第一讲 电力基础知识介绍

电力系统简介电力系统和电力网电力系统由各种设施、设备组成的电能生产和消费系统将自然界的一次能源通过发电转化为电能，经过输电和配电将电能供应到用户发电、输电、变电、配电、用户电力网（电网）电力系统中，各级电压的电力线路及其联系的变电所组成的统一体输电、变电、配电电力系统一般过程电力系统的基本组成发电部分发电厂，将化学能（煤炭，燃油），水能，核能，风能等转化为电能。火电厂：煤、油（不可再生），空气，水，如黄台电厂。水电厂：水的势能（可再生能源），受气象影响大，如葛洲坝水电站。核电站：核燃料（比较贵），水，如秦山核电站。抽水蓄能电站：吸发兼备，峰谷调节，快速备用，如十三陵北京昌平纯蓄能。化学能电源：各种电池，燃料电池等，效率高，较贵。绿色能源：风能（广东南澳风电厂）、太阳能（南京江宁太阳能发电厂）、潮汐发电（浙江三门湾潮汐能区），地热电站(西藏羊八井地热电站)，比较贵，易受自然条件影响。电力系统的基本组成输电部分输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心，为了降低在输电线上的损耗，一般采用高压或超高压输电，为了升高电压。目前我们国家的输电线路的电压等级有：750kV、500kV、330kV（西北电网）、220kV、110kV、66kV（东北电网）、35kV。通常将35kV及35kV以上的电压线路称为送电线路。

我国最高直流电压等级为正负500KV（葛洲坝---上海南桥线、天生桥---广州线、贵州---广东线、三峡---广东线），另有正负50KV（上海---嵊泗群岛线），100KV（宁波---舟山线），南方电网公司将建设正负800KV特高压直流输电线。

我国最高交流电压等级是1000KV（长治---荆门线），于2008年12月30日投入运行。在建输电线路（向家坝-上海，锦屏-苏南特高压直流800kV），其下有500、330、220、110、（其下有500、330、220、110、380/220V，其中60kV是由于历史原因遗留下来的，目前仅在我国东北地区存在。2.变电站变电站是变换电压和交换电能的场所变电站的分类：按作用分：升压变电站和降压变电站按所在位置分：枢纽变电站、中间变电站、企业变电站、车间变电站变电站的组成：变压器和配电设施变电站的主要设备一次设备（1）电力变压器（2）配电装置（母线、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和避雷器等）（3）补偿装置（并联电容器、并联电抗器、静止无功补偿装置、串联电容补偿装置、同步调相机等）二次设备（1）控制、测量、信号和自动装置（2）自动化远动和通信装置等（3）还有站内直流电源系统等3.输电环节。线路架空、电缆交流、直流、交直流混合电力系统的基本组成配电部分配电网络，从输电网络接受电能并传送至最终用户开闭所（开关站）、环网柜、分支箱一次设备二次设备配电线路架空、电缆分段设备配电环节。线路架空、电缆交流、直流、交直流混合电力系统的基本组成将10kV及其以下的电压线路称为配电线路。额定1kV以上电压称为“高电压”，额定电压在1kV以下电压称为“低电压”。我国规定安全电压为36V、24V、12V三种。一般，10kV高压系统为2级配电，380V及以下为3级配电系统。电力系统的基本组成用电部分电能的最终消费，电能向其它形式能量的转化电灯电暖器空调电热器电视机电动机………我国电力系统的发展和现状发电装机容量

1980：6587万KW（65869MW）1987：10289.7万KW1993：20000万KW1996：23654万KW2003：38900万KW2004：44000万KW，用电21735亿千瓦时2005年底：50000万KW，用电24220亿千瓦时变电站数量1996年统计：30223个目前每年新增变电站约4000个，改造老变电站约2000个电力系统（网络）的特点优点：电力的传输效率高、环境污染小、电源和负荷可放置在适合之处。缺点：电能不易大量存储，生产和利用同时完成，协调控制重要。缺点：规模巨大，横跨几千公里，事故影响大。缺点：发电机同步运转，机、电、磁相互关联，分析复杂。电力传输的特点电能生产的瞬间平衡发电＋输电＋配电＋用电，多环节的连续性电能传输的快速性地域分布广互联大系统电力系统运行控制目标安全、优质、经济、环保复杂性电力系统的庞大和复杂电力系统的特点（平衡性、瞬时性）电力负荷随时变化、随机性运行控制参与人员广五级调度国、网、省、地、县电力系统自动化电力系统的运行控制需要自动化大量的自动化装置计算机技术和电子技术在电力系统自动化领域的应用：调度自动化系统SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）EMS（EnergyManagementSystem）变电站自动化系统配网自动化系统电能量计费与管理系统负荷控制与管理系统电力调度自动化发展历史以构造技术分：手工阶段分立元件阶段板级阶段系统机阶段网络分布式阶段以应用广度和深度分：传统阶段（控制理论）EMS阶段（系统理论）商业化阶段（竞争理论）国内调度自动化发展情况起步阶段SCADA实用化阶段现阶段：EMS（PAS）DMS市场化监控自动化（SCADA）电网监控所涉及的电力系统的主要设备：开关、刀闸：控制电网的联接状态（电网的运行方式），隔离需检修或出现故障的设备。线路、变压器：进行电能的传输，线路实现同电压等级的电能远程传输，变压器实现不同电压等级的电能传输发电机：将其他能源转化为电能负荷：消耗电能，将电能转化位机械能、热能、化学能等PT、CT：PT（电压互感器）将高压电压降低为100V的低压电压，供数据采集和控制使用；CT（电流互感器）将高压电流降低为0～5A的低压电流，供数据采集和控制使用。RTU（远程分站终端）：主要完成电网运行状态信号和数据的采集和控制监控自动化（SCADA）电力监控的基本组成分站系统：主要由分布在发电厂和变电站的数据采集和控制设备单元组成，主要是RTU（远程终端单元），完成安装地点的电网运行状态和数据的采集以及设备的远程控制功能主站系统：安装在调度中心的自动化机房，是由多台计算机组成的一个网络系统，主要完成分站采集的状态和数据的显示、存储以及电网的自动监控和自动控制等功能。通信系统：由各种通信通道和通信设备组成，主要完成分站和主站系统的远程通信功能。监控自动化（SCADA）监控系统的基本功能运行数据和运行状态监视遥测、遥信基本的数据统计和存储功能基本的控制功能遥控、遥调能量管理系统（EMS）网络计算分析状态估计、潮流计算、最优潮流自动监视安全分析、事故预警负荷计划负荷预报、日开停机计划、日发电计划电网自动优化控制自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、

经济调度（EDC）、电力市场交易系统调度员培训仿真系统（DTS）从经验型调度到分析型调度调度自动化主站系统基本组成通道柜：主要完成分站信号的接入功能，前置机CCM：提供数据采集、规约解释、规约转换等通信服务管理机ADM（服务器）：提供数据存储，访问服务MMI（人机交互）：提供系统监控和维护计算分析服务器：提供电网计算分析和优化控制主站系统的基本功能模块前置通讯接收（规约处理）数据处理数据库系统人机界面数据发布报表处理系统互联（与其他系统接口）等主站系统的基本功能接受RTU或其他自动设备传送的信号，主要包括YC、YX信号，通过规约解释，得到信号的数值或状态。通过图形或表格显示电网的运行状态，供调度人员监视电网的运行。通过YK，YT下发控制指令，供调度人员调控电网的运行。进行采集数据的存储，计算等，提供基本的统计和报表。与下级和上级调度系统进行互联，完成数据的交换和远程控制。进行电网的计算分析和优化控制，提供电网的自动监控和优化控制。调度自动化系统分站远程终端单元（RTU）信号采集（YC、YX）控制功能（YK、YT）遥测数据采样方式（DC、AC）变电站自动化系统的部分功能从传统的RTU向微机保护发展变电站综合自动化配网自动化系统针