第01章-電力系統(tǒng)的基本概念講解學習課件

第01章-電力系統(tǒng)的基本概念第01章-電力系統(tǒng)的基本概念中美1949-2011年發(fā)電裝機容量發(fā)展對比年度中國裝機容量（億kW）美國裝機容量（億kW）

年度中國裝機容量（億kW）美國裝機容量（億kW）19490.01850.6340

19810.69135.983019500.01870.6920

19820.72366.137019510.01880.7550

19830.76446.211019520.01960.8320

19840.80126.351019530.02350.9330

19850.87056.552019540.02601.0000

19860.93826.648019550.03001.1420

19871.02906.741019560.03831.1970

19881.15506.777019570.04631.3110

19891.26847.218019580.06291.4330

19901.57567.341219590.09541.5590

19911.69407.398719600.11921.6710

19921.81637.465119610.12861.7900

19931.96017.545819620.13041.9210

19942.11287.639719630.13332.0970

19952.25797.694619640.14062.2370

19962.41047.758919650.15082.3480

19972.58407.786519660.17022.4750

19982.76797.758719670.17992.6670

19992.95707.859319680.19062.8400

20003.15048.117219690.21043.0980

20013.30208.482519700.23773.3640

20023.41859.053019710.26283.6640

20033.71859.484519720.29503.9600

20044.22409.629419730.33924.3980

20054.85669.780219740.38114.6850

20065.86839.862119750.43414.9130

20076.86929.948919760.47155.1720

20087.774310.101719770.51455.3590

20098.741010.254019780.57125.5210

20109.664110.390619790.63025.6550

201110.557610.548319800.65875.7860

中美1949-2011年發(fā)電裝機容量發(fā)展對比年度中國裝機容量中美1949-2011年發(fā)電裝機容量發(fā)展對比我國電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃：

2020年：13~15億kW2030年：17~20億kW2050年：24~26億kW1995年電力部電力科學院《2020年全國電力發(fā)展規(guī)劃研究報告》

2010年：低方案—5.65億kW，高方案—6.18億kW

2020年：低方案—8.66億kW，高方案—10.54億kW中美1949-2011年發(fā)電裝機容量發(fā)展對比我國電力系統(tǒng)的發(fā)電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率對電力系統(tǒng)運行的要求電力系統(tǒng)的接線方式電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容第一章：電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念第一章：電力系統(tǒng)的基本概念輸電配電用電發(fā)電電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成輸電配電用電發(fā)電電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成（單線圖）輸電網(wǎng)絡及設備發(fā)電廠及設備用電設備配電網(wǎng)絡及設備電力網(wǎng)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成（單線圖）輸電網(wǎng)絡及設備發(fā)電廠及電力系統(tǒng)的基本概念—直流輸電交流系統(tǒng)換流站直流輸電線路換流站交流系統(tǒng)電壓等級（kV）額定電流（A）輸送容量（MW）經(jīng)濟輸送距離（km）±100045009000>2500±800450072001400～2500±660300040001000～1400±50030003000<1000電力系統(tǒng)的基本概念—直流輸電交流系統(tǒng)換流站直流輸電線路換流站電力系統(tǒng)的基本概念—電力網(wǎng)額定電壓等級單回架空輸電線路輸電能力1000kV2800MVA>600km750kV2000~2500MVA>500km500kV1000~1500MVA150~850km330kV200~800MVA200~600km220kV100~500MVA100~300km110kV10~50MVA50~150km35kV2~10MVA20~50km10kV0.2~2MVA6~20km6kV0.1~1.2MVA4~15km20kV近年開始采用問題：為什么采用不同電壓等級？電力系統(tǒng)的基本概念—電力網(wǎng)額定電壓等級單回架空輸電線路輸電能電力系統(tǒng)的基本概念—額定電壓受電設備與系統(tǒng)額定線電壓361035110220330500供電設備額定線電壓3.156.310.513.815.751820變壓器額定線電壓一次繞組33.1566.31010.513.815.75182035110220330500二次繞組3.33.156.66.31110.538.5121242363550單位：kV目前國內(nèi)交流電壓最高等級：1000kV

直流電壓最高等級：±800kV電力系統(tǒng)的基本概念—額定電壓受電設備與系統(tǒng)額定線電壓3610電力系統(tǒng)的基本概念—設備額定電壓輸電線路1000kV750kV500kV330kV220kV發(fā)電機20kV18kV15.75kV13.8kV10.5kV6.3kV3.15kV用電設備:380/220V3kV,6kV,10kV配電線路110kV35kV10kV6kV20kV一次繞組：10.5kV二次繞組:121kV±2×2.5%一次繞組：35kV±2×2.5%二次繞組：6.6kV一次繞組:10kV±2×2.5%二次繞組：400V電力系統(tǒng)的基本概念—設備額定電壓輸電線路發(fā)電機用電設備:電力系統(tǒng)的基本概念—變壓器抽頭額定電壓中高壓側(cè)設置分抽頭，可通過變比調(diào)節(jié)進行系統(tǒng)運行電壓調(diào)整；變壓器實際變比：分抽頭額定線電壓/低壓側(cè)額定線電壓電力系統(tǒng)的基本概念—變壓器抽頭額定電壓中高壓側(cè)設置分抽頭，可我國的額定頻率：50Hz電力系統(tǒng)的基本概念—額定頻率工業(yè)用電的標準頻率，簡稱為工頻我國的額定頻率：50Hz電力系統(tǒng)的基本概念—額定頻率工業(yè)用電電力系統(tǒng)的基本概念—對電力系統(tǒng)運行的要求安全：保證安全可靠供電優(yōu)質(zhì)：合乎要求的電能質(zhì)量經(jīng)濟：良好的經(jīng)濟性環(huán)保：盡可能減小對環(huán)境的有害影響電能不能大量存儲，發(fā)輸配用實時平衡暫態(tài)過程短暫快速供電突然中斷后果嚴重系統(tǒng)頻率：50±0.2~0.5Hz用戶供電電壓允許偏差35kV及以上：±5%10kV及以下：±7%供電電壓波形畸變率6~10kV:4%；0.38kV:5%電力系統(tǒng)的基本概念—對電力系統(tǒng)運行的要求安全：保證安全可靠供電力系統(tǒng)的基本概念—電力系統(tǒng)的接線方式發(fā)電廠主接線無備用：開式網(wǎng)絡變電所主接線有備用：環(huán)形網(wǎng)絡電力系統(tǒng)的基本概念—電力系統(tǒng)的接線方式發(fā)電廠主接線無備用：開電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容系統(tǒng)地講述電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分析計算的原理和方法發(fā)電機變量功率：PG+jQG電壓：VG∠θG電流：IG磁鏈：Ψ電動勢：Е功角：δ電力網(wǎng)變量：Iij支路功率：Pij+jQij節(jié)點電壓：Vi∠θiPij+jQijVi∠θiPLD+jQLD負荷變量：PLD+jQLDVLD∠θLD；ILD短路計算潮流計算穩(wěn)定計算運行變量系統(tǒng)參數(shù)額定參數(shù)電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容系統(tǒng)地講述電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分析計算電力系統(tǒng)分析（I）——短路計算基于電路分析方法（CH6，CH8）系統(tǒng)各元件采用等值電路表示；運行變量：電流阻抗計算元件各序電抗的物理意義及計算方法標幺參數(shù)的歸算系統(tǒng)輸入阻抗、轉(zhuǎn)移阻抗、計算電抗節(jié)點導納矩陣或節(jié)點阻抗矩陣計算（CH4）發(fā)電機：基本方程式突然短路的物理過程等值電路及參數(shù)CH3，CH5輸電線路及變壓器等值電路及參數(shù)CH2，CH7負荷等值電路及參數(shù)CH6、CH7電力系統(tǒng)分析（I）——短路計算基于電路分析方法（CH6，CH電力系統(tǒng)分析（II）——潮流計算電力網(wǎng)各元件等值電路和Y陣發(fā)電機和負荷節(jié)點注入功率潮流方程：節(jié)點注入功率與節(jié)點電壓之間的數(shù)學關(guān)系潮流方程求解非線性代數(shù)方程Newton法等關(guān)注運行變量功率和電壓電壓無功優(yōu)化、經(jīng)濟運行、穩(wěn)定計算等的基礎發(fā)電機：節(jié)點注入功率：PG+jQG電壓：VG∠θGPij+jQijVi∠θiPLD+jQLD負荷：節(jié)點注入功率：PLD+jQLD電壓：VLD∠θLD電力網(wǎng)變量：支路功率：Pij+jQij節(jié)點電壓：Vi∠θi電力系統(tǒng)分析（II）——潮流計算電力網(wǎng)各元件等值電路和Y陣發(fā)電力系統(tǒng)分析（II）——穩(wěn)定計算電力網(wǎng)各元件等值電路和Y陣發(fā)電機：轉(zhuǎn)子運動方程和Park方程負荷：電動機方程式和ZIP暫態(tài)穩(wěn)定：非線性微分數(shù)值計算，分段計算法、改進歐拉法等靜態(tài)穩(wěn)定：小擾動線性化方程特征值分析運行變量：發(fā)電機功角Pij+jQijVi∠θiPLD+jQLD電力網(wǎng)變量：Y陣支路功率：Pij+jQij節(jié)點電壓：Vi∠θi發(fā)電機：功率：PG+jQG電壓：VG∠θG電流：IG磁鏈：Ψ電動勢：Е功角：δ負荷：轉(zhuǎn)差：s功率：PLD+jQLD電壓：VLD∠θLD電力系統(tǒng)分析（II）——穩(wěn)定計算電力網(wǎng)各元件等值電路和Y陣P電力系統(tǒng)分析——內(nèi)容1）電力系統(tǒng)的基本概念2）電力網(wǎng)各元件的等值電路和參數(shù)計算3）同步發(fā)電機的基本方程4）電力網(wǎng)絡的數(shù)學模型5）電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程6）電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算7）電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路8）電力系統(tǒng)不對稱故障的分析和計算9）負荷10）電力傳輸?shù)幕靖拍?1）潮流計算12）無功功率平衡和電壓調(diào)整13）有功功率平衡和頻率調(diào)整14）電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行15）電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念16）電力系統(tǒng)電磁功率特性17）電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性18）電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性19）提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施電力系統(tǒng)分析（I）電力系統(tǒng)分析（II）電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)分析——內(nèi)容1）電力系統(tǒng)的基本概念9）負荷電[1]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.北京：水利電力出版社，1995

[2]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析.北京：水利電力出版社，1995

[3]韓禎祥.電力系統(tǒng)分析.杭州：浙江大學出版社，2005

[4]J.DuncanGlover,Mulukutla.S.Sarma.PowerSystemAnalysisandDesign.北京：機械工業(yè)出版社（影印版），2004

[5]ArthurR.Burgen,VijayVittal.PowerSystemAnalysis.北京：機械工業(yè)出版社（影印版），2005國內(nèi)外同類參考教材[1]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.北京：水利電力出版習題HuazhongUniversityofScienceandTechnologyEx1-2，1-3習題HuazhongUniversityofEx1-HuazhongUniversityofScienceandTechnologyTo

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年度中國裝機容量（億kW）美國裝機容量（億kW）19490.01850.6340

19810.69135.983019500.01870.6920

19820.72366.137019510.01880.7550

19830.76446.211019520.01960.8320

19840.80126.351019530.02350.9330

19850.87056.552019540.02601.0000

19860.93826.648019550.03001.1420

19871.02906.741019560.03831.1970

19881.15506.777019570.04631.3110

19891.26847.218019580.06291.4330

19901.57567.341219590.09541.5590

19911.69407.398719600.11921.6710

19921.81637.465119610.12861.7900

19931.96017.545819620.13041.9210

19942.11287.639719630.13332.0970

19952.25797.694619640.14062.2370

19962.41047.758919650.15082.3480

19972.58407.786519660.17022.4750

19982.76797.758719670.17992.6670

19992.95707.859319680.19062.8400

20003.15048.117219690.21043.0980

20013.30208.482519700.23773.3640

20023.41859.053019710.26283.6640

20033.71859.484519720.29503.9600

20044.22409.629419730.33924.3980

20054.85669.780219740.38114.6850

20065.86839.862119750.43414.9130

20076.86929.948919760.47155.1720

20087.774310.101719770.51455.3590

20098.741010.254019780.57125.5210

20109.664110.390619790.63025.6550

201110.557610.548319800.65875.7860

中美1949-2011年發(fā)電裝機容量發(fā)展對比年度中國裝機容量中美1949-2011年發(fā)電裝機容量發(fā)展對比我國電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃：

2020年：13~15億kW2030年：17~20億kW2050年：24~26億kW1995年電力部電力科學院《2020年全國電力發(fā)展規(guī)劃研究報告》

2010年：低方案—5.65億kW，高方案—6.18億kW

2020年：低方案—8.66億kW，高方案—10.54億kW中美1949-2011年發(fā)電裝機容量發(fā)展對比我國電力系統(tǒng)的發(fā)電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率對電力系統(tǒng)運行的要求電力系統(tǒng)的接線方式電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容第一章：電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念第一章：電力系統(tǒng)的基本概念輸電配電用電發(fā)電電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成輸電配電用電發(fā)電電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成（單線圖）輸電網(wǎng)絡及設備發(fā)電廠及設備用電設備配電網(wǎng)絡及設備電力網(wǎng)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的基本概念—系統(tǒng)組成（單線圖）輸電網(wǎng)絡及設備發(fā)電廠及電力系統(tǒng)的基本概念—直流輸電交流系統(tǒng)換流站直流輸電線路換流站交流系統(tǒng)電壓等級（kV）額定電流（A）輸送容量（MW）經(jīng)濟輸送距離（km）±100045009000>2500±800450072001400～2500±660300040001000～1400±50030003000<1000電力系統(tǒng)的基本概念—直流輸電交流系統(tǒng)換流站直流輸電線路換流站電力系統(tǒng)的基本概念—電力網(wǎng)額定電壓等級單回架空輸電線路輸電能力1000kV2800MVA>600km750kV2000~2500MVA>500km500kV1000~1500MVA150~850km330kV200~800MVA200~600km220kV100~500MVA100~300km110kV10~50MVA50~150km35kV2~10MVA20~50km10kV0.2~2MVA6~20km6kV0.1~1.2MVA4~15km20kV近年開始采用問題：為什么采用不同電壓等級？電力系統(tǒng)的基本概念—電力網(wǎng)額定電壓等級單回架空輸電線路輸電能電力系統(tǒng)的基本概念—額定電壓受電設備與系統(tǒng)額定線電壓361035110220330500供電設備額定線電壓3.156.310.513.815.751820變壓器額定線電壓一次繞組33.1566.31010.513.815.75182035110220330500二次繞組3.33.156.66.31110.538.5121242363550單位：kV目前國內(nèi)交流電壓最高等級：1000kV

直流電壓最高等級：±800kV電力系統(tǒng)的基本概念—額定電壓受電設備與系統(tǒng)額定線電壓3610電力系統(tǒng)的基本概念—設備額定電壓輸電線路1000kV750kV500kV330kV220kV發(fā)電機20kV18kV15.75kV13.8kV10.5kV6.3kV3.15kV用電設備:380/220V3kV,6kV,10kV配電線路110kV35kV10kV6kV20kV一次繞組：10.5kV二次繞組:121kV±2×2.5%一次繞組：35kV±2×2.5%二次繞組：6.6kV一次繞組:10kV±2×2.5%二次繞組：400V電力系統(tǒng)的基本概念—設備額定電壓輸電線路發(fā)電機用電設備:電力系統(tǒng)的基本概念—變壓器抽頭額定電壓中高壓側(cè)設置分抽頭，可通過變比調(diào)節(jié)進行系統(tǒng)運行電壓調(diào)整；變壓器實際變比：分抽頭額定線電壓/低壓側(cè)額定線電壓電力系統(tǒng)的基本概念—變壓器抽頭額定電壓中高壓側(cè)設置分抽頭，可我國的額定頻率：50Hz電力系統(tǒng)的基本概念—額定頻率工業(yè)用電的標準頻率，簡稱為工頻我國的額定頻率：50Hz電力系統(tǒng)的基本概念—額定頻率工業(yè)用電電力系統(tǒng)的基本概念—對電力系統(tǒng)運行的要求安全：保證安全可靠供電優(yōu)質(zhì)：合乎要求的電能質(zhì)量經(jīng)濟：良好的經(jīng)濟性環(huán)保：盡可能減小對環(huán)境的有害影響電能不能大量存儲，發(fā)輸配用實時平衡暫態(tài)過程短暫快速供電突然中斷后果嚴重系統(tǒng)頻率：50±0.2~0.5Hz用戶供電電壓允許偏差35kV及以上：±5%10kV及以下：±7%供電電壓波形畸變率6~10kV:4%；0.38kV:5%電力系統(tǒng)的基本概念—對電力系統(tǒng)運行的要求安全：保證安全可靠供電力系統(tǒng)的基本概念—電力系統(tǒng)的接線方式發(fā)電廠主接線無備用：開式網(wǎng)絡變電所主接線有備用：環(huán)形網(wǎng)絡電力系統(tǒng)的基本概念—電力系統(tǒng)的接線方式發(fā)電廠主接線無備用：開電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容系統(tǒng)地講述電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分析計算的原理和方法發(fā)電機變量功率：PG+jQG電壓：VG∠θG電流：IG磁鏈：Ψ電動勢：Е功角：δ電力網(wǎng)變量：Iij支路功率：Pij+jQij節(jié)點電壓：Vi∠θiPij+jQijVi∠θiPLD+jQLD負荷變量：PLD+jQLDVLD∠θLD；ILD短路計算潮流計算穩(wěn)定計算運行變量系統(tǒng)參數(shù)額定參數(shù)電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容系統(tǒng)地講述電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分析計算電力系統(tǒng)分析（I）——短路計算基于電路分析方法（CH6，CH8）系統(tǒng)各元件采用等值電路表示；運行變量：電流阻抗計算元件各序電抗的物理意義及計算方法標幺參數(shù)的歸算系統(tǒng)輸入阻抗、轉(zhuǎn)移阻抗、計算電抗節(jié)點導納矩陣或節(jié)點阻抗矩陣計算（CH4）發(fā)電機：基本方程式突然短路的物理過程等值電路及參數(shù)CH3，CH5輸電線路及變壓器等值電路及參數(shù)CH2，CH7負荷等值電路及參數(shù)CH6、CH7電力系統(tǒng)分析（I）——短路計算基于電路分析方法（CH6，CH電力系統(tǒng)分析（II）——潮流計算電力網(wǎng)各元件等值電路和Y陣發(fā)電機和負荷節(jié)點注入功率潮流方程：節(jié)點注入功率與節(jié)點電壓之間的數(shù)學關(guān)系潮流方程求解非線性代數(shù)方程Newton法等關(guān)注運行變量功率和電壓電壓無功優(yōu)化、經(jīng)濟運行、穩(wěn)定計算等的基礎發(fā)電機：節(jié)點注入功率：PG+jQG電壓：VG∠θGPij+jQijVi∠θiPLD+jQLD負荷：節(jié)點注入功率：PLD+jQLD電壓：VLD∠θLD電力網(wǎng)變量：支路功率：Pij+jQij節(jié)點電壓：Vi∠θi電力系統(tǒng)分析（II）——潮流計算電力網(wǎng)各元件等值電路和Y陣發(fā)電力系統(tǒng)分析（II）——穩(wěn)定計算電力網(wǎng)各元件等值電路和Y陣發(fā)電機：轉(zhuǎn)子運動方程和Park方程負荷：電動機方程式和ZIP暫態(tài)穩(wěn)定：非線性微分數(shù)值計算，分段計算法、改進歐拉法等靜態(tài)穩(wěn)定：小擾動線性化方程特征值分析運行變量：發(fā)電機功角Pij