无论从规模还是从结构看，电力系统是人类所建立的最复杂的工业系统之一，它是一个实现能量转换、传输、分配的复杂、大型、强非线性、高维数、分层分布的动态大系统。

现代电力系统由发电、输电、配电、用电等电气设备以及各种控制设备组成，其基本构成如图1-1所示。

图1-1　现代电力系统基本构成示意图

1）发电系统

发电系统由原动机、同步发电机和励磁系统组成。原动机将一次能源（化石燃料、核能和水能等）转换为机械能，再由同步发电机将它转换为电能。发电机为三相交流同步发电机。现代发电技术包括超临界和超超临界的发电技术、高效脱硫装置、循环流化床和整体煤气化联合循环等清洁煤燃烧技术、大型水电技术装备和低水头贯流机组、抽水蓄能机组制造技术、核电技术等。

2）输电系统

输电系统（又称电网）由输电和变电设备组成。输电设备主要有输电线、杆塔、绝缘子串等。变电设备主要有变压器、电抗器、电容器、断路器、开关、避雷器、互感器、母线等一次设备以及保证输变电安全可靠运行的继电保护、自动装置、控制设备等。通常，电网又按照电压等级和承担功能的不同分为3个子系统，即输电网络、次输电网络和配电网络。

（1）输电网络。输电网络连接系统中主要的是发电厂和主要的负荷中心。输电网络通常是将发电厂或发电基地（包括若干电厂）发出的电力输送到消费电能的地区，又称负荷中心，或者实现电网互联，将一个电网的电力输送到另一个电网。输电网络形成整个系统的骨干网络并运行于系统的最高电压水平。发电机的电压通常为10～35 k V，经过升压达到输电电压水平后，由特高压、超高压或高压交流或直流输电线路将电能传输到输电变电站，在此经过降压达到次输电水平（一般为110 k V）。发电和输电网络常被称作主电力系统。现代电网中，输电网的特征是特高压、超高压、交直流输变电、大区域互联电网、大容量输变电设备、超特高压继电保护、自动装置、大电网安全稳定控制、现代电网调度自动化、光纤化、信息化等。(www.daowen.com)

（2）次输电网络。次输电网络将电力从输电变电站输往配电变电站。通常，大的工业用户直接由次输电系统供电。在某些系统中，次输电和输电回路之间没有清晰的界限。比如一些超大的工业用户也有直接通过220 k V系统供电，然后再由内部进行电力分配。当系统扩展，或更高一级电压水平的输电变得必要时，原有输电线路承担的任务等级常被降低，起到次输电的作用。现代电网中，次输电网的特征主要是高压、局部区域内电网互联、大电网安全稳定控制辅助执行控制、无油化、城市电缆化、变电站自动化及无人值班、地区电网调度自动化、光纤化、信息化等。

（3）配电网络。配电网络是将电力送往用户的最后一级电网，也是最复杂的一级电网。一次配电电压通常为4．0～35 k V。较小的工业用户通过这一电压等级的主馈线供电。二次配电馈线以220 V／380 V电压向民用和商业用户供电，一些欧美国家为100～110 V。现代电网中，配电网的特征主要是中低压、网络复杂化、城市电缆化、绝缘化、无油化、小型化、配电自动化、光纤化、信息化等。

必须指出的是，目前电力系统中所用到的大部分设备是三相交流设备，它们的参数是三相对称的，所构成的电力系统主要为三相对称系统，所以一般情况下一组（三相）电力线可以用单线图表示，线电压、线电流、三相复功率为其主要参数。

3）控制系统

现代电力系统的控制主要包括发电控制、输电控制、调度控制和信息系统。

（1）发电控制。发电控制由励磁调节系统和原动机调节系统组成，根据发电协议和机组优化方案控制发电机组输出的有功功率。其中，励磁调节系统控制发电机机端电压和无功功率输出；原动机调速系统控制传动同步发电机的机械能（同步发电机输入机械能）的大小，从而控制发电机组输出的有功功率。系统发电控制的首要任务是维持整个系统的发电与系统负荷和损耗的平衡，从而保证发电协议的执行，且维持系统频率及联络线潮流（与相邻系统的交换功率）在允许范围内。同时发电控制对调控整个系统的运行状态起着至关重要的作用。

（2）输电控制。输电控制包括功率和电压控制设备，例如静止无功补偿器、同步调相机、串／并联电容器和电抗器、有载调压变压器、移相变压器，以及柔性交流输电（flexible alternative current transmission systems，FACTS）和高压直流输电控制等。柔性交流输电技术利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制或调节交流电力系统，从而达到控制系统的目的。其优点为：在不改变现有电网结构的情况下，可以极大地提高电网的输电能力；提高系统的可靠性、快速性和灵活性；扩大系统对电压和潮流的控制能力；有很强的限制短路电流、阻尼振荡的能力，能有效提高系统暂态稳定性：对系统的参数既可断续调节又可连续调节。

（3）调度控制和信息系统。电网调度自动化系统确保电网安全、优质、经济地发供电，提高电网调度运行管理水平的重要手段，是电力生产自动化和管理现代化的重要基础。随着电力工业技术的发展，规模扩大和网络五联、FACTS的大量应用，各种发电体制的加入以及营运体制的改革，电网的运行和控制越来越依赖于完善、先进和实用的调度自动化系统以及先进的信息网络和完善的通信手段。现代电网调度自动化系统的内涵也在不断丰富、发展，不仅包括能量管理系统、配网管理系统、水调自动化系统等，还将包括电力市场技术支持系统、电力信息管理系统、变电站自动化、数字化变电站、物联网等现代化手段和技术的支撑。