第3章 電力系統及其自動化技術

3.1 電力工業概況

物質、能量和信息是構成客觀世界的三大基礎，人類的一切活動與能量流與信息流密切相關。電能，又稱電力，是以電磁場為載體，以光速傳播的一種優質能源，它是通過一定的技術手段從各種一次能源轉換而來的二次能源。電能便于集中、傳輸、分散、控制，可方便地轉換為機械能、熱能、光能、磁能和化學能等其他能量形式，來滿足社會生產和生活的種種需要，已成為人類社會迄今應用最廣泛，使用最方便，最清潔的終端能源。因此，世界各國都盡可能地將各種能源轉換成電能再加以利用。電力的開發及其廣泛應用是繼蒸汽機發明之后，近代史上第二次技術革命的核心內容。在20世紀70年代以來興起的新技術革命中，電能的應用則是信息傳遞與控制的基礎。

電力工業主要包括5個生產環節：①發電，包括火力發電、水力發電、核能和其他能源發電；②輸電，包括交流輸電和直流輸電；③變電；④配電；⑤用電，包括用電設備的安裝、使用和用電負荷的控制。將這5個環節所存在的電氣設備連接起來稱為電力系統。此外，還包括電力系統規劃、勘測設計、電建施工、電力科學研究等。

電力工業的特點：

（1）電力生產的同時性

電能作為廣泛利用的二次能源，與其他能源不一樣，電能不能大規模儲存。電力生產過程是連續的，發電、輸電、供電是同時完成的，必須隨時保持平衡。

（2）電力生產的整體性

發電廠、變壓器、高壓輸電線路、配電線路和用電設備在電網中形成一個不可分割的整體，缺少任一環節，電力生產都不可能完成。反之，任何電氣設備脫離電網都將失去意義。

（3）電力生產的瞬時性

電能輸送過程迅捷，其傳輸速度與光速相同，發、輸、變、配電和用電是在同一瞬間完成的，暫態過程非常迅速，電力生產過程高度自動化。

在一個電力系統內，發電、供電和用電設備在電磁上相互連接，相互耦合，因此，任何一點發生故障或任何一個設備出現問題，都會在瞬間影響和波及全系統，如果處理不及時和控制措施不恰當，往往會引起連鎖反應，導致事故擴大，在嚴重情況下會使系統發生大面積停電事故。因此，保證電力系統的安全穩定運行顯得特別重要。

（4）電力生產的隨機性

電力負荷難于準確預測，為了滿足用戶的電能需求，電力系統內的發電容量和設備均需要有相應的備用容量，以適應用戶用電因素的變化；由于負荷變化、異常情況及事故發生的隨機性，電能質量的變化是隨機的，在電力生產過程中，需要實時調度及安全監控，以保證電能質量及電網安全運行。

（5）電力生產的重要性

電力生產的特點和電力用戶的廣泛性，決定了電力安全生產的復雜性和重要性。電力工業是國民經濟的重要基礎產業，是國民經濟的先行官，在國家的工業化、現代化進程中起著十分重要的作用，電力工業與國民經濟和社會生活密切相關，供電異常中斷將帶來嚴重后果。電力生產供應的網絡性和瞬時平衡性決定了每個環節必須密切配合，高度協調，任何一個環節出現問題，都可能影響到整個系統的正常運行。電網事故具有突發性和影響廣、危害大的特點，是國民經濟和社會的災難。

電力工業發展的基本方針是：提高能源效率，重視生態環境保護，加強電網建設，大力開發水電，優化發展煤電，積極發展核電，推進天然氣發電，加快新能源發電，深化電力體制改革。