电力系统自动装置原理

《电力系统自动装置原理》课程教学大纲一、课程基本信息
二、课程内容及基本要求
a)同步发电机的自动并列
➢自同期并列
➢准同期并列
➢恒定越前时间并列装置的合闸控制频率差控制
b)同步发电机励磁自动控制系统
➢电压控制控制无功功率的分配提高同步发电机并联运行的稳定性改善电力系统的运行条件对水轮发电机组实行强行减磁
c)励磁自动控制系统的动态特性
➢励磁控制系统的传递函数励磁自动控制系统的稳定性电力系统频率及有功功率的自动调节
➢电力系统的频率特性调速器原理电力系统频率调节系统及其特性电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
➢对汽轮机的影响
➢发生频率崩溃现象
➢发生电压崩溃现象
三、实践环节及基本要求：
详见《电力系统自动装置原理》实验教学大纲
四、学时分配表：
五、课程教学的有关说明
可对下述有关情况做出说明：
1．本课程自学内容及学时
2．课内习题课的安排及学时
3．利用现代化教学手段内容及学时4．对学生能力培养的要求等。

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。

电力系统自动装置原理第一章1)电能质量的两个最主要指标：电压、频率。

2)自动装置的首要任务：将连续的模拟信号采集并转换成离散的数字信号后进入计算机，即数据采集和模拟信号的数字化。

3)香农采样定理：采样频率必须大于原模拟信号频谱中最高频率的两倍，则模拟信号可由采样信号唯一表示（）。

第二章1)恒定越前时间的准同期并列装置中的合闸信号控制单元有哪些环节组成：由滑差角频率检测、电压检测和越前时间信号等环节组成。

2)同步发电机的两种并列方式：准同期并列和自同期并列。

3)同步发电机并列操作时，冲击电流最大瞬时值一般不应超过待并发电机额定电流的1~2倍。

4)什么是整步电压：自动并列装置检测并列条件的电压。

5)频率差调整的任务：将待并发电机的频率调整到接近于电网电压频率，使频率差趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现。

6)运行母线电压的三个状态量：幅值、频率、相角。

7)发电机电压落后电网电压时，发电机吸收电网功率。

8)发电机并列操作时，相角差较小时，其冲击电流主要分量是有功。

9)按照提前时间不同，准同期并列分为哪两种：恒定越前相角准同期并列、恒定越前时间准同期并列。

10)准同期并列的理想条件：频率相等（）、电压幅值相等（）、相角差为零（）。

11)什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：调节发电机的电压Ug，使Ug与母线电压Ux相等，满足条件后进行合闸的过程。

特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。

适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。

12)什么是同步发电机自同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：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，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上断路器QF，接着合上励磁开关开关SE，给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。

第二章同步发电机的自动并列1.概述2.准同期并列的基本原理3.自动并列装置的工作原理4.频率差与电压差的调整5.数字型并列装置的组成脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息：电压幅值差、频率差和合闸相角差。

但是，在实际装置中，却不能利用它检测并列条件。

因为它的幅值与发电机电压及系统电压有关。

这就使得利用脉动电压检测并列条件的越前时间信号和频率检测引入了受电压影响的因素，造成越前时间信号时间误差不准，从而成为引起合闸误差的原因之一。

逻辑关系满足即可以合闸。

必须在之前判定完毕。

YJt•装置的控制逻辑越前时间信号电压差不允许滑差不允许与门或非门合闸信号电压差、频率差判别区U tYJt stω正弦整步电压法采用与直接做差，得到正弦性的包络线来判别。

误差较大。

GU •并列的检测信号&两种方法应用于模拟式并列装置中，实现检测。

线性整步电压法X U &采用三角波（线性）的整步电压。

不考虑电压差，只考虑相角差。

精度较好。

整步电压自动并列装置监测并列条件的电压–正弦整步电压法–线性整步电压法X G U U =若：若X G U U ≠：K Z ——整流系数正弦整步电压法特点：正弦型整步电压不仅是相角差的函数，还与电压差有关。

此并列条件检测引入误差成为合闸误差的原因之一。

应用：早期曾采用，现已被“线性整步电压”替代。

线性整步电压法线性整步电压---指其幅值在一周期内与相角差δe分段按比例变化的电压。

注意：线性整步电压只与发电机电压和系统电压的相角差δe 有关，而与它们的幅值无关。

线性整步电压的表达式:U sl 的上升段)0,0)(()(sl≤≤≤−+=+=t t U U e s slme slmUδπωππδππ)0,0)(()(sl≥≤≤−=−=t t U U s slme slmUπδωππδππfS s T Δ=Δ==1f 222ππωπU slm ---U sl 的最大值U sl 的周期T S 表征发电机电压和系统电压频率差△f的大小：U sl 的下降段线性整步电压法2.因此：越前时间信号和频率差的检测不受电压幅值的影响，提高了并列装置的控制性能。

1.并列操作：将同步发电机并入电力系统参加并列运行的操作2.不恰当并列操作影响：①产生巨大冲击电流；②系统电压严重下降；③使电力系统震荡以致瓦解3. 同步发电机并列原则：①并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1~2倍；②发电机组并入电网后，应能迅速同步，暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。

4. 同步发电机并列方法：准同期并列、自同期并列5. 并列的理想条件：① ƒG =ƒX ②U G =U X ③ δe=0 （即相角差为0）6. 存在电压幅值差时，冲击电流主要为无功电流分量；存在合闸相角差时，冲击电流主要是有功电流分量；存在频率差时，待并发电机需经很长暂态过程才能同步，严重时甚至失步。

7.准同期并列主要是对脉动电压Us 和滑差角频率ωs 进行检测和控制。

8.准同期并列装置采用的提前量有恒定越前相角和恒定越前时间。

9. 计算题： 例：一次系统的参数为：发电机交轴次暂态电抗"q X 为0.125；系统等值机组的交轴次暂态电抗与线路电抗X X 为0.25；断路器QF t =0.5s,它的最大可能误差时间为±20%QF t ；自动并列装置最大误差时间为±0.05s ，待并发电机允许的冲击电流值为"i hm =2GN I 。

试计算允许合闸误差角ey δ、允许滑差角频率sy ω，与相应的脉动电压周期s T 。

解：按题意求解如下：① 取''q E =1.05，允许合闸误差角ey δ=''q ""21.82arcsin 2E X X i X q hm ⨯+）（=2arcsin 05.128.1225.0125.012⨯⨯+⨯⨯）（=11.38°=0.199 rad PS:若记不住以上公式，可用"''28.1h hm I i =和2sin X 2ey ''q "q"δX h X E I +=推导。

电力系统自动装置原理第五版第一章介绍本书是关于电力系统自动装置原理的第五版，旨在向读者全面介绍电力系统自动装置的工作原理、设计方法和应用技术。

通过对电力系统自动装置原理的深入研究，读者将能够理解并掌握电力系统自动装置的运行机制，提高电力系统的稳定性和可靠性。

第二章电力系统自动装置的基本原理本章主要介绍电力系统自动装置的基本原理。

首先，需要了解电力系统的结构和组成，包括输电线路、变电站和负荷等。

其次，介绍电力系统的运行状态和故障类型，以及自动装置对故障的检测和处理的基本原理。

最后，介绍电力系统自动装置的分类和应用技术，例如保护自动装置、自动重合闸装置和补偿装置等。

第三章电力系统保护自动装置的原理和设计本章主要介绍电力系统保护自动装置的原理和设计方法。

首先，需要了解电力系统保护的基本概念和目标，以及保护自动装置在电力系统中的作用。

其次，介绍保护自动装置的基本工作原理，包括故障检测、故障定位和故障隔离等。

最后，介绍保护自动装置的设计方法和应用技术，例如差动保护、过电压保护和接地保护等。

第四章电力系统自动重合闸装置的原理和设计本章主要介绍电力系统自动重合闸装置的原理和设计方法。

首先，需要了解自动重合闸的基本概念和作用，以及在电力系统中的应用场景。

其次，介绍自动重合闸装置的工作原理，包括故障检测、故障排除和系统恢复等。

最后，介绍自动重合闸装置的设计方法和应用技术，例如自动重合闸时间的设置和重合闸控制策略的优化等。

第五章电力系统补偿装置的原理和设计本章主要介绍电力系统补偿装置的原理和设计方法。

首先，需要了解电力系统补偿的基本概念和目的，以及在电力系统中的应用场景。

其次，介绍补偿装置的工作原理，包括无功补偿、功率因数调节和电压调节等。

最后，介绍补偿装置的设计方法和应用技术，例如容性补偿和电容器组的选择与配置等。

第六章电力系统自动装置的现状与发展趋势本章主要介绍电力系统自动装置的现状和发展趋势。

首先，分析电力系统自动装置的发展历程和应用现状。

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。

第二章 同步发电机的自动并列1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1~2倍的额定电流。

（2）发电机并网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。

因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。

2、同步发电机并列操可以采用什么方法？答：可分为准同期并列和自同期并列。

3、什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：调节发电机的电压Ug ，使Ug 与母线电压Ux 相等，满足条件后进行合闸的过程。

特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。

适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。

4、为什么准同期并列产生的冲击电流小？答：当电网参数一定时，冲击电流决定于相量差Us ，由于准同期并列操作是并列断路器QF 在满足频率相等幅值相等相角差为零的理想条件下合闸的，虽然不能达到理想的条件，但是实际合闸时相量差Us 的值很小，因此计算出的冲击电流很小。

5、什么是同步发电机自同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：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，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上断路器QF ，接着合上励磁开关开关SE ，给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。

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。

总结人：张英杰电力系统自动装置原理重点·绪论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. 调度控制中心对所管辖的电力系统进行监视和控制、其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保系统安全经济运行。

3. 电力系统自动控制的划分：①电力系统自动监视和控制；②发电厂动力机械自动控制；③电力系统自动装置；④灵活交流输电系统；⑤电力安全装置。

4.·第二章 同步发电机的自动并列1. 并列操作：将同步发电机并入电力系统参加并列运行的操作。

2. 任一母线电压瞬时值：sin()m u U t ωϕ=+ （电压幅值、频率、相角）3. 同步发电机组并列时遵循的原则：（问答）① 并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不应超过待并发电机额定电流的1~2倍。

② 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。

4. 同步发电机并列方法：①准同期并列；②自同期并列。

（一般采用准同期并列） 准同期并列：设待并发电机组G 已经加上励磁电流，其端电压为G U •，调节待并发电机组G U •的状态参数使之符合并列条件。

5. 并列的理想条件：6. 不满足准同期并列的后果？① 电压幅值差：冲击电流主要为无功电流分量；② 合闸相角差：当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量；③ 频率不相等：待并发电机需经历一个很长的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时甚至失步。

7. 自同期并列：自同期并列操作是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，滑差角频率x ω不超过允许值，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并列断路器QF ，接着立即合上励磁开关SE ，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。

（不能用于两个系统间并列操作）8. 准同期并列装置的两种原理：恒定越前相角、恒定越前时间。

电力系统自动装置原理
电力系统自动装置是指在电力系统中，通过各种自动装置和保护设备来实现对电力系统的监测、控制和保护。

其原理是利用各种电气、电子设备和控制系统，对电力系统中的各种故障和异常情况进行监测和判断，然后采取相应的措施，以确保电力系统的安全、稳定和可靠运行。

首先，电力系统自动装置需要实时监测电力系统的各种参数，如电压、电流、频率、功率因数等。

通过各种传感器和监测装置，可以实时获取电力系统的运行状态，及时发现电力系统中的异常情况。

其次，电力系统自动装置需要对电力系统中的各种故障和异常情况进行判断和识别。

通过对监测到的各种参数进行分析，可以判断出电力系统中是否存在短路、过载、接地故障等情况，从而及时采取相应的保护措施。

然后，电力系统自动装置需要实现对电力系统的控制。

一旦发现电力系统中存在故障或异常情况，自动装置需要能够自动切除故障部分，实现对电力系统的局部或整体控制，以防止故障扩大，保证电力系统的安全运行。

最后，电力系统自动装置需要实现对电力系统的保护。

通过各种保护装置和自动开关，可以对电力系统中的各种设备和线路进行保护，确保在发生故障时能够及时切除故障部分，保护设备和线路不受损坏。

总之，电力系统自动装置的原理是通过实时监测、判断、控制和保护，对电力系统进行全面的监测和保护，以确保电力系统的安全、稳定和可靠运行。

这不仅提高了电力系统的运行效率，也保障了电力系统的安全性，对于现代化电力系统的建设和运行具有重要意义。