電力系統(tǒng)智能化若干問題概述.ppt課件

1、電力系統(tǒng)智能化若干問題概述一、電力系統(tǒng)構(gòu)成與功能1、電力系統(tǒng)構(gòu)成 電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、電力輸變網(wǎng)及配電網(wǎng)和用電設(shè)備構(gòu)成（發(fā)電、供電、用電）。 2、電力系統(tǒng)功能1) 電力生產(chǎn)（發(fā)電）：實現(xiàn)一次能源向電能的轉(zhuǎn)換。 形式：a、火電發(fā)電 以煤、油、氣等作為燃料，利用燃料在鍋爐中燃燒產(chǎn)生熱能，通過熱交換將熱能轉(zhuǎn)換成高溫高壓蒸汽，由高溫高壓蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，實現(xiàn)電能生產(chǎn)。 主要組成：汽輪發(fā)電機(jī)組 燃料供給及燃燒系統(tǒng) 給水及水處理系統(tǒng) 熱工及控制系統(tǒng) 廠房等 裝機(jī)容量：200MW 300 MW 400 MW 600 MW 1000 MW 蒸汽壓力： 亞臨界 超臨界 超超臨界 15-20MPa 20-2

2、5MPa 25-30MPa 特 征： (1)組成系統(tǒng)復(fù)雜龐大，每個組成部分均對電力正常生產(chǎn)發(fā)揮重要影響； (2)裝機(jī)容量大，集中性強(qiáng)，電能生產(chǎn)具跳躍性； (3)組成部分涉及專業(yè)面廣，運行管理要求高，大機(jī)組發(fā)電安全生產(chǎn)地位突出（蒸汽壓力）； (4)火力發(fā)電占有率高（70%以上），總?cè)萘看螅?億千瓦時以上），對電力系統(tǒng)影響巨大。b、水力發(fā)電 利用大壩上下游水位差所產(chǎn)生的勢能，以水頭壓力沖擊水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電而實現(xiàn)電能的生產(chǎn)。 主要組成：水輪發(fā)電機(jī)組 大壩及水工建筑物 控制系統(tǒng)等。 單機(jī)容量：300 MW 400 MW 700 MW（三峽）另小水電 特 征：裝機(jī)容量大，集中性強(qiáng)，電能生產(chǎn)具有跳躍性，

3、占有率 20%左右。 c、核能發(fā)電 利用重金屬元素（鈾、钚等）裂變或氫元素（如氘、氚等）聚變所產(chǎn)生的核熱能，經(jīng)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高溫高壓蒸汽（二次轉(zhuǎn)換）驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 主要組成：可控核反應(yīng)堆 給水及控制系統(tǒng) 汽輪發(fā)電機(jī)組等。 核能發(fā)電國情：區(qū)域性強(qiáng) 裝機(jī)容量大 核能發(fā)電有關(guān)問題：安全性 環(huán)保要求高d、新能源發(fā)電 太陽能、風(fēng)能、生物發(fā)電、海洋能、垃圾發(fā)電等 （相關(guān)說明）說 明： 以上各類發(fā)電廠每一發(fā)電廠均有專門的變電開關(guān)站，以實現(xiàn)按不同電壓等級、不同區(qū)域方向、不同電能負(fù)荷的輸出。電力生產(chǎn)功能要求 對發(fā)電：轉(zhuǎn)換效率高、生產(chǎn)電能平穩(wěn)、易控制、安全環(huán)保 對電網(wǎng)：調(diào)度控制有序，滿足區(qū)域負(fù)荷變化要求

4、，電能平衡，電能分配張弛有度，安全可靠。2）電能的輸送與配送 實現(xiàn)電能以不同電壓等級，向不同區(qū)域方向與用電設(shè)備的輸送連接，負(fù)荷分配、切換等功能。 功能要求輸電技術(shù)要求：損耗小 變電（電壓升高） 適應(yīng)各種氣候、氣象條件的變化b、用電設(shè)備的要求： 電壓等級變電（分級降壓） 功率大小分配（系統(tǒng)負(fù)荷平衡） 關(guān)停切換（負(fù)荷分配、變化調(diào)整、再分配）c、安全要求：輸電的控制、監(jiān)測、保護(hù) 用電設(shè)備的控制、監(jiān)測、保護(hù)3）電能使用 實現(xiàn)電能向機(jī)械能、光能、熱能等能量的轉(zhuǎn)換。 要求：節(jié)能、電信號變化的敏感性、安全可靠性、控制保護(hù)3、電力系統(tǒng)構(gòu)成框架圖 1）交流輸電 附圖 2）直流輸電 附圖 以上框圖僅為單一樹狀結(jié)構(gòu)

5、，電力系統(tǒng)是由很多單一樹狀結(jié)構(gòu)并行排列，單一樹狀結(jié)構(gòu)間通過線路與變電開關(guān)站連接實現(xiàn)相互電能調(diào)度，區(qū)域內(nèi)發(fā)電廠亦通過線路與各級變電開關(guān)站連接，向電網(wǎng)供電，形成大電網(wǎng)、大系統(tǒng)。二、電力系統(tǒng)智能化問題的提出與實踐 自電力工業(yè)誕生，就伴隨著電力生產(chǎn)，電能傳輸，電能使用方面的問題。電力工業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)、社會生產(chǎn)力發(fā)展水平息息相關(guān)，直接服務(wù)于社會經(jīng)濟(jì)活動的各個領(lǐng)域。我國電力工業(yè)在計劃經(jīng)濟(jì)時代是集電力生產(chǎn)、電能傳輸和用電營銷為一體的高度集中封閉的整體。重生產(chǎn)、輕供銷，電力生產(chǎn)能力有限，電力負(fù)荷不足。電能的使用按純粹的計劃分配模式，電力調(diào)度集中掌握，且調(diào)整困難。 改革開放后國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，對電力系統(tǒng)的各方面

6、提出了諸多新的挑戰(zhàn)。在解決電力生產(chǎn)能力不足，縮小供需差距問題上，花大力氣和投入大量資金新建了一大批發(fā)電廠，實現(xiàn)了廠網(wǎng)分開的電力體制改革。電力工業(yè)的生產(chǎn)，電能輸送和用電體制發(fā)生了根本性變化。近年來，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對電力系統(tǒng)提出了更高的要求。對解決電力生產(chǎn)，電能輸送和用電各個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的多方面技術(shù)問題、管理模式和處理多方利益關(guān)系等提出了智能化要求：前幾年數(shù)字化變電站（開關(guān)站） 設(shè)想以變電開關(guān)站為紐帶（切入點），實現(xiàn)電能輸送過程中電能分配調(diào)度由狀態(tài)量向數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，期望解決電能輸送的量化和科學(xué)調(diào)度。 狀態(tài)量：有無 形態(tài) 抽象的量 數(shù)字化：多少 具體化近年智能化電網(wǎng) 設(shè)想以電網(wǎng)系統(tǒng)各參量的數(shù)字化（

7、包含狀態(tài)參量）檢測和信息處理、數(shù)據(jù)判別為基礎(chǔ)，實現(xiàn)電能調(diào)度、參量調(diào)整等科學(xué)決策的自動化、智能化。目前尚無權(quán)威的定義發(fā)展電力系統(tǒng)智能化 將電力系統(tǒng)的各個構(gòu)成環(huán)節(jié)全部納入智能化。 發(fā)電 輸電 用電三、我國電力系統(tǒng)的構(gòu)建格局1 發(fā)電廠-按地域規(guī)劃、星羅棋布。 火電廠：以北方尤其西北為主。 水電廠：以南方尤其西南為主。 核電廠：沿海和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)相對薄弱地區(qū)。 風(fēng)能發(fā)電：北方尤其西北為主，沿海為輔。2 電網(wǎng) 兩大電網(wǎng)公司：國網(wǎng)、南網(wǎng)。 國網(wǎng)：以行政地域劃分為五大區(qū)，東北、西北、華北、華東、華中。 五大區(qū)內(nèi)以省公司劃分（二級法人） 省網(wǎng)公司以省屬地市劃分（非法人） 地市公司以下不再劃分（縣公司）

8、國網(wǎng)規(guī)劃：東北電網(wǎng)獨立規(guī)劃建設(shè)（輸電線路最高電壓等級500kV為主） 其余四大區(qū)間電能輸送以特高壓為骨干建立環(huán)網(wǎng)（1000kV） 西北華中華東 西北華北華東 西北華東 五大區(qū)域內(nèi)以省公司劃分，省網(wǎng)公司之間電能輸送以500kV為主。省網(wǎng)公司區(qū)域內(nèi)以地市公司劃分，地市公司之間電能輸送以220kV為主。地市公司區(qū)域內(nèi)電能輸送以220kV及以下為主。 南網(wǎng)：以行政地域劃分五個省網(wǎng)公司:廣東、廣西、云南、貴州、海南。 省公司間500kV，省內(nèi)220kV，視區(qū)域內(nèi)電負(fù)荷專供（電力直供試點） 國網(wǎng)與南網(wǎng)間電能調(diào)配輸送以特高壓直流為主：800kV3 用電 星羅棋布。四、電力系統(tǒng)智能化研究內(nèi)容、方法、關(guān)鍵點核心

9、：高效、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠。模塊劃分：發(fā)電、供電、用電。原則：以系統(tǒng)工程理論，理解和處理電力系統(tǒng)智能化問題，從全局出發(fā)（總要求）局部（模塊要求）技術(shù)方法研究充分考慮電力系統(tǒng)的特征、綜合全面處理技術(shù)問題。1 智能電網(wǎng) 電網(wǎng)主要組成：變電開關(guān)站（所） 電力線路 電力線路是電力系統(tǒng)的紐帶，在實現(xiàn)電能輸送的同時，承載著電力系統(tǒng)各類信息（信號）數(shù)據(jù)，而各類信息（信號）值、狀態(tài)變化、量的變化集中的體現(xiàn)了電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 變電站（所）是電力系統(tǒng)的各類信息（信號）的交匯點，調(diào)整控制決策的執(zhí)行地，對電能的傳輸起承上啟下的作用。掌握電力系統(tǒng)各類信息（信號）值、狀態(tài)變化、量的變化是電力系統(tǒng)智能化的基礎(chǔ)，適時科學(xué)決

10、策調(diào)整控制（操作改變）信息是智能化電力系統(tǒng)的核心目的。簡單、方便、經(jīng)濟(jì)合理自動化的信息調(diào)整控制（操作）是智能化電力系統(tǒng)的手段方法。體現(xiàn)出“高效、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠”核心原則貫穿于上述過程。1）智能化電網(wǎng)研究課題a、電力線路各類信息（信號）狀態(tài)，量的控制、傳輸、判斷、分析處理技術(shù)。信號檢測網(wǎng)：識別區(qū)分不同信息（信號）狀態(tài)、信號量及其變化、變化量。包 括：系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏?、電壓、?fù)荷、故障等的（量及變化）工頻電場、磁場 （量及變化）通訊干擾信息、相鄰線路影響 線路故障：線間、相間電氣安全距離，導(dǎo)線風(fēng)振、舞動、風(fēng)偏，導(dǎo)線蠕動，導(dǎo)線斷線、導(dǎo)線覆冰，導(dǎo)線張力、應(yīng)力、弧垂障礙（安全距離），雷擊、雷電保護(hù)、鳥害

11、等。 桿塔故障：倒塔、傾斜、地基沉降、地基毀損、鐵塔連結(jié)毀損、導(dǎo)線與鐵塔間電氣安全距離、防雷接地（電阻率、連接破壞）鳥害等。 金具故障：連接金具、保護(hù)金具、接續(xù)金具故障、機(jī)械強(qiáng)度與疲勞損壞、腐蝕、絕緣子串可靠性（強(qiáng)度、污穢、腐蝕、污閃、閃絡(luò)）等。難重點：電力線路點多線長，氣象、環(huán)境、地形、地質(zhì)條件變化大，設(shè)計和施工規(guī)范復(fù)雜，涉及專業(yè)知識面廣，信息量大，尋求高效、經(jīng)濟(jì)、可靠的檢測網(wǎng)難度大。要求：檢測新技術(shù) 新設(shè)備（儀器） 科學(xué)布置檢測點、數(shù)量（具體化、針對性），以體現(xiàn)智能化。 傳輸網(wǎng)絡(luò)： 電力線路點多線長，各線路電壓等級差異有別，信號狀態(tài)值、信號量及信號變化不統(tǒng)一，要求分級處理。 信號傳輸：信號

12、干擾、信號衰減、信號分級、信號集中點及傳輸方向（變電開關(guān)站）。 要 求： 信號傳輸新技術(shù) （抗干擾、抗衰減、保真、分級分類） 新設(shè)備儀器（智能化） 科學(xué)布局（處理量、匯集點（方向）等）信號判別分析與處理（決策） 信號匯集、分類（按影響范圍和形式、確定性質(zhì)）、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)判別、試驗（包括狀態(tài)和信號量及量的變化影響、確定閥值）、分類處理（決策、調(diào)整、控制、操作自動化）、事后評價分析總結(jié)。 電網(wǎng)智能化一切圍繞“高效、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠”為核心。高效實用技術(shù)，經(jīng)濟(jì)合理方案，安全可靠的調(diào)控手段，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)電和用電的需求和利益。2 電力生產(chǎn)智能化 （發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)智能化也有較多內(nèi)容，在此不作講課內(nèi)容。）電

13、網(wǎng)智能化與電力生產(chǎn)的關(guān)系 發(fā)電廠生產(chǎn)的電能量適時滿足電網(wǎng)負(fù)荷量和負(fù)荷變化的需要是電力生產(chǎn)與電網(wǎng)協(xié)調(diào)平衡的實質(zhì)內(nèi)容。 電網(wǎng)與電廠間的信息傳輸交流是廠網(wǎng)間聯(lián)系紐帶。電廠電能的生產(chǎn)調(diào)度、調(diào)配是廠網(wǎng)間協(xié)調(diào)平衡的目的。經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)配方案和規(guī)劃是廠網(wǎng)間利益平衡的手段。 發(fā)電廠單臺機(jī)組200MW1000MW的停機(jī)開機(jī)費用巨大。 能源結(jié)構(gòu)：火電、水電、核電等關(guān)停機(jī)開機(jī)技術(shù)條件和政策性調(diào)控不統(tǒng)一，而電網(wǎng)的負(fù)荷需求變化較大（用電設(shè)備）。 電網(wǎng)對電廠電能的生產(chǎn)（量）起決定性指導(dǎo)作用，而用電設(shè)備的電能（負(fù)荷）需求量和變化對電網(wǎng)規(guī)劃和電能調(diào)度發(fā)揮關(guān)鍵性影響。 矛盾關(guān)鍵在協(xié)調(diào)平衡。電力系統(tǒng)負(fù)荷量及變化是關(guān)鍵。電力系統(tǒng)負(fù)荷

14、：用電負(fù)荷是指接入電力系統(tǒng)的所有用電設(shè)備在某一時刻向電力系統(tǒng)取用的電功率總和。線路損失負(fù)荷是指電能在從發(fā)電廠到用戶的輸送過程中所發(fā)生的電功率損失。供電負(fù)荷是發(fā)電廠對電網(wǎng)供電時所承擔(dān)的全部負(fù)荷。廠用電負(fù)荷是指發(fā)電廠在發(fā)電過程中自身用電設(shè)備所消耗的電功率。發(fā)電負(fù)荷是發(fā)電廠對電網(wǎng)供電負(fù)荷和自身用電負(fù)荷的總負(fù)荷。用電負(fù)荷加上同一時刻的線路損失負(fù)荷即為供電負(fù)荷。供電負(fù)荷加上同一時刻的廠用電負(fù)荷即為發(fā)電負(fù)荷。由于用電設(shè)備取用電具有隨機(jī)性，使得電力系統(tǒng)負(fù)荷是隨時間變化的，負(fù)荷隨時間變化的規(guī)律即為電力負(fù)荷曲線。電力負(fù)荷曲線是以變電開關(guān)站（所）所供電區(qū)域為基本單元逐級傳遞的。各級變電開關(guān)站（所）必須保持所供電區(qū)

15、域電力負(fù)荷基本平衡。電力負(fù)荷平衡是電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和安全性的保證。電力負(fù)荷曲線是區(qū)域電力規(guī)劃、電力生產(chǎn)（取供電）、電能分配的依據(jù)。區(qū)域用電負(fù)荷中用電大戶、重要用戶、特殊用戶等是供電公司用電管理的核心。電力生產(chǎn)智能化（不含生產(chǎn)系統(tǒng)）a、電網(wǎng)與電廠間的信息（信號）數(shù)據(jù)傳輸。同電網(wǎng)統(tǒng)一b、經(jīng)濟(jì)合理的大系統(tǒng)電網(wǎng)電力生產(chǎn)計劃協(xié)調(diào) 電力系統(tǒng)規(guī)劃合理，特高壓遠(yuǎn)距離輸送電相關(guān)問題 區(qū)域內(nèi)不同電力生產(chǎn)廠的布局問題 區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷量及變化影響 區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷中長期預(yù)測 大容量電能轉(zhuǎn)換儲存技術(shù)（抽水蓄能、光熱蓄能、飛輪電池等）用電負(fù)荷峰谷合理調(diào)配和市場經(jīng)濟(jì)技術(shù)調(diào)控（用電市場開發(fā)、工廠錯時生產(chǎn)、大容量電能儲存技術(shù)等）不同發(fā)電方

16、式條件下電能的使用經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、安全性等3 用電設(shè)備 用電設(shè)備的負(fù)荷需求和變化對電網(wǎng)規(guī)劃和電能的調(diào)配發(fā)揮著關(guān)鍵作用。區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)所有用電設(shè)備的總功率和發(fā)展變化是電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)配的導(dǎo)向指南，電網(wǎng)智能化重在掌握變化。用電設(shè)備的分級分類 分級：功率大小、停開機(jī)影響評價（雙向）與應(yīng)對（常規(guī)、事故） 分類： 間歇使用、間歇時間長短、局域影響評價（常規(guī)、事故）用電設(shè)備智能化改進(jìn) 節(jié)能、環(huán)保、高效、高性能五、電力系統(tǒng)智能化研究應(yīng)關(guān)注的要點1 電能傳輸或故障以光速迅速波及全系統(tǒng) 安全保護(hù)措施高度可靠，技術(shù)方案充分考慮到本特性。2 電力系統(tǒng)規(guī)范嚴(yán)格，建設(shè)投入巨大 新技術(shù)，實驗試驗先行。 程序上：方案理論論證，實驗

17、試驗驗證，規(guī)程規(guī)范審評，試運行與評價，正式投運。3 電力系統(tǒng)復(fù)雜程度高，涉及學(xué)科知識面廣 要求綜合判斷分析處理問題能力 大系統(tǒng)要求開闊的思維能力，綜合創(chuàng)新能力。4 電力系統(tǒng)安全地位突出 一切工作、一切技術(shù)方案，“安全第一”， 影響面太大。安全不保，損失巨大。5 管理體制 廠網(wǎng)分開 企業(yè)化經(jīng)營 利益平衡（廠、網(wǎng)、地方政府、用戶） 謝謝大家9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。2022/7/252022/7/25Monday, July 25, 202210、人的志向通常和他們的能力成正比例。2022/7

18、/252022/7/252022/7/257/25/2022 12:37:48 AM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無以廣才，非志無以成學(xué)。2022/7/252022/7/252022/7/25Jul-2225-Jul-2212、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。2022/7/252022/7/252022/7/25Monday, July 25, 202213、志不立，天下無可成之事。2022/7/252022/7/252022/7/252022/7/257/25/202214、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If Id gone alone, I couldnt have seen nearly