电力系统自动化 第三版(王葵、孙莹编)第一章发电机的自动并列

电力系统自动化第三版ppt课件•电力系统自动化概述•电力系统自动化的基础知识•电力系统自动化的关键技术•电力系统自动化的应用实例•电力系统自动化的挑战与解决方案•电力系统自动化的未来展望目录CONTENT01电力系统自动化概述自动化技术在电力系统中的应用包括自动发电控制（AGC）、经济调度控制（EDC）等，实现发电过程的优化和效率提升。

包括自动电压控制（AVC）、故障定位与隔离等，保障输电系统的安全稳定运行。

包括馈线自动化、配电管理系统（DMS）等，提高配电系统的可靠性和供电质量。

包括需求侧管理、智能家居等，实现用电设备的智能控制和能源管理。

发电自动化输电自动化配电自动化用电自动化发展阶段20世纪50年代至80年代，随着计算机技术和通信技术的发展，电力系统自动化进入快速发展阶段，出现了远动装置、变电站自动化、调度自动化等。

初级阶段20世纪50年代以前，电力系统自动化主要局限于单项自动装置的应用，如自动重合闸、发电机自动调压等。

高级阶段20世纪90年代至今，电力系统自动化向更高层次发展，实现了智能化、信息化和网络化，如智能电网、能源互联网等。

智能化发展信息化提升网络化拓展绿色低碳01020304利用人工智能、机器学习等技术，实现电力系统的智能决策、智能控制和智能管理。

加强电力系统信息化建设，实现信息共享、数据互通和业务协同。

推动电力系统与互联网、物联网等技术的深度融合，构建能源互联网生态系统。

促进可再生能源接入和分布式能源发展，推动电力系统向绿色低碳方向转型。

02电力系统自动化的基础知识03电力系统的发展趋势智能化、自动化、绿色化等。

01电力系统的定义由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，负责将各种形式的能源转换为电能并输送到用户端。

02电力系统的特点实时性、安全性、经济性、环保性等。

电力系统的基本概念发电环节输电环节配电环节电力用户电力系统的组成与结构包括各种形式的发电厂，如火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂等。

在跨地区的电力系统形成后，必须建立一个机构对电力系统的运行进行统一管理和指挥，合理调度电力系统中各发电厂的出力并及时综合处理影响整个电力系统正常运行的事故和异常情况，这个机构称为电力系统调度中心。

①按运行管理的区域划分：?电网调度自动化?发电厂自动化（火电厂自动化、水电厂自动化）?变电站自动化?配电网自动化。

②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?电力系统电压和无功功率控制?发电机同步并列的原理。

电力系统断路器，电力系统第1章发电机的自动并列1、掌握并列操作的概念及对并列操作的要求。

?并列的概念：将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。

发电机的并列操作又称为“并车”、“并网”、“同期”。

?对并列操作的基本要求：①并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值不宜超过1~2倍的额定电流。

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

2、掌握并列操作的两种方式及各自的特点。

?并列操作的两种方式：准同期并列（一般采用）、自同期并列（很少采用）。

?准同期并列的概念：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、电压大小接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，这种方式称为准同期。

?自同期并列概念：将一台未加励磁的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，机组的加速度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器QF，接着合励磁开关，给转子加励磁电流，在发电机电势逐步增长的过程中，由电力系统将并列机组拉入同步运行。

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，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。

适用：只有在电力系统事故、频率降低时使用。

自同期并列不能用于两个系统之间的并列，也不用于汽轮发电机组。

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。

《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。

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：UG=UX电压差Us不能超过额定电压的5%-10%频率相等：3G=G）X频率差不超过额定的0. 2%-0. 5%相角相等：6e=0 （60=6X）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・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。

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Ug和Ux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Ug和Ux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Us和&e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。

《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。