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本节学习任务
（1）掌握电力系统的组成；
（2）理解动力系统、电力系统、电力网3个概念。
本节作业测试题
英文：power system
电力系统图
电力系统
由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能[1] 。
建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。
电力系统的出现，使用高效、无污染、使用方便、易于控制的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术高低已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
发展简况
在电能应用的初期，电力通常是经过小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等供电。这已经可以把其看作是一种简单的住户式供电系统。直到白炽灯发明后，才出现了中心电站式供电系统，如1882年T.A.托马斯·阿尔瓦·爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。它装有6台发电机（总容量约670千瓦），用110伏电压供1300盏电灯照明。19世纪90年代，三相交流供电系统研制成功，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发展的里程碑。
20世纪以后，人们普遍认识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业布局、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来明显的社会经济效益。于是，电力系统的规模迅速增长。世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力系统。它东西横越7000千米，南北纵贯3000千米，覆盖了约1000万平方千米的土地[2]。
有待更新…
系统构成
电力系统的主体结构有电源、电力网络和负荷中心。电源指各类发电厂、站，它将一次能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。它的功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送到负荷中心变电所，再降压至一定等级后，经配电线路与用户连接。电力系统中网络结点千百个交织密布，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速在全系统范围传播。它既能输送大量电能，创造巨大财富，也能在瞬间造成重大的灾难性事故。为保证系统安全、稳定、经济地运行，必须在不同层次上依不同要求配置各类自动控制装置与通信系统，组成信息与控制子系统。它成为实现电力系统信息传递的神经网络，使电力系统具有可观测性与可控性，从而保证电能生产与消费过程的正常进行以及事故状态下的紧急处理。[2]
系统的运行指组成系统的所有环节都处于执行其功能的状态。系统运行中，由于电力负荷的随机变化以及外界的各种干扰（如雷击等）会影响电力系统的稳定，导致系统电压与频率的波动，从而影响系统电能的质量，严重时会造成电压崩溃或频率崩溃。系统运行分为正常运行状态与异常运行状态。其中，正常状态又分为安全状态和警戒状态；异常状态又分为紧急状态和恢复状态。电力系统运行包括了所有这些状态及其相互间的转移。各种运行状态之间的转移需通过不同控制手段来实现。
电力系统在保证电能质量、实现安全可靠供电的前提下，还应实现经济运行，即努力调整负荷曲线，提高设备利用率，合理利用各种动力资源，降低燃料消耗、厂用电和电力网络的损耗，以取得最佳经济效益。
根据电力系统中装机容量与用电负荷的大小，以及电源点与负荷中心的相对位置，电力系统常采用不同电压等级输电（如高压输电或超高压输电），以求得最佳的技术经济效益。根据电流的特征，电力系统的输电方式还分为交流输电和直流输电。交流输电应用最广。直流输电是将交流发电机发出的电能经过整流后采用直流电传输。
由于自然资源分布与经济发展水平等条件限制，电源点与负荷中心多处于不同地区。由于电能目前还无法大量储存，输电过程本质上又是以光速进行，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就成为制约电力系统结构和运行的根本特点 [2]。
基本概念
电力系统—是由发电厂、变电所、输电线、配电系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。
电力网络—是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。
动力系统—在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。
总装机容量—指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。
年发电量—指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。
最大负荷—指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。
额定频率—按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定频率为50Hz。
最高电压等级—是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。
直流输电系统概述
交流输电已有百余年历史，直流输电变得活跃起来的原因是由于电力电子技术的发展、输电技术的特殊要求以及交流电力系统的发展。首次商业应用是在1954年瑞典海底电缆向果特篮岛供电的直流输电工程。我国也建成多条超高压直流输电线。现代电力传输系统已由交流输电和直流输电相互配合构成。
所谓直流输电是将发电厂发出的交流电用整流器变换成直流，经直流线路送至受端，再经逆变器变换成三相交流后送往用户。直流输电系统见图1-1。
图1-1 直流输电系统图
直流输电的主要优点是：
(1)导线电流密度相同的情况下，输送同样的功率三相交流输电需三根导线，而直流输电仅需两根导线（一根线故障时还可暂时用大地或海水作回路继续送电）。在导线截面、电流密度及绝缘水平相同的条件下，直流线路和交流线路传送的有功功率基本相同，而线路功率损耗减少大约1/3。因而直流输电节省有色金属、钢材及绝缘子等。
（2）交流输电的主要间题之一是稳定性间题，直流输电不存在稳定性间题，与交流输电线路并列运行时还能提高交流系统的稳定性。
（3）直流输电传输的功率容易调节，而且调节速度快。
直流输电的主要缺点是换流站的投资大，当输电距离足够长，直流线路的节约克服了换流站的价格，换流站增加的这部分投资可因线路投资小而得到补偿时，直流输电的增量价格才低于交流输电。
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2.学银在线-华南理工大学电力学院-武志刚老师《电力系统分析》；
