北联网、川渝西北联网、华东华北联强联网、华中西北联网、川渝西北联网、华东华北联网、川黔联网等跨区电网工程建设,实现网、川黔联网等跨区电网工程建设,实现西电东送、南北互西电东送、南北互供供,初步形成全国统一的联合电网的格局,实现全国范围内,初步形成全国统一的联合电网的格局,实现全国范围
25、内的资源优化配置,满足国民经济发展和全面建设小康社会的的资源优化配置,满足国民经济发展和全面建设小康社会的要求要求 。3000MW2500MW7200MW3000MW9000MW10000MW1800MW2000MWHydro Power BaseThermal BaseRegional Grids Interconnection in 2010Regional Grids Interconnection in 2010DCPossible International connectionAC1.1 电力系统的基本概念 20202020年前后,随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河年前后,随着长
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