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1华电电力系统分析基础读书笔记2013-02-23电力系统分析基础PowerSystemAnalysisBasis（一）课程介绍1.传统的课程划分（1）电力系统稳态分析—正常的、相对静止的运行状态1）电力系统的基本知识和等值网络；2）电力系统正常运行状况的分析和计算3）电力系统有功功率—频率、无功功率—电压的控制与调整（2）电力系统暂态分析—从一种运行状态向另一种运行状态的过渡过程1）波过程—操作或雷击时的过电压（过程最短）。高电压技术2）电磁暂态过程—与短路及励磁有关(过程较短)。涉及电压、电流：短路计算、对称分量法及序网概念、不对称故障的分析与计算3）机电暂态过程—与动力系统有关(过程较长)涉及功率、功角—导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行：静稳、暂稳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稳态和短路分析知识（1）电力系统的基本概念—发、输、变、配。（8学时）（2）电力网元件参数及等值电路—物理元件的数学模型（8学时）（3）简单电力网稳态分析与计算—功率流动、手工潮流计算（8学时）（4）电力系统潮流的计算机算法—潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图。（8学时）（5）有功最优分配及频率控制—如何保证低损耗、高回收。（6学时）（6）无功功率及电压调整—如何使无功合理分布使功率损耗最小。（6学时）（7）短路电流分析与计算—三相短路及不对称故障计算。（20学时）3.教材（1）电力系统稳态分析（第三版）东南大学，陈珩，水利电力出版社（2）电力系统暂态分析（第三版）西安交通大学，李光琦，水利电力出版社（3）电力系统分析复习指导与习题精解杨淑英中国电力出版社24.如何学习这门课程（1）先修课程：电路，电机学（2）听课为主，自学为辅（3）看书2～3遍（4）及时、独立的完成作业（5）理解基本概念，不要死记硬背（6）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。第一章电力系统的基本概念1、电力系统的概念和组成2、对电力系统运行的基本要求3、电力系统的电压等级4、电力系统的接线方式和中性点接地5、电力系统的负荷§1.1电力系统的基本概念一、基本概念31.电力系统的组成（1）电力系统：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。（2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。（3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。2.几个基本参量（1）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。（2）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。（3）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（MW）、吉瓦（GW）为单位计。（4）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。（5）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。（6）地理接线图——主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。（7）电气接线图——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、线路之间的电气接线。（8）从调度、管理、控制的角度看4二、电力工业的发展史1、高压输电的出现与电压等级的提高1831年，法拉第发现电磁感应定律，为发电机的发明打下了基础1882年，爱迪生小型电力系统（pearlstreetpowerstation），6台直流发电机，16km，59个用户，电压：直流110V。1885年，制成变压器，为实现交流输电奠定了基础1890年，英国从Deptford到伦敦11km的10kV线路（第一条高压交流电力线路）1891年，德国从Lauffen到法兰克福170km的15kV线路（第一条三相交流输电线路）远距离大容量输电是提高输电电压的动力。2、特高压（1000kV及以上）输电的出现与展望习惯上，110～220kV为高压，330～750kV为超高压，1000kV及以上为特高压。20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV20世纪90年代日本426km的1000kV，但至今运行于500kV目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、俄、巴西、南非等国）我国西北电网750kV（青海官亭—甘肃兰州），2005年投运52009年我国首条1000kV（山西长治晋东南变电站－南阳－湖北荆门变电站）投运，645km，实现华北和华中电网互连3、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（FACTS）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。高自然功率的紧凑型输电线路（俄罗斯、巴西），我国500kV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，国外已有较广泛应用。三、我国电力工业和电力系统的发展史1、基本发展史1882年，英国人成立上海光电公司，中国第一个发电厂，一台12kW直流发电机1911年，杨树浦发电厂动工，1913年开始发电，到1924年，共有12台发电机，装机121MW。1954年，中国自行设计施工的第一条220kV输电线路（369km）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。1972年，第一条330kV超高压输电线路建成，从刘家峡水电站至汉中，全长534公里。随后330kV线路延伸到陕甘宁青4个省区，形成西北跨省联合电网。1981年，第一条500千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，使中国成为世界上第8个拥有500千伏超高压输电的国家。1989年，中国第一条±500千伏直流输电线路（葛洲坝－上海，1080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。2005年9月,西北电网建成750kV青海官亭-甘肃兰州线超高压输变电工程（140.7km），中国输电技术提高到了一个新的水平.2008年12月30日，我国首条1000kV（山西长治晋东南变电站－南阳－湖北荆门变电站）投运，645km，实现华北和华中电网互连。±800kV特高压直流输电线路（向家坝—上海）正在建设中。2、中国电力工业的现状年发电量：1980年以来，平均年增长率9％，现为世界第二位。表41980年以来中国年发电量6年份19801981198219831984198519861987发电量/亿kW·h30063093327735143700410744964973年份19881989199019911992199319941995发电量/亿kW·h545158476213677575428364927810069年份19961997199819992000200120022003发电量/亿kW·h1075011600116701230013250140201654219052年份20042005200620072008发电量/亿kW·h2194324975283443255934669装机容量：现居世界第二位。表51980年以来中国发电设备装机容量年份19801981198219831984198519861987装机容量/亿kW0.6590.6910.7240.7640.8010.8710.9381.029年份19881989199019911992199319941995装机容量/亿kW1.1551.2661.3791.5151.6651.8291.9992.172年份19961997199819992000200120022003装机容量/亿kW2.3222.462.62.943.143.33.573.91年份20042005200620072008装机容量/亿kW4.425.176.247.417.92电压等级、输电线路长度和变电容量：电压等级除西北地区以外交流：1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV直流：±500kV西北地区：750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV截至2009年7月，220kV及以上输电线路长度达到37.5万公里，跃居世界第一位。2008年，220kV及以上变电容量13.9亿kVA。电网规模不断壮大：我国现有发电装机容量在2000MW以上的电力网11个，其中东北、华北、华东、华中区域电网装机容量均超过30000MW，华东、华中电网甚至超过40000MW，西北电网的装机容量也达到20000MW。2010年前后，建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川渝的中部电网；华北、东北、西北三个电网互联形成的北部电网；以及云、贵、广西、广东4省区的南部联合电网。同时，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－华北联网、川黔联网等跨区电网工程建设，实现西电东送、南北互供，初步形成全国统一的联合电网的格局，实现全国范围内的资源优化配置，满足国民经济发展和全面建设小康社会的要求。72020年前后，随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河上一系列大型水电站的开发，西部和北部大型火电厂和沿海核电站的建设，以及一大批长距离、大容量输电工程的实施，电网结构进一步加强，真正形成全国统一的联合电网。在全国统一电网中充分实现西部水电东送，北部火电南送的能源优化配置。此外，北与俄罗斯、南与泰国之间也可能实现周边电网互联和能源优势互补。西电东送三大通道：南部通道：将贵州乌江、云南澜沧江和桂、滇、黔三省区交界的南盘江、北盘江、红水河水电站，以及云南和贵州坑口火火电厂开发出来送往广东。中部通道：将金沙江干支流(雅砻江、大渡河)水电站开发出来送往华东地区。北部通道：将黄河上游水电站和山西、蒙西地区坑口火电厂开发出来送往京津唐地区。电力系统为什么要互联并网运行呢？1.采用高效率大容量机组—减少备用容量；2.合理利用动力资源—水、火电互补；3.提高供电可靠性—系统越大，抗干扰能力越强；4.提高运行的经济性—装高效率大容量机组、合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。我国最大单机容量最大火电机组：1000MW（浙江华能玉环电厂，上海外高桥第二发电厂900MW）最大水电机组：700MW（三峡电厂）（葛洲坝水电厂320MW）最大核电机组：1060MW（江苏田湾核电厂)我国最大发电厂最大火电厂：北仑港电厂，5×600MW最大水电厂：三峡电厂26×700MW（二滩水电厂6×550MW，溪洛渡水电站8×700MW）最大核电厂：秦山（300+2×600+2×700MW）,(大亚湾2×900MW,江苏田湾2×1060MW,浙江三门、广东阳江2×1000MW)最大抽水蓄能电厂：广东抽水蓄能电厂8×300MW机构改革初显成效：2002年12月，中国电力工业新机构为适应市场发展应运而生，成立了两家电网公司、5家发电集团公司和4家辅业集团公司；2003年2月，国家电力监管委员会宣告成立。两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；8５家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司；４家辅业集团公司是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和中国葛洲坝集团公司。缺电问题：1970年以来出现缺电问题1998年低用电水平下基本实现了电力的供需平衡2001电力再度短缺原因：（1）电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因；（2）电网的瓶颈制约，网络输送能力不足，输配电“卡脖子”问题严重，制约了电力供应。发电、输电、配电比例：美国1:0.43:0.7日本1:0.47:0.68英国1:0.45:0.78我国1:0.21:0.12（3）发电机组出力不足（水电来水不足，火电电煤紧张）（4）经济快速增长带动用电需求高涨（5）居民用电被激