中文2188字EVOLUTIONOFELECTRICPOWERSYSTEMSThecommercialuseofelectricitybeganinthelate1870swhenarclampswereusedforlighthouseilluminationandstreetlighting.Thefirstcompleteelectricpowersystem(comprisingagenerator,cable,fuse,meter,andloads)wasbuiltbyThomasEdison-thehistoricPearlStreetStationinNewYorkCitywhichbeganoperationinSeptember1882.Thiswasadcsystemconsistingofasteam-engine-drivendcgeneratorsupplyingpowerto59customerswithinanarearoughly1.5kminradios.Theload,whichconsistedentirelyofincandescentlamps,wassuppliedat110Vthroughanundergroundcablesystem.Withinafewyearssimilarsystemswereinoperationinmostlargecitiesthroughouttheworld.WiththedevelopmentofmotorsbyFrankSpraguein1884,motorloadswereaddedtosuchsystems.Thiswasthebeginningofwhatwoulddevelopintooneofthelargestindustriesintheworld.Inspiteoftheinitialwidespreaduseofdcsystems,theywerealmostcompletelysupersededbyacsystems.By1886,thelimitationsofdcsystemswerebecomingincreasinglyapparent.Theycoulddeliverpoweronlyashortdistancefromthegenerators.Tokeeptransmissionpowerlosers(RI2)andvoltagedropstoacceptablelevels,voltagelevelshadtobehighforlong-distancepowertransmission.Suchhighvoltageswerenotacceptableforgenerationandconsumptionofpower;therefore,aconvenientmeansforvoltagetransformationbecameanecessity.ThedevelopmentofthetransformationandactransmissionbyL.GaulardandJ.D.GibbsofParis,France,ledtoacelectricpowersystems.GeorgeWestinghousesecuredrightstothesedevelopmentsintheUnitedStates.In1886,WilliamStanley,anassociateofWestinghouse,developedandtestedacommerciallypracticaltransformerandacdistributionsystemfor150lampsatGreatBarrington,Massachusetts.In1889,thefirstactransmissionlineinNorthAmericawasputintooperationinOregonbetweenWillametteFallsandPortland.Itwasasingle-phaselinetransmittingpowerat4,000VoveradistanceofWiththedevelopmentofpolyphasesystemsbyNikolasTesla,theacsystembecameevenmoreattractive.By1888,Teslaheldseveralpatentsonacmotors,generators,transformers,andtransmissionsystems.Westinghouseboughtthepatentstotheseearlyinventions,andtheyformedthebasisofthepresent-dayacsystems.Inthe1890s,therewasconsiderablecontroversyoverwhethertheelectricutilityindustryshouldbestandardizedondcorac.TherewerepassionateargumentsbetweenEdison,whoadvocateddc,andWestinghouse,whofavoredac.Bytheturnofthecentury,theacsystemhadwonoutoverthedcsystemforthefollowingreasons;Voltagelevelscanbeeasilytransformedinacsystems,thusprovidingtheflexibilityforuseofdifferentvoltagesforgeneration,transmission,andconsumption.ACgeneratorsaremuchsimplerthandcgenerators.ACmotorsaremuchsimplerandcheaperthandcmotors.Thefirstthree-phaselineinNorthAmericawentintooperationin1893-a2,300V,12kmlineinsouthernCalifornia.Aroundthistime,acwaschosenatNiagaraFallsbecausedcwasnotpracticalfortransmittingpowertoBuffalo,about30kmaway.Thisdecisionendedtheacversusdccontroversyandestablishedvictoryfortheacsystem.Intheearlyperiodofacpowertransmission,frequencywasnotstandardized.Manydifferentfrequencieswereinuse:25,50,60,125,and133Hz.Thisposedaproblemforinterconnection.Eventually60HzwasadoptedasstandardinNorthAmerica,althoughmanyothercountriesuse50Hz.Theincreasingneedfortransmittinglargeramountsofpoweroverlongerdistancescreatedanincentivetouseprogressivelyhighervoltagelevels.Theearlyacsystemsused12,44,and60kV(RMSline-to-line).Thisroseto165kVin1922,220kVin1923,287kVin1935,330kVin1953,and765kVwasintroducedintheUnitedStatesin1969.Toavoidtheproliferationofanunlimitednumberofvoltages,theindustryhasstandardizedvoltagelevels.Thestandardsare115,138,161,and230kVforthehighvoltage(HV)class,and345,500and765kVfortheextra-highvoltage(EHV)class.Withthedevelopmentofmercuryarcvalvesintheearly1950s,highvoltagedc(HVDC)transmissionsystemsbecameeconomicalinspecialsituations.TheHVDCtransmissionisattractivefortransmissionoflargeblocksofpoweroverlongdistances.Thecross-overpointbeyondwhichdctransmissionmaybecomeacompetitivetoactransmissionisaround500kVforaround500kmforoverheadlinesand50kmforundergroundorsubmarinecables.HDVCtransmissionalsoprovidesanasynchronouslinkbetweensystemswhereacinterconnectionwouldbeimpracticalbecauseofsystemstabilityconsiderationsorbecausenominalfrequenciesofthesystemsaredifferent.ThefirstmoderncommercialapplicationofHVDCtransmissionoccurredin1954whentheSwedishmainlandandtheislandofGotlandwereinterconnectedbyaWiththeadventofthyristorvalveconverters,HVDCtransmissionbecameevenmoreattractive.ThefirstapplicationofanHVDCsystemusingthyristorvalueswasatEelRiverin1972-aback-to-backschemeprovidinganasynchronoustiebetweenthepowersystemsofQuebecandNewBrunswick.Withthecostandsizeofconversionequipmentdecreasinganditsreliabilityincreasing,therehasbeenasteadyincreaseintheuseofHVDCtransmission.Interconnectionofneighboringutilitiesusuallyleadstoimprovedsecurityresultsfromthemutualemergencyassistancethattheutilitiescanprovide.Improvedeconomyresultsfromtheneedforlessgeneratingreservecapacityineachsystem.Inaddition,theinterconnectionpermitstheutilitiestomakeeconomytransfersandthustakeadvantageofthemosteconomicalsourcesofpower.Thesebenefitshavebeenrecognizedfromthebeginningandinterconnectionscontinuetogrow.AlmostalltheutilitiesintheUnitedStatesandCanadaarenowpartofoneinterconnectedsystemofenormouscomplexity.Thedesignofsuchasystemanditssecureoperationareindeedchallengingproblems.STRUCTUREOFTHEPOWERSYSTEMElectricpowersystemvariesinsizeandstructuralcomponents.However,theyallhavethesamebasiccharacteristics:Arecomprisedofthree-phaseacsystemsoperatingessentiallyatconstantvoltage.Generationandtransmissionfacilitiesusethree-phaseequipment.Industrialloadsareinvariablythree-phase;single-phaseresidentialandcommercialloadsaredistributedequallyamongthephasessoastoeffectivelyformabalancedthree-phasesystem.Usesynchronousmachinesforelectricity.Primemoversconventtheprimarysourcesofenergy(fossil,nuclear,andhydraulic)tomechanicalenergythatis,inturn,convertedtoelectricalenergybysynchronousgenerators.Transmitpoweroversignificantdistancestoconsumersspreadoverawidearea.Thisrequiresatransmissionsystemcomprisingsubsystemsoperatingatdifferentvoltagelevels.Electricpowerisproducedatgeneratingstations(GS)andtransmittedtoconsumersthroughacomplexnetworkofindividualcomponents,includingtransmissionlines,transformers,andswitchingdevices.Itiscommonpracticetoclassifythetransmissionnetworkintothefollowingsubsystems:TransmissionsystemSubtransmissionsystemDistributionsystemThetransmissionsysteminterconnectsallmajorgeneratingstationsandmainloadcantersinthesystem.Itformsthebackboneoftheintegratedpowersystemandoperatesatthehighestvoltagelevels(typically,230kVandabove).Thegeneratorvoltageareusuallyintherangeof11to35kV.Thesearesteppeduptothetransmissionvoltagelevels,andpoweristransmittedtotransmissionsubstationswherethevoltagearesteppeddowntothesubtransmissionlevel(typically,69kVto138kV).Thegenerationandtransmissionsubsystemsareoftenreferredtoasthebulkpowersystem.Thesubtransmissionsystemtransmitspowerinsmallerquantitiesfromthetransmissionsubstationstothedistributionsubstations.Largeindustrialcustomersarecommonlysupplieddirectlyfromthesubstransmissionsystem.Insomesystems,thereisnocleardemarcationbetweensubstransmissionandtransmissioncircuits.Asthesystemexpandsandhighervoltagelevelsbecomenecessaryfortransmission,theoldertransmissionlinesareoftenrelegatedtosubtransmissionfunction.Thedistributionsystemrepresentsthefinalstageinthetransferofpowertotheindividualcustomers.Theprimarydistributionvoltageistypicallybetween4.0kVand34.5kV.Smallindustrialcustomersaresuppliedbyprimaryfeedersatthisvoltagelevel.Thesecondarydistributionfeedersaresupplyresidentialandcommercialcustomersat120/240V.翻譯：電力系統的演化商業用電始于19世紀70年代后期，弧燈用于燈塔照明和街道照明。第一個完整的電力系統（由發電機、電纜、熔絲、電表和負荷組成）是由ThomasEdison在紐約城的PearlStreetStation建成并與1882年9月投入運行，這是一個由蒸汽發動機驅動供給1.5公里內59個用戶組成的直流輸電系統。負荷是包括白熾燈在內的110V供電的電纜系統。幾年之內類似系統在運行在全世界大多數大城市中。隨著1884年弗蘭克電機的發展,電機負載計入電力系統系統。這是電力發展為世界最大產業之一的開始。盡管最初廣泛使用直流系統，（但后來）幾乎完全交流系統所取代。到1886年，直流系統的局限性日益突現，只能在很短的距離內從發電機向外送電。為了保持功率損耗和電壓降落在可接受水平，需提高電壓水平以保證遠距離輸電。發電機和用電設備不能承受較高電壓電能，因此，方便轉換電壓成為一種必要。由于L.Gaulard和法國巴黎的J.D.Gibbs開發了變壓器和交流輸電技術，由此產生了交流電力系統。GeorgeWestinghouse獲得了這些新權利在美國應用的權利。在1886年，西屋的助手WilliamStanley開發和試驗了商業實用的變壓器和在GreatBrrington，Massachusetts的由150個電燈組成的交流配電系統。在1889年,第一個交流輸電線路在北美Oregon的WillametteFalls和Portland之間投運。這是一個單相線傳輸電能為4000V輸送距離超過21公里的電力系統。隨著NikolasTesla多相系統的建立和發展，交流系統變得更加有吸引力。到1888年，Tesla持有關于交流電動機、發電機、變壓器和輸電系統的若干專利。Westinghouse購買了這些早期發明專利，這些發明奠定了當今交流電力系統的基礎。在19世紀90年代,關于電力工業應采用直流還是交流作為標準的相當大的爭論。在主張直流的Edison和偏好交流的Westinghouse之間發生過激烈的辯論。到世紀末,交流系統戰勝了直流系統,原因如下：在交流系統中容易變壓，因此可以靈活地使用不同電壓等級的發電機，變壓器和用電設備。交流發電機比直流發電機簡單得多。交流電動機比直流發電機更簡單，更便宜。第一個三相12公里2300V輸電線路在于1893年在北美California南部投運。在那個時候，因為直流不能實際傳輸電能到30公里外的Buffalo，所以NiagaraFalls選擇了直流供電。這個決定結束了交流和直流爭議,奠定了交流系統成功的基礎。在早期的交流輸電中頻率不統一。使用許多不同平頻率為：25、50、60、125和133赫茲。這是互聯的一個問題。北美最終采用60HZ為標準，盡管其他地區和國家采用50HZ。由于大量長距離輸電的增長需要，創造和激勵了電壓水平的逐漸提高。早期的交流系統使用12、44和60kV（RMSline-to-line）。電壓等級在1922年上升到165kV，1923年上升到287kV，1953年上升到330kV，1969年美國引進了765kV的高壓。為了避免電壓等級的無限增加，電力行業將電壓等級標準化。這些高壓類（HV）的標準電壓等級是：115、138、161和230kV，特高壓（EHV）有345、500和765kV幾個電壓等級。隨著20世紀50年代初汞弧閥發展，高電壓直流傳輸系統變得經濟。為此，高壓直流輸電在大面積、長距離方面很具有吸引力。在500kV500公里的架空線路和50公里的地下電纜或者海底電纜輸電中，直流輸電比交流輸電在跨接方面具有很大的競爭優勢。高壓直流輸電也支持在因為考慮系統穩定性或者不同頻率之間不能世紀聯絡的系實現異步互聯。在1954年，第一個現代的商業用高壓直流輸電是通過96公里海底電纜在瑞典大陸和Gotland島之間實現互聯。隨著晶閘管閥轉換器出現、高壓直流輸電變得更有吸引力。1972年Eel河提供連續方案申請直流輸電使用半導體晶閘管，方案提供了Quebec系統和NewBrunswick系統之間的異步互聯。隨著轉化設備的成本降低、體積變小和可靠性的提高，高壓直流輸電的使用實現了穩定增長。相鄰的公用電網互聯一般可以緩解不同系統間彼此緊急情況而帶來的安全性問題。減少每個系統中的備用容量可以使整個方案更經濟。另外，互聯可以使公用電網變電更具經濟性，因此可以實現能源的優化配置。一開始這些利益就得到肯定，系統互聯也得到推廣。幾乎所有的美國和加拿大現在的公用電網都是一個系統及其復雜的一部分。如此這樣一個系統的設計和安全穩定運行的確是一個挑戰性的問題。電力系統的結構電力系統在規模和結構都有變化，但他們都有著相同的基本特征。主要包括三相交流系統的穩定工作電壓，發、輸電設施使用三相設備。工業負載總是三相；單相的居民用電和商業用電在同一時期總是分散平衡的，從而有效地形成一個平衡的三相系統。使用同步發電機發電。原動機將原始能量（化石燃料，核能，液壓）轉化為機械能，同步發電機再將機械能轉化為電能。電力傳輸較大距離供大面積負荷時，這樣的系統需要包含不同電壓等級的子系統。電力產生于發電廠（GS），通過使用一系列獨特的電網設備包括輸電線路，變壓器，開關設備構成的復雜網絡傳輸給用戶。輸電網絡習慣分為以下幾種子系統：1.輸電系統2.二次系統3.配電系統輸電系統互聯著系統中所有的主要發電機和主要負荷中心。它構成了整個電力系統的主網架并運行在最高電壓水（通常230kV及以上）。發電器電壓通常是在11到35kV范圍內。這些將電壓升壓到輸電網的電壓水平，電能傳輸到電壓水平較低的(通常是69千伏到138千伏)降壓變電站。產生和傳輸電能的系統通常被稱為大容量電力系統。在輸電系統中，一部分電能從輸電變電站傳輸到配電變電站。工業大負荷一般都直接由輸電變電站供電。在某些系統中，二次輸電網和輸電線路沒有明確的劃分。隨著系統的擴展和更高電壓等級輸電成為必要，老輸電線路往往實現二次輸電網的功能。配電系統代表著電能供給個人用戶的最后階段。初次分配的電壓一般在4.0千伏和34.5千伏。小型工業用戶主要通過這個電壓等級的配電變壓器供電。120/240V的二次分配饋線供應居民用電和商業用電。基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統用于單片機系統的MMC卡文件系統研制基于單片機的時控和計數系統性能優化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監測系統基于單片機網絡的振動信號的采集系統基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統基于單片機的控制系統在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數控系統的研究與開發基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統研究基于TCP/IP協議的單片機與Internet互聯的研究與實現變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數器自動換樣功能的研究與實現基于單片機的倒立擺控制系統設計與實現單片機嵌入式以太網防盜報警系統基于51單片機的嵌入式Internet系統的設計與實現單片機監測系