电力系统架构 电力系统基本结构

概念 | 电力系统

概念 | 电力系统

01 电力系统的定义

电力系统

根据 GB/T 31464-2015 《电网运行准则》，电力系统定义为：

由发电、供电（输电、变电、配电）、用电设施以及为保障其正常运行所需的继电保护和安全自动装置、计量装置、调度自动化、电力通信等二次设施构成的统一整体。

电力系统可以看作是“系统”对象的一个实例。系统是指：

由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。

对电力系统而言：

1. 若干要素：发电机、变压器、传输线路等电力设备
2. 结构形式：电力系统接线方式
3. 某种功能：实现能量的生产、输送和分配

电力网

电力系统中输送和分配电能的部分，包括升压变压器、降压变压器、各级输电线路。

02 电力系统的组成

发电

实现其他能源向电能的转换。其他能源包括：

1. 化学能（火电厂）
2. 水能（水电厂）
3. 核能（核电厂）
4. 其他能源（潮汐能、太阳能、风能……）

输电

输电网络主要任务是将大容量发电厂的电能可靠而经济地输送到负荷集中的地区。

包括：

1. 交流输电
2. 直流输电（交直流联合系统）

配电

配电网的任务是分配电能。

各地市供电局、区供电局、供电所等

用电

按照用户性质，可以分为：

1. 工业用电
2. 商业用电
3. 农业用电
4. 居民用电

按照供电的可靠性，可以分为：

1. 一级负荷：供电可靠性要求高，供电中断后果极为严重。
2. 二级负荷：供电可靠性要求较高。
3. 三级负荷：供电可靠性要求较低。

03 电力系统的表示

电力系统通常是三相系统，为了表示方便，采用单线图表示电力系统接线。

电力系统的接线包括：

1. 发电厂主接线；

2. 变电所的主接线；

3. 电力网的接线。其中，电力网的接线是本门课程的主要研究对象，对此作进一步说明：
   电力网的接线按照供电可靠性要求分为：

1. 无备用网络，包括放射式、干线式、树状网络。这类线路接线方式的优点：简单、设备费用较少、运行方便；缺点在于供电可靠性较低，任何一处出现故障都有可能导致下游网络供电中断。

称每一个负荷只能沿唯一的路径得到电能的网络为开式网络。

1. 有备用网络，包括：双回路供电（简单、运行方便、可靠性高），环形供电（可靠性高，运行调度复杂），两端供电网络。
   

称每一个负荷至少通过两条线路从不同方向取得电能的网络为闭式网络。

04 电力系统运行特点

1. 与国民经济及人民生活密切相关
2. 电能不能大量存储
   即产即用，功率平衡
3. 电磁暂态过程短暂
   要求控制、保护系统快速动作

05 电力系统运行要求

1. 安全（首要要求）保证安全可靠的供电
   防止和减少运行事故的发生；配备足够的有功功率电源、无功功率电源；完善电力系统的结构，提高抗干扰能力，增强系统稳定性，利用计算机对系统运行进行安全监视和控制。
2. 优质，合乎要求的电能质量
   主要从电力系统的电压和频率衡量。

1. 电压方面：35kV以上电压等级偏移不超过额定电压 \(\pm 5\%\) ，对10kV以下电压等级偏移不超过 \(\pm 7\%\)，6~10kV电压等级电压波形畸变率不超过\(4\%\)，380V电压波形畸变率不超过\(5\%\).
   关于电力系统额定电压：
   概念 | 电力系统额定电压
2. 频率方面：额定频率50Hz，允许的偏移为 \(\pm0.2\%\sim\pm0.5\%\)

电力系统的电压和频率调节主要决定于有功和无功功率平衡。有功功率不足，系统频率偏低；无功功率不足，系统电压偏低。

1. 经济，良好的经济性
   降低煤耗率、水耗率、厂用电率、电网损耗率。
2. 环保，减少对生态环境的有害影响
   增加新能源和可再生能源。