电力系统自动化的基本内容及认识
今天，实习的第四天，我们学习了有关于电力系统的组成、电力系统的自动化的知识。
首先老师为我们讲解了什么是电力系统，简单来讲电力系统就是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。而电力系统的功能就是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。一般来说电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电单位组成的整体，在同一瞬时，发电厂将发出的电能通过送变电线路，送到供配电所，经过变压器将电能送到用电单位，供给工农业生产和人民生活。这也体现出了电能生产的特点即不能存储，必须做到即发即用。所以为了发电厂、电网的安全稳定运行电力系统的自动化是必不可少的。
同时电力系统的自动化也是为了保障电能的品质，老师在课上介绍评价电能品质的三要素即电压、频率和波形的稳定。而要实现这一切，也需要电力系统的自动化调节。那么电力系统的自动化包括什么呢？电力系统自动化是电力系统一直以来力求的发展方向，按照电能的生产和分配过程，电力系统自动化包括电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、电力系统反事故自动装置、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等7个方面。
随后老师又为我们图解了发电机的基本构造和发电机发电的基本原理。简单来看，发电机由定子和转子组成，定子包括铁心和导体（电枢）；转子包括磁极和励磁绕组。在发电的时候励磁绕组通上直流电从而产生磁场，转动转子定子导体由于与磁场有相对运动而产生交流电势，频率为f=pn/60(HZ),其中当p=1,n=1500r/s时f=50HZ。所以转速的变化会带来频率的改变。接着，老师又介绍了五大发电集团：中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司，以及六大电网：东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网、南方电网。丰富了我们的课外知识。
老师接着为我们介绍电网的监控和发电机的并断网。电网监控是由众多的远方终端和一个主控站，以及连接各个终端和主控站的数据通道构成。它的特点是四遥：遥测、遥信、遥控、遥调。电网监控广泛应用计算机技术，数据通信和网络通信技术，自动检测技术和二次回路。而发电机的并断网也不是随时可以进行的，只有当才能并网，并网后要调节有功和无功。而当发电机有负载时不可断网。
电力系统自动化报告 学院: 核技术与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 2011060505班 学号: 3201106050504 姓名: ~~~~~~ 指导老师: 顾民 完成时间: 2014年4月30日
电力系统自动化实验报告 实验一发电机组的启动与运转实验 一、实验目的: 1．了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。 2．熟悉发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。 3．掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作。 二、原理说明: 在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统用于调整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。 THLZD-2型电力系统综合自动化实验台输电线路的具体结构如下图所示： 调速系统的原理结构图：
励磁系统的原理结构示意图 三、 实验内容与步骤： 1．发电机组起励建压
接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。 ⑵将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。 ⑶按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开机默认方式为“自动方式”。 ⑷按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁，表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm 时，THLWT-3 型微机调速装置面板上的增速灯熄灭，启动完成。 ⑸当发电机转速接近或略超过1500rpm 时，可手动调整使转速为1500rpm，即：按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“手动”方式，此时“手动”指示灯会被点亮。按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“＋”键或“－”键即可调整发电机转速。 ⑹发电机起励建压有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动起励建压；一是常规起励建压；一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设置，此处设定为发电机额定电压400V，具体操作如下： ①手动起励建压 1) 选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到“手动 调压”，“励磁电源”旋钮旋到“他励”。 2) 打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到“开”。 3) 建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压（线电压）达到设定的发电机电压。
电力系统自动化技术专业介绍 电力系统自动化是电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化（AGC已经实现，尚需发展），电力调度的自动化（具有在线潮流监视，故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化，现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站，实现更好的无人值班，DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便），配电自动化(DAS已经实现，尚待发展)。 电力系统自动化automation of power systems 对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。 发展过程20世纪50年代以前，电力系统容量在几百万千瓦左右，单机容量不超过10万千瓦，电力系统自动化多限于单项自动装置，且以安全保护和过程自动调节为主。例如：电网和发电机的各种继电保护、汽轮机的危急保安器、锅炉的安全阀、汽轮机转速和发电机电压的自动调节、并网的自动同期装置等。50～60年代，电力系统规模发展到上千万千瓦，单机容量超过20万千瓦，并形成区域联网，在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。厂内自动化方面开始采用机、炉、电单元式集中控制。系统开始装设模拟式调频装置和以离线计算为基础的经济功率分配装置，并广泛采用远动通信技术。各种新型自动装置如晶体管保护装置、可控硅励磁调节器、电气液压式调速器等得到推广使用。70～80年代，以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统(SCADA)开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。水力发电站的水库调度、大坝监测和电厂综合自动化的计算机监控开始得到推广。各种自动调节装置和继电保护装置中广泛采用微型计算机。
第一、二章 1、准同期并列与自同期并列方法有何不同？对它们的共同要求是什么？两种方法各有何特点？两种方法适用场合有何差别？、准同期并列的理想条件是什么？ （1）准同期：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小满足并列条件时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。 自同期：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。 （2）冲击电流小，拉入同步快 （3）准同期：优点：冲击电流小，进入同步快。 缺点：操作复杂、并列时间稍长。 自同期：优点：操作简单、并列迅速、易于实现自动化。 缺点：冲击电流大、对电力系统扰动大，不仅会引起频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。 （4）准同期：系统并列和发电机并列 自同期：电力系统事故，频率降低时发电机组的快速启动 准同期并列的理想条件是： ?待并发电机频率与系统频率相等，即频率差为零，Δf = 0 ?待并发电机电压和系统电压幅值相等，即电压差为零，ΔU = 0 ?待并发电机电压与系统电压在主触头闭合瞬间的相角差为零，Δδ= 0 2. 准同期并列的理想条件有哪些？如果不满足这些条件，会有什么后果？ ①发电机的频率和电网频率相同；②发电机和电网的的电压波形相同；③发电机的电网的电压大小、相位相同；④发电机和电网的相序相同，相角差为零。 如果ΔU很大，则定子电流过大时，将会引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受损。因此，一般要求电压差不应超过额定电压的5%~10%；如果δ很大，定子电流很大，其有功分量电流在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机，通常准同步并列操作允许的合闸相位差不应超过去5°；发电机在频差较大的情况下并入系统，立即带上较多正的（或负的）有功功率，对转子产生制动（或加速）的力矩，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。一般准同步并列时的允许频率差范围为额定频率的0.2%~0.5%。对工频额定频率50Hz，允许频率差为0.1~0.25Hz。 3. 为什么要在δ=0之前提前发合闸脉冲？ 在压差、频差满足要求的情况下，并列断路器主触头闭合时，应使δ等于0°。由于断路器的合闸过程有一定的时间，作为自动准同步装置，必须在δ=0°导前一个时间t发出合闸脉冲。 4. 自动准同步装置的任务是什么？ （1）频差控制单元。检测与间的滑差角速度，调节转速，使发电机电压的频率接近于系统频率。 （2）电压控制单元。检测与间的电压差，且调节电压使它与的差值小于允许值，促使并列条件的形成。 （3）合闸信号控制单元。检查并列条件，当频率和电压都满足并列条件，选择合适的时机，即在相角差等于零的时刻，提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号。 5．如何利用线性整步电压来实现对频差大小的检查？并说明其工作原理。 线性整部电压与时间具有线性关系，自动准同期装置中采用的线性整步电压通常为三角波整步电压，含有相差和频率差信息。利用比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电平检
电力系统自动化期末作业 题目：带励磁系统的自动发电控制（AGC）学号： P091812925 姓名：谢海波 同组人：马宁、马超、李维、谢海波、杨天曾专业班级： 09级电气工程及其自动化3班 学院：电气工程学院 指导教师：杨晶显老师
目录 目录 (1) 1 概述 (2) 1.1课题背景 (3) 1.2带励磁系统的同步发电机LFC和AVR控制示意图 (3) 2 发动机调速系统 (4) 2.1发电机模型 (4) 2.2负荷模型 (5) 2.3原动机模型 (6) 2.4调速器模型 (6) 3 发电机励磁系统 (7) 3.1励磁调节器的工作原理 (7) 3.2励磁方式 (7) 3.3励磁机的作用 (8) 4 励磁系统的自动发电控制（AGC） (8) 5 仿真结果分析 (12) 6 总结 (13) 参考文献 (13)
带励磁系统的自动发电控制（AGC） 摘要：随着电力系统自动化的高度发展，现代电网已发展成为在电力市场机制的基础上多控制区域的互联系统，自动发电控制(AGC)作为互联电网实现功率和频率控制的主要手段，其控制效果直接影响着电网品质。因此，跨大区互联电网通过什么样的标准对其控制质量进行评价，电网AGC采用什么样的控制方法是近年来调度自动化关注的一个热点问题。本论文紧紧围绕这一具有重要现实意义的课题展开了研究和讨论，介绍了带励磁系统的自动发电控制电网AGC技术的实现与发展，带励磁系统的同步发电机LFC和AVR控制方案，发电机的调速系统模型的基本组成及其设计和控制策略。最后通过一个孤立发电站的组合仿真框图及其技术参数，搭建混合SIMULINK仿真框图进行仿真，当励磁系统参数变化时求出其频率偏差和机端电压响应，通过仿真结果来分析频率控制和电压控制的关系。 关键词：励磁系统，自动发电控制，电力系统，频率，电压 1 概述 自动发电控制(Automatic Generation Control)简称AGC，作为现代电网控制的一项基本功能，它是通过控制发电机有功出力来跟踪电力系统的负荷变化，从而维持频率等于额定值，同时满足互联电力系统间按计划要求交换功率的一种控制技术。它的投入将提高电网频率质量，提高经济效益和管理水平。自动发电控制技术在“当今世界已是普遍应用的成熟技术，是一项综合技术”。自动发电控制在我国的研究和开发虽然起步较早，但真正在电网运行中发挥效能，还是在最近几年。原来我国几个主要电力系统都曾试验过自动频率调整(AFC)，而直到改革开放以后，自动发电控制却还未能全部正常运行。近些年来，随着我国经济的高速发展，对安全、可靠、优质和经济运行，各大区电网都对频率的调整非常重视，并实行了严格的考核。为实现这一目标，全国各大电网均不同程度地采用了AGC技术。随着计算机技术、自动控制理论、网络通讯等技术的发展，电厂、电网自动化运行水平的不断提高，自动发电控制逐步得到广泛的应用。现代的AGC是一个闭环反馈控制系统，主要由两大部分构成，如图1-1所示：（1）负荷分配器：根据测得的发电机实际出力、频率偏差和其它有关信号，按一定的调节准则分配各机组应承担的机组有功出力设定值。该部分为传统的电网调度功能实现。 （2）机组控制器：根据负荷分配器设定的有功出力，使机组在额定频率下的实发功率与设定有功出力相一致。电厂具备AGC功能时该部分由机组协调控制系统CCS自动实现。
[摘要]现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高,相应地,电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展,本文对此进行了详细的阐述。 [关键词]电力系统自动化发展应用 一、电力系统自动化总的发展趋势 1.当今电力系统的自动控制技术正趋向于: (1)在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。 (2)在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。 (3)在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。 (4)在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。 (5)在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。 2.整个电力系统自动化的发展则趋向于: (1)由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。 (2)由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。 (3)由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。 (4)由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。 (5)装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。 (6)追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。 (7)由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。 近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和电力装备及电力电子(Power System Equiqments and Power Electronics)的统一体,简称为“CCCP”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。 二、具有变革性重要影响的三项新技术 1.电力系统的智能控制 电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有: (1)电力系统是一个具有强非线性的、变参数(包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存)的动态大系统。 (2)具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。 (3)不仅需要本地不同控制器间协调,也需要异地不同控制器间协调控制。 智能控制是当今控制理论发展的新的阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题;特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。 智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景,其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制,基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构,多机系统中的ASVG(新型静止无功发生器)的自学习功能等。 2.FACTS和DFACTS (1)FACTS概念的提出
《电力系统自动化》课程考试复习内容-答案 整理：史跃鹏2011.7.17 2011学年第二学期 说明：电气工程专业课为：《电力电子技术》《自动控制技术》《电力系统分析》，要求平均分大于75分才能获得学位。1．请简述电力系统的主要特点和运行的基本要求。 参考书：第1章“电力系统特点和基本要求” 答：特点： 1、与国民经济、人民日常生活联系紧密。 2、系统结构庞大复杂 3、各种暂态过程非常短促 4、电能不能大量储存 基本要求： 1、保证供电的可靠性 2、保证良好的电能质量 3、保证系统运行的经济性。 2．请简述电力系统自动化的主要研究内容。 参考书：第1章“电力系统自动化主要内容” 答：1、电力系统调度自动化 2、电厂动力机械自动化 3、变电站自动化 4、电力系统自动装置 3．准同期并列的三要素是什么？ 参考书：第2章第1节“二、准同期并列”中的“准同期并列的理想条件” 答： 1．并列开关两侧的电压相等， 2．并列开关两侧电源的频率相同， 3．并列开关两侧电压的相位角相同。
4．并列操作瞬间如果存在相位差，请分析准同期并列操作对系统的影响。 参考书：第2章 第1节“二、准同期并列”中的“同期并列误差对并列的影响”的“合闸相角差对并列的影响” 答：出现因相位不等的电压差，相位差180度时，电压差最大，冲击电流可以达到额定电流的20倍，可能损坏定子绕组端部，相位差在0-180度之间时，冲剂电流既有有功分量，也有无功分量，在发电机轴上产生冲击力矩。 5．并列操作瞬间如果存在频率差，请分析准同期并列操作对系统的影响。 参考书：第2章 第1节“二、准同期并列”中的“准同期并列误差对并列的影响”的“合闸频率差对并列的影响” 答：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um 之间。这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。频率差大时，无法拉入同步。 6．并列操作瞬间如果存在电压幅值差，请分析准同期并列操作对系统的影响。 参考书：第2章 第1节“二、准同期并列”中的“准同期并列误差对并列的影响”的“合闸电压幅值差对并列的影响” 答：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。 7．已知发电机准同期并列允许压差为额定电压的5%，允许频差为额定频率的0.2%，当图1所示Ts 分别为9s 和11s 时，请分析正弦整步电压波形是否满足并列操作的压差和频差条件。 参考书：第2章 第2节“一、脉动电压” 答案：当Ts ＝9s 时，压差条件满足，频差条件不满足； 当Ts ＝11s 时，压差和频差条件均满足。 8．图2所示两种频差情况的U t.ad （恒定越前时间脉冲）与U δ.ad （恒定越前相角脉冲）关系波形图，通过比较U t.ad 与U δ.ad 顺序检查频差大小，请问哪种频差情 U 图1 正弦整步电压波形
第一章发电机的自动并列习题 1、同步发电机并网（列）方式有几种？在操作程序上有何区别？并网 效果上有何特点？ 分类:准同期,自同期 程序：准：在待并发电机加励磁，调节其参数使之参数符合并网 条件，并入电网。 自：不在待并电机加励磁，当转速接近同步转速，并列断 路器合闸，之后加励磁，由系统拉入同步。 特点：准;冲击电流小，合闸后机组能迅速同步运行，对系统影 响最小 自：速度快，控制操作简单，但冲击电流大，从系统吸收 无功，导致系统电压短时下降。 2、同步发电机准同期并列的理想条件是什么？实际条件的允许差各是 多少？ 理想条件：实际条件（待并发电机与系统）幅值相等：电压差不能超过额定电压的510% 频率相等：ωωX 频率差不超过额定的0.20.5% 相角相等：δ0（δδX）相位差接近，误差不大于5° 3、幅值和频率分别不满足准同期理想并列条件时对系统和发电机分别 有何影响？ 幅值差：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产
生作用力。 频率差：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2之间。这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变 化的电压成为拍振电压。它产生的拍振电流也时大时小 变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小 变化，使发电机振动。频率差大时，无法拉入同步。 4、何为正弦脉动电压？如何获得？包含合闸需要的哪些信息？如何从波形上获得？ 5、何为线形整步电压？如何得到线形整步电压？线性整步电压的特点是什么？ 6、线性整步电压形成电路由几部分组成？各部分的作用是什么？根据电网电压和发电机端电压波形绘制出各部分对应的波形图。 书上第13页，图1-12 组成：由整形电路，相敏电路，滤波电路组成 作用：整形电路：是将和的正弦波转变成与其频率和相位相同的一系列 方波，其幅值与和无关。 相敏电路：是在两个输出信号电平相同时输出高电平，两者不同时输出低电平。 滤波电路：有低通滤波器和射极跟随器组成，为获得线性整步电 压和的线性相关，采用滤波器使波形平滑 7、简述合闸条件的计算过程。 1：计算，如果≤转 2；否则调整G来改变
实验一自动准同期并网实验 1.本次实验的目的和要求 1）加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件。 2）掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。 3）熟悉同步发电机准同期并列过程。 2.实践内容或原理 自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。 微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。 微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小的数值，更有利于平稳地进行并列。 图1 自动准同期并列装置的原理框图 3.需用的仪器、试剂或材料等 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台 4.实践步骤或环节 选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。微机励磁装置设置为“恒U g”控制方式；“自动”方式。 1）发电机组起励建压，使n=1480rpm；U g=400V。（操作步骤见第一章） 2）查看微机准同期各整定项是否为附录八中表1的设置（出厂设置）。如果不符，则进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项： “自动调频”：投入；“自动调压”：投入。
“自动合闸”：投入。 3）在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作 在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 ⑴微机准同期装置的其他整定项（导前时间整定、允许频差、允许压差）分别按表1，2，3修改。 注：QF0合闸时间整定继电器设置为t d-（40～60ms）。t d为微机准同期装置的导前时间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四（微机准同期装置使用说明）、实验三（压差、频差和相差闭锁与整定）等实验内容。 ⑵操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，U g=410V，n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。 观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。 微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。 微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。 注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。 4）发电机组的解列和停机。 5.教学方式 老师先进行实验原理及步骤的讲解，演示操作过程，并且提醒学生在实验过程当中的注意事项。同时，根据每个实验的不同，提出相关问题，激发学生的创新思维，提高学生解决实际问题的能力。 6.考核要求
浅谈电力系统自动化技术的现状及发展趋势 【摘要】随着科学技术和经济的迅速发展，电力系统自动化技术发挥的作用越来越重要。电力系统自动化技术作为一种新技术实现了电力技术和电子信息技术的融合，对国民经济的发展发挥了巨大的促进作用，为输变电系统的发展产生了深远的影响。目前电力系统自动化技术已经深入到电力系统的各个方面，并取得了显著的效果。本文对电力系统自动化技术的发展现状进行了介绍，并对其发展趋势进行了展望。 【关键词】电力系统自动化技术现状发展趋势 一、概述 电力系统的智能化控制是我国电力系统发展的重要方向，电力系统智能控制的实现是电力系统完整控制的重要标志。电力系统的发展壮大离不开自动化技术的支持，电力系统自动化技术在电力系统运行控制中发挥着不可替代的作用。 二、电力系统自动化技术发展的现状 我国的电力系统自动化技术在建国之初就有了初步的发展，并保持了快速的发展趋势，互联网技术和计算机计技术的迅猛发展为电力系统自动化技术的发展提供了巨大的
技术支持。 2.1自动化技术在电网调度中的应用 电网调度的现代化自动控制系统以计算机技术为核心，计算机技术对电力系统的实时运行信息进行监测、收集和分析，并完成系统操作的高效进行。电网的调度自动化操作，通过自动控制技术的应用，实现电网运行状态的实时监测，确保了电网运行的质量和可靠性，实现了电能的充分供应，使人们的需求得到满足。[1]自动化技术应用的同时，将能源损耗达到最低，确保了供电的经济性和环保性，实现了电能的节约。 2.2自动化技术在配电网络中的应用 计算机技术在配电网络的自动化控制中发挥着重要作用，随着电网技术的不断发展，配电系统的现代化和网络化程度越来越高，实现了配电网主站、子站和光线终端组成的三层结构，配电系统网络化的发展，使通信传输的速度得到保障，自动化系统的性能得到提高。系统的继电保护控制得到加强，大面积停电现象减少，电力供应得到保障，电力系统的可靠性和安全性得到提高，电网事故快速排除机制得到优化，科学的事故紧急应对机制得以建立，故障停电时间明显缩短；电力企业对电力系统的掌控能力加强，对电力系统运行状态的了解更加便利；常规的值班方式被打破，无人职守电站得以出现，工作人员的效率大大提高。[2]
1、同步发电机的并列方法可分为准同期并列和自同期并列两种。 2、脉动电压含有同期合闸所需的所有信息:电压幅值差、频率差和合闸相角差。 对同步发电机的励磁进行控制，是对发电机的运行实行控制的重要内容之一。 3、同步发电机励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。 4、整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元、发电机构成的一个反馈控制系统。 5，发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁电流的大小无关。 6,与无限大容量母线并联运行的机组，调节它的励磁电流可以改变发电机无—功功率的数值。 7,同步发电机的励磁自动控制系统还负担着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。 8，电力系统的稳定分为静态稳定和暂态稳定两类。 9,发电机励磁电流的变化只是改变了机组的无功功率和功率角3值的大小。交流主励磁机的频率机，其频率都大于50H乙一般主励磁机为100H乙有实验用300Hz以上。 10,他励交流励磁机系统的主副励磁机的频率都大于50Hz ,只励磁机的频率为 100Hz，副励磁机的频率一般为500Hz ,以组成快速的励磁系统。其励磁绕组由本机电压经晶闸管整流后供电。 11,静止励磁系统，由机端励磁变压器供电给整流器电源，经三相全控整流桥直接控制发电机的励磁。 12,交流励磁系统中，如果采用了晶闸管整流桥向转子供应励磁电流时，就可以考虑用晶闸管的有源逆变特性来进行转子回路的快速灭磁。 13.交流励磁系统中，要保证逆变过程不致“颠覆”，逆变角B—般取为40^, 即a取140 ?，并有使B不小于30 ?的限制元件。
14.励磁调节器基本的控制由测量比较，综合放大，移相触发单元组成。 15.综合放大单元是沟通测量比较单元与移相触发单元的一个中间单元。 16.输入控制信号按性质分为：被调量控制量（基本控制量），反馈控制量（为改善控制系统动态性能的辅助控制）,限制控制量（按发电机运行工况要求的特殊限制量）。 17.发电机的调节特性是发电机转子电流I EF与无功负荷电流I Q的关系。 18.采用电力系统稳定器（PSS的作用是产生正阻尼以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩，有效的抑制低频率震荡。 19.K L*为负荷的频率调节效应系数，一般a = 1-3。 20.电力系统主要是由发电机组，输电网络及负荷组成 21.电力系统中所有并列运行的发电机组都装有调速器。电力系统中所有发电厂分为调频厂和非调频厂。调频承担电力系统频率的二次调节任务，而非调频厂只参加频率的一次调节任务。 22.启动频率：一般的一轮动作频率整定在49HZ末轮启动频率：自动减负荷装置最后一轮的动作频率最好不低于46--46.5HZ。 23.电力系统中的有功功率电源是集中在各类发电厂中的发电机。无功功率电源除发电机外还有调相机，电容器和静止补偿器。 24.电力系统在结构与分布上的特点,一直盛行分级调度的制度。分为三级调度：中心调度、省级调度、地区调度。 25.“口”为中心调度，“O”为省级调度中心，“ ?”为地区调度所或供电局。 26.远动技术主要内容是四遥为：遥测（YO,遥信（YX）遥控（YK）,遥调 (YT) 27.在网络拓
1、分析自动调节励磁系统对发电机静态稳定的提高 答： 1. 无旋转部件，结构简单，轴系短，稳定性好； 2. 励磁变压器的二次电压和容量可以根据电力系统稳定的要求而单独设计。 3. 响应速度快，调节性能好，有利于提高电力系统的静态稳定性和暂态稳定性。 自并励静止励磁系统的主要缺点是： 它的电压调节通道容易产生负阻尼作用，导致电力系统低频振荡的发生，降低了电力系统的动态稳定性。 通过引入附加励磁控制（即采用电力系统稳定器--PSS）, 完全可以克服这一缺点。电力系统稳定器的正阻尼作用完全可以超过电压调节通道的负阻尼作用，从而提高电力系统的动态稳定性。这点，已经为国内外电力系统的实践所证明。 2、分析自动调节励磁系统对发电机暂态稳定的提高。 答1、提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定。 2、励磁系统顶值电压响应比越大，励磁系统输出电压达到顶值的时间越短，对提高暂态稳定越有利。 3、充分利用励磁系统强励倍数，也是发挥励磁系统改善暂态稳定作用的一个重要因素。 分析证明，励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系
统机电振荡阻尼变弱（甚至变负）的最重要的原因之一。在一定的运行方式及励磁系统参数下，电压调节作用，在维持发电机电压恒定的同时，将产生负的阻尼作用。 许多研究表明，在正常实用的范围内，励磁电压调节器的负阻尼作用会随着开环增益的增大而加强。因此提高电压调节精度的要求和提高动态稳定的要求是不兼容的。 解决这个不兼容性的办法有： 1、放弃调压精度要求，减少励磁控制系统的开环增益。这对静态稳定性和暂态稳定性均有不利的影响，是不可取的。 2、电压调节通道中，增加一个动态增益衰减环节。这种方法可以达到既保持电压调节精度，又可减少电压调压通道的负阻尼作用的两个目的。但是，这个环节使励磁电压响应比减少，不利于暂态稳定，也是不可取的。 3、在励磁控制系统中，增加附加励磁控制通道，即电力系统稳定器PSS。 电力系统稳定器即PSS是使用最广、最简单而有效的附加励磁控制。
1.本次实验的目的和要求 1 ）加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件。 2）掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。 3）熟悉同步发电机准同期并列过程。 2.实践内容或原理 自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。 微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。 微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小 的数值，更有利于平稳地进行并列。 3.需用的仪器、试剂或材料等 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台 4.实践步骤或环节 选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁”位置; 将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。 微机励磁装置设置为“恒U g”控制方式；“自动”方式。 1）发电机组起励建压，使n=1480rpm ；U g=400V。（操作步骤见第一章） 2 ）查看微机准同期各整定项是否为附录八中表1的设置（出厂设置）。如果不符，则 进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项： “自动调频”：投入；“自动调压”：投入。 实验自动准同期并网实验 图1自动准同期并列装置的原理框图
“自动合闸”：投入。 3)在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作 在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 ⑴微机准同期装置的其他整定项(导前时间整定、允许频差、允许压差)分别按表1，2，3修改。 注：QFO合闸时间整定继电器设置为t d- (40?60ms )。t d为微机准同期装置的导前时 间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四(微机准同期装置使用说明) 、实验三(压差、频差和相差闭锁与整定)等实验内容。 ⑵ 操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，U g=410V , n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。 观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。 微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转 灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。 微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应 点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。 注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。 5.教学方式 老师先进行实验原理及步骤的讲解，演示操作过程，并且提醒学生在实验过程当中的注 意事项。同时，根据每个实验的不同，提出相关问题，激发学生的创新思维，提高学生 解决实际问题的能力。 6.考核要求学生根据实验要求和步骤完成实验任务，按照实验报告的要求和格式按成实验报
学习中心/函授站_ 姓名学号 西安电子科技大学网络与继续教育学院 2017学年下学期 《电力系统自动化技术》期末考试试题 （综合大作业） 考试说明： 1、大作业于2017年10月19日下发，2017年11月4日交回； 2、考试必须独立完成，如发现抄袭、雷同均按零分计； 3、答案须手写完成，要求字迹工整、卷面干净。 一、选择题（每小题2分，共20分） 1．当导前时间脉冲后于导前相角脉冲到来时，可判定（）。 A．频差过大B．频差满足条件 C．发电机频率高于系统频率D．发电机频率低于系统频率 2．线性整步电压的周期与发电机和系统之间的频率差（）。 A.无关 B.有时无关 C.成正比关系 D.成反比关系 3．机端直接并列运行的发电机的外特性一定不是（）。 A.负调差特性 B.正调差特性 C.无差特性 D.正调差特性和无差特性 4.可控硅励磁装置，当控制电压越大时，可控硅的控制角 ( )，输出励磁电流（）。 A.越大越大 B.越大越小 C.越小越大 D.越小越小 5. 构成调差单元不需要的元器件是（）。 A．测量变压器B．电流互感器 C．电阻器D．电容器 6．通常要求调差单元能灵敏反应（）。 A．发电机电压B．励磁电流 C．有功电流D．无功电流 7．电力系统有功负荷的静态频率特性曲线是（）。
A．单调上升的B．单调下降的 C．没有单调性的D．水平直线 8．自动低频减负荷装置的动作延时一般为（）。 A．0.1~0.2秒B．0.2~0.3秒 C．0.5~1.0秒D．1.0~1.5秒 9．并联运行的机组，欲保持稳定运行状态，各机组的频率需要（）。 A．相同B．各不相同 C．一部分相同，一部分不同D．稳定 10．造成系统频率下降的原因是（）。 A．无功功率过剩B．无功功率不足 C．有功功率过剩D．有功功率不足 二、名词解释（每小题5分，共25分） 1.远方终端 2.低频减负荷装置 3.整步电压 4.准同期 5.AGC 三、填空题（每空1分，共15分） 1.低频减负荷装置的___________应由系统所允许的最低频率下限确定。 2. 在励磁调节器中，设置____________进行发电机外特性的调差系数的调整，实际中发电机一般采用____________。 3.滑差周期的大小反映发电机与系统之间的大小，滑差周期大表示。 4.线性整步电压与时间具有关系，自动准同步装置中采用的线性整步电压通常为。 5.微机应用于发电机自动准同步并列，可以通过直接比较鉴别频差方向。 6.与同步发电机励磁回路电压建立、及必要时是其电压的有关设备和电路总称为励磁系统。 7.直流励磁机共电的励磁方式可分为和两种励磁方式。 8.可能造成AFL误动作的原因有“系统短路故障时造成频率下降，突然切成机组或、供电电源中断时。 9.积差法实现电力系统有功功率调节时，由于，造成调频过程缓慢。 四、简答题（每小题5分，共15分） 1.断路器合闸脉冲的导前时间应怎么考虑？为什么是恒定导前时间？ 2.电压时间型分段器有哪两种功能？ 3. 自动按频率减负荷装置为什么要分级动作？ 五、综合分析题（每小题10分，共10分） 用向量图分析发电机并列不满足理想准同步条件时冲击电流的性质和产生的后果？六、计算题（共15分） 某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1#机组的额定功率为30MW，2#机组的额定功率为60MW。两台机组的额定功率因数都是0.8，调差系数均为0.04。若系统无功负荷波动，使得电厂的无功增量是总无功容量的20%，试问母线上的电压波动是多少？各机组承担的无功负荷增量是多少？
1.电压幅值差和相角差产生的冲击电流各为什么分量？有功还是无功？危害？ 幅值差：冲击电流的无功分量，电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，须注意对它的危害。相角差：冲击电流为无功分量，机组联轴受到突然冲击 2.什么是自同期并列？操作过程与准同期有何区别？自同期的优缺点？ 自同期并列就是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值，在机组加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并列断路器，接着立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增加的过程中，由电力系统将并列发电机拉入同步状态。 区别：自同期：先合断路器，而后给发电机组加励磁电流，由电力系统将并列发电机拉入同步。准同期：先合发电机组加励磁电流，再合并列断路器，以近于同步运行条件进行并列操作。自同期优点：操作简单，不需要选择合闸时刻，系统故障时，应用自同期并列可迅速把备用水轮机投入电网。缺点：不能用于两个系统；会出现较大的冲击电流；发电机母线电压瞬时下降，对其他用电设备的正常工作产生影响，自同期并列方法受限制。 3.采用怎样的方法获得恒定越前时间？ 它采用的提前量与恒定时间信号，即在脉冲电压Us到达电压相量U G、U X重合之前t XJ发出合闸信号，一般取t XJ等于并列装置合闸出口继电器动作时间t C和断路器合闸时间t QF之和 4.什么是整步电压？分几种？什么是线性整步电压？ 整步电压指自动并列装置检测并列条件的电压。分为线性整步电压和正弦型。线性整步电压只反映U G和U X之间的相角差特性，而与它们的电压幅值无关，从而使越前时间信号和频率差的检测不受电压幅值的影响，提高了控制性。 5.励磁电流是通过调节什么来维持电压给定的？励磁电流 6.励磁静态稳定的影响？ 从单机向无限大母线送电为例，发电机输出功率公式 a.无励磁调节时，Eq为定值，δ=90°处于稳定极限公式。 b.有励磁调节器U G=C，功角特性为外功角特性B，稳定极限δ’>90°。提高了静态稳定能力。 c.按电压偏差比例调节的励磁系统，E’=常数，功角特性为曲线C，稳定极限δ’>90°。提高静态稳定能力。 7.励磁对静态稳定的影响 设正常运行情况下，发电机的输出功率为P G0在a点运行，当突然受到某种扰动后，运行点变为b。由于动力输入部分存在惯性，输入功率仍为P G0，转子加速。运行点向F运动，过F点后转子减速。仅当加速面积≤减速面积时，系统才能稳定，发电机加强励，受扰动后运行点移动至Ⅲ上，减小了加速面积，增大了减速面积，改善了暂态稳定性。 8.励磁稳定快速响应条件？ 缩小励磁系统时间常数；尽可能提高强行励磁倍数 9.什么是发电机的强励作用？ 当系统发生短路性故障时，发电机的端电压将下降，这时励磁系统应强行励磁，向发电机的转子回路输送较正常额定值多的励磁电流。以利于系统安全运行，称为强励作用。 10.励磁系统如何改善运行条件？ a．改善异步电动机的自启动条件。b。为发电机异步运行创造条件。c。提高继电保护装置工作的正常性11.对励磁功率的要求 1.要求励磁功率单元有足够的可靠性具有一定的调节容量 2.具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。 12.励磁系统分几种，各自特点，如何实现无刷励磁，无刷励磁系统的特点 励磁系统分为直流励磁系统、交流励磁系统和静止励磁系统、发电机自并励系统，直流励磁系统分为自励和他励，交流励磁系统又分为他励和无刷。 如何实现无刷：首先它的副励磁机是永磁式发电机，磁极旋转电枢静止。然后主励磁机的电枢硅整流元
1、电力系统自动化的发展经过了那几个阶段？ （一）单一功能自动化阶段 （二）综合自动化阶段：特点是用一套自动化系统或装置来完成以往两套或多套分离的自动化系统或装置所完成的工作。 1．电能的生产有哪些主要特点？对电力系统运行的总体要求要求是什么？ （1）1，结构复杂而庞大，2，电能不能储存，3，暂态过程非常迅速，4，特别重要 （2）安全，可靠，优质，经济，环保 2．电力系统有哪些运行状态？它们的主要特征是什么？ 正常状态：满足等式和不等式约束，主要进行经济调度。 警戒状态：满足等式和不等式约束，但接近不等式约束上下限，主要进行预防性控制。 紧急状态：满足等式约束，不满足不等式约束，进行紧急控制。 系统崩溃：等式不等式约束均不满足，切机、切负荷、解列等控制，尽量挽救已经解列的各个子系统。 恢复状态：满足等式和不等式约束，采取预恢复控制措施，如并列、带负荷等控制，恢复对用户的供电。 3．电力系统自动化包括哪些主要内容？ 第二章习题、思考题 1、电力系统调度自动化是如何实现的？ 1，采集电力系统信息并将其传送到调度所；2，对远动装置传送的信息进行实时处理；3，做出调度决策；4，将调度决策送到电力系统区执行；5，人机联系 2、电力系统采用什么调度方式？ 集中调度控制和分层调度控制 2．电网调度自动化系统的基本构成包括哪些主要的子系统？试给出其示意图。 （1）电力系统，远动系统，调度计算机和人机联系设备 （2） 3．电网调度自动化系统主要有哪些信息传输通道（信道）？ 1，远动与载波通道复用电力载波通道，2，无线信道，3，光纤通信，4，架空明线或电缆传输远动通信4．电力系统常采用什么调度方式？分层调度有何主要优点？我国电网调度目前分为哪些层次？ （1）分层调度控制：就是把全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心，下一层调度完成本层次的调度控制任务外，还接受上一级调度组织的调度命令并向上层调度传递所需信息。 （2）优点：便于协调调度控制，提高系统可靠性，改善系统响应 （3）分为国家级，大区级，省级，地区级，县级