電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理基礎(chǔ)匯編

1、電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理(gunl)基礎(chǔ)第二講 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本(jbn)設(shè)備與結(jié)構(gòu)形態(tài)共九十三頁(yè)前一堂課的主要(zhyo)內(nèi)容開(kāi)設(shè)(kish)本門課程的目的本課程的主要講授內(nèi)容主要講授范疇與教學(xué)目標(biāo)電力系統(tǒng)定義與基本概念電力系統(tǒng)的形成和發(fā)展2共九十三頁(yè)一次系統(tǒng)：發(fā)電設(shè)備輸變電設(shè)備用電設(shè)備二次系統(tǒng)：能量管理(gunl)系統(tǒng)安全自動(dòng)控制繼電保護(hù)通信系統(tǒng)未來(lái)電力系統(tǒng)設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)的發(fā)展預(yù)測(cè)本堂課的主要(zhyo)內(nèi)容3共九十三頁(yè)現(xiàn)代(xindi)電廠能源電力能源太陽(yáng)：太陽(yáng)熱和光電池來(lái)源太陽(yáng)海洋：海洋熱；波浪；洋流等生物能：沼氣；垃圾地球內(nèi)部地球和其它天體的相互作用，如潮汐能地?zé)岷四埽毫炎兎磻?yīng)堆；增殖反

2、應(yīng)堆；聚變反應(yīng)堆礦物燃料：煤；石油；天然氣等天然資源：水力；風(fēng)力4共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理火力發(fā)電(hul fdin)5共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理熱電聯(lián)產(chǎn)6共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理水力發(fā)電(shu l f din)原理7共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理水力(shul)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子8共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理抽水(chu shu)蓄能混合式抽水蓄能電站三機(jī)式抽水蓄能機(jī)組9共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理核電廠工作(gngzu)原理10共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理風(fēng)力發(fā)電-雙饋風(fēng)機(jī)(fn j)工作原

3、理11共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理風(fēng)力發(fā)電-直驅(qū)風(fēng)(q fn)機(jī)工作原理12共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理空中(kngzhng)浮動(dòng)渦輪風(fēng)力發(fā)電13共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理光伏原理(yunl)光伏發(fā)電14共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理光熱(un r)發(fā)電15共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理光熱(un r)發(fā)電-艾文帕太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)”（Ivanpah Solar Electric Generating System，ISEGS）16共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理潮汐能發(fā)電(fdin)17共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)

4、備及其原理海洋(hiyng)流發(fā)電18蘇格蘭北端和奧克尼群島之間的朋特蘭灣是世界上海洋水流最湍急的海域。共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理波浪能發(fā)電(fdin)振蕩浮子型19共九十三頁(yè)不同(b tn)發(fā)電設(shè)備及其原理波浪能發(fā)電靠岸式振蕩(zhndng)水柱型20共九十三頁(yè)發(fā)電設(shè)備及其原理(yunl)當(dāng)今，礦物燃料、水力和核裂變是可以大量(dling)生產(chǎn)電能的能源；石油和天然氣作為電廠主要能源的年代已經(jīng)過(guò)去；水力開(kāi)發(fā)將來(lái)只會(huì)有少量增加；在不遠(yuǎn)的將來(lái)，電能生產(chǎn)可能主要靠煤和核能等傳統(tǒng)能源，以及風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源；未來(lái)？21共九十三頁(yè)輸電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備輸電就是電能的傳輸(ch

5、un sh)；發(fā)電廠與電力負(fù)荷中心通常都位于不同地區(qū)。在水力、煤炭等一次能源資源條件適宜的地點(diǎn)建立發(fā)電廠，通過(guò)輸電可以將電能輸送到遠(yuǎn)離發(fā)電廠的負(fù)荷中心，使電能的開(kāi)發(fā)和利用超越地域的限制；其他能源輸送方式相比較，輸電具有損耗小、效益高、靈活方便、易于調(diào)節(jié)控制、減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。輸煤與輸電之爭(zhēng)？22共九十三頁(yè)輸電(shdin)設(shè)備導(dǎo)線(doxin)電線導(dǎo)線電纜23共九十三頁(yè)輸電(shdin)設(shè)備高壓(goy)絕緣子瓷絕緣子玻璃絕緣子有機(jī)復(fù)合絕緣子24共九十三頁(yè)輸電(shdin)設(shè)備高壓(goy)套管穿墻套管安裝圖25共九十三頁(yè)輸電(shdin)設(shè)備輸電(shdin)桿塔26共九十三頁(yè)輸電(shd

6、in)設(shè)備以景觀(jn un)美感的態(tài)度審視輸電線路鐵塔27共九十三頁(yè)變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備變電就是通過(guò)一定設(shè)備將電壓由低等級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩燃?jí)（升壓）或由高等級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)榈偷燃?jí)（降壓）的過(guò)程;發(fā)電機(jī)的額定電壓一般為（1520）千伏以下;交流輸電電壓等級(jí)有1000kV，750kV、500千伏、330kV、220kV、110kV、35kV等；配電電壓等級(jí)有10kV、20kV等；用電部門的用電器具有額定電壓為 315 kV的高壓用電設(shè)備和110 V、220V、380V等低壓用電設(shè)備;電力系統(tǒng)就是通過(guò)變電把各不同電壓等級(jí)部分聯(lián)接起來(lái)形成一個(gè)整體。實(shí)現(xiàn)(shxin)變電的場(chǎng)所為變電站（所）。28共九十三頁(yè)變

7、電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備主要的變電設(shè)備有：變壓器、母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器、互感器、電容器、避雷器、高壓熔斷器、二次設(shè)備及必要的其他(qt)輔助設(shè)備；變電所中的母線、開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、測(cè)量?jī)x表和其他附件等連接在一起構(gòu)成配電裝置。其作用是計(jì)量和控制電能的接受與分配。配電裝置主要由二次設(shè)備構(gòu)成。二次設(shè)備包含測(cè)量裝置、控制裝置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、直流系統(tǒng)及必要的附屬設(shè)備。由二次設(shè)備構(gòu)成的回路叫二次回路，總稱二次系統(tǒng)。29共九十三頁(yè)變壓器變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備30共九十三頁(yè)母線母線是指在變電所中各級(jí)( j)電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設(shè)備和相應(yīng)配電裝置的連接;大都采用矩形

8、或圓形截面的裸導(dǎo)線或絞線，統(tǒng)稱為母線;母線的作用是匯集、分配和傳送電能。變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備31共九十三頁(yè)斷路器在正常情況下控制各輸電線路和設(shè)備的開(kāi)斷及關(guān)合；在發(fā)生故障(gzhng)時(shí)，自動(dòng)開(kāi)斷短路電流，以保證電力系統(tǒng) 正常運(yùn)行。依據(jù)使用的滅弧介質(zhì)，可分為油斷路器、真空斷路器、空氣斷路器、SF6斷路器等。SF6斷路器具有滅弧能力強(qiáng)、開(kāi)斷容量大、熄弧特性好等特點(diǎn)。變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備32共九十三頁(yè)斷路器變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備33共九十三頁(yè)隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有專門的滅弧裝置，不能用來(lái)拉合負(fù)荷電流和短路電流。正常分開(kāi)位置時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)兩端之間有符合安全要求的可見(jiàn)絕緣距離。設(shè)備檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)用

9、來(lái)隔離有電和無(wú)電部分，形成明顯的開(kāi)斷點(diǎn)，以保證工作人員和設(shè)備的安全。隔離開(kāi)關(guān)和斷路器相配合，進(jìn)行倒閘操作(cozu)，以改變系統(tǒng)接線的運(yùn)行方式。變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備34共九十三頁(yè)隔離(gl)開(kāi)關(guān)變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備開(kāi)合35共九十三頁(yè)其他開(kāi)關(guān)負(fù)荷開(kāi)關(guān)：是介于斷路器和隔離開(kāi)關(guān)之間的一種開(kāi)關(guān)電器(dinq)，具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，能切斷額定負(fù)荷電流和一定的過(guò)載電流，但不能切斷短路電流。變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備36共九十三頁(yè)其他(qt)開(kāi)關(guān)接觸器：接觸器分為交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。變電

10、系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備37共九十三頁(yè)其他開(kāi)關(guān)熔斷器：是根據(jù)電流超過(guò)規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自身產(chǎn)生(chnshng)的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開(kāi)的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中。作為短路和過(guò)電流的保護(hù)器，熔斷器是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備38共九十三頁(yè)高壓互感器高壓互感器是適用于1kv至220kv電力系統(tǒng)中將大電壓轉(zhuǎn)換成小電壓或?qū)⒋箅娏鬓D(zhuǎn)換成小電流以便于測(cè)量、保護(hù)、使用的互感器。其作用包括：將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo)準(zhǔn)(biozhn)，通常額定二次電壓為100V，額定二次電流為5A，使測(cè)試儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化，

11、同時(shí)二次設(shè)備的絕緣水平可按低電壓設(shè)計(jì)，從而結(jié)構(gòu)輕巧，價(jià)格便宜。所有二次設(shè)備可用低電壓、小電流的控制電纜連接，使屏內(nèi)布線簡(jiǎn)單、安裝方便。同時(shí)，便于集中管理，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和測(cè)量。二次回路不受一次回路的限制.可采用Y形、形或V形接法，因而接線靈活方便。同時(shí)，對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、調(diào)換以及調(diào)整試驗(yàn)時(shí)，不需中斷一次系統(tǒng)的運(yùn)行，僅適當(dāng)?shù)馗淖兌谓泳€即可實(shí)現(xiàn)。使二次設(shè)備和工作人員與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備39共九十三頁(yè)電壓(diny)互感器變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備40共九十三頁(yè)電流(dinli)互感器變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備41共九十三

12、頁(yè)無(wú)功(w n)補(bǔ)償裝置變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備并聯(lián)電容器串聯(lián)電容器并聯(lián)電抗器42共九十三頁(yè)避雷器：變電站保護(hù)電氣設(shè)備免遭雷電(lidin)沖擊波襲擊的設(shè)備。當(dāng)雷電沖擊波沿線路傳入變電站并超過(guò)避雷器保護(hù)水平時(shí)，避雷器首先放電，將雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電沖擊水平以下，使電氣設(shè)備受到保護(hù)。避雷器有五種，即保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器、磁吹閥式避雷器和氧化鋅避雷器。變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備43共九十三頁(yè)避雷器：變電系統(tǒng)(xtng)及設(shè)備管型氧化鋅磁吹型閥型44共九十三頁(yè)電機(jī)(dinj)用電設(shè)備(shbi)大型水泵大型礦山風(fēng)扇45共九十三頁(yè)整流(zhngli)負(fù)載用電設(shè)備(shbi)高壓

13、變頻器電解鋁車間46共九十三頁(yè)電氣(dinq)主接線電氣接線：在發(fā)電廠和變電站中，各種電氣設(shè)備必須用導(dǎo)體按一定的要求連成一個(gè)整體，并與必要的輔助設(shè)備一起安裝(nzhung)，構(gòu)成通路，實(shí)現(xiàn)發(fā)供電。47共九十三頁(yè)電氣(dinq)主接線電氣接線：在發(fā)電廠和變電站中，各種電氣設(shè)備必須用導(dǎo)體按一定的要求連成一個(gè)整體，并與必要的輔助設(shè)備一起安裝，構(gòu)成(guchng)通路，實(shí)現(xiàn)發(fā)供電。輸變電網(wǎng)絡(luò)接線無(wú)備用接線 單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)健Ｓ袀溆媒泳€ 雙回路供電方式、環(huán)式48共九十三頁(yè)電氣(dinq)主接線電氣接線舉例：?jiǎn)文妇€分段分段的單母線接線保留(boli)了單母線接線接線簡(jiǎn)單、清晰、操作方便，所用電氣

14、設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)提高了重要用戶供電的可靠性：重要用戶可以分別從不同分段上取得雙回路供電。由于母線被分段,就可以輪流檢修分段母線,總可以保留一半用戶繼續(xù)供電,從而提高了供電可靠性；同時(shí)由于當(dāng)一段母線故障,仍有一半用戶繼續(xù)供電，從而縮小了事故范圍。QFdQFQS1QS2電源1電源249共九十三頁(yè)能量(nngling)管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)(EMS)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，主要針對(duì)(zhndu)發(fā)電和輸電系系統(tǒng)。EMS主要包括：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))；自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)；經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制(EDC)；電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)(State Estimator)；安全分析(S

15、ecurity Analysis)；調(diào)度員模擬培訓(xùn)系統(tǒng)(DTS)；其他50共九十三頁(yè)能量(nngling)管理系統(tǒng)的應(yīng)用軟件51共九十三頁(yè)配電(pi din)管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)（DMS）是在EMS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。配電管理系統(tǒng)(DMS)包括：配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）；地理信息系統(tǒng)（GIS）；配電網(wǎng)重構(gòu)；管理信息系統(tǒng)（MIS）；需求側(cè)管理(gunl)（DSM）；其他52共九十三頁(yè)配電(pi din)管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)的應(yīng)用(yngyng)功能53共九十三頁(yè)安全(nqun)控制系統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行(ynxng)狀態(tài)切換正常狀態(tài)警戒狀態(tài)緊急狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)孤島狀態(tài)系統(tǒng)崩潰預(yù)防控制大停電恢復(fù)控制緊急控制：解

16、列控制緊急控制：切機(jī)切負(fù)荷恢復(fù)控制控制失敗恢復(fù)控制繼電保護(hù)大擾動(dòng)54共九十三頁(yè)安全(nqun)控制系統(tǒng)三道防線第一道防線：由繼電保護(hù)(j din bo h)裝置快速切除故障元件，最直接最有效地保證電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定；第二道防線：采用穩(wěn)定控制裝置及切機(jī)、切負(fù)荷等措施，確保在發(fā)生大擾動(dòng)情況下電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性；第三道防線：當(dāng)電力系統(tǒng)遇到多重嚴(yán)重故障而穩(wěn)定破壞時(shí)，依靠失步解列裝置將失步的電網(wǎng)解列，并由頻率及電壓緊急控制裝置保持解列后兩部分電網(wǎng)功率的平衡，防止事故擴(kuò)大、防止大面積停電。55共九十三頁(yè)安全(nqun)控制系統(tǒng)低頻減載運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，汽輪機(jī)在頻率低于4949.5Hz以下長(zhǎng)期運(yùn)行，葉片容易產(chǎn)生裂紋

17、。當(dāng)?shù)陀?5HZ時(shí)，容易發(fā)生葉片共振而造成葉片斷裂。當(dāng)頻率下降到4748HZ時(shí)，電廠廠用電設(shè)備的出力明顯下降，會(huì)引起電廠出力減小，更加引起系統(tǒng)有功不足，頻率進(jìn)一步下降，最后導(dǎo)致(dozh)崩潰。當(dāng)頻率下降到4546HZ時(shí)，系統(tǒng)電壓水平極不穩(wěn)定，如再加之有短路等故障的情況下，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。56共九十三頁(yè)安全(nqun)控制系統(tǒng)低頻減載動(dòng)作順序分輪次減載；不同輪次啟動(dòng)頻率不同，例如第一級(jí)啟動(dòng)頻率f1，此時(shí)為事故的早期(zoq)，頻率下降不嚴(yán)重，因些啟動(dòng)值要高些 一般整定為：48.549Hz ；低于45Hz時(shí)，很可能發(fā)生“頻率崩潰” ，因此，末級(jí)啟動(dòng)頻率以不低于4646.5Hz為宜。頻率差問(wèn)題，即

18、第一級(jí)和末級(jí)啟動(dòng)頻率的差值；頻率級(jí)差=（首級(jí)頻率末級(jí)頻率）除以 (級(jí)數(shù)-1)。 頻率級(jí)差通常為0.30.5Hz；級(jí)數(shù)在10級(jí)以內(nèi).當(dāng)從第一級(jí)啟動(dòng)開(kāi)始切負(fù)荷后,一直切到某一級(jí),系統(tǒng)頻率不再下降時(shí),就停止切負(fù)荷。57共九十三頁(yè)安全(nqun)控制系統(tǒng)低壓減載是維持系統(tǒng)無(wú)功平衡，保證系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的緊急控制措施；低壓減載分輪次動(dòng)作；與低頻減載所切的是相同的負(fù)荷；低頻和低壓減載措施存在協(xié)調(diào)(xitio)問(wèn)題。58共九十三頁(yè)安全(nqun)控制系統(tǒng)失步解列當(dāng)發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)其他部分之間、系統(tǒng)的一部分和系統(tǒng)其他部分之間失去同步(tngb)并無(wú)法恢復(fù)同步(tngb)時(shí)，將它們之間的聯(lián)系切斷，分成相互獨(dú)立、互不

19、聯(lián)系的兩部分的技術(shù)措施。它是最終為維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、防止事故擴(kuò)大造成嚴(yán)重后果的重要措施。現(xiàn)代電力系統(tǒng)已采用各種簡(jiǎn)單的或高度自動(dòng)化的綜合型解列裝置實(shí)施解列。59共九十三頁(yè)安全(nqun)控制系統(tǒng)自適應(yīng)(shyng)解列60電力系統(tǒng)主動(dòng)解列分析系統(tǒng)共九十三頁(yè)安全(nqun)控制系統(tǒng)自適應(yīng)解列分析(fnx)系統(tǒng)算例61不施加解列控制系統(tǒng)變化情況施加解列控制措施后系統(tǒng)的變化情況共九十三頁(yè)繼電保護(hù)(j din bo h)系統(tǒng)繼電保護(hù)(j din bo h)是一種電力系統(tǒng)反事故措施，即當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除

20、異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以也稱繼電保護(hù)。繼電保護(hù)裝置必須具有正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運(yùn)行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護(hù)區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)成。62共九十三頁(yè)繼電保護(hù)(j din bo h)系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本原理利用電力系統(tǒng)(din l x tn)發(fā)生故障后電氣量的變化特征決定是否動(dòng)作以及如何動(dòng)作。如利用短路故障時(shí)電氣量的變化，便可構(gòu)成各種原理的繼電保護(hù)。常用工頻電

21、氣量變化的主要特征有：電流增大。電壓降低。電流與電壓之間的相位角改變。測(cè)量阻抗發(fā)生變化。相序分量變化。除了上述反應(yīng)工頻電氣量的保護(hù)外，還有反應(yīng)非工頻電氣量的保護(hù)。63共九十三頁(yè)通信(tng xn)系統(tǒng)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)主要為電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行、管理、基本建設(shè)等服務(wù)。主要功能應(yīng)滿足調(diào)度電話、行政電話、電網(wǎng)自動(dòng)化、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、傳真、圖像傳輸(chun sh)等各種業(yè)務(wù)的需要。電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的特點(diǎn)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)取決于電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性隱含于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性可靠性要求高，中繼局向多，功能強(qiáng)專用通信網(wǎng)64共九十三頁(yè)通信(tng xn)系統(tǒng)電網(wǎng)必須具備的通信通道(tngdo)及其要求各級(jí)調(diào)度中心

22、控制室與直接調(diào)度的發(fā)電廠各級(jí)調(diào)度中心控制室與直接調(diào)度的變電站通信網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)應(yīng)綜合考慮作為通信、調(diào)度自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)、計(jì)算信息、繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的通道若某些特定通道中斷會(huì)影響電網(wǎng)的可靠運(yùn)行，則必須從規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)行上及早安排事故備用的通道或其他措施通信設(shè)備應(yīng)有可靠的電源以及自動(dòng)投入的事故備用電源，其容量應(yīng)滿足電源中斷時(shí)間的要求65共九十三頁(yè)通信(tng xn)系統(tǒng)主要通信方式明線通信電纜(dinln)通信電力載波通信光纖通信微波通信衛(wèi)星通信66共九十三頁(yè)研究背景：國(guó)內(nèi)外已有多個(gè)關(guān)于未來(lái)電網(wǎng)形態(tài)和概念設(shè)計(jì)相關(guān)的研究成果，設(shè)備形態(tài)預(yù)測(cè)(yc)是其中重要內(nèi)容國(guó)家電網(wǎng)公司：國(guó)家電網(wǎng)2030技術(shù)路線圖美國(guó)

23、：GRID 2030中國(guó)科學(xué)院：構(gòu)建符合我國(guó)國(guó)情的智能電網(wǎng)中國(guó)科學(xué)院：能源革命中電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)和對(duì)策研究未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)(jigu)形態(tài)67共九十三頁(yè)技術(shù)路線電網(wǎng)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)及關(guān)鍵技術(shù)研究?jī)?nèi)容通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備研制發(fā)展歷程進(jìn)行歸納總結(jié)，并對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行初步預(yù)測(cè)。歸納影響未來(lái)電網(wǎng)設(shè)備形態(tài)的幾大關(guān)鍵技術(shù)，列舉幾大關(guān)鍵技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的典型實(shí)施案例及其取得的成果，探討幾大關(guān)鍵技術(shù)的突破方向。研究電網(wǎng)設(shè)備在無(wú)關(guān)鍵技術(shù)突破和有關(guān)鍵件技術(shù)突破的情況下可能具備的形態(tài)，并研究新形態(tài)的電網(wǎng)設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有的功能特點(diǎn)。關(guān)鍵技術(shù)突破后產(chǎn)生新的電網(wǎng)形態(tài)未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備(shbi)和結(jié)構(gòu)形態(tài)

24、68共九十三頁(yè)電網(wǎng)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀電網(wǎng)運(yùn)行與控制相關(guān)設(shè)備輸變電相關(guān)設(shè)備配電相關(guān)設(shè)備新能源并網(wǎng)與儲(chǔ)能相關(guān)設(shè)備未來(lái)電網(wǎng)(dinwng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)69共九十三頁(yè)避雷器：典型(dinxng)日本和俄羅斯；還存在差距變流器：高壓大電流(dinli)IGBT器件尚未出現(xiàn)，多電平技術(shù)套管：成功研制出1000kV套管，與國(guó)外相比還存在很大差距變壓器：受原材料，組件制約，與國(guó)外產(chǎn)品相比尚有差距電纜線路：線路規(guī)模第一，電纜產(chǎn)品水平和檔次較低1、輸變電相關(guān)設(shè)備開(kāi)關(guān)設(shè)備：研發(fā)技術(shù)與國(guó)外差距不大，但基礎(chǔ)研究還不深互感器：成熟應(yīng)用電磁式；試驗(yàn)（試運(yùn)行）電子式未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)70共九十三頁(yè)2、配電(pi din)

25、相關(guān)設(shè)備國(guó)外配電系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展經(jīng)歷了基于自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備相互配合的饋線(ku xin)自動(dòng)化系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）、配電管理系統(tǒng)（DMS）三個(gè)階段。未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)71共九十三頁(yè)3、電網(wǎng)運(yùn)行與控制相關(guān)(xinggun)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用軟件圖形和多媒體技術(shù)分布式系統(tǒng)EMS實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化更高級(jí)應(yīng)用功能調(diào)度(diod)自動(dòng)化系統(tǒng)衛(wèi)星通信技術(shù)Internet技術(shù)未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)72共九十三頁(yè)電子式互感器、智能斷路器IEC 61850規(guī)范先進(jìn)的信息與通訊技術(shù)數(shù)字化變電站智能(zh nn)變電站綠色(l s)變電站未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)3、電網(wǎng)運(yùn)行與控制相關(guān)設(shè)備73共九十三頁(yè)已有工業(yè)樣

26、機(jī)：UPFCSVCTCSCSTATCOMSSSCTCPSTIPCFACTS大量應(yīng)用起步研究1、采用新器件2、裝置(zhungzh)多樣化3、應(yīng)用范圍更廣未來(lái)電網(wǎng)(dinwng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)3、電網(wǎng)運(yùn)行與控制相關(guān)設(shè)備74共九十三頁(yè)4、新能源并網(wǎng)與儲(chǔ)能(ch nn)相關(guān)設(shè)備1分布式發(fā)電相關(guān)(xinggun)設(shè)備：23儲(chǔ)能相關(guān)設(shè)備：電動(dòng)汽車：我國(guó)已經(jīng)有了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但技術(shù)開(kāi)發(fā)能力還相對(duì)薄弱。按儲(chǔ)能方式劃分：機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能。儲(chǔ)能設(shè)備在我國(guó)的電力系統(tǒng)中目前應(yīng)用還很少。電動(dòng)汽車正開(kāi)始在世界范圍內(nèi)進(jìn)入推廣應(yīng)用時(shí)代。電動(dòng)汽車將成為整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)供需平衡間的一個(gè)調(diào)劑者。未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)

27、備和結(jié)構(gòu)形態(tài)75共九十三頁(yè)新型輸電技術(shù)（特高壓、柔性直流 ）分布式發(fā)電大規(guī)模集中式和分布式儲(chǔ)能(ch nn)技術(shù)（含電動(dòng)汽車）超導(dǎo)電力技術(shù)新能源并網(wǎng)（風(fēng)電、太陽(yáng)能、可控核聚變 ）未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)(jigu)形態(tài)影響未來(lái)電網(wǎng)設(shè)備形態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)76共九十三頁(yè)影響未來(lái)電網(wǎng)設(shè)備(shbi)形態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)分布式發(fā)電(fdin)大規(guī)模儲(chǔ)能超導(dǎo)電力主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)發(fā)展現(xiàn)狀突破方向預(yù)測(cè)分析未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)77共九十三頁(yè)技術(shù)主要涉及：燃?xì)饫錈?ln r)電三聯(lián)供、廢棄物發(fā)電、生物質(zhì)能源發(fā)電、小型光伏發(fā)電、小型風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能和微網(wǎng)技術(shù)等。優(yōu)點(diǎn)：能源利用率高，能有效實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用；發(fā)電設(shè)施建在用戶附近，

28、線路損耗小，減少輸配網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用；微網(wǎng)孤島運(yùn)行，提高供電可靠性；解決邊遠(yuǎn)地區(qū)供電困難問(wèn)題。1、分布式發(fā)電(fdin)技術(shù)未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)78共九十三頁(yè)發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀國(guó)家代表性的基礎(chǔ)項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)美國(guó)夏威夷等潔凈能源計(jì)劃可再生能源發(fā)電技術(shù)Madriver微網(wǎng)微網(wǎng)示范驗(yàn)證歐盟DISPOWER計(jì)劃分布式發(fā)電滲透下的電網(wǎng)穩(wěn)定與控制、電能質(zhì)量技術(shù)等MICRO GRID計(jì)劃微網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)日本群馬光伏發(fā)電計(jì)劃光伏高滲透率下的電壓控制與美國(guó)新墨西哥合作NMGGI綠色微網(wǎng)（5 MW以下）美國(guó)2001年頒布“關(guān)于分布式電源與電力系統(tǒng)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)草案”歐洲2005 年提出“Smart Power

29、 Networks” 概念并啟動(dòng)歐盟第五、第六框架計(jì)劃日本新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織(zzh)建立了第1個(gè)微網(wǎng)示范工程中國(guó)能源局制定的分布式發(fā)電管理辦法將于2012年出臺(tái)未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)1、分布式發(fā)電技術(shù)79共九十三頁(yè)突破方向：國(guó)外在分布式發(fā)電/微網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)方面已取得一些突破，并在小規(guī)模微網(wǎng)中得到驗(yàn)證，正推動(dòng)微網(wǎng)向更高電壓等級(jí)、更大容量發(fā)展。預(yù)測(cè)分析：分布式發(fā)電/微網(wǎng)系統(tǒng)將成為未來(lái)電網(wǎng)的有效支撐。能源結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)集中式發(fā)電-分布式發(fā)電并重的形態(tài)，全網(wǎng)各個(gè)區(qū)域都大小不一的獨(dú)立(dl)發(fā)電系統(tǒng)，配電網(wǎng)也將從無(wú)源配網(wǎng)向有源配網(wǎng)演變，遠(yuǎn)距離電力輸送要求將會(huì)有所減低，電網(wǎng)區(qū)域耦合性將變?nèi)?。未?lái)(wi

30、li)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)1、分布式發(fā)電技術(shù)80共九十三頁(yè)2、大規(guī)模儲(chǔ)能(ch nn)技術(shù)技術(shù)主要涉及：包括儲(chǔ)能材料，儲(chǔ)能體的特性和評(píng)價(jià)方法、儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)、大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入方法以及(yj)儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置理論等。優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)能技術(shù)可以有效緩解、抑制電力系統(tǒng)的功率不平衡問(wèn)題，它為電力系統(tǒng)提供快速功率響應(yīng)，有助于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在各種非正常工況下的功率和能量平衡，從根本上增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性。未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)81共九十三頁(yè)儲(chǔ)能方式性能指標(biāo)/應(yīng)用方向位置 / 狀況抽水蓄能2820MW/調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用日本神流川電站/2005投入運(yùn)行壓縮空氣儲(chǔ)能110MW26h/調(diào)峰、系統(tǒng)備用美國(guó)亞拉

31、巴馬州/1991年建成壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng) 飛輪儲(chǔ)能20MW, 5MWh/調(diào)頻電站美國(guó)紐約/2011年投入運(yùn)營(yíng)鈉硫電池9.6MW,57.6MWh/平滑負(fù)荷Hitachi自動(dòng)化系統(tǒng)工廠/2004年安裝液流電池2 MW6 h/風(fēng)-儲(chǔ)發(fā)電并網(wǎng)愛(ài)爾蘭風(fēng)電場(chǎng)/2006年超級(jí)電容器450 kW/平抑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率波動(dòng)美國(guó)加利福尼亞州/2005年制造目前，各種儲(chǔ)能技術(shù)近年來(lái)都取得了快速(kui s)的發(fā)展，其中，抽水蓄能在電力系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用，中等規(guī)模的蓄電池和飛輪儲(chǔ)能已具備產(chǎn)業(yè)化的條件，其它儲(chǔ)能技術(shù)也在積極研究中。發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)2、大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)82共九十三頁(yè)突破方向：儲(chǔ)

32、能技術(shù)的突破方向是不斷地增強(qiáng)提高如下這些要素和指標(biāo)：1)儲(chǔ)能密度；2)儲(chǔ)能功率及能量輸入輸出的響應(yīng)時(shí)間；3)儲(chǔ)能效率；4)設(shè)備壽命；5)儲(chǔ)能設(shè)備經(jīng)濟(jì)性；6)安全性和環(huán)保性等。預(yù)測(cè)分析：儲(chǔ)能技術(shù)的突破和大范圍應(yīng)用可能極大地改變電力技術(shù)的現(xiàn)有模式，甚至出現(xiàn)(chxin)從“發(fā)、輸、配、用”到“發(fā)、輸、配、用、儲(chǔ)”的革命性變化。未來(lái)(wili)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)2、大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)83共九十三頁(yè)3、超導(dǎo)(cho do)電力技術(shù)技術(shù)主要涉及：包括超導(dǎo)材料特性研究，高溫超導(dǎo)技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用研究等。優(yōu)點(diǎn)：超導(dǎo)電力裝置具有體積小、重量輕、容量大等基本特點(diǎn)，許多電力裝備都可以采用(ciyng)超導(dǎo)技術(shù)來(lái)提高

33、其性能，如輸電電纜、電機(jī)、變壓器、儲(chǔ)能裝置等，同時(shí)還可以采用(ciyng)超導(dǎo)技術(shù)研制出常規(guī)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新型電力設(shè)備，如超導(dǎo)故障電流限制器等。未來(lái)電網(wǎng)的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形態(tài)84共九十三頁(yè)美國(guó)政府在Grid 2030計(jì)劃和智能電網(wǎng)計(jì)劃中，均將超導(dǎo)電力技術(shù)作為重要的發(fā)展(fzhn)方向。日本政府批準(zhǔn)了Super-ACE計(jì)劃和Super-GM計(jì)劃，以促進(jìn)超導(dǎo)電力技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。歐洲提出了發(fā)展超導(dǎo)電力與超導(dǎo)材料技術(shù)的SUPERPOLI計(jì)劃等。中國(guó)“十五”期間，國(guó)家863計(jì)劃設(shè)立“超導(dǎo)材料與技術(shù)專項(xiàng)”，重點(diǎn)支持超導(dǎo)應(yīng)用技術(shù)的研究。發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀應(yīng)用主要技術(shù)參數(shù)研發(fā)單位 / 狀況超導(dǎo)電纜三相1 760 m

34、，13.8 kV/2 kA美國(guó)Southwire公司/2011年3月投入運(yùn)行三相30m，35kV/2kA云電英納超導(dǎo)電纜公司/2004年投入試驗(yàn)運(yùn)行超導(dǎo)限流器三相矩陣型，138 kV/1.2 kA美國(guó)SuperPower公司/2011年投入運(yùn)行三相飽和鐵心型，35kV/0.8kA云電英納超導(dǎo)電纜公司/2009年試驗(yàn)運(yùn)行超導(dǎo)變壓器三相154 kV/22.9 kV，100 MVA65K韓國(guó)DAPAS計(jì)劃/2011年并網(wǎng)運(yùn)行三相10.5kV/0.4kV，630 kVA77K中國(guó)科學(xué)院電工研究所/2005年試驗(yàn)運(yùn)行超導(dǎo)儲(chǔ)能2.5 kV/1 MJ/500 A日本九洲大學(xué)/2005年完成測(cè)試10.5kV/1MJ/0.5MVA 中國(guó)科學(xué)院電工研究所/即將并網(wǎng)超導(dǎo)電機(jī)10MW超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)美國(guó)超導(dǎo)公司/計(jì)劃2012年投入運(yùn)行1MW超導(dǎo)船舶電機(jī)中國(guó)712研究所/2010年投入運(yùn)行未