第3章 电力系统及其自动化技术

3.1 电力工业概况

物质、能量和信息是构成客观世界的三大基础，人类的一切活动与能量流与信息流密切相关。电能，又称电力，是以电磁场为载体，以光速传播的一种优质能源，它是通过一定的技术手段从各种一次能源转换而来的二次能源。电能便于集中、传输、分散、控制，可方便地转换为机械能、热能、光能、磁能和化学能等其他能量形式，来满足社会生产和生活的种种需要，已成为人类社会迄今应用最广泛，使用最方便，最清洁的终端能源。因此，世界各国都尽可能地将各种能源转换成电能再加以利用。电力的开发及其广泛应用是继蒸汽机发明之后，近代史上第二次技术革命的核心内容。在20世纪70年代以来兴起的新技术革命中，电能的应用则是信息传递与控制的基础。

电力工业主要包括5个生产环节：①发电，包括火力发电、水力发电、核能和其他能源发电；②输电，包括交流输电和直流输电；③变电；④配电；⑤用电，包括用电设备的安装、使用和用电负荷的控制。将这5个环节所存在的电气设备连接起来称为电力系统。此外，还包括电力系统规划、勘测设计、电建施工、电力科学研究等。

电力工业的特点：

（1）电力生产的同时性

电能作为广泛利用的二次能源，与其他能源不一样，电能不能大规模储存。电力生产过程是连续的，发电、输电、供电是同时完成的，必须随时保持平衡。

（2）电力生产的整体性

发电厂、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备在电网中形成一个不可分割的整体，缺少任一环节，电力生产都不可能完成。反之，任何电气设备脱离电网都将失去意义。

（3）电力生产的瞬时性

电能输送过程迅捷，其传输速度与光速相同，发、输、变、配电和用电是在同一瞬间完成的，暂态过程非常迅速，电力生产过程高度自动化。

在一个电力系统内，发电、供电和用电设备在电磁上相互连接，相互耦合，因此，任何一点发生故障或任何一个设备出现问题，都会在瞬间影响和波及全系统，如果处理不及时和控制措施不恰当，往往会引起连锁反应，导致事故扩大，在严重情况下会使系统发生大面积停电事故。因此，保证电力系统的安全稳定运行显得特别重要。

（4）电力生产的随机性

电力负荷难于准确预测，为了满足用户的电能需求，电力系统内的发电容量和设备均需要有相应的备用容量，以适应用户用电因素的变化；由于负荷变化、异常情况及事故发生的随机性，电能质量的变化是随机的，在电力生产过程中，需要实时调度及安全监控，以保证电能质量及电网安全运行。

（5）电力生产的重要性

电力生产的特点和电力用户的广泛性，决定了电力安全生产的复杂性和重要性。电力工业是国民经济的重要基础产业，是国民经济的先行官，在国家的工业化、现代化进程中起着十分重要的作用，电力工业与国民经济和社会生活密切相关，供电异常中断将带来严重后果。电力生产供应的网络性和瞬时平衡性决定了每个环节必须密切配合，高度协调，任何一个环节出现问题，都可能影响到整个系统的正常运行。电网事故具有突发性和影响广、危害大的特点，是国民经济和社会的灾难。

电力工业发展的基本方针是：提高能源效率，重视生态环境保护，加强电网建设，大力开发水电，优化发展煤电，积极发展核电，推进天然气发电，加快新能源发电，深化电力体制改革。