第一講 電力基礎(chǔ)知識(shí)介紹

電力系統(tǒng)簡介電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)電力系統(tǒng)由各種設(shè)施、設(shè)備組成的電能生產(chǎn)和消費(fèi)系統(tǒng)將自然界的一次能源通過發(fā)電轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過輸電和配電將電能供應(yīng)到用戶發(fā)電、輸電、變電、配電、用戶電力網(wǎng)（電網(wǎng)）電力系統(tǒng)中，各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所組成的統(tǒng)一體輸電、變電、配電電力系統(tǒng)一般過程電力系統(tǒng)的基本組成發(fā)電部分發(fā)電廠，將化學(xué)能（煤炭，燃油），水能，核能，風(fēng)能等轉(zhuǎn)化為電能。火電廠：煤、油（不可再生），空氣，水，如黃臺(tái)電廠。水電廠：水的勢(shì)能（可再生能源），受氣象影響大，如葛洲壩水電站。核電站：核燃料（比較貴），水，如秦山核電站。抽水蓄能電站：吸發(fā)兼?zhèn)?，峰谷調(diào)節(jié)，快速備用，如十三陵北京昌平純蓄能?；瘜W(xué)能電源：各種電池，燃料電池等，效率高，較貴。綠色能源：風(fēng)能（廣東南澳風(fēng)電廠）、太陽能（南京江寧太陽能發(fā)電廠）、潮汐發(fā)電（浙江三門灣潮汐能區(qū)），地?zé)犭娬?西藏羊八井地?zé)犭娬?，比較貴，易受自然條件影響。電力系統(tǒng)的基本組成輸電部分輸電網(wǎng)絡(luò)，通過高壓輸電網(wǎng)絡(luò)將電能由發(fā)電廠輸送到負(fù)荷中心，為了降低在輸電線上的損耗，一般采用高壓或超高壓輸電，為了升高電壓。目前我們國家的輸電線路的電壓等級(jí)有：750kV、500kV、330kV（西北電網(wǎng)）、220kV、110kV、66kV（東北電網(wǎng)）、35kV。通常將35kV及35kV以上的電壓線路稱為送電線路。

我國最高直流電壓等級(jí)為正負(fù)500KV（葛洲壩---上海南橋線、天生橋---廣州線、貴州---廣東線、三峽---廣東線），另有正負(fù)50KV（上海---嵊泗群島線），100KV（寧波---舟山線），南方電網(wǎng)公司將建設(shè)正負(fù)800KV特高壓直流輸電線。

我國最高交流電壓等級(jí)是1000KV（長治---荊門線），于2008年12月30日投入運(yùn)行。在建輸電線路（向家壩-上海，錦屏-蘇南特高壓直流800kV），其下有500、330、220、110、（其下有500、330、220、110、380/220V，其中60kV是由于歷史原因遺留下來的，目前僅在我國東北地區(qū)存在。2.變電站變電站是變換電壓和交換電能的場(chǎng)所變電站的分類：按作用分：升壓變電站和降壓變電站按所在位置分：樞紐變電站、中間變電站、企業(yè)變電站、車間變電站變電站的組成：變壓器和配電設(shè)施變電站的主要設(shè)備一次設(shè)備（1）電力變壓器（2）配電裝置（母線、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器和避雷器等）（3）補(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、靜止無功補(bǔ)償裝置、串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、同步調(diào)相機(jī)等）二次設(shè)備（1）控制、測(cè)量、信號(hào)和自動(dòng)裝置（2）自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)和通信裝置等（3）還有站內(nèi)直流電源系統(tǒng)等3.輸電環(huán)節(jié)。線路架空、電纜交流、直流、交直流混合電力系統(tǒng)的基本組成配電部分配電網(wǎng)絡(luò)，從輸電網(wǎng)絡(luò)接受電能并傳送至最終用戶開閉所（開關(guān)站）、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱一次設(shè)備二次設(shè)備配電線路架空、電纜分段設(shè)備配電環(huán)節(jié)。線路架空、電纜交流、直流、交直流混合電力系統(tǒng)的基本組成將10kV及其以下的電壓線路稱為配電線路。額定1kV以上電壓稱為“高電壓”，額定電壓在1kV以下電壓稱為“低電壓”。我國規(guī)定安全電壓為36V、24V、12V三種。一般，10kV高壓系統(tǒng)為2級(jí)配電，380V及以下為3級(jí)配電系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的基本組成用電部分電能的最終消費(fèi)，電能向其它形式能量的轉(zhuǎn)化電燈電暖器空調(diào)電熱器電視機(jī)電動(dòng)機(jī)………我國電力系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀發(fā)電裝機(jī)容量

1980：6587萬KW（65869MW）1987：10289.7萬KW1993：20000萬KW1996：23654萬KW2003：38900萬KW2004：44000萬KW，用電21735億千瓦時(shí)2005年底：50000萬KW，用電24220億千瓦時(shí)變電站數(shù)量1996年統(tǒng)計(jì)：30223個(gè)目前每年新增變電站約4000個(gè)，改造老變電站約2000個(gè)電力系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)）的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電力的傳輸效率高、環(huán)境污染小、電源和負(fù)荷可放置在適合之處。缺點(diǎn)：電能不易大量存儲(chǔ)，生產(chǎn)和利用同時(shí)完成，協(xié)調(diào)控制重要。缺點(diǎn)：規(guī)模巨大，橫跨幾千公里，事故影響大。缺點(diǎn)：發(fā)電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)、電、磁相互關(guān)聯(lián)，分析復(fù)雜。電力傳輸?shù)奶攸c(diǎn)電能生產(chǎn)的瞬間平衡發(fā)電＋輸電＋配電＋用電，多環(huán)節(jié)的連續(xù)性電能傳輸?shù)目焖傩缘赜蚍植紡V互聯(lián)大系統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行控制目標(biāo)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保復(fù)雜性電力系統(tǒng)的龐大和復(fù)雜電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（平衡性、瞬時(shí)性）電力負(fù)荷隨時(shí)變化、隨機(jī)性運(yùn)行控制參與人員廣五級(jí)調(diào)度國、網(wǎng)、省、地、縣電力系統(tǒng)自動(dòng)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行控制需要自動(dòng)化大量的自動(dòng)化裝置計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用：調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）EMS（EnergyManagementSystem）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)電能量計(jì)費(fèi)與管理系統(tǒng)負(fù)荷控制與管理系統(tǒng)電力調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展歷史以構(gòu)造技術(shù)分：手工階段分立元件階段板級(jí)階段系統(tǒng)機(jī)階段網(wǎng)絡(luò)分布式階段以應(yīng)用廣度和深度分：傳統(tǒng)階段（控制理論）EMS階段（系統(tǒng)理論）商業(yè)化階段（競(jìng)爭(zhēng)理論）國內(nèi)調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展情況起步階段SCADA實(shí)用化階段現(xiàn)階段：EMS（PAS）DMS市場(chǎng)化監(jiān)控自動(dòng)化（SCADA）電網(wǎng)監(jiān)控所涉及的電力系統(tǒng)的主要設(shè)備：開關(guān)、刀閘：控制電網(wǎng)的聯(lián)接狀態(tài)（電網(wǎng)的運(yùn)行方式），隔離需檢修或出現(xiàn)故障的設(shè)備。線路、變壓器：進(jìn)行電能的傳輸，線路實(shí)現(xiàn)同電壓等級(jí)的電能遠(yuǎn)程傳輸，變壓器實(shí)現(xiàn)不同電壓等級(jí)的電能傳輸發(fā)電機(jī)：將其他能源轉(zhuǎn)化為電能負(fù)荷：消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化位機(jī)械能、熱能、化學(xué)能等PT、CT：PT（電壓互感器）將高壓電壓降低為100V的低壓電壓，供數(shù)據(jù)采集和控制使用；CT（電流互感器）將高壓電流降低為0～5A的低壓電流，供數(shù)據(jù)采集和控制使用。RTU（遠(yuǎn)程分站終端）：主要完成電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和數(shù)據(jù)的采集和控制監(jiān)控自動(dòng)化（SCADA）電力監(jiān)控的基本組成分站系統(tǒng)：主要由分布在發(fā)電廠和變電站的數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備單元組成，主要是RTU（遠(yuǎn)程終端單元），完成安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)的采集以及設(shè)備的遠(yuǎn)程控制功能主站系統(tǒng)：安裝在調(diào)度中心的自動(dòng)化機(jī)房，是由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要完成分站采集的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)以及電網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)控和自動(dòng)控制等功能。通信系統(tǒng)：由各種通信通道和通信設(shè)備組成，主要完成分站和主站系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信功能。監(jiān)控自動(dòng)化（SCADA）監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視遙測(cè)、遙信基本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和存儲(chǔ)功能基本的控制功能遙控、遙調(diào)能量管理系統(tǒng)（EMS）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算分析狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、最優(yōu)潮流自動(dòng)監(jiān)視安全分析、事故預(yù)警負(fù)荷計(jì)劃負(fù)荷預(yù)報(bào)、日開停機(jī)計(jì)劃、日發(fā)電計(jì)劃電網(wǎng)自動(dòng)優(yōu)化控制自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）、

經(jīng)濟(jì)調(diào)度（EDC）、電力市場(chǎng)交易系統(tǒng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)（DTS）從經(jīng)驗(yàn)型調(diào)度到分析型調(diào)度調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)基本組成通道柜：主要完成分站信號(hào)的接入功能，前置機(jī)CCM：提供數(shù)據(jù)采集、規(guī)約解釋、規(guī)約轉(zhuǎn)換等通信服務(wù)管理機(jī)ADM（服務(wù)器）：提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，訪問服務(wù)MMI（人機(jī)交互）：提供系統(tǒng)監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算分析服務(wù)器：提供電網(wǎng)計(jì)算分析和優(yōu)化控制主站系統(tǒng)的基本功能模塊前置通訊接收（規(guī)約處理）數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)人機(jī)界面數(shù)據(jù)發(fā)布報(bào)表處理系統(tǒng)互聯(lián)（與其他系統(tǒng)接口）等主站系統(tǒng)的基本功能接受RTU或其他自動(dòng)設(shè)備傳送的信號(hào)，主要包括YC、YX信號(hào)，通過規(guī)約解釋，得到信號(hào)的數(shù)值或狀態(tài)。通過圖形或表格顯示電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，供調(diào)度人員監(jiān)視電網(wǎng)的運(yùn)行。通過YK，YT下發(fā)控制指令，供調(diào)度人員調(diào)控電網(wǎng)的運(yùn)行。進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，計(jì)算等，提供基本的統(tǒng)計(jì)和報(bào)表。與下級(jí)和上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，完成數(shù)據(jù)的交換和遠(yuǎn)程控制。進(jìn)行電網(wǎng)的計(jì)算分析和優(yōu)化控制，提供電網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)控和優(yōu)化控制。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)分站遠(yuǎn)程終端單元（RTU）信號(hào)采集（YC、YX）控制功能（YK、YT）遙測(cè)數(shù)據(jù)采樣方式（DC、AC）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的部分功能從傳統(tǒng)的RTU向微機(jī)保護(hù)發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)針