电力系统自动化___第三版(王葵、孙莹编)第五章电力系统

（2）传输各种生产指挥和企业管理信息，为电力系 统的现代化提供高速率、高可靠性的信息传输系统；
电力通信网的特点
已存在规模庞大的公用通信网，为什么还要另建一个 专用电力通信网？
由电力系统运行的特点和对安全性的特殊要求决定；
38
电力通信具有以下特点：
（1）实时性
信息的传输延时必须很小；由电力系统事故的快速性所要 求；
◦ 安装于各厂站的远动装置，采集各机组出力、各线路潮流 和各母线电压等实时数据，以及各断路器等开关的实时状 态，然后通过远动通道传给调度中心并直接显示在调度台 的仪表和系统模拟屏上。
◦ 调度员可以随时看到这些运行参数和系统运行方式。还可 以立刻“看到”断路器的事故跳闸(模拟屏上相应的图形闪 光)。
◦ 遥测、遥信方式的采用等于给调度中心安装了“千里眼”， 可以有效地对电力系统的运行状态进行实时的监视。
展，调频广播和电视先后开通；
25
信源、信宿； 信道：有线、无线； 发信设备； 收信设备；
26
按传输信号性质分类
◦ 模拟通信系统； ◦ 数字通信系统；
按传输媒体分类
有线通信系统：电话、有线电视、电力载波、光纤； 无线通信系统：微波、卫星、移动通信；
27
码元
数据通信中，传送的是一个个离散脉冲信号，故把每个
17
高级应用软件PAS(Power system Application Software )子系统
◦ 包括网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮流、静态安全分 析、无功优化、故障分析及短期负荷预报等一系列高级应用软 件。
调度员仿真培训系统DTS（Dispatcher Training Simulator）
反应慢，得到的信息是历史的，不一致的 做出的判断和决策是不可靠的 主要由厂站端的运行人员就地完成大部分监控功能 厂站端人员不了解系统状态，不了解全局

10
EMS多采用一个厂、一个所的RTU占用一个通道的 组织方式；
DMS多采用将分散在户外的分段开关控制数据集结在 若干点（区域子站），然后再上传至控制中心；
主站
A
B
B
B
C
B BB
D
DD
图6-2 配电SCADA系统的体系结构
A－二次集结区域子站；B－次集结区域子站；
C－开闭所RTU; D－柱上开关FTU
馈线；
控制线；
通信线；
FTU; 分段开关； 联络开关； 断路器
24
25
传统的人工抄表方式；
现代电子技术、通讯技术、计算机以及网络的发 展，使自动抄表成为可能；
自动抄表系统提高了用电管理的现代化水平
节约大量人力资源； 提高抄表的准确性； 提高管理水平；
26
四部分构成： 电能表 抄表集中器 抄表交换机 中央信息处理机
第五章 电力系统调度自动化
1
通常把电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压 后向用户供电的网络，称为配电网，包括馈线、降压 变压器、断路器、各种开关等设备。
2
整个配电系统由配电网、继电保护、自动装置、测量 和计量仪表以及通信和控制设备等构成，按照一定的 规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户的需 求。
6
5、输电系统与配电系统的不同
不同点1：
输电：为多环网结构； 配电：为辐射型或少环网结构；
不同点2：
输电：开关、刀闸、电容器等设备多集中在变电站； 配电：设备沿线分散配置；
不同点3：
输电：远程终端数量少但数据采集量大，总体小； 配电：远程终端数量大但数据采集量小，总体大；
等性能要求比传统RTU要高得多。

37

自励与他励的区别
◦ 他励比自励多用了一台副励磁机； ◦ 他励方式励磁单元的时间常数就是励磁机励磁绕组的时间 常数，与自励方式相比，时间常数减小了，即提高了励磁 系统的电压增长速率（第三节讨论）。 ◦ 他励直流励磁机励磁系统一般用于水轮发电机组；


16
Eq
输电线
降压变压器


G
升压变压器
系统
j IG

x
d
(a)


U
d




G
UG j I G xT U


Eq
X
d
UG

X
U
T
q
(b )
(c )
IG

图2-6 单机向无穷大母线送电 (a) 接线图；(b) 等值网络；(c) 相量图
17
发电机的输出功率按（2-4）式可以写成
U P Eq sin G X
24

PG max
0.75
K 4
0.70
0.65
K 2 K 1
图2-10励磁系统时间常数Te 与暂态稳定极限功率的关 系，由图可见在0.3s以下时， 提高强励倍数K对提高暂态 稳定极限功率有显著效果。 当 Te 较大时，效果就不明 显。
0 .6 0 .8
0.50 0.35
0
0 .2
0 .4
T e( s )
电
励磁功 率单元
G
发电机
力 系 统
励磁调节器
输入信息
图2-1 励磁控制系统结构框图
3

空载电势
◦ 发电机空载电势决定于励磁电流，改变励磁电流就可影响 同步发电机在电力系统中的运行特性;

电力系统自动化复习题一判断：1所谓互操作是指,同一厂家或者不同厂家的两个或多个智能电子设备具有交换信息并使用这些信息进行正确协同操作的能力.( ）2在IEC 61850标准中规定，只有逻辑节点不能交换数据。

（ )3间隔层设备包括电子式电流、电压互感器、开关设备的智能单元。

（）4 变压器分接头调压本质上是不改变无功功率分布，以全系统无功功率电源充足为基本条件。

( ）5运行规程要求电力系统的频率不能长时期的运行在49。

5~49Hz以下；事故情况下不能较长时间的停留在47Hz以下，瞬时值则不能低于45Hz。

( ）6按各发电设备耗量微增率不相等的原则分配负荷最经济，即等耗量微增率原则。

（ )7对于由发电机直接供电的小系统，供电线路不长,可采用发电机直接控制电压方式.（）8配电远方终端很少安装在电线杆上、马路边的环网柜内等环境非常恶劣的户外.（）9主导发电机法调频，调频过程较快,最终不存在频率偏差。

（ )10 正调差系数，有利于维持稳定运行。

11传统变电所中，采用强电电缆在一次设备和二次设备之间传输控制和模拟量信号,电缆利用率高。

( ）12分段器可开断负荷电流、关合短路电流，不能开断短路电流，因此可以单独作为主保护开关使用。

（）13配电管理系统主要针对配电和用电系统，用于10KV以上的电网；（）14 大量传输无功会导致小的功率损耗和电压损耗。

( )15 正调差系数，(有利）于维持稳定运行。

（）答案:1答:正确2答：错，改为能3答：错,改为过程层4 答：错,改为改变5答：正确6答：错改为相等7答：正确8答:错改为大多9答：错改为慢10 答：正确11 答：错改为低12 答：错改为不能13 答：错改为以下14答：错改为大15 答：正确二填空1 由于并列操作为正常运行操作，冲击电流最大瞬时值限制在（ )倍额定电流以下为宜.2 准同期并列并列装置分为合闸控制单元和( )控制单元及压差控制单元。

3当系统发生故障时，迅速增大励磁电流，可以改善电网的电压水平及（）性。

1010电力系统自动装置原理电力系统的频率特性发电机的功率频率特性没有调速器时发电机汽门大小不变原动机输入功率不发生变化试想一下如果负荷的频率特性曲线是向右下方倾斜的会出现什么样的情电力系统自动装置原理电力系统自动装置原理电力系统的频率特性发电机组功率频率特性电力系统自动装置原理10电力系统的频率特性有调速系统的发电机功率频率特性
14
电力系统 自动装置原理
电力系统自动调频
调频厂1 调频厂2
调峰厂1
电 厂
调峰厂2
调频厂3
调峰厂3
带基本负荷厂1 带基本负荷厂2 带基本负荷厂3 15
电力系统 自动装置原理
电力系统自动调频
电厂的分类：
调频厂
调峰厂 带基本负荷电厂
一台发电机（主导机）调差目标
f 0
调频的方法：
主导发电机法
负荷的频率调节效应系数： K L
fbfNf5自动装置原理
电力系统的频率特性
发电机的功率 - 频率特性 发电机转矩方程： M G A B 2 C C 功率方程：P G 1 2
无调速器时，转速和转矩都为额定值。
1.0 f
1
ω* f *
PG* 1.0 MG* P* M*
其它成比例配合。效果一般，用于小系统。 按频率偏差的积分值调节。
Pc K i fdt
同步时间法
联合自动调频
AGC: Auto-Generation Control
电力系统 自动装置原理
16
电力系统自动调频
恒定频率控制法 FFC
f 0
恒定交换功率控制 FTC Pt const
得
PtA
1 ．PLB A B

MTU接收各厂(站) 送来 的信息，将其送往主计 算机，并将主计算机或 调度员发出的调度命令 送往各厂(站) 。
主计算机系统是主站的核心，负责信息加工和处理等。 人机联系设备有屏 幕显示器(CRT)、模拟屏、键盘、打印机等。显示、 打印主计算机的信息，发出对电力系统的控制和调节。
主站还要向上一层的调度中心转发信息。
式中i；j是发电机组或变压器节点的序号
13
电力系统运行状态又可以分为以下五种状态： 正常状态 预警状态 紧急控制状态 崩溃状态 恢复状态



14
电力系统运行状态及转换框图
2、保证电能质量
衡量电能质量的标准是频率、电压和波形三项指标。 （1）频率 允许的波动范围在我国是50±0.2 Hz。 使频率稳定的关键是保证电力系统有功功率的供求数量 时时刻刻都是平衡的。 （2）电压 允许偏移范围一般是额定电压的±5%左右。 能使电压稳定的关键条件是让系统中的无功功率供需平 衡，并且要求在系统各个局部就地平衡，以减少大量无 功功率在线路上传输。
28
三、 电力系统自动化的基本内容

从电力系统自动控制的角度划分
☞ 电力系统频率和有功功率控制
电力系统自动化
☞电力系统电压和无功功率控制 ☞电力系统的断路器的控制
29
电网调度自动化系统

电网调度自动化系统的任务是综合利用计算机、远动和通信 技术，实现电力调度管理自动化，有效地帮助调度员完成调 度任务。
动化的主要内容和发展状况。
5
第一章
绪论
1.1

电力系统运行监视、控制的复杂性
现代社会存在各种各样的工业生产系统，但是没有哪 一种系统能像电力系统这样庞大和复杂。

仿真
概述
自电 动力 控系 制统 系频 统率
就地 控制
就地控制部分就是发电 机的调速装置， 装设 在汽轮发电机上
控制阀门开度：当设定功 率增加或者减小， 阀门开 度就相应的开大或关小
中心 控制
在调度中心， 调度中心 的能量管理系统有自动 发电控制和经济负荷分 配功能（AGC/EDC）， 负责给就地控制部分发 出控制命令
随之不断改变；这个过程要到 C 点升到某一位置时，比如 C′′ ，
即汽门开大到某一位置时，机组的转速通过重锤的开度使杠杆
DEF 重新回复到使Ⅱ的活门完全关闭的位置时才会结束，这
时 B 点就回到原来的位置。 3）由于 C′′ 上升了，所以
测量元件Ⅰ
A′′ 必定低于 A 。这说明调 速过程结束时，出力增加， 转速稍有降低。 4）调速器是一种有差调节器。 通过伺服马达改变 D 点的 位置，就可以达到将调速
1 ∆f
R = − ∆ω 或R = − ∆f
∆P
∆P
∆P
∆P － 发电机组的输出功率增量； o PGa
P Gb
PG
∆f －对应于频率增量。
图3-4 发电机组的功率—频率特性
如发电机以额定频率fe运行时（相当于图中a点），其输出 功率为PGa；
当系统负荷增加而使频率下降到f1时，则发电机组由于调速 器的作用，使输出功率增加到PGb（相当于图中b点）。可见 ，对应于频率下降Δf， 发电机组的输出功率增加ΔP。
88
第一节 电力系统的频率特性
P
负荷瞬时变动情况
随机分量 (<10 s) (一次调频)
脉冲分量(10 s~3min)
(二次调频) (负荷预测)
持续分量
t

《电力系统自动化》课程教学大纲Power System Automation课程编号：130201021学时：32 学分：2.0适用对象：电气工程及其自动化专业先修课程：电力系统分析，自动控制原理，电力电子技术等一、课程的性质和任务（四号黑体加粗，描述文字用四号小宋体（下同））本课程是电气工程及其自动化专业一门学科方向类必修课程。

电力系统自动化是保证电力系统安全、优质、经济运行的综合性技术，涉及电力系统运行理论、自动控制理论、计算机控制技术、网络通信技术等多方面的知识，包括发电机励磁自动控制、发电厂自动化、电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化等，是自动控制技术、信息技术在电力系统中的应用，已经成为电气工程类专业学生必备的专业知识之一。

该课程可以支撑电气工程及其自动化专业毕业要求2（问题分析）、3（设计／开发解决方案）、4（研究）的达成。

本课程的主要任务是：1、使学生对电力系统相关问题形成较为系统的认识和理解；2、使学生掌握发电机自动励磁控制的基本原理和方法，深入了解发电机同步并列的条件与过程，以及自动准同期装置的工作原理，分析在电力系统运行过程中不满足并列条件对电网产生何种影响，为分析复杂工程问题奠定基础。

3、使学生了解电力系统频率调整及电压调整的基本问题，掌握电力系统功频特性、自动发电控制、经济调度的原理和方法，掌握电力系统电压控制措施，为进一步分析和研究电力系统运行问题打下良好的基础；4、使学生掌握电力系统自动化的基本工作原理、装置的调试方法以及装置的设计方法，并且学习自动装置对电力系统运行影响的分析方法，为设计、研发电力系统自动控制装置和解决电力系统复杂运行工程问题奠定基础。

二、教学目的与要求本课程的教学目的是使学生掌握电力系统自动化的基本知识，熟悉电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化的相关问题，训练和培养学生独立思考、解决电力系统实际复杂工程问题的能力。

具体要求如下：1、掌握发电机同步并列的条件，以及自动准同期装置的工作原理。

电力系统自动化第三版教学设计一、课程简介本课程是电力系统自动化专业的一门基础课程，主要介绍电力系统自动化技术的基础知识和应用技术，涵盖电力系统计算机监控、自动化控制、保护及触发、通讯及信息处理等方面的内容。

二、教学目标1.了解电力系统自动化技术的基本概念、主要内容和应用领域。

2.掌握电力系统监控、保护及触发、通讯等领域的基本理论和技术方法。

3.熟悉电力系统自动化设备的结构组成、特点和使用方法。

4.掌握电力系统自动化技术的应用案例，提高学生的工程实践能力。

三、教学大纲第一章电力系统自动化技术概述1.1 电力系统自动化技术的发展历程 1.2 电力系统自动化技术的概念、内容和基本要求 1.3 电力系统自动化技术的应用领域和前景第二章电力系统计算机监控2.1 电力系统计算机监控系统的概述 2.2 电力系统计算机监控系统的结构和功能 2.3 电力系统计算机监控系统的实现技术第三章电力系统保护及触发3.1 电力系统保护及触发的基本原理 3.2 电力系统保护及触发的硬件和软件结构 3.3 基于电力系统保护及触发的应用实例第四章电力系统通讯及信息处理4.1 电力系统通讯及信息处理的基本原理 4.2 电力系统通讯及信息处理的模块结构和工作流程 4.3 电力系统通讯及信息处理的主要技术和应用第五章电力系统自动化设备与技术5.1 电力系统自动化设备的分类和特点 5.2 电力系统自动化设备的发展动态5.3 电力系统自动化设备的应用环境和使用方法四、教学方法1.课堂讲授2.课程设计与实验3.综合性实践五、教学资源课本参考教材：《电力系统自动化（第三版）》软件1.Matlab2.PSCAD3.ATP4.AutoCAD实验设备1.电力系统自动化实验箱2.电力系统模拟实验平台3.电力系统演示模型六、考核方式1.平时成绩（包括课堂出勤、作业和实验）2.期末成绩（闭卷考试）七、参考文献1.《电力系统自动化（第三版）》2.《电力系统计算机监控技术》3.《电力系统保护与控制》4.《电力系统自动化设备与技术》以上是本课程的教学设计，请各位同学积极参与课堂教学，并在实验课程中注重实践，加深对电力系统自动化技术的理解与应用。

ib
I max
sin(t
2
3
)
(3.6)
ic
I max
sin(t
4)
3
由式（3.2）可知，当转子磁轴与a相同相时，电动势 ea达到最大值。由于ia 滞后于ea
以 角度， 当 mn线到达线圈aa '的轴线时，a相电流达到最大值。在任何瞬间，每相
绕组都产生峰值沿相绕组轴线方向的正弦分布磁动势波。这些正弦分布磁场可用空间
能够改变转子励磁是同步电机的重要性质。现在，我们讨论在机械输入 功率恒定的情况下，发电机的运行情况。连接在无限大容量母线的同步发电 机的单相等效电路如图3.4所示。忽略电枢电阻，假设输出功率恒定。即
P3
3VI
* a
3V
Ia cos
(3.14)
这里的V是相端电压，假设为恒定值。由式（3.14）可知在端电压固定的 情况下，为使发电机发出的功率保持不变，则Ia cos 必须保持为恒定值。因
F1
Fm
sin(t
) cos(t
)
Fm
sin(t
2) 3
cos(t
2) 3
Fm
sin(t
4 ) cos(t 3
4) 3
用三角恒等式sin cos (1/ 2)sin 2，上述表达式变为
F1
Fm 2
[sin
2(t
)
sin
2(t
2 3
)
sin
2(t
4 3
)]
上述表达式为三个相差弧度的正弦函数和，其结果为零，即 F1 0 。
3.2.1 GENERATOR MODEL 发电机模型
两极三相同步发电机
基本的两极三相发电机如图3.1所示，定子包含三个线圈，aa '，bb '和 cc '，空间上互相间

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
电力系统自动化第三版王葵孙莹编电 力系统电压调整和无功功率控制技术
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
Thank you

*
*
配有调速系统的发电机组的功率-频率特性
图3-4 发电机组的功率—频率特性
（3-7）
－ 发电机组的输出功率增量； －对应于频率增量。
调差系数：
*
调差系数R的标幺值表示为
（3-8）
或写成
（3-9）
（3-9）式又称为发电机的静态调节方程。
*
发电机组调差系数主要决定于调速器的静态调节特性，它与机组间有功功率的分配密切相关。
——发电机的功率-频率特性系数，或单位调节功率。
一般发电机的调差系数或单位调节功率，为下列数值：
*
图3-5 两台发电机并联运行情况
在发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比 调差系数小的机组承担的负荷增量要大，而调差系数大的机组承担的负荷增量要小。 电力系统中，如果多台机组调差系数等于零是不能并联运行的; 多台机组中有一台机组的调差系数等于零，也是不现实的。 所有机组的调速器都为有差调节，由它们共同承担负荷的波动。
（3-2）
将上式除以 ，则得标么值形式，即
(3-1)式或(3-2)式称为电力系统有功负荷的静态频率特性方程。
*
图3-2 负荷的静态频率特性
负荷的频率调节效应
*
定义为负荷的频率调节效应系数。
（3-3）
为了反映有功功率随频率变化的程度，将
（3-16）
设系统的总负荷增量为 ，则调节过程结束时，必有
（3-17）
右端 是系统的等值调差系数。
调节过程
*
式（3-15）、式（3-16）、式（3-19）说明有差调频器具有下述优缺点。
可以求得每台调频机组所承担的计划外负荷为
（3-19）
当系统出现新的频率差值时，各调频器方程式的原有平衡状态同时被打破，因此各调频器都向同一个满足方程式的方向进行调整，同时发出改变有功出力增量 的命令。调频器动作的同时性，可以在机组间均衡的分担计划外负荷，有利于充分利用调频容量。

《电力系统自动化》教学规范一、课程的任务本课程是电力系统自动化技术及输变电工程技术S业的专业课程。

主要任务：着重使电力系统自动化专业的学生了解电力系统自动化的基本内容、运行方式、硬件配置结构以及软件控制功能，为使用和设计电力系统中各个层面、规模的自动化系统建立基础。

二、教学大纲课程编号：适用专业：电力系统自动化技术及输变电工程技术专业学时数：40学时（不包括假期和期末考试）均为理论课学分：2说明：本课程教学规范随专业培养方案学时的改变将进行适当修定（一）、课程的性质和目的《电力系统自动化》课程是我院电类各专业的一门综合性很强的学科专业课。

本课程内容丰富，涵盖知识面广，培养学生综合运用基础知识能力，树立理论联系实际的科学作风和提高学生分析问题、解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生掌握电力系统自动化的基本内容，学会分析电力系统自动化实现的基本方法。

为今后从事电类各专业的学习和工作打下必备的基础。

（二）、课程教学内容及基本教学要求第一章发电机的自动并列（6学时）（1）内容概要§ 1.1列操作意义，准同期并列§ 1.2同期并列的基本原理§ 1.3定越前时间并列装置§ 1.4字式并列装置（2）学时安排§ 1.5 1.5 学时§ 1.62学时§ 1.71学时§ 1.8 1.5 学时第二章同步发电机励磁自动控制系统（9学时）（1）内容概要2.1同步发电机励磁控制系统的任务和要求2.2同步发电机励磁系统2.3励磁系统中转子磁场的建立和火磁2.4 2.4励磁调节器原理2.5励磁系统稳定器2.6电力系统稳定器（2）学时安排2.73学时2.8 2.2 1学时2.9 2.3 1学时2.102.4 2学时2.112.5 1学时2.122.6 1学时第三章电力系统频率及有功功率的自动调节（6学时）（1）内容概要§3.1电力系统频率特性§3.23.2调频与调频方程式§3.3电力系统的经济调度与自动调频§3.4电力系统低频减震（2）学时安排§3.51.5 学时§3.61.5 学时§3.73.3 2学时§3.83.4 1学时第四章电力系统电压调整和无功功率控制技术（4学时）（1）内容概要§4.1电力系统电压控制的意义§4.2电力系统无功功率平衡与电压的关系§4.3电力系统电压控制的措施§4.4电力系统电压综合控制§4.5电力系统无功功率电源最优控制（2）学时安排§4.60.5 学时§4.74.2 0.5 学时§4.81学时§4.91.5 学时§4.10 4.5 0.5 学时第五章电力系统调度自动化（6学时）（1）内容概要5.1电力系统调度的主要任务，电力系统的分区、分级调度，功能概述和组成 5.2 5.2远方终端RTU5.3数据通信的通讯规约5.4调度中心的前置机系统，系统结构5.5自动发电机控制5.6EMS的网络分析功能（2）学时安排5.72学时5.8 5.2 0.5 学时5.9 5.3 0.5 学时5.105.4 1学时5.115.5 1学时5.125.6 1学时第六章配电管理系统（6学时）（1）内容概要§6.1配电管理系统（DMS）的概述§6.2馈线自动化（FA）§6.3负荷控制技术及需方用电管理§6.4配电图资地理信息系统§6.5远程自动抄表系统的构成（2）学时安排§6.61学时§6.71.5 学时§6.81.5 学时§6.9 1.5 学时§6.106.5 0.5 学时第七章变电所综合自动化（3学时）（1）内容概要变电所综合自动化系统的基本功能、结构形式（2）学时安排3学时（三）、课程的教学基本要求1、理论教学要求（一）发电机的自动并列基本要求：（1）了解并列操作的意义，理解并列时电压差、频率差和相位差要满足条件的含义。

改善异步电动机旳自起动条件
27
改善电力系统旳运营条件
为发电机异步运营发明条件同步发电机失去励磁时，需要从系统中吸收大量无功功率，造成系统电压大幅度下降，严重时危及系统旳安全运营。在此情况下，假如系统中其他发电机组能提供足够旳无功功率维持系统电压水平，则失磁旳发电机还能够在一定时间内以异步运营方式维持运营，这不但能够确保系统安全运营而且有利于机组热力设备旳运营。
第二章 同步发电机励磁自动控制系统
概述
2
发电机原理
An electric generator or electric motor that uses field coils rather than permanent magnets requires a current to be present in the field coils for the device to be able to work. (from Wiki)
30
水轮发电机组强行减磁
对励磁调整器旳要求具有较小旳时间常数，能迅速响应输入信息旳变化。系统正常运营时，励磁调整器应能维持发电机电压在给定旳水平。励磁控制系统旳自然调差率一般在1％以内。励磁调整器应能合理分配机组旳无功功率，为此，励磁调整器应确保同步发电机端电压调差率能够在土10％以内进行调整。对远距离输电旳发电机组，为了能在人工稳定区域运营，要求励磁调整器没有失灵区。励磁调整器应能迅速反应系统故障，具有强行励磁等控制功能以提升暂态稳定和改善系统运营条件。
31
二、对励磁系统旳基本要求
对励磁功率单元旳要求要求励磁功率单元有足够旳可靠性并具有一定旳调整容量。具有足够旳励磁顶值电压和电压上升速度。
32
第二章 同步发电机励磁自动控制系统
同步发电机励磁系统

◦ 电压和无功功率综合自动控制
通过电厂或变电所的基本调节装置(同步发电机的自动调节励 磁系统)或无功补偿装置等，维持监视点电压为给定值，尽量 使无功功率就地平衡，避免长距离输送较大的无功功率引起 过多的电压损耗和线损，使无功旋转备用在系统各地区均匀 分布，防止因局部故障造成电压崩溃。
8
电力系统控制的特点
时间尺度差异巨大
图2 不同控制类别的时间尺度特征
9
Case Study
“8.14” 大停电 直流输电
10
“8.14”大停电概况
◦ 2019.8.14北美大停电波及到美国的俄亥俄州、密歇根州、宾 夕法尼亚州、纽约州、佛蒙特州、麻萨诸赛州、康涅狄格州、 新泽西州(8个州）以及加拿大的安大略省，估计有5000余万 居民受到影响，停电负荷约为6180万千瓦；美国估计损失40100亿美元，加拿大在8月份GDP下降0.7%,失去1890万工作小 时，安大略的制造业销售量下降了23亿加元；
o 交直流互联
• 超高压、低压电网
o 控制策略改进
• 无频率控制 • 限流控制
o 保护措施改进
• 直流保护 • 直流断路器
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本课程主要内容
后续课程简介
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o 第一章讲发电机同步并列的自动化原理。这是将同步发电 机一台台投入系统进行并列运行，以组成电力系统的基本 步骤。
o 第二章将电力系统励磁自动控制系统，主要讲励磁系统构 成、基本原理，以及发电机端电压的自动调整等。
◦ 提高供电可靠性
可靠持续供电，不停电
◦ 保证电力系统安全运行和经济运行。
降低运行成本、防止安全事故的大停电的发生
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电力系统自动控制分类
◦ 频率和有功功率综合自动控制