電力系統(tǒng)，最想解決的是怎樣產(chǎn)生電能，然后再傳遞出去，解決掉傳輸過(guò)程中遇到的問(wèn)題，再送到用戶這里供用戶使用。最直觀的分類，就是發(fā)電，輸電，變電，配電和用電這五個(gè)部分。
發(fā)電，簡(jiǎn)單說(shuō)就是其他形式的能量作為發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。常見(jiàn)的如火力，以及各式各樣的新能源發(fā)電?？梢杂玫降碾姎庵R(shí)是：發(fā)電廠電氣部分、電力電子，電機(jī)學(xué)等，當(dāng)然，勵(lì)磁控制這個(gè)肯定也會(huì)有，只是現(xiàn)在沒(méi)有對(duì)勵(lì)磁部分專門(mén)開(kāi)的課，如果要了解，只能通過(guò)自動(dòng)控制理論來(lái)理解了。熱動(dòng)應(yīng)該會(huì)有關(guān)于發(fā)電的很多基礎(chǔ)課，比如脫硫，比如冷凝等，這個(gè)了解不夠深入，不展開(kāi)了。
輸電，一直是重點(diǎn)研究的方向，側(cè)重于對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)的分析。如果用一個(gè)大黑箱來(lái)比喻，可以理解為研究輸入和輸出的關(guān)系。可以用一個(gè)中心，兩個(gè)基本點(diǎn)來(lái)概括。一個(gè)中心：是怎樣盡可能提高電能輸送效率，盡可能降低損耗。兩個(gè)基本點(diǎn)：有功功率，無(wú)功功率，也就是潮流。雖然有功功率和功角強(qiáng)耦合，電壓幅值和無(wú)功功率強(qiáng)耦合，但不影響有功和無(wú)功的地位。產(chǎn)生的學(xué)科分類很多，從數(shù)學(xué)角度來(lái)抽象，是矩陣，電網(wǎng)絡(luò)分析，電路等，必備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)，以及復(fù)變函數(shù)和積分變換;從專業(yè)內(nèi)容來(lái)看，是電力系統(tǒng)分析，包括穩(wěn)態(tài)分析，暫態(tài)分析，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理，還有如工程電磁場(chǎng)，自動(dòng)控制理論等。近些年，還有針對(duì)輸電方式的研究，如高壓直流輸電等，其根源是電力電子應(yīng)用的放大實(shí)際版，側(cè)重于控制。
變電，感覺(jué)和高壓輸電有些重疊。變電其實(shí)就是交流輸電降低損耗的一種方法，常見(jiàn)于交流電。那么在高電壓對(duì)電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響?如何解決?這樣的問(wèn)題，就交給高電壓技術(shù)了，仔細(xì)的學(xué)科分類，已經(jīng)產(chǎn)生了很準(zhǔn)確的答案，不再贅述。
配電和用電，與輸電類似，只不過(guò)對(duì)可靠性的要求不如輸電那么高，簡(jiǎn)單來(lái)概括，輸電斷一路，容易造成過(guò)大的功率找不到出口，極容易造成電網(wǎng)的不穩(wěn)定甚至崩潰，是不允許的!而配電，斷一路最多斷一小片區(qū)域，而且是接近用戶端，對(duì)電網(wǎng)造成的影響相比之下要小得多。配電領(lǐng)域已經(jīng)接近用戶終端，重點(diǎn)是電能質(zhì)量的提升。隨著智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的興起，計(jì)算機(jī)、通信與保護(hù)、暫穩(wěn)態(tài)分析、電力電子等相關(guān)學(xué)科及分析方法，也會(huì)在配電自動(dòng)化的未來(lái)大展拳腳的。
至于模電和數(shù)電，以及單片機(jī)，感覺(jué)動(dòng)手的意義更大，就是讓自己真正理解電力電子器件的工作特性以及如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)作邏輯，個(gè)人認(rèn)為可以屬于電力電子實(shí)踐學(xué)科。
計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，如c，c++等，是從根本上理解計(jì)算機(jī)的計(jì)算原理和實(shí)現(xiàn)形式，然后根據(jù)現(xiàn)有的理論知識(shí)利用這些工具完成計(jì)算和仿真。
所以，根本上說(shuō)，數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)知識(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，是必修課，數(shù)學(xué)是用自然語(yǔ)言解釋電力系統(tǒng)存在的原理，對(duì)現(xiàn)實(shí)的電力系統(tǒng)進(jìn)行抽象，同時(shí)也提供了在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的途徑。
在我的理解，知識(shí)體系應(yīng)該是下圖這樣的，展開(kāi)太多比較困難，具體可以后詳解。
一、電力系統(tǒng)的構(gòu)成
一個(gè)完整的電力系統(tǒng)由分布各地的各種類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產(chǎn)、電壓變換、電能的輸配及使用。
電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)：
電能不能大量存儲(chǔ)；各環(huán)節(jié)組成的統(tǒng)一整體不可分割；過(guò)渡過(guò)程非常迅速（百分之幾秒到十分之幾秒）；電力系統(tǒng)的地區(qū)性特點(diǎn)較強(qiáng)；對(duì)電能質(zhì)量的要求頗為嚴(yán)格；與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)和人民生活關(guān)系極其密切。
電力系統(tǒng)的組成示意圖 ：
電網(wǎng)電壓是有等級(jí)的，電網(wǎng)的額定電壓等級(jí)是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由國(guó)家統(tǒng)一制定和頒布的。
1．用電設(shè)備
用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓一致。實(shí)際上，由于電網(wǎng)中有電壓損失，致使各點(diǎn)實(shí)際電壓偏離額定值。為了保證用電設(shè)備的良好運(yùn)行，國(guó)家對(duì)各級(jí)電網(wǎng)電壓的偏差均有嚴(yán)格規(guī)定。顯然，用電設(shè)備應(yīng)具有比電網(wǎng)電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。
2．發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)的額定電壓一般比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高出5%，用于補(bǔ)償電網(wǎng)上的電壓損失。
3．變壓器
變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對(duì)于一次繞組，當(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時(shí)，性質(zhì)上等同于電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網(wǎng)一致，當(dāng)變壓器接于發(fā)電機(jī)引出端時(shí)(如發(fā)電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同。對(duì)于二次繞組，額定電壓是指空載電壓，考慮到變壓器承載時(shí)自身電壓損失(按5%計(jì))，變壓器二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%，當(dāng)二次側(cè)輸電距離較長(zhǎng)時(shí)，還應(yīng)考慮到線路電壓損失(按5%計(jì))，此時(shí)， 二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。
二、電力系統(tǒng)的額定電壓
電網(wǎng)電壓是有等級(jí)的，電網(wǎng)的額定電壓等級(jí)是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由國(guó)家統(tǒng)一制定和頒布的。
1．用電設(shè)備
用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓一致。實(shí)際上，由于電網(wǎng)中有電壓損失，致使各點(diǎn)實(shí)際電壓偏離額定值。為了保證用電設(shè)備的良好運(yùn)行，國(guó)家對(duì)各級(jí)電網(wǎng)電壓的偏差均有嚴(yán)格規(guī)定。顯然，用電設(shè)備應(yīng)具有比電網(wǎng)電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。
2．發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)的額定電壓一般比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高出5%，用于補(bǔ)償電網(wǎng)上的電壓損失。
3．變壓器
變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對(duì)于一次繞組，當(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時(shí)，性質(zhì)上等同于電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網(wǎng)一致，當(dāng)變壓器接于發(fā)電機(jī)引出端時(shí)(如發(fā)電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同。對(duì)于二次繞組，額定電壓是指空載電壓，考慮到變壓器承載時(shí)自身電壓損失(按5%計(jì))，變壓器二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%，當(dāng)二次側(cè)輸電距離較長(zhǎng)時(shí)，還應(yīng)考慮到線路電壓損失(按5%計(jì))，此時(shí)， 二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。
三、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式
在電力系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器或發(fā)電機(jī)的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時(shí)，其中性點(diǎn)可有兩種運(yùn)行方式：中性點(diǎn)接地和中性點(diǎn)部接地。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈（或電阻）接地的系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)的運(yùn)行方式主要取決于單相接地時(shí)電氣設(shè)備絕緣要求及供電可靠性。圖1－2列出了常用的中性點(diǎn)運(yùn)行方式。圖中，電容c為輸電線路對(duì)地分布電容。
中性點(diǎn)直接接地方式：當(dāng)發(fā)生一相對(duì)地絕緣破壞時(shí)，即構(gòu)成單相短路，供電中斷，可靠性降低。但是，該方式下非故障相對(duì)地電壓不變，電氣設(shè)備絕緣水平可按相電壓考慮。此外，在380/220v低壓供電系統(tǒng)中，線對(duì)地電壓為相電壓，可接入單相負(fù)荷。
中性點(diǎn)不接地方式：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，而非故障相對(duì)地電壓升高到原來(lái)相電壓的√3倍，供電不中斷，可靠性高。
四、供電質(zhì)量的主要指標(biāo)
決定用戶供電質(zhì)量的指標(biāo)為電壓、頻率和可靠性。
1．電壓
理想的供電電壓應(yīng)該是幅值恒為額定值的三相對(duì)稱正弦電壓。由于供電系統(tǒng)存在阻抗、用電負(fù)荷的變化和用電負(fù)荷的性質(zhì)等因素，實(shí)際供電電壓無(wú)論是在幅值上、波形上還是三相對(duì)稱性上都與理想電壓之間存在著偏差。
（1）電壓偏差：電壓偏差是指電網(wǎng)實(shí)際電壓與額定電壓之差，實(shí)際電壓偏高或偏低對(duì)用電設(shè)備的良好運(yùn)行都有影響。
?。?）電壓波動(dòng)和閃變：電網(wǎng)電壓的均方根值隨時(shí)間的變化稱為電壓波動(dòng)，由電壓波動(dòng)引起的燈光閃爍對(duì)人眼腦的刺激效應(yīng)稱為電壓閃變。當(dāng)電弧爐等大容量沖擊性負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，劇烈變化的負(fù)荷電流將引起線路壓降的變化，從而導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生電壓波動(dòng)。
?。?）高次諧波：當(dāng)電網(wǎng)電壓波形發(fā)生非正弦畸變時(shí)，電壓中出現(xiàn)高次諧波。高次諧波的產(chǎn)生，除電力系統(tǒng)自身背景諧波外，在用戶方面主要由大功率變流設(shè)備、電弧爐等非線性用電設(shè)備所引起。高次諧波的存在降導(dǎo)致供電系統(tǒng)能耗增大、電氣設(shè)備絕緣老化加快，并且干擾自動(dòng)化裝置和通信設(shè)施的正常工作。
?。?）三相不對(duì)稱：三相電壓不對(duì)稱指三個(gè)相電壓的幅值和相位關(guān)系上存在偏差。三相不對(duì)稱主要由系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)不對(duì)稱、三相用電負(fù)荷不對(duì)稱等因素引起。供電系統(tǒng)的不對(duì)稱運(yùn)行，對(duì)用電設(shè)備及供配電系統(tǒng)都有危害，低壓系統(tǒng)的不對(duì)稱運(yùn)行還會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)偏移，從而危及人身和設(shè)備安全。
2．頻率
我國(guó)規(guī)定的電力系統(tǒng)標(biāo)稱頻率（俗稱工頻）為50hz，國(guó)際上標(biāo)稱頻率有50hz和60hz兩種。由電力系統(tǒng)供電的交流用電設(shè)備的工作頻率應(yīng)與電力系統(tǒng)頻率相一致。為了達(dá)到某種特殊目的，有的用電設(shè)備需在其它頻率下工作，則可配以專用變頻電源供電，如高頻加熱、電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速等。
當(dāng)電能供需不平衡時(shí)，系統(tǒng)頻率會(huì)偏離其標(biāo)稱值。頻率偏差不僅影響用電設(shè)備的工作狀態(tài)、產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，更重要的影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
用戶供電系統(tǒng)的電壓頻率是由電力系統(tǒng)保證的。我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為±0.2hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差值可以放到±0.5hz。
3．可靠性
可靠性即根據(jù)用電負(fù)荷的性質(zhì)和突然中斷其供電在政治或經(jīng)濟(jì)上造成損失和影響的程度，對(duì)用電設(shè)備提出的不允許中斷供電的要求。按照供電可靠性要求，用電負(fù)荷分為下列三級(jí)：
（1）一級(jí)負(fù)荷：突然停電將造成人身傷亡，或在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失，或在政治上造成重大不良影響者。如重要交通和通信樞紐用電負(fù)荷、重點(diǎn)企業(yè)中的重大設(shè)備和連續(xù)生產(chǎn)線、政治和外事活動(dòng)中心等。
?。?）二級(jí)負(fù)荷：突然停電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，或在政治上造成不良影響者。如突然停電將造成主要設(shè)