电力系统及自动化技术部分析.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式Style,单击此处编辑母版文本样式Style,第二级Style,第三级Style,第四级Style,第五级Style,*,GUANGDONG,U,NIVERSITY OF TECHNOLOGY,单击此处编辑母版标题样式Style,单击此处编辑母版文本样式Style,第二级Style,第三级Style,第四级Style,第五级Style,*,GUANGDONG,U,NIVERSITY OF TECHNOLOGY,四、电力网,电网组成和功效,电力网络,由不一样电压等级电力线路、变压器和对应配电装置组成。,电力网络,功效,是输送和分配电能并进行电压变换。,电力网可分为,输电网和配电网,，大型电力网结构通常以电压等级进行分层；,输电网将发电厂电能经过高压输电线送到负荷中心，其额定电压通常为,220,750kV,，它是电力系统主干网；,配电网将电能经过配电线路送到电能用户，能够分为高压、中压、和低压配电网；,高压配电网电压普通为,35,110kV,或更高；,中压配电网电压普通为,1,35kV,；,低压配电网电压普通为,380/220V,。,1,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第1页,30000MW,30000MW,10000MW,40000MW,0MW,10000MW,40000MW,10000MW,四、电力网,2,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第2页,四、电力网,3,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第3页,四、电力网,电力线路,电力线路,分为架空线路和电缆线路。,架空线路,主要由导线、避雷线（又称架空地线）、杆塔、绝缘子串合金具等部分组成。,导线,用来传导电流，输送电能；,避雷线,用来将雷电流引入大地，保护线路免遭直击雷破坏；,杆塔,用来支撑导线和避雷线；,绝缘子,用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态；,金具,用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要元件金属器件总称。,4,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第4页,四、电力网,5,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第5页,四、电力网,电力线路,电缆,是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地下、水中、沟槽等处电力线路。,特点,：,造价高，故障定位和检修困难；,占地面积少，供电可靠；,不影响城市环境。,6,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第6页,四、电力网,变电站功效和组成,变电站,是电力系统中变换电压、接收和分配电能、控制电力流向和调整电压电力设施，它经过变压器将各级电压电网联络起来。,主要设备：,变换电压,变压器,；,开闭电路,开关设备,；,聚集和分配电能,母线,；,计量和控制用,互感器,、,仪表,、,继电保护装置,；,防御过电压,防雷装置,，如：避雷器、避雷针等；,通信装置,；,无功赔偿装置,。,7,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第7页,四、电力网,-,变电站,8,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第8页,四、电力网,-,变电站,9,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第9页,四、电力网,学生到变电站实习参观,10,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第10页,四、电力网,变压器,11,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第11页,四、电力网,配电系统功效和组成,配电系统,是电力系统一部分，由电压等级为,110kV,及以下线路和设备组成，电力系统经过配电网络直接向用户供电，主要由配电变电站、配电线路等组成。,主要包含：,1kV,以下低压配电；,1,35kV中压配电；,35,110kV,高压配电。,12,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第12页,四、电力网,电网调度和运行,电能特点：,电能当前不能大量存放；,暂态过程非常快速，以,10,-3,10,-6,s,计,；,意外供电中止，给国民经济造成重大损失；,电能质量要求十分严格。,电力系统调度管理是指对电力系统全局安全经济运行和事故处理问题进行计划、指挥、控制、协调等工作总称。,调度管理任务,确保电网经济、安全可靠运行，提供合格电能质量。,调度管理内容,电力系统分层调度管理：国调、网调、省调、地调、县调。,13,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第13页,四、电力网,某电力系统地域调度室,14,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第14页,四、电力网,电网安全稳定控制,电力系统安全控制主要内容包含对电力系统进行安全监视和安全分析，提出安全控制对策并给予实施。,安全监视：利用数据采集和传输系统取得电力系统实时信息，供运行人员及时处理。,安全分析：在安全分析基础上，对预想事故影响进行估算。分为静态安全分析和动态安全分析。,安全控制：在电力系统各种运行状态下，为确保系统安全所进行各种调整、校正和控制。包含：预防性安全控制、紧急状态下安全控制和事故后恢复控制。,15,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第15页,四、电力网,电网安全稳定控制,电力系统,故障,主要包含单相接地短路、两相接地短路、两相短路、三相短路、断线等；,故障可能引发后果：,短路故障点强大短路电流及燃起电弧，可能损毁设备；,部分区域电能质量下降；,短路电流热效应和电动力效应会损坏设备或缩短设备寿命；,电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引发系统瓦解。,16,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第16页,四、电力网,电网安全稳定控制,电力系统,非正常运行状态,主要包含过负荷、过电压、非全相运行、振荡（非同时运行）、次同时谐振、同时发电机短时失磁异步运行等。,故障和非正常运行都能引发系统事故（如电压瓦解事故、频率瓦解事故）。,事故,是指系统全部或部分正常运行遭受破坏，造成对用户停顿供电、少送电或电能质量下降，甚至造成人身伤亡、设备损坏等。,继电保护装置,就是能快速反应电力系统中电气元件发生各种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出信号一个自动装置。,另外，,自动重合闸,、,备用电源自动投入装置,、,按频率自动减负载,、,自动发电控制装置,、,自动励磁调整装置,、,电力系统安全稳定装置,等自动装置都是确保电力系统安全稳定运行主要自动化设备。,17,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第17页,五、电力应用,照明,照明大致分为两种：,一是由电能转化成热能，然后再转化成光能光源，如白炽灯等。,另一个是利用放电而转化成光能光源，如荧光灯、高压汞灯、霓虹灯等。,(d),(a),(b),(e),(c),铝蒸镀面,钨灯丝,灯丝支架,石英玻璃,Ar,气体,+,卤素化合物,钼箔,红外反射膜,石英玻璃,可见光,红外线,钨灯丝,（,a,）,（,b,）,（,c,）,（,d,）,（,e,）,荧光粉,水银原子,电子,氩原子,可见光,镇流器,启辉器,18,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第18页,五、电力应用,电加热,电加热是以电能为能源加热物料，并经过电炉、电焊机等来实现加热一个方法。,电加热大致分为两种：,一是电能在电炉、电热器具上转变成热能后加热物料，如电炉、电弧炉、感应炉、微波炉、光波炉等。,另一个是利用电能驱动热泵，把热能从温度较高物体输送给温度较低物体,如热泵等。,应用,:,工业领域：冶炼、热处理、焊接等,农业领域：温室培育等,家庭生活：烹饪、取暖等,19,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第19页,五、电力应用,电力拖动,电力拖动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动一个拖动方式，又称电气传动或电力传动。,电动机,功率,开关,控制,器件,电源,传递,机构,工作,机械,机械连接,电连接,电力拖动应用领域极其宽广，从普通家用电器到工业机床设备、电动交通工具等，在国防、国民经济和人民生活方方面面都有应用，是电能最主要应用方式之一。,20,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第20页,五、电力应用,电力拖动,电力牵引就是其中一个较大应用领域。如：电气化铁路、地下铁道及其它电力牵引城市轨道交通、矿山电力机车、城市公共电车。,21,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第21页,六、电力市场介绍,电力市场概念,电力市场是采取经济、法律等伎俩，本着公平竞争、自愿互利标准，对电力系统中发电、输电、供电、用电等各组组员协调运行管理机制和执行系统总和。,电力市场基本特征：开放性、竞争性、计划性和协调性。,电力市场首先是一个管理机制，同时还是表达这种管理机制执行系统。包含贸易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。,电价是电力市场杠杆和关键内容。,转运业务是电力市场主要贸易形式。,22,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第22页,六、电力市场介绍,电力市场概念,电力市场是采取经济、法律等伎俩，本着公平竞争、自愿互利标准，对电力系统中发电、输电、供电、用电等各组组员协调运行管理机制和执行系统总和。,电力市场基本特征：开放性、竞争性、计划性和协调性。,电力市场首先是一个管理机制，同时还是表达这种管理机制执行系统。包含贸易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。,电价是电力市场杠杆和关键内容。,转运业务是电力市场主要贸易形式。,23,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第23页,六、电力市场介绍,电力市场兴起,我国电力体制改革三个阶段：,第一阶段：,1985,年实施集资办电政策,20,世纪,90,年代早期，处理缺电问题。,第二阶段：,20,世纪,90,年代早期,1998,年撤消电力工业部前，提出逐步实施电力体制改革，方案为：,政企分开、厂网分开、输供分离、实施企业化改组；,统一开放、竞价上网、建立电力交易市场；,依法管理、竞争有序，建立健全电力市场法规体系和监管体系。,第三阶段：,1998,年撤消电力工业部,当前，实施“厂网分开、竞价上网”试点。,24,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第24页,六、电力市场介绍,电力市场基本标准,基本目标是：打破垄断，引入竞争，提升效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展电力市场体系。,电力市场最基本标准是,公平,。,为确保电力市场公平竞争标准，必须做到：,电力市场要有公开性（包含成本、定价、计量、计划等），方便监督；,扩大自由选择权力，确保电网开放；,必须建立相关法律法规、标准、规约，使竞争规范化。,25,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第25页,六、电力市场介绍,电价和电力市场运行模式,制订电价基本标准为：成本为主，合理利润，公平负担，促进用户合理用电。,我国电力市场两种可能运行模式：,统一市场,：以个发电厂、供电企业为单位统一在网级电力市场中竞争，为了适应现实状况，各省设结算中心和调度中心；,联合市场,：以省为单位参加竞争（分层模式），保留现有省级电力市场全部职能（交易中心、调度中心、报价系统），省级电力市场交易依然由省网交易中心控制；网级电力市场进行网控发电企业,/,发电厂、网控负荷和各省网之间市场竞争。,26,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第26页,六、电力市场介绍,电力市场下电力系统,电力市场给电力系统科学研究、发展建设和运行管理等方方面面带来机遇和挑战。,主要技术问题：,怎样灵活控制时尚？,最优输送？,电网安全、稳定运行？,怎样实现统一调度？,27,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第27页,七、电力新技术和发展趋势,我国发展能源指导方针是：大力（优先）发展水电，继续发展火电，适当发展核电，主动发展新能源发电，同时发展电网，促进全国联网。,电力技术属于传统技术范围，技术创新和出现重大突破机会要比信息科学、生命科学、材料科学等新兴学科少得多。不过，应该看到，电力技术与其它学科相互交叉和渗透趋势越来越显著。电力研究一些前沿课题反应了这种趋势。,以下将对若干电力前沿技术现实状况和未来发展前景进行介绍,:,28,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第28页,七、电力新技术和发展趋势,1,高压交流输电技术,三相高压交流输电技术,常规三相交流输电在远距离输电工程中占主导地位，在未来相当长时间内依然是输电和联网主要方式；,前苏联建成了,900km,1150kV,特高压输电线路并经过了试运行，后因无电可送等原因而降压为,500kV,运行；,未来交流输电发展重点将是采取新技术充分利用线路走廊输送更多电力。,29,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第29页,七、电力新技术和发展趋势,多相交流输电,多相交流输电以多相（相数大于,3,）交流电形式实现电能输送；,特点：相同线路走廊和占地面积，多相输电可提升由线路发烧条件决定负荷容量，可设计得更“紧凑”适合线路路径受限制地域，能够接入三相交流输电系统，不需经过多相交流变电所；,多相交流输电已经入工业性试验和试运行阶段。,30,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第30页,七、电力新技术和发展趋势,灵活交流输电,灵活交流输电（,FACTS,）是基于电力电子技术与当代控制技术对交流输电系统阻抗、电压、相位实施灵活快速调整输电技术；,出现背景：,发展互联电网需要；,发展电力市场需要；,电力电子器件快速发展使灵活交流输电构想成为现实。,灵活交流输电技术关键就是利用电力电子器件能够按照控制系统要求，应用当代换流技术和控制技术，实现电压,、,阻抗或相位大幅度灵活控制。,31,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第31页,七、电力新技术和发展趋势,2,高压直流输电技术,端对端直流输电,该技术是一项成熟远距离输电技术，预计端对端直流输电在未来仍是远距离输电和联网主要方式。,32,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第32页,七、电力新技术和发展趋势,多端直流输电技术,为了处理直流输电多电源供电、多落点受电问题，研究出多端直流输电技术。,33,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第33页,七、电力新技术和发展趋势,新一代直流输电技术,未来直流输电技术发展趋势是在应用可关断器件组成换流器深入改进输电性能同时，大幅度简化设备，降低换流站占地，降低造价，方便在技术经济上比其它输电方式更具竞争力；,经典例子是：,所谓轻型直流输电（,HVDC Light,），它采取,IGBT,等可关断器件组成换流器；,使用户外换流阀以节约阀厅建设费用；,应用连续调整交流滤波器、有源滤波器等技术大幅度降低户外场占地。,34,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第34页,七、电力新技术和发展趋势,3,新型输电线路,紧凑型线路,紧凑型线路是指增加分裂导线数、缩短相间距离、合理排列相导线等办法以降低线路波阻抗，从而提升线路输送能力输电线路。研究主要目标是提升线路输送能力，节约线路走廊；,从,20,世纪,60,年代起，美国、前苏联、法国、巴西等国建成了各种电压等级紧凑型线路，我国也建成了一条,500kV,紧凑型线路，正在试运行中。,35,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第35页,七、电力新技术和发展趋势,气体绝缘线路,气体绝缘输电线路（,GIL,）是以六氟化硫气体绝缘、带有与导体同轴接地金属外壳输电线路，与电缆相比，其优点是绝缘击穿后可恢复、承载电流大；,气体绝缘输电线路已在美国、德国水力发电厂出线等场所得到了应用。,未来因为输电线路走廊取得越来越困难，气体绝缘输电线路研究和开发受到重视,。,36,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第36页,七、电力新技术和发展趋势,超导输电线路,超导输电线路是一个低损耗输电方式；,日本正在开发,6kV,、,1000MVA,超导电缆；,美国也制造出,12.4kV,、,1250A,三相超导电缆系统；,我国也有超导输电线路在南方电网试运行；,超导电缆价格很高，冷冻系统可靠性有待检验，用于长距离输电工程前景还不明朗。,37,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第37页,七、电力新技术和发展趋势,4,洁净煤发电技术,当今我国火力发电机组效率低，污染物排放量大，与先进国家相比有较大差距，所以要大力推广洁净煤发电技术，建设大型循环流化床锅炉，增压硫化燃气,-,蒸汽联合循环和整体煤气化燃气,-,蒸汽联合循环示范工程，采取高效脱硫脱硝装置，以使之到达世界先进水平。,火电厂生产流程主要包含四大系统：燃烧系统、汽水系统、电气系统和控制系统。后面两个系统和本专业关系亲密。,38,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第38页,七、电力新技术和发展趋势,5,分布式发电技术,当今分布式电源主要是指用液体或气体燃料内燃机,(IC-,internal-combustion engine,),、微型燃气轮机（,Micro-turbines,）和各种工程用燃料电池（,FuelCell,）。,因其含有良好环境保护性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。,39,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第39页,七、电力新技术和发展趋势,应用背景,输电线路建设费用增加。因为公众对输电线路可能产生电磁影响忧虑，开辟新线路走廊越来越困难。比如，北美和西欧许多国家已决定普通不再兴建新输电线路。于是，直接安置在用户近旁分布式发电装置便成为一个替换方案。,与大电网配合提升供电可靠性。分布式电源可大大地提升供电可靠性，可在电网瓦解和意外灾害（比如地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下，维持主要用户供电。加拿大魁北克省,1997,年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏，引发大面积停电，许多主要用户长久不能恢复供电。,40,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第40页,七、电力新技术和发展趋势,微型燃气轮机,微型燃气轮机（,MicroTurbine,）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为,96000r/min,，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料超小型燃气轮机，工作温度,500,，其发电效率可达,30%,。,当前国外已进入示范阶段。,其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术突破经常取决于材料科学进步,。,41,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第41页,七、电力新技术和发展趋势,燃料电池,燃料电池是直接把燃料化学能转换为电能装置。它是一种很有发展前途洁净和高效发电方式，被称为二十一世纪分布式电源。,燃料电池工作原理颇似电解水逆过程。氢基燃料送入燃料电池阳极(电源负极)转变为氢离子，空气中氧气送入燃料电池阴极(电源正极)，负氧离子经过2极间离子导电电解质抵达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。,42,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第42页,七、电力新技术和发展趋势,分散电能储存技术,因为分布式电源应用及提升电网可靠性和调峰需要，分散储能系统主要性日益增加。,如：电池储能系统,、,超导储能系统,、,飞轮储能系统,、,燃料电池储能系统等。,43,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第43页,七、电力新技术和发展趋势,6,定质电力技术,定质电力（,CustomPower,）技术是应用当代电力电子技术和控制技术为实现电能质量控制，为用户提供用户特定要求电力供给技术。,在当代企业中，因为变频调速驱动器、机器人、自动生产线、精密加工工具、可编程控制器、计算机信息系统日益广泛使用，对电能质量控制提出了日益严格要求。这些设备对电源波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量恶化可能会造成产品质量下降，产生重大损失。,主要用户为确保优质不间断供电，往往自己采取方法，如安装不间断电源,(UPS),，不过这并不是经济合理处理方法。根本出路在于供电部门能依据用户需要，提供可靠和优质电能供给。,44,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第44页,七、电力新技术和发展趋势,为提升配电网无功调整质量，已开发出用于配电网静止无功发生器。它由储能电路、,GTO,或,IGBT,变换电路和变压器组成。,它功效是快速调整电压，发生和吸收电网无功功率，同时能够抑制电压闪变。这是“定质电力”关键设备之一。,另外，静止无功发生器和固态开关配合，可在电网发生故障暂态过程中保持电压恒定。,另一关键设备是动态电压恢复器（,DVR,），它由直流储能电路、变换器和级次串联在供电线路中变压器组成。变换器依据检测到线路电压波形情况，产生赔偿电压，使合成电压动态保持恒定。不论是短时电压低落或过电压，经过,DVR,均能够使负载上电压保持动态恒定。,45,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第45页,七、电力新技术和发展趋势,结论：,电能高效洁净生产、传输、储存、分配和使用技术将成为未来电力技术主导发展方向！,46,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第46页,谢谢大家！,Thats all,47,电气工程专业导论,电力系统及自动化技术部分析,第47页,