第讲 电力系统自动装置

电力系统自动装置原理电力系统自动装置是一种高科技电气装置，它的作用是消除电力系统中出现的故障，确保电力系统运行安全可靠，提高电力系统的自动化程度。

电力系统自动装置应用广泛，包括变电站自动化、电力线路故障隔离、保护配电系统、自动调控电力负载等。

下面将详细介绍电力系统自动装置的原理。

1. 电力系统自动装置的分类电力系统自动装置按照作用原理可以分为三种：（1）过电流保护过电流保护是一种常见的保护方式，它通过检测电路中的电流大小来判断是否存在故障。

当电流大于额定值或持续时间超过一定时间时，保护装置会触发，使故障线路与电力系统隔离。

（2）差动保护差动保护是一种常用的变压器保护和母线保护方式，它是通过检测两侧的电流差异，判断电路是否存在故障，来实现快速隔离故障电路。

（3）接地保护接地保护是针对系统接地故障而设计的保护装置，它是通过检测系统中的接地电流大小和存在的故障类型来进行分析，针对不同类型的故障进行自动隔离和恢复。

2. 电力系统自动装置的工作原理电力系统自动装置的工作原理主要包括三个步骤：检测、判断和操作。

（1）检测电力系统自动装置通过传感器或直接连接到线路的电流和电压信号检测电力系统中的各种信号，如故障电流、电压等。

（2）判断当检测到电力系统中存在异常信号时，电力系统自动装置会进行判断，判断出异常信号的类型和位置，并作出相应的处理。

例如，若判断出存在过电流故障，就会针对不同类型的故障进行不同的处理，如瞬时短路、接地故障或欠电压故障。

（3）操作电力系统自动装置会根据判断结果对电力系统进行相应的操作，如切断故障电路、自动重建回路、调整电力系统运行状态等，保证电力系统的运行安全和可靠性。

3. 电力系统自动装置的优点电力系统自动装置具有以下优点：（1）自动化程度高，能够快速准确地诊断和处理电力系统的各种故障。

（2）具有可靠性强的故障传递能力，当有部分装置发生故障时，其余装置仍能正常工作。

（3）能够大幅度提高电力系统的运行效率，减少电力损耗和能源浪费。

电力系统自动装置原理电力系统自动装置是指利用自动化技术，对电力系统进行监测、控制和保护的装置。

它可以实现对电力系统的实时监测，及时发现故障并采取相应的措施，保障电力系统的安全稳定运行。

本文将从电力系统自动装置的原理入手，对其工作原理进行详细介绍。

首先，电力系统自动装置的原理基于电力系统的特点和运行需求。

电力系统是由发电厂、变电站、输电线路和配电设备等组成的复杂系统，其运行需要保持稳定的电压、频率和功率因数。

同时，电力系统还面临着各种故障和突发事件的影响，如短路、过载、接地故障等。

因此，电力系统自动装置需要具备对电力系统各种参数和状态进行监测和分析的能力，能够根据系统运行情况进行自动调节和控制。

其次，电力系统自动装置的原理基于先进的传感器和监测设备。

电力系统自动装置需要通过传感器对电力系统的各项参数进行实时监测，如电压、电流、频率、功率因数等。

这些传感器可以将监测到的数据传输给自动装置的控制器，实现对电力系统运行状态的实时监测。

同时，监测设备还可以对电力系统的各种故障和异常情况进行检测和诊断，为自动装置的控制和保护提供准确的依据。

此外，电力系统自动装置的原理基于先进的控制算法和逻辑。

自动装置需要根据监测到的数据和系统运行状态，通过预设的控制算法和逻辑进行分析和判断，实现对电力系统的自动控制和保护。

例如，当监测到电力系统发生过载或短路时，自动装置可以根据预设的保护逻辑，迅速切除故障部分，保护系统设备不受损坏。

同时，自动装置还可以根据系统运行需求，实现对电力系统的自动调节和优化，提高系统的运行效率和稳定性。

最后，电力系统自动装置的原理基于先进的通信技术和网络系统。

随着信息技术的发展，电力系统自动装置还需要具备远程通信和监控能力，实现对分布式电力系统的远程监测和控制。

通过先进的通信技术和网络系统，自动装置可以实现与电力系统各个部分的信息交互和数据传输，及时掌握系统运行情况，实现对电力系统的远程监控和调度。

一：填空1.电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。

2.发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。

3.电压和功率是电能质量的两个重要指标。

4.电力系统自动装置的结构形式主要有四种：微型计算机系统、工业控制计算机系统、集散控制系统和现场总线系统、计算机网络系统。

5.采样保持器一般由模拟开关、保持电容器、和缓冲放大器组成。

6.把量化信号的数值用二进制代码表示，这里就称为编码。

7.准同期并列装置主要由频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元组成。

8.同步发电机的准同期并列装置按自动化程度分为半自动并列装置和自动并列装置。

9.在准同期并列操作中，合闸信号控制单元是准同期并列装置的核心部件。

10.准同期并列装置可分为恒定越前相角和恒定越前时间两种原理。

11.频率差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务，用来判别是否符合并列条件。

12.频率差调整的任务是将待并发电机的频率调整到接近电网频率，是频率差趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现。

13.电压差调整的任务是在并列操作过程中自动调节待发电机的电压值，是电压差条件符合并列的要求。

14.同步发电机的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。

15.电力系统的稳定分为静态稳定和暂态稳定两类。

16.静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力。

17.暂态稳定是指电力系统在某一正常方式下突然遭受大扰动后能否过渡到一个新的稳定运行状态、或者恢复到原来运行状态的能力。

18.自动励磁调节器应能保证同步发电机端电压静差率：半导体型的<1%；电磁型的<3%。

19.直流励磁机励磁系统是过去常用的一种励磁方式，只能在10万KW以下小容量机组使用。

20.三相桥式半空控整流电路在0到60度输出电压波形连续。

21.具有负调差特性的发电机是不能在公共母线上并联运行的。

电力系统自动装置电子教案及讲义授课内容：一、电力系统自动化的主要任务：（1）保证电能质量：频率、电压、波形。

通过有功功率的调节保证频率；无功功率的调节保证电压。

（2）提高系统运行安全性。

通过计算机程序化的事故预想，能够实现对系统当前的运行状况进行详细的安全分析，确定具有足够承受事故冲击能力的运行方式。

（3）提高事故处理能力。

一旦电力系统中发生事故，迅速正确地处理事故，是减小事故损失、尽快恢复正常运行的保证。

通过安全自动装置实现局部的故障处理。

（4）提高系统运行经济性。

在系统安全运行、保证用户有合格电能质量前提下，整个电力系统是处在最经济的运行状态，其发电成本是最小的。

二、电力系统自动化技术包括的内容：电力系统自动装置，电力系统调度自动化。

1、电力系统自动装置包括：1）保证同步发电机并列操作的正确性和安全性的自动并列装置；2）保证电压水平，提高电力系统的运行稳定性的自动调节励磁AER ；保证系统频率水平且使系统负荷在同步发电机之间实现最优经济分配的自动调频；3）反事故安全自动装置自动重合闸ARD；备用电源和备用设备自动投入ATS；自动按频率减负荷AFL及自动解列、电气制动、水轮发电机自动起动及自动切负荷、火电厂事故减出力、水电厂事故切机等，如图1-1为电力系统安全自动装置配置：图1-1电力系统自动装置配置示意图2、电力系统调度自动化：1）对实时数据进行收集和处理，保证电能质量，保证系统安全和经济运行。

2）对事故的实时预想以选择合理的最优运行方式；系统事故发生后，提供正确的事故处理措施。

因此，电力系统调度自动化是一项效果显著、经济效益高、提高系统安全经济运行水平的技术措施。

三、主要学习内容及计划课时1、同步发电机的自动并列装置（10+2课时）保证了并列操作的正确性和安全性，而且减轻了运行人员的劳动强度，加快并列操作的过程。

ZZQ-5 自动准同步装置；数字式并列装置2、同步发电机的自动调节励磁装置AER（18+2）调整同步发电机励磁系统的励磁电流维持发电机机端电压；分配并列运行发电机间无功功率，保证系统运行时的电压水平；提高电力系统的稳定性；3、电力系统频率和有功功率自动调节（4）通过调整发电机的有功出力保证电力系统正常运行时有功功率的自动平衡，使系统频率在规定范围内变动。

电力系统安全自动装置指防止电力系统失去稳定和避免电力系投、自动联切负荷、自动低频（低压）减负荷、事故减功率、事故切电力系统常见的自动装置有：1，发电机自动励磁----自动调节励磁。

2，电源备自投（BZT）----备用电源自动投入。

3，自动重合闸----自动判断故障性质，自动合闸。

4，自动准同期----自动调节，实现准同期并列。

5，还有自动抄表，自动报警，自动切换，自动开启，自动点火，自动保护，自动灭火，等等。

概述1、现代电力系统综合自动控制的总目标●安全●质量●经济2、现代电力系统综合自动控制的主要内容●频率和有功功率的综合自动控制●电压和无功功率的综合自动控制●开关操作综合自动控制一、备用电源自动投入装置1、定义备用电源自动投入装置是当工作电源或工作设备因故障被断开后，能自动将备用电源或备用设备投入工作，使用户不致停电的一种自动装置，简称为AAT装置。

2、作用提高供电可靠性。

3、备用方式明备用：装设专门的备用电源和备用设备。

暗备用：工作设备相互备用。

4、基本要求●应保证在工作电源或工作设备断开后，备自投装置才能动作。

措施：装置的合闸部分应由供电元件受电侧断路器的辅助动断触点起动。

●工作母线电压无论任何原因消失，装置均应动作。

措施：装置应设置独立的低电压起动部分，并设有备用电源电压监视继电器。

●备自投装置只能动作一次。

措施：控制装置发出合闸脉冲的时间，以保证备用电源断路器只能合闸一次。

●AAT装置的动作时间应使负荷停电时间尽可能短。

措施：装置的动作时间以1～1.5s为宜，低压场合可减小到0.5s。

5、典型接线●构成低电压起动部分：当工作电源失压时，断开工作电源断路器。

自动合闸部分：当工作电源断开后，将备用电源断路器合闸。

二、输电线路自动重合闸装置1、概述●必要性和可能性瞬时性故障：能自行消失的故障。

永久性故障：不能自行消失的故障。

●作用：提高供电可靠性。

●基本要求（1）动作迅速。

（2）手动跳闸不重合。

第一章：电力系统自动装置概述1.1 电力系统自动装置的定义1.2 电力系统自动装置的作用1.3 电力系统自动装置的分类1.4 电力系统自动装置的发展历程第二章：保护装置2.1 保护装置的概述2.2 保护装置的分类2.3 保护装置的工作原理2.4 保护装置的应用案例第三章：自动控制系统3.1 自动控制系统的概述3.2 自动控制系统的分类3.3 自动控制系统的工作原理3.4 自动控制系统的应用案例第四章：电力系统自动装置的运行与维护4.1 电力系统自动装置的运行管理4.2 电力系统自动装置的维护保养4.3 电力系统自动装置的故障处理4.4 电力系统自动装置的运行与维护案例第五章：电力系统自动装置的设计与开发5.2 电力系统自动装置的设计流程5.3 电力系统自动装置的开发工具5.4 电力系统自动装置的设计与开发案例第六章：电力系统自动装置的工程应用6.1 工程应用概述6.2 保护装置在工程中的应用6.3 自动控制系统在工程中的应用6.4 工程应用案例分析第七章：电力系统自动装置的调试与测试7.1 调试与测试的基本概念7.2 保护装置的调试与测试7.3 自动控制系统的调试与测试7.4 调试与测试案例分析第八章：电力系统自动装置的常见问题与解决策略8.1 常见问题分析8.2 保护装置的问题与解决策略8.3 自动控制系统的问题与解决策略8.4 问题解决案例分析第九章：电力系统自动装置的技术改进与创新9.1 技术改进与创新的重要性9.2 保护装置的技术改进与创新9.3 自动控制系统的技术改进与创新9.4 技术创新案例分析第十章：电力系统自动装置的发展趋势10.1 发展趋势概述10.2 保护装置的发展趋势10.3 自动控制系统的发展趋势10.4 发展趋势案例分析第十一章：电力系统自动装置的故障分析与诊断11.1 故障分析与诊断的重要性11.2 保护装置的故障分析与诊断11.3 自动控制系统的故障分析与诊断11.4 故障分析与诊断案例分析第十二章：电力系统自动装置的可靠性评估12.1 可靠性评估的基本概念12.2 保护装置的可靠性评估12.3 自动控制系统的可靠性评估12.4 可靠性评估案例分析第十三章：电力系统自动装置的节能与环保13.1 节能与环保的意义13.2 保护装置的节能与环保措施13.3 自动控制系统的节能与环保措施13.4 节能与环保案例分析第十四章：电力系统自动装置的通信技术14.1 通信技术在电力系统自动装置中的应用14.2 保护装置的通信技术14.3 自动控制系统的通信技术14.4 通信技术案例分析第十五章：电力系统自动装置的未来挑战与机遇15.1 未来挑战概述15.2 保护装置的未来挑战与机遇15.3 自动控制系统的未来挑战与机遇15.4 未来挑战与机遇案例分析重点和难点解析本文主要介绍了电力系统自动装置的相关知识，包括概述、保护装置、自动控制系统、工程应用、调试与测试、常见问题与解决策略、技术改进与创新、发展趋势、故障分析与诊断、可靠性评估、节能与环保、通信技术以及未来挑战与机遇。

第一章绪论电能生产过程的最大特点是不能储藏电力系统自动化的主要任务：保证电能质量（电压、频率）；提高系统运行安全性；提高事故处理能力；提高系统运行经济性第二章同步发电机的自动并列装置同步运行：并列运行的同步发电机，其转子以相同的电角度速旋转并列操作：将带投入系统的空载发电机经调节后，满足并列运行条件，经开关操作与系统并列准同步并列操作：先加励磁，使幅值、频率、相位与并列电系统的分别相同，然后将发电机断路器合闸自同步将为加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下降发电机拉入同步，完成并列准同步的特点：并列时冲击电流下，不会引起系统电压降低，但是操作麻烦，过程长（主要并列方式）自同步的特点：操作简单，时间短，容易实现自动化，但是因未加励磁，并列时会从系统中吸收无功而造成系统电压下降，产生很大的冲击电流准同步可分为：手动，半自动，自动同步点：两侧均有电源，可以进行并列操作的断路器母线分段断路器一般不作为同步点滑差周期的大小反映了待并发电机和系统之间频率差的大小，越大表示的频差也越大并列操作的原则：并列瞬间，发电机的冲击电流应尽量小，不应超过允许值；并列后，发电机能迅速进入同步运行，暂态过程要短合闸瞬间的三个相等：幅值，频率，相位并列运行的实际条件：幅值接近相等，电压差不超过5%~10%；相差接近零，误差不应超过5°；频率接近，频差不超过额定频率的0.2%~0.5%合闸时间一般为提前0.1~0.7秒（断路器合闸时间）自动准同步装置的四个组成部分：电源、调压、合闸、调频提前量信号：相角提前；时间提前数字式并列装置：主机，输入、输出接口电路，输入、输出过程通道；人机联系第三章同步发电机的自动调节励磁装置励磁电流：作用于转子上，为了产生旋转磁场的直流电流励磁系统：与同步发电机励磁回路电压的建立、调整及必要时使其电压消失的有关设备和电路励磁系统的组成：励磁功率单元，励磁调节单元励磁系统的基本要求：可靠性高；保证发电机具有足够的励磁容量；具有足够的强励能力；保证发电机电压调差率有足够的整定范围（发电机机端电压调差率整定范围一般不应小于±10%）；保证发电机有足够的调节范围；保证发电机励磁自动控制系统具有良好的调节特性同步发电机的正常运行分为单机运行和与系统并联运行单机运行随无功负荷电流的变化而不断调整励磁电流，可以保证极端电压不变并联运行，可调节励磁电流来改变发电机发出的无功功率励磁自动调节器的作用：维持发电机或系统某点电压水平；合理分配及组件的无功负荷；提高发电机静稳定极限；提高系统动稳定，加快系统电压的恢复，改善电动机的自启动条件；限制发电机突然卸载时电压上升；发电机故障或发电机-变压器组单元接线的变压器故障时，对发电机实行快速灭磁，降低故障的损坏程度对励磁自动调节器的要求：正常运行时，能按机端电压变化自动调节励磁电流，维持电压值在给定水平；又很快的响应速度和足够大的强励顶值电压；有很高的运行可靠性同步发电机的励磁方式：直流励磁机供电，交流励磁机经半导体整流供电，静止电源供电。

电力系统自动装置原理
电力系统自动装置原理是指利用电气传动和控制技术对电力系统的运行进行监控、控制和保护的一套技术系统。

其包括各种自动装置及所需的电源、灯光、信号、指示器等各种设备，它是保证电力系统工作稳定、可靠的关键设备，具有很高的安全性和可靠性。

其中，自动装置是自动化工程设备中最基本的部分，它能够根据瞬态过程的特点自行完成相应的判断和动作，自动对电力系统进行控制和保护，从而减轻操作员的负担。

电力系统自动装置分为保护、自动控制和辅助设备三种类型，每种类型都有其独特的原理。

保护装置的原理是通过对电力系统中各种故障状态进行检测，当电力系统出现故障时以最短的时间将故障分离出去，从而保护系统的正常运行。

保护装置的种类比较繁多，但其原理都是相似的，都是通过对电流、电压、功率等参数进行检测，并与预设参数进行比较，以判断是否存在故障，并触发相应的保护动作，从而避免故障向系统传递，减轻对电力系统的影响。

自动控制装置的原理则是根据电力系统的工作条件、设定值和控制规律，对电力系统进行控制，以达到系统的最佳运行状态。

其主要特点是具有自动调整功能，它能够以较高的速度、精度、稳定性来自动完成各种电力系统的控制任务，提高电力系统的可靠性和运行效率。

辅助装置的原理主要是通过对电力系统进行测量、计算、记录和报告等手段，获取电力系统的各项参数数据，以提供控制保护、预警报警、运行维护等方面的支持。

辅助装置还可以对电力系统进行实时监测、故障诊断和状态评估，以提高系统的可靠性和运行效率。

总之，电力系统自动装置原理是一种基于电气传动和控制技术的电力系统监测、控制和保护技术，它具有很高的安全性和可靠性，在电力系统的规划、设计和运行中起着至关重要的作用。

电力系统自动装置原理知识点电力系统自动装置原理是指通过电力系统的监测、保护、控制等设备来实现电力系统的自动化运行。

它能够实时监测电力系统的状态和参数，并根据设定的逻辑和策略进行保护和控制操作，以确保电力系统的安全稳定运行。

下面将详细介绍电力系统自动装置原理的相关知识点。

一、电力系统自动装置的分类1.监测装置：用于实时监测电网的电压、电流、频率、功率等参数，通常包括电能表、电流互感器、电压互感器、数字及模拟量传感器等。

2.保护装置：用于实现电力系统的过电流保护、跳闸保护、接地保护等功能，通常包括继电保护装置、保护继电器等。

3.控制装置：用于实现电力系统的继电控制、重合闸控制、柜内控制等功能，通常包括继电控制装置、远动装置等。

4.辅助装置：用于辅助监测、保护和控制装置的运行，通常包括组合仪表、RTU装置、通讯设备、故障录波器等。

二、电力系统自动装置的工作原理1.监测装置的工作原理：将监测装置与电力系统的测量点相连，通过传感器将电能、电流、电压等参数转化为电信号，并送入测量装置，经过放大、滤波、数字转换等处理后，得到与电力系统参数相关的信息。

2.保护装置的工作原理：将保护装置与电力系统的主要设备相连，通过传感器将电流、电压等参数转化为电信号，并送入保护装置中，经过比较、判别等处理后，得到保护动作信号，控制断路器等设备进行跳闸保护。

3.控制装置的工作原理：将控制装置与电力系统的控制设备相连，通过接受上级控制信号或自动逻辑控制信号，对电力系统的断路器、隔离开关等设备进行控制操作。

4.辅助装置的工作原理：将辅助装置与监测、保护和控制装置相连，通过通讯设备实现与上级或下级系统之间的数据传输和命令控制，为自动装置的运行提供支持和保障。

三、电力系统自动装置的应用范围1.电力系统的监测：通过实时监测电能、电压、电流、频率、功率因数等参数，了解电网的运行状态和负荷情况，为电力系统的管理和调度提供数据支持。

2.电力系统的保护：通过实时监测电力系统的电流、电压等参数，及时发现电力系统中的故障和异常情况，并对故障设备进行跳闸保护，以防止故障扩大和对电力系统的危害。