電力系統(tǒng)的復(fù)習(xí)

電力系統(tǒng)的復(fù)習(xí)匯報(bào)人：AA2024-01-21BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目錄CONTENTS電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)設(shè)備與技術(shù)電力系統(tǒng)分析與計(jì)算電力系統(tǒng)保護(hù)與控制電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理電力系統(tǒng)前沿技術(shù)與展望BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，用于將一次能源轉(zhuǎn)換為電能并輸送給用戶。定義包括發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)，以及相應(yīng)的設(shè)備和控制系統(tǒng)。組成要素電力系統(tǒng)定義與組成同時(shí)性集中性適用性過(guò)渡性電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)電力的生產(chǎn)和消費(fèi)必須保持實(shí)時(shí)平衡，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。電能易于轉(zhuǎn)換和傳輸，能滿足不同用戶的需求。電力系統(tǒng)是高度集中的，各環(huán)節(jié)緊密相連，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的故障都可能影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。電力系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后，能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或過(guò)渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)展階段隨著工業(yè)革命的推進(jìn)和科技的進(jìn)步，交流電系統(tǒng)逐漸取代直流電系統(tǒng)，電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)備和技術(shù)水平不斷提高?，F(xiàn)代階段以智能電網(wǎng)和可再生能源為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化和智能化，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和可靠性。初級(jí)階段以直流電和小規(guī)模交流電系統(tǒng)為主，設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行方式單一。電力系統(tǒng)發(fā)展歷程BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02電力系統(tǒng)設(shè)備與技術(shù)利用煤炭、石油、天然氣等化石燃料的燃燒產(chǎn)生熱能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能?；鹆Πl(fā)電利用光伏效應(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能，或通過(guò)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能再發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電利用水流的重力勢(shì)能或動(dòng)能驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。水力發(fā)電利用核裂變或核聚變產(chǎn)生的巨大能量，驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)或氣輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而發(fā)電。核能發(fā)電利用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電0201030405發(fā)電設(shè)備與技術(shù)采用高電壓等級(jí)的輸電線路，以降低電流和減少線路損耗。高壓輸電線路直流輸電柔性輸電技術(shù)采用直流電進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，具有線路造價(jià)低、損耗小等優(yōu)點(diǎn)。采用電力電子裝置對(duì)輸電線路參數(shù)進(jìn)行靈活控制，提高線路的輸電能力和穩(wěn)定性。030201輸電設(shè)備與技術(shù)用于將電壓升高或降低，以適應(yīng)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)需求。變壓器用于控制電路的通斷和電流的分配，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。開(kāi)關(guān)設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，如整流器、逆變器等。電力電子裝置變電設(shè)備與技術(shù)配電網(wǎng)架由配電線路、配電變壓器和開(kāi)關(guān)設(shè)備等組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用于將電能分配給用戶。智能配電技術(shù)采用先進(jìn)的通信、控制和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化、智能化管理。分布式電源接入技術(shù)允許分布式電源（如光伏、風(fēng)電等）接入配電網(wǎng)，提高電網(wǎng)的靈活性和可靠性。配電設(shè)備與技術(shù)BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03電力系統(tǒng)分析與計(jì)算潮流計(jì)算的目的確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，包括各節(jié)點(diǎn)的電壓、各支路的功率和電流等。潮流計(jì)算的應(yīng)用檢查系統(tǒng)是否滿足運(yùn)行約束，評(píng)估系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。潮流計(jì)算的方法高斯-賽德?tīng)柗?、牛頓-拉夫遜法、PQ分解法等。潮流計(jì)算與分析確定電力系統(tǒng)在短路故障下的電流、電壓和功率等參數(shù)，以及短路對(duì)系統(tǒng)的影響。短路計(jì)算的目的對(duì)稱分量法、運(yùn)算曲線法、電子計(jì)算機(jī)程序法等。短路計(jì)算的方法保護(hù)裝置的整定和配合，故障分析和處理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改造等。短路計(jì)算的應(yīng)用短路計(jì)算與分析03穩(wěn)定性分析的應(yīng)用評(píng)估系統(tǒng)的穩(wěn)定性，指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式的制定，預(yù)防和控制不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生。01穩(wěn)定性分析的目的研究電力系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后能否恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或過(guò)渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)。02穩(wěn)定性分析的方法時(shí)域仿真法、頻域分析法、能量函數(shù)法等。穩(wěn)定性分析與計(jì)算經(jīng)濟(jì)調(diào)度的目的在滿足系統(tǒng)安全約束的條件下，通過(guò)合理分配發(fā)電機(jī)組的出力，使系統(tǒng)的總運(yùn)行費(fèi)用最小。經(jīng)濟(jì)調(diào)度的方法等微增率法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、人工智能算法等。經(jīng)濟(jì)調(diào)度的應(yīng)用指導(dǎo)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低發(fā)電成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。經(jīng)濟(jì)調(diào)度與優(yōu)化030201BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04電力系統(tǒng)保護(hù)與控制繼電保護(hù)的基本原理01通過(guò)測(cè)量電力系統(tǒng)的電氣量（如電流、電壓、功率等）的變化，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障或異常運(yùn)行，并根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯進(jìn)行動(dòng)作，以切除故障或發(fā)出警報(bào)。繼電保護(hù)的分類02根據(jù)保護(hù)對(duì)象的不同，可分為線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)等；根據(jù)測(cè)量量的不同，可分為電流保護(hù)、電壓保護(hù)、方向保護(hù)等。繼電保護(hù)的應(yīng)用03在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，是保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。通過(guò)合理配置和整定繼電保護(hù)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的有效保護(hù)，防止故障擴(kuò)大和系統(tǒng)崩潰。繼電保護(hù)原理及應(yīng)用當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置會(huì)動(dòng)作跳開(kāi)斷路器，然后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)后自動(dòng)重合閘，以恢復(fù)線路的供電。自動(dòng)重合閘的基本原理根據(jù)重合閘的方式不同，可分為三相一次重合閘、單相重合閘和綜合重合閘等。自動(dòng)重合閘的分類在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，可以提高供電可靠性，減少停電時(shí)間和范圍。同時(shí)，自動(dòng)重合閘還可以與繼電保護(hù)裝置配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障線路的自動(dòng)恢復(fù)。自動(dòng)重合閘的應(yīng)用自動(dòng)重合閘原理及應(yīng)用低頻減載的基本原理當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低到一定值時(shí)，低頻減載裝置會(huì)自動(dòng)切除部分負(fù)荷，以維持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定。低頻減載的分類根據(jù)切除負(fù)荷的方式不同，可分為定時(shí)限過(guò)頻率切負(fù)荷、反時(shí)限過(guò)頻率切負(fù)荷和頻率電壓聯(lián)切負(fù)荷等。低頻減載的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。通過(guò)合理配置和整定低頻減載裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)頻率的有效控制，防止頻率崩潰和系統(tǒng)解列。低頻減載原理及應(yīng)用高壓直流輸電控制保護(hù)包括換流器保護(hù)、直流線路保護(hù)、接地極保護(hù)等，以確保直流輸電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。同時(shí)，還需要考慮與交流系統(tǒng)的相互影響和協(xié)調(diào)配合問(wèn)題。高壓直流輸電的保護(hù)措施利用換流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電進(jìn)行傳輸，然后再通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換回交流電供給負(fù)載。高壓直流輸電的基本原理包括定電流控制、定電壓控制、定功率控制等，以實(shí)現(xiàn)直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和功率平衡。高壓直流輸電的控制策略BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的概念調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是一種集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)度和管理。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的組成調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通常由調(diào)度中心主站系統(tǒng)、廠站端系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等組成，其中調(diào)度中心主站系統(tǒng)是核心部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、處理、分析和展示等功能。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）、安全分析、輔助決策等功能，能夠提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介EMS是一種集成了多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的綜合平臺(tái)，具有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）、狀態(tài)估計(jì)、安全分析、優(yōu)化調(diào)度等功能。EMS的功能EMS在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制、安全分析與預(yù)警、優(yōu)化調(diào)度與決策支持等方面。通過(guò)EMS的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和資源的優(yōu)化配置。EMS的應(yīng)用能量管理系統(tǒng)（EMS）功能及應(yīng)用電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則是指在電力市場(chǎng)中，發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、用戶等市場(chǎng)主體在交易過(guò)程中需要遵守的一系列規(guī)則和制度，包括交易方式、價(jià)格機(jī)制、結(jié)算方式等。電力市場(chǎng)現(xiàn)狀分析目前，我國(guó)電力市場(chǎng)已經(jīng)初步建立了以中長(zhǎng)期交易為主、現(xiàn)貨交易為補(bǔ)充的市場(chǎng)化交易體系。然而，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中仍存在一些問(wèn)題，如市場(chǎng)機(jī)制不完善、交易品種單一、市場(chǎng)主體參與度不高等。電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則及現(xiàn)狀分析智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)及挑戰(zhàn)隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為未來(lái)電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。智能電網(wǎng)具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等特征，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行和資源的優(yōu)化配置。智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)智能電網(wǎng)的發(fā)展面臨著多方面的挑戰(zhàn)，包括技術(shù)挑戰(zhàn)、管理挑戰(zhàn)和政策挑戰(zhàn)等。其中，技術(shù)挑戰(zhàn)主要包括新能源并網(wǎng)技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用；管理挑戰(zhàn)主要包括智能電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等方面的管理創(chuàng)新；政策挑戰(zhàn)主要包括政策制定和執(zhí)行過(guò)程中的問(wèn)題和困難。智能電網(wǎng)發(fā)展挑戰(zhàn)BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA06電力系統(tǒng)前沿技術(shù)與展望01通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力。靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）02利用全控型器件進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，具有響應(yīng)速度快、諧波含量低等優(yōu)點(diǎn)。靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）03綜合了電壓調(diào)節(jié)、串聯(lián)補(bǔ)償和移相等能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路有功、無(wú)功功率的靈活控制。統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）直流輸電原理利用換流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電進(jìn)行傳輸，再通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換回交流電供給負(fù)載。直流輸電優(yōu)點(diǎn)線路造價(jià)低、損耗小，適合遠(yuǎn)距離大容量輸電和海底電纜送電。高壓直流輸電系統(tǒng)包括整流站、逆變站和直流輸電線路，可實(shí)現(xiàn)不同頻率或相同頻率交流系統(tǒng)之間的非同步聯(lián)網(wǎng)。高壓直流輸電技術(shù)（HVDC）123將可再生能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能）產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為符合電網(wǎng)要求的交流電。并網(wǎng)逆變器實(shí)時(shí)檢測(cè)可再生能源的輸出功率，并調(diào)整逆變器的工作狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)最大功率輸出。最大功率點(diǎn)跟蹤（MPP