電力系統(tǒng)內(nèi)容簡(jiǎn)介

?由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能(圖1)。

使電能得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時(shí)代，出現(xiàn)了近代史上的第二次技術(shù)革命。20世紀(jì)以來，電力系統(tǒng)的大發(fā)展使動(dòng)力資源得到更充分的開發(fā)，工業(yè)布局也更為合理，使電能的應(yīng)用不僅深刻地影響著社會(huì)物質(zhì)生產(chǎn)的各個(gè)側(cè)面，也越來越廣地滲透到人類日常生活的各個(gè)層面。電力系統(tǒng)的發(fā)展程度和技術(shù)水準(zhǔn)已成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。

發(fā)展簡(jiǎn)況最早的電力系統(tǒng)是簡(jiǎn)單的住戶式供電系統(tǒng)，由小容量發(fā)電機(jī)單獨(dú)向燈塔、輪船、車間等照明供電。白熾燈的發(fā)明，使電能的應(yīng)用進(jìn)入千家萬戶，從而出現(xiàn)了中心電站式供電系統(tǒng)，如1882年T.A.愛迪生在紐約主持建造了珍珠街電站。它裝有6臺(tái)直流發(fā)電機(jī),總?cè)萘繛?00馬力（約670千瓦）,用110伏電壓供給電燈照明（開始時(shí)，近1300盞燈）。19世紀(jì)90年代初，三相交流輸電研究成功，隨之，三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及交流功率表也先后研制成功，推動(dòng)了電力系統(tǒng)的發(fā)展。1895年在美國(guó)尼亞加拉建成了復(fù)合電力系統(tǒng)，這是早期交流電力系統(tǒng)的代表。它裝有單機(jī)容量為5000馬力的交流水力發(fā)電機(jī)，用二相制交流2.2千伏向地區(qū)負(fù)荷供電,又用三相制交流11千伏輸電線路與巴伐洛電站相連，還使用了變壓器和交直流變換器將交流電變?yōu)?00～230伏直流電，供應(yīng)照明、化工、動(dòng)力等負(fù)荷。尼亞加拉電力系統(tǒng)的成功，結(jié)束了長(zhǎng)達(dá)10年的關(guān)于直流輸電（以愛迪生為代表）與交流輸電（以G.威斯汀豪斯為代表）方案之爭(zhēng)。交流電力系統(tǒng)可以提高輸電電壓，增加裝機(jī)容量，延長(zhǎng)輸電距離，節(jié)省導(dǎo)線材料，具有無可爭(zhēng)辯的優(yōu)越性。交流輸電地位的確定，成為電力系統(tǒng)大發(fā)展的新起點(diǎn)。

進(jìn)入20世紀(jì)后，人們普遍認(rèn)識(shí)到擴(kuò)大電力系統(tǒng)規(guī)?？梢栽谀茉撮_發(fā)、工業(yè)布局、負(fù)荷調(diào)整、安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面帶來顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。于是，以電力負(fù)荷的增長(zhǎng)、發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大和輸電電壓的提高為基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速發(fā)展。發(fā)達(dá)國(guó)家的動(dòng)力、冶煉、化工、輕工、生活用電等電力總負(fù)荷平均每10年增加一倍。70年代，火力發(fā)電的單機(jī)容量已達(dá)到130萬千瓦,水力發(fā)電的單機(jī)容量達(dá)73萬千瓦，核電站的最大單堆電功率達(dá) 130萬千瓦。輸電電壓等級(jí)的提高是擴(kuò)大電力系統(tǒng)規(guī)模的主要技術(shù)手段和必然途徑。從20世紀(jì)初開始出現(xiàn)110千伏輸電電壓，到80年代許多國(guó)家普遍建立了500～765千伏超高壓輸電的電力系統(tǒng)。1150千伏和 1500千伏特高壓輸電也已進(jìn)入試驗(yàn)或試運(yùn)行階段。50年代以來，電力電子技術(shù)的進(jìn)步，使直流輸電技術(shù)獲得新生，實(shí)現(xiàn)了高壓和超高壓直流輸電，配合交流輸電組成交直流混合系統(tǒng)，改進(jìn)了電力傳輸和系統(tǒng)互聯(lián)的功能。

經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，許多國(guó)家都建成了總裝機(jī)容量數(shù)億千瓦的區(qū)域性大電力系統(tǒng)，并且在本國(guó)或跨國(guó)間互聯(lián),例如英、法、德、意電力系統(tǒng)互聯(lián),加拿大與美國(guó)電力系統(tǒng)互聯(lián)，蘇聯(lián)與東歐國(guó)家電力系統(tǒng)互聯(lián)等。蘇聯(lián)還在全國(guó)范圍建立起統(tǒng)一電力系統(tǒng)，東西延伸7000公里，南北延伸3000公里，覆蓋了大約1000萬平方公里的領(lǐng)土。從19世紀(jì)80年代的住戶電站到20世紀(jì)80年代的聯(lián)合電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的能源動(dòng)脈和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并且仍在繼續(xù)發(fā)展和提高。

中國(guó)的電力系統(tǒng)從50年代以來迅速發(fā)展。到1991年底，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量為14600萬千瓦,年發(fā)電量為6750億千瓦時(shí),均居世界第4位；220千伏輸電線路達(dá)46056公里,330千伏輸電線路3817公里。裝機(jī)容量超過1500萬千瓦以上的有東北、華北、華東、華中等 4個(gè)大區(qū)的電力系統(tǒng)。各大區(qū)電力系統(tǒng)之間已開始互聯(lián)，逐步形成全國(guó)范圍的聯(lián)合電力系統(tǒng)。全國(guó)各級(jí)調(diào)度中，已經(jīng)有約60個(gè)程度不同地建立了電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，其中投入運(yùn)行的在線計(jì)算機(jī)約70臺(tái)，省級(jí)調(diào)度管轄的遠(yuǎn)動(dòng)裝置約1200臺(tái)。此外，1989年中國(guó)臺(tái)灣省電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量達(dá)1659萬千瓦，年發(fā)電量769億千瓦時(shí)，345千伏輸電線路1192公里。

電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)有電源（水電站、火電廠、核電站等發(fā)電廠），變電所（升壓變電所、負(fù)荷中心變電所等），輸電、配電線路和負(fù)荷中心。各電源點(diǎn)還互相聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)之間的電能交換和調(diào)節(jié)，從而提高供電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。輸電線路與變電所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通常稱電力網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)的信息與控制系統(tǒng)由各種檢測(cè)設(shè)備、通信設(shè)備、安全保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置以及監(jiān)控自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)組成。電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在先進(jìn)的技術(shù)裝備和高經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)與消費(fèi)的合理協(xié)調(diào)。其典型結(jié)構(gòu)如圖2。

根據(jù)電力系統(tǒng)中裝機(jī)容量與用電負(fù)荷的大小，以及電源點(diǎn)與負(fù)荷中心的相對(duì)位置，電力系統(tǒng)常采用不同電壓等級(jí)輸電（如高壓輸電或超高壓輸電），以求得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)電流的特征，電力系統(tǒng)的輸電方式還分為交流輸電和直流輸電。交流輸電應(yīng)用最廣。直流輸電是將交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過整流后采用直流電傳輸。

由于自然資源分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等條件限制，電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多處于不同地區(qū)。由于電能目前還無法大量?jī)?chǔ)存，輸電過程本質(zhì)上又是以光速進(jìn)行，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就成為制約電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的根本特點(diǎn)。

系統(tǒng)的所有組成環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。電力系統(tǒng)的基本要求是保證安全可靠地向用戶供應(yīng)質(zhì)量合格、價(jià)格便宜的電能。所謂質(zhì)量合格，就是指電壓、頻率、正弦波形這 3個(gè)主要參量都必須處于規(guī)定的范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和工程實(shí)施雖為實(shí)現(xiàn)上述要求提供了必要的物質(zhì)條件，但最終的實(shí)現(xiàn)則決定于電力系統(tǒng)的運(yùn)行。實(shí)踐表明，具有良好物質(zhì)條件的電力系統(tǒng)也會(huì)因運(yùn)行失誤造成嚴(yán)重的后果。例如,1977年7月13日,美國(guó)紐約市的電力系統(tǒng)遭受雷擊，由于保護(hù)裝置未能正確動(dòng)作，調(diào)度中心掌握實(shí)時(shí)信息不足等原因，致使事故擴(kuò)大，造成系統(tǒng)瓦解，全市停電。事故發(fā)生及處理前后延續(xù)25小時(shí)，影響到900萬居民供電。 據(jù)美國(guó)能源部最保守的估計(jì)，這一事故造成的直接和間接損失達(dá)3.5億美元。60～70年代,世界范圍內(nèi)多次發(fā)生大規(guī)模停電事故，促使人們更加關(guān)注提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，完善調(diào)度自動(dòng)化水平。

電力系統(tǒng)的運(yùn)行常用運(yùn)行狀態(tài)來描述，主要分為正常狀態(tài)和異常狀態(tài)。正常狀態(tài)又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)，異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。電力系統(tǒng)運(yùn)行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移(圖3)。

各種運(yùn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，需通過控制手段來實(shí)現(xiàn)，如預(yù)防性控制，校正控制和穩(wěn)定控制，緊急控制，恢復(fù)控制等。這些統(tǒng)稱為安全控制。

電力系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量、安全可靠供電的前提下，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即努力調(diào)整負(fù)荷曲線，提高設(shè)備利用率，合理利用各種動(dòng)力資源，降低煤耗、廠用電和網(wǎng)絡(luò)損耗，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。

安全狀態(tài)指電力系統(tǒng)的頻率、各點(diǎn)的電壓、各元件的負(fù)荷均處于規(guī)定的允許值范圍，并且，當(dāng)系統(tǒng)由于負(fù)荷變動(dòng)或出現(xiàn)故障而引起擾動(dòng)時(shí)，仍不致脫離正常運(yùn)行狀態(tài)。由于電能的發(fā)、輸、用在任何瞬間都必須保證平衡，而用電負(fù)荷又是隨時(shí)變化的，因此，安全狀態(tài)實(shí)際上是一種動(dòng)態(tài)平衡，必須通過正常的調(diào)整控制（包括頻率和電壓──即有功和無功調(diào)整）才能得以保持。

警戒狀態(tài) 指系統(tǒng)整體仍處于安全規(guī)定的范圍，但個(gè)別元件或局部網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行參數(shù)已臨近安全范圍的閾值。一旦發(fā)生擾動(dòng)，就會(huì)使系統(tǒng)脫離正常狀態(tài)而進(jìn)入緊急狀態(tài)。處于警戒狀態(tài)時(shí)，應(yīng)采取預(yù)防控制措施使之返回安全狀態(tài)。

緊急狀態(tài) 指正常狀態(tài)的電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，一些快速的保護(hù)和控制已經(jīng)起作用，但系統(tǒng)中某些樞紐點(diǎn)的電壓仍偏移，超過了允許范圍；或某些元件的負(fù)荷超過了安全限制，使系統(tǒng)處于危機(jī)狀況。緊急狀態(tài)下的電力系統(tǒng)，應(yīng)盡快采用各種校正控制和穩(wěn)定控制措施，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。如果無效，就應(yīng)按照對(duì)用戶影響最小的原則，采取緊急控制措施，使系統(tǒng)進(jìn)入恢復(fù)狀態(tài)。這類措施包括使系統(tǒng)解列（即整個(gè)系統(tǒng)分解為若干局部系統(tǒng)，其中某些局部系統(tǒng)不能正常供電）和切除部分負(fù)荷（此時(shí)系統(tǒng)尚未解列，但不能滿足全部負(fù)荷要求，只得去掉部分負(fù)荷）。在這種情況下再采取恢復(fù)控制措施，使系統(tǒng)返回正常運(yùn)行狀態(tài)。

系統(tǒng)調(diào)度 電力系統(tǒng)需要依靠統(tǒng)一的調(diào)度指揮系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)正常調(diào)整與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以及進(jìn)行安全控制、預(yù)防和處理事故等。根據(jù)電力系統(tǒng)的規(guī)模，調(diào)度指揮系統(tǒng)多是分層次建立，既分工負(fù)責(zé)，又統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)，并采用各種自動(dòng)化裝置，建立自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)。

電能是二次能源。電力系統(tǒng)的發(fā)展既要考慮一次能源的資源條件，又要考慮電能需求的狀況和有關(guān)的物質(zhì)技術(shù)裝備等條件，以及與之相關(guān)的經(jīng)濟(jì)條件和指標(biāo)。在社會(huì)總能源的消耗中，電能所占比例始終呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。信息化社會(huì)的發(fā)展更增加了對(duì)電能的依賴程度。以美國(guó)為例,1920～1970年期間,電能占能源總消耗的比例由11％上升到26％，90年代將超過40％。為滿足用戶對(duì)電能不斷增長(zhǎng)的需要，必須在科學(xué)規(guī)劃的基礎(chǔ)上發(fā)展電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的建設(shè)不僅需要大量投資，而且需要較長(zhǎng)時(shí)間。電能供應(yīng)不足或供電不可靠都會(huì)影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；發(fā)電和輸、配電能力過剩又意味著電力投資效益降低，從而影響發(fā)電成本。因此，必須進(jìn)行電力系統(tǒng)的全面規(guī)劃，以提高發(fā)展電力系統(tǒng)的預(yù)見性和科學(xué)性。

制定電力系統(tǒng)規(guī)劃首先必須依據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)（或計(jì)劃），做好電力負(fù)荷預(yù)測(cè)及一次能源開發(fā)布局，然后再綜合考慮可靠性與經(jīng)濟(jì)性的要求，分別作出電源發(fā)展規(guī)劃、電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和配電規(guī)劃。

在電力系統(tǒng)規(guī)劃中,需綜合考慮可靠性與經(jīng)濟(jì)性,以取得合理的投資平衡。對(duì)電源設(shè)備，可靠性指標(biāo)主要是考慮設(shè)備受迫停運(yùn)率、水電站枯水情況下電力不足概率和電能不足期望值；對(duì)輸、變電設(shè)備，可靠性指標(biāo)主要是平均停電頻率、停電規(guī)模和平均停電持續(xù)時(shí)間。大容量機(jī)組的單位容量造價(jià)較低，電網(wǎng)互聯(lián)可減少總的備用容量。這些都是提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性需首先考慮的問題。

電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的大系統(tǒng)，它的規(guī)劃問題還需要在時(shí)間上展開，從多種可行方案中進(jìn)行優(yōu)選。這是一個(gè)多約束條件的具有整數(shù)變量的非線性問題，遠(yuǎn)非人工計(jì)算所能及。60年代以來出現(xiàn)的系統(tǒng)工程理論，以及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，為電力系統(tǒng)規(guī)劃提供了有力的工具。

是制訂電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要基礎(chǔ)。它要求預(yù)先估算規(guī)劃期間各年需要的總電能和最大負(fù)荷，并預(yù)測(cè)各負(fù)荷點(diǎn)的地理位置。預(yù)測(cè)方法有按照地區(qū)、用途（工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、市政、民用等）累計(jì)的方法和宏觀估算方法。后者就是考慮電力負(fù)荷與國(guó)民生產(chǎn)總值的關(guān)系，電力負(fù)荷增長(zhǎng)率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的關(guān)系，按時(shí)間序列由歷史數(shù)據(jù)估算出規(guī)劃期間電力負(fù)荷的增長(zhǎng)。由于負(fù)荷預(yù)測(cè)中不確定因素很多，因此，往往需采用多種方法互相校核，最后由規(guī)劃者作出決策。

可用于發(fā)電的一次能源主要有河流的水力、化石燃料(煤、石油、天然氣)和核燃料等。一次能源的規(guī)劃決定于各種能源的儲(chǔ)量及開發(fā)條件。水力資源屬再生能源,一般講具有發(fā)電成本低的特點(diǎn),但建造周期長(zhǎng)。水力資源和大型水利樞紐的開發(fā)方案是發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、水土保持及生態(tài)環(huán)境效益綜合平衡的結(jié)果。許多國(guó)家的電力系統(tǒng)在發(fā)展初期是優(yōu)先發(fā)展水電，形成“水主火從”的局面。20世紀(jì)50年代末，發(fā)達(dá)國(guó)家中條件較好的水力資源已經(jīng)充分開發(fā)，逐漸轉(zhuǎn)為“火主水從”的局面。在火電開發(fā)中，以煤為燃料占主要地位。發(fā)達(dá)國(guó)家用于發(fā)電的煤炭約占煤炭總消費(fèi)量的50％以上。利用天然氣和石油為燃料的火電廠也占一定比例。70年代世界性石油危機(jī)后，以核燃料為動(dòng)力的發(fā)電站得到了較快的發(fā)展。

主要是根據(jù)各種發(fā)電方式的特性和資源條件，決定增加何種形式的電站(水電、火電、核電等)，以及發(fā)電機(jī)組的容量與臺(tái)數(shù)。承擔(dān)基荷為主的電站，因其利用率較高，宜選用適合長(zhǎng)期運(yùn)行的高效率機(jī)組，如核電機(jī)組和大容量、高參數(shù)火電機(jī)組等，以降低燃料費(fèi)用。承擔(dān)峰荷為主的電站，因其年利用率低，宜選用啟動(dòng)時(shí)間短、能適應(yīng)負(fù)荷變化而投資較低的機(jī)組，如燃汽輪機(jī)組等。至于水電機(jī)組，在豐水期應(yīng)盡量滿發(fā)，承擔(dān)系統(tǒng)基荷；在枯水期因水量有限而帶峰荷。

由于水電機(jī)組的造價(jià)僅占水電站總投資的一小部分，近年來多傾向于在水電站中適當(dāng)增加超過保證出力的裝機(jī)容量（即加大裝機(jī)容量的逾量），以避免棄水或減少棄水。對(duì)有條件的水電站，世界各國(guó)均致力發(fā)展抽水蓄能機(jī)組，即系統(tǒng)低谷負(fù)荷時(shí)，利用火電廠的多余電能進(jìn)行抽水蓄能；當(dāng)系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)，再利用抽蓄的水能發(fā)電。盡管抽水-蓄能-發(fā)電的總效率僅2/3,但從總體考慮，安裝抽水蓄能機(jī)組比建造調(diào)峰機(jī)組還是經(jīng)濟(jì)，尤其對(duì)調(diào)峰容量不足的系統(tǒng)更是如此。

在已確定的電源點(diǎn)和負(fù)荷點(diǎn)的前提下，合理選擇輸電電壓等級(jí)，確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及輸電線路的輸送容量，然后對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和無功平衡等進(jìn)行校核。

確定配電變電站的容量和位置、配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、配電線路導(dǎo)線截面選擇、電壓水平與無功補(bǔ)償措施，以及可靠性校驗(yàn)等。

信息與控制 電力系統(tǒng)中的信息與控制子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它使電力系統(tǒng)具有可觀測(cè)性與可控性，從而保證電能生產(chǎn)與消費(fèi)過程的正常進(jìn)行，以及在事故狀態(tài)下的緊急處理。從電力系統(tǒng)誕生之日起，信息與控制子系統(tǒng)就是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，它在不同水平上的完善和發(fā)展，才使電能的廣泛應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

電力系統(tǒng)信息與控制子系統(tǒng)的進(jìn)步，保證了電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平,改善了勞動(dòng)條件,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，還為電力系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)決策提供有力支援，從概念上、方法上對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行分析和經(jīng)營(yíng)管理賦予新的內(nèi)容。

功能 信息與控制子系統(tǒng)的作用主要在保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。它執(zhí)行以下 3項(xiàng)任務(wù)。①正常運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、記錄,正常操作與調(diào)整(自動(dòng)維持頻率和電壓等);②異常狀態(tài)及事故狀態(tài)下的報(bào)警、保護(hù)、緊急控制及事故記錄；③運(yùn)行管理，進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，制定發(fā)電計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度等。

>組成與運(yùn)行 20世紀(jì)50年代以來，隨著通信技術(shù)與控制理論的發(fā)展，以及電子計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的應(yīng)用，電力系統(tǒng)的信息與控制逐步向以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)志的綜合調(diào)度自動(dòng)化方向發(fā)展。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成如圖4。由被控端（發(fā)電廠、變電所）采集各種運(yùn)行信息（包括開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量），經(jīng)轉(zhuǎn)換后由通道（數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)）傳送到調(diào)度端，再由調(diào)度端計(jì)算機(jī)接受數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，或進(jìn)行顯示監(jiān)測(cè)，或進(jìn)行記錄制表，或作出控制決策，再由通道傳送到被控端進(jìn)行操作、控制。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地域廣闊，一般采用分級(jí)、分層調(diào)度控制。圖5是一個(gè)二層控制系統(tǒng)的示例。

電力系統(tǒng)的發(fā)展是研究開發(fā)與生產(chǎn)實(shí)踐相互推動(dòng)、密切結(jié)合的過程，是電工理論、電工技術(shù)以及有關(guān)科學(xué)技術(shù)和材料、工藝、制造等共同進(jìn)步的集中反映。電力系統(tǒng)的研究與開發(fā)，還在不同程度上直接或間接地對(duì)于信息、控制和系統(tǒng)理論以及計(jì)算技術(shù)起了推動(dòng)作用。反過來，這些科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步又推動(dòng)著電力系統(tǒng)現(xiàn)代化水平的日益提高。

從19世紀(jì)末到20世紀(jì)20、30年代，交流電路的理論、三相交流輸電理論、分析三相交流系統(tǒng)的不平衡運(yùn)行狀態(tài)的對(duì)稱分量法、電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算、同步電機(jī)振蕩過程和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、流動(dòng)波理論和電力系統(tǒng)過電壓分析等均已成熟，形成了電力系統(tǒng)分析的理論基礎(chǔ)。隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大，人工計(jì)算已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)要求，從而促進(jìn)了專用模擬計(jì)算工具的研制。20世紀(jì)20年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院電機(jī)系首次研制成功機(jī)械式模擬計(jì)算機(jī)──微分儀，后來改進(jìn)成為電子管、繼電器式模擬計(jì)算機(jī)，以后又研制成直流計(jì)算臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)分析儀,成為電力系統(tǒng)研究的有力工具。50年代以來,電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使大規(guī)模電力系統(tǒng)的精確、快速計(jì)算得以實(shí)現(xiàn)，從而使電力系統(tǒng)分析的理論和方法進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。

在電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)方面，燃料、動(dòng)力、發(fā)電、輸變電、負(fù)荷等各個(gè)環(huán)節(jié)的研究開發(fā)，大大提高了電力系統(tǒng)的整體功能。高電壓技術(shù)的進(jìn)步，各種超高壓輸變電設(shè)備的研制成功，電暈放電與長(zhǎng)間隙放電特性的研究等，為實(shí)現(xiàn)超高壓輸電奠定了基礎(chǔ)。新型超高壓、大容量斷路器以及氣體絕緣全封閉式組合電器，其額定切斷電流已達(dá)100千安， 全開斷時(shí)間由早期的數(shù)十個(gè)工頻周波縮短到1～2個(gè)周波,大大提高了對(duì)電網(wǎng)的控制能力,并且降低了過電壓水平。依靠電力電子技術(shù)的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了超高壓直流輸電。由電力電子器件組成的各種動(dòng)力負(fù)荷，為節(jié)約用電提供了新的技術(shù)裝備。

超導(dǎo)電技術(shù)的成就展示了電力系統(tǒng)的新前景。30萬千瓦超導(dǎo)發(fā)電機(jī)已經(jīng)投入試運(yùn)行，并且還繼續(xù)研制容量為百萬千瓦級(jí)的超導(dǎo)發(fā)電機(jī)。超導(dǎo)材料性能的改進(jìn)會(huì)使超導(dǎo)輸電成為可能。利用超導(dǎo)線圈可研制超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置。動(dòng)力蓄電池和燃料電池等新型電源設(shè)備均已有千瓦級(jí)的產(chǎn)品處于試運(yùn)行階段,并正逐步進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用,這些研究課題有可能實(shí)現(xiàn)電能儲(chǔ)存和建立分散、獨(dú)立的電源，從而引起電力系統(tǒng)的重大變革。

在各工業(yè)部門中，電力系統(tǒng)是規(guī)模最大、層次很復(fù)雜、實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格的實(shí)體系統(tǒng)。無論是系統(tǒng)規(guī)劃和基本建設(shè)，還是系統(tǒng)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理，都為系統(tǒng)工程、信息與控制的理論和技術(shù)的應(yīng)用開拓了廣闊的園地，并促進(jìn)了這些理論、技術(shù)的發(fā)展。針對(duì)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，60年代以來在電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全分析與管理中，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，都廣泛引入了系統(tǒng)工程方法，包括可靠性分析及各種優(yōu)化方法。電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的進(jìn)步，使電力系統(tǒng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展到一個(gè)新的階段，并在理論上和技術(shù)上繼續(xù)提出新的研究課題。

W.D.Stevenson, Elements of Power System Analysis，McGraw-Hill Book Company,NewYork,1982.

陳珩著：《電力系統(tǒng)》,電力工業(yè)出版社，北京,1982。

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 ?陳珩著 ??