电力系统自动装置原理-第5章
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电力系统继电保护课件-第5章-自动重合闸铭
b、在正常工作情况下，由于某种原因（保护误动、误碰跳闸机构 等）使检无压侧（M侧）误跳闸时，因线路上仍有电压，无法进 行重合（缺陷），为此，在检无压侧也同时投入同步检定继电器 ，使两者的触点并联工作。这样，在上述情况下，同步检定继电 器工作，可将误跳闸的QF重新合闸。
三、重合闸时间的整定
1、单侧电源线路的重合闸时间 原则上越快越好，但应力争重合成功。
四、 自动重合闸与继电保护的配合
重合闸前加速保护优缺点 优点： 快速切出故障; 保证发电厂重要变电所母线的电压在0.6~0.7的额定电压之上 使用设备少。
缺点： 永久性故障，再次切除故障的时间可能很长； 装ZCH的QF动作次数多; 若QF拒动，将扩大停电范围。 主要用于35KV以下的网络。
2 、重合闸后加速保护（简称“后加速”） 每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。 第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故
当重合于永久性故障上时，自动重合闸将带来哪些不利的影响？
（1）使电力系统又一次受到故障的冲击； （2）由于断路器在很短的时间内，连续切断两次短路电 流，而使其工作条件变得更加恶劣。
二、对自动重合闸装置的基本要求
正常运行时，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后， 自动重合闸装置均应动作 。 由运行人员将断路器断开时，自动重合闸不应起动。 手动重合于故障线路时，继电保护动作将断路器跳开，不允许 重合 继电保护动作切除故障后，自动重合闸装置应尽快发出合闸脉 冲 自动重合闸装置动作次数应符合预先的规定。 自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电 保护的动作 ，以便加速故障的切除 。 动作后应能自动复归。
障，重合后则加速保护动作，切除故障。
重合闸后加速保护优缺点
优点： 第一次跳闸时有选择性的，不会扩大停电范围； 再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。
三、重合闸时间的整定
1、单侧电源线路的重合闸时间 原则上越快越好，但应力争重合成功。
四、 自动重合闸与继电保护的配合
重合闸前加速保护优缺点 优点： 快速切出故障; 保证发电厂重要变电所母线的电压在0.6~0.7的额定电压之上 使用设备少。
缺点： 永久性故障，再次切除故障的时间可能很长； 装ZCH的QF动作次数多; 若QF拒动，将扩大停电范围。 主要用于35KV以下的网络。
2 、重合闸后加速保护（简称“后加速”） 每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。 第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故
当重合于永久性故障上时，自动重合闸将带来哪些不利的影响？
（1）使电力系统又一次受到故障的冲击； （2）由于断路器在很短的时间内，连续切断两次短路电 流，而使其工作条件变得更加恶劣。
二、对自动重合闸装置的基本要求
正常运行时，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后， 自动重合闸装置均应动作 。 由运行人员将断路器断开时，自动重合闸不应起动。 手动重合于故障线路时，继电保护动作将断路器跳开，不允许 重合 继电保护动作切除故障后，自动重合闸装置应尽快发出合闸脉 冲 自动重合闸装置动作次数应符合预先的规定。 自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电 保护的动作 ，以便加速故障的切除 。 动作后应能自动复归。
障，重合后则加速保护动作，切除故障。
重合闸后加速保护优缺点
优点： 第一次跳闸时有选择性的，不会扩大停电范围； 再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。
电力系统继电保护自动重合闸原理
9
自动重合闸的分类
. 采用重合闸的目的有两点：一是保证并列运行系统的 稳定性；二是尽快恢复瞬时故障元件的供电，从而自 动恢复整个系统的正常运行。
. 根据重合闸控制的断路器所接通或断开的元件不同， 可将重合闸分为线路重合闸、变压器重合闸和母线重 合闸等。
. 根据重合闸控制断路器连续合闸次数的不同，可将重 合闸分为多次重合闸和一次重合闸。
7
对自动重合闸的基本要求
3. 动作的次数应符合预先的规定 不允许自动重合闸装置任意多次重合，其动作的次数 应符合预先的规定。如一次重合闸就只能重合一次。 当重合于永久性故障而断路器再次跳闸后，就不应再 重合。 4. 动作后应能自动复归 自动重合闸装置成功动作一次后应能自动复归，为下 一次动作做好准备。
. 当线路发生故障，两侧断路器跳闸后，检定线路无电 压一侧的重合闸首先动作，使断路器投入。
. 如果重合不成功，则断路器再次跳闸。此时，由于线 路另一侧无电压，同步检定继电器不动作，因此，该 侧重合闸不启动。
. 如果重合成功，则另一侧在检定同步之后，再投入断 路器，线路即恢复正常工作。
20
具有同步检定和无电压检定的重合闸
11
第2节 输电线路的三相一次自动重合闸
. 当输电线路上不论发生单相接地短路还是相间短路 时，继电保护装置均将线路三相断路器断开。
. 然后自动重合闸装置启动，经预定延时(一般为 0 . 5 s~ 1 . 5 s)发 出 重 合 脉 冲 ， 将 三 相 断 路 器 同 时 合 上 。
. 若故障为暂时性的，则重合成功，线路继续运行。 . 若故障为永久性的，则继电保护再次将三相断路器
21
具有同步检定和无电压检定的重合闸
. 在使用检查线路无电压方式的重合闸一侧，当其断 路器在正常运行情况下，由于某种原因 (如误碰跳闸 机构、保护误动等)而跳闸时，由于对侧并未动作， 因此，线路上有电压，因而就不能实现重合，这是 一个很大的缺陷。
自动重合闸的分类
. 采用重合闸的目的有两点：一是保证并列运行系统的 稳定性；二是尽快恢复瞬时故障元件的供电，从而自 动恢复整个系统的正常运行。
. 根据重合闸控制的断路器所接通或断开的元件不同， 可将重合闸分为线路重合闸、变压器重合闸和母线重 合闸等。
. 根据重合闸控制断路器连续合闸次数的不同，可将重 合闸分为多次重合闸和一次重合闸。
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对自动重合闸的基本要求
3. 动作的次数应符合预先的规定 不允许自动重合闸装置任意多次重合，其动作的次数 应符合预先的规定。如一次重合闸就只能重合一次。 当重合于永久性故障而断路器再次跳闸后，就不应再 重合。 4. 动作后应能自动复归 自动重合闸装置成功动作一次后应能自动复归，为下 一次动作做好准备。
. 当线路发生故障，两侧断路器跳闸后，检定线路无电 压一侧的重合闸首先动作，使断路器投入。
. 如果重合不成功，则断路器再次跳闸。此时，由于线 路另一侧无电压，同步检定继电器不动作，因此，该 侧重合闸不启动。
. 如果重合成功，则另一侧在检定同步之后，再投入断 路器，线路即恢复正常工作。
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具有同步检定和无电压检定的重合闸
11
第2节 输电线路的三相一次自动重合闸
. 当输电线路上不论发生单相接地短路还是相间短路 时，继电保护装置均将线路三相断路器断开。
. 然后自动重合闸装置启动，经预定延时(一般为 0 . 5 s~ 1 . 5 s)发 出 重 合 脉 冲 ， 将 三 相 断 路 器 同 时 合 上 。
. 若故障为暂时性的，则重合成功，线路继续运行。 . 若故障为永久性的，则继电保护再次将三相断路器
21
具有同步检定和无电压检定的重合闸
. 在使用检查线路无电压方式的重合闸一侧，当其断 路器在正常运行情况下，由于某种原因 (如误碰跳闸 机构、保护误动等)而跳闸时，由于对侧并未动作， 因此，线路上有电压，因而就不能实现重合，这是 一个很大的缺陷。
第5章 电力系统内部过电压及其限制措施
三、空载线路合闸过电压及其限制措施
1、计划合闸： 、计划合闸： （图6）及式（5-12）的解 ）及式（ ）
uc= E (1-cosω0t) ω
uc——线路绝缘上的电压， 是一个以电源电压 线路绝缘上的电压， 线路绝缘上的电压 E为轴线，以ω0为角频率的高频正弦等幅振荡 为轴线， 为轴线 的随机量。其最大值为2 的随机量。其最大值为 Em。
5.2
电力系统的操作过电压
一、操作过电压的产生及类型
产生: 产生 系统中因断路器的操作中各种故障产生的过度过程而 引起的过电压。 引起的过电压。 特点：时间短， 特点：时间短，过电压倍数高 其过电压倍数K的大小和持续时间与电网的结构、 其过电压倍数 的大小和持续时间与电网的结构、断路器的 的大小和持续时间与电网的结构 性能、系统的接线方式及运行操作方式有关， 一般为 一般为3～ 。 性能、系统的接线方式及运行操作方式有关，K一般为 ～4。 类型: 类型 空载线路合闸过电压、切除空载线路过电压、 空载线路合闸过电压、切除空载线路过电压、 切除空载变压器过电压、 切除空载变压器过电压、 中性点不接地系统中弧光接地过电压。 中性点不接地系统中弧光接地过电压。
cosα f ↑ —ω ↑ —α=ω/v ↑ —αl ↑ —cosαl ↓ — α /cosα K21=1/cosαl↑ (5-3) 运行经验表明： 运行经验表明： 220KV及以下电网一般不需要采取特殊限制措 及以下电网一般不需要采取特殊限制措 施； 220KV及以上电网需要考虑，伴随着雷闪过电 及以上电网需要考虑， 及以上电网需要考虑 压和操作过电压采取限制措施。 压和操作过电压采取限制措施。
二、特点
1、 过电压倍数不大 ， 对正常绝缘的电气设备一般没有 、 过电压倍数不大， 威胁。 威胁。 2、 在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素 。 、 在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素。 伴随着工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值。 伴随着工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值 。 工频电压升高是决定保护电器工作条件的重要因素 （如单相接地非故障相电压升高使避雷器的灭弧电压 升高）。 升高） 工频电压升高持续时间长，将严峻考验设备的绝缘。 工频电压升高持续时间长，将严峻考验设备的绝缘。 如油纸绝缘内部游离、绝缘子闪络或沿面放电、 如油纸绝缘内部游离、绝缘子闪络或沿面放电、铁芯 过热、 过热、电晕等
第5章 自动重合闸
5.3 高压输电线路的单相自动重合闸
5.3.2单相自动重合闸的特点
2、动作时限的选择 满足：故障点灭弧和周围介质去游离时间，大于断路器及其操作 机构复归原状准备好再次动作的时间。
此外考虑： （1）两侧不同时限切除故障的可能性； （2）潜供电流对灭弧所产生的影响，图5.13（P161) 根据实测确定灭弧时间，我国电力系统220KV 的线路上为0.6s以 上。
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
2、双侧电源线路重合闸的主要方式
（2）非同期自动重合闸
当重合闸时间不够快，两侧电势功角摆开较快，但冲击电流未超 过规定值，可采用非同期自动重合闸。 （3）检同期自动重合闸 当必须满足同期条件才能重合闸时，需要采用检同期自动重合闸。 具体方法： 1）系统有3个及3个以上联系线路，可以不检同步重合闸；
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
（3）检同期自动重合闸
方法：
2）双回线路，检查另一线路有电流时，可以重合(见图5.2）；
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
3）必须检定同步的重合，其步骤：一侧先检无压合闸，另一侧再 同步合闸（图5.3所示） 3、具有同步检定和无电压检定的重合闸 缺陷：检查线 路无压合闸的 一侧，若正常 时误跳，这时 由于对侧并未 动作，线路上 有电压，因而 不能实现重合。
在220KV-500KV 的线路上获得了广泛的应用。110KV不推荐使用 。
5.3 高压输电线路的单相自动重合闸
5.3.3 输电线路自适应单相重合闸的概念
能自动识别故障的性质，在永久故障时不重合的重合
闸称之为自适应重合闸。 参考文献【3】
5.4 高压输电线路的综合重合闸简介
在线路上设计自动重合闸装置时，将单相重合闸和三相重合闸综 合在一起，当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作； 当发生相间短路时，采用三相重合闸方式工作。综合考虑这两种 重合闸方式的装置称为综合重合闸装置。
电力系统自动化5 电力系统最小二乘法状态估计
x x1
；
X 1 ( H R H ) H R [ Z h( X 1 )]
T -1 v T -1 v
1
iii. 求
x1
iii. 求 X 1 ； iv. 第一次迭代结果
( x) ( x )
x x1
；
v. 重复ii ~ iv，直到获得较满意的 X 。
线性方程组的计算机解法之一 ——平方根因子分解法（略）
X 2 X1 X1
iv. 第一次迭代结果
x 2 x1 x1
v. 重复ii ~ iv，直到获得 较满意的 x。
第五章 电力系统运行的状态估计
第四节 电力系统最小二乘法状态估计
最小二乘法状态估计程序框图（图5-12） 例：图5-13，5-14，表5-4~5-7
Y13 Y31 y13 YT k 1 1 1.05 j7.5 j0.1269
T
T
电力系统中，Z 的元素包括状态变量的测量读值 Z X 和其他 系统变量的测量读值 Z Z 。
Z Z X
ZZ
Z Z 为 X 的非线性函数，故电力系统的量测方程式为
Z = h (X) + V
第五章 电力系统运行的状态估计
第四节 电力系统最小二乘法状态估计
注意：i. m n Z ii. 相角一般不能直接测量（*PMU）， Z 维数高于 Z X 。
故
H 12
P U
0,
H 21
Q θ
0
H 11 H (θ, U) 0
再经一些近似，可得
H 11 H (θ, U) 0
0 H 22
0 U 02 H 1 H 22 0
；
X 1 ( H R H ) H R [ Z h( X 1 )]
T -1 v T -1 v
1
iii. 求
x1
iii. 求 X 1 ； iv. 第一次迭代结果
( x) ( x )
x x1
；
v. 重复ii ~ iv，直到获得较满意的 X 。
线性方程组的计算机解法之一 ——平方根因子分解法（略）
X 2 X1 X1
iv. 第一次迭代结果
x 2 x1 x1
v. 重复ii ~ iv，直到获得 较满意的 x。
第五章 电力系统运行的状态估计
第四节 电力系统最小二乘法状态估计
最小二乘法状态估计程序框图（图5-12） 例：图5-13，5-14，表5-4~5-7
Y13 Y31 y13 YT k 1 1 1.05 j7.5 j0.1269
T
T
电力系统中，Z 的元素包括状态变量的测量读值 Z X 和其他 系统变量的测量读值 Z Z 。
Z Z X
ZZ
Z Z 为 X 的非线性函数，故电力系统的量测方程式为
Z = h (X) + V
第五章 电力系统运行的状态估计
第四节 电力系统最小二乘法状态估计
注意：i. m n Z ii. 相角一般不能直接测量（*PMU）， Z 维数高于 Z X 。
故
H 12
P U
0,
H 21
Q θ
0
H 11 H (θ, U) 0
再经一些近似，可得
H 11 H (θ, U) 0
0 H 22
0 U 02 H 1 H 22 0
电力系统自动化原理及应用 5配电网自动化
二、配电管理系统
配电系统的监视、控制和管理的综合自动化系统
7
三、配电网自动化的意义
1、提高供电可靠性 2、提高供电经济性 3、提高供电能力 4、改善电能质量 5、降低劳动强度，提高管理水平和服务质量
8
5.2 配电网自动化系统 的构成
一、结构
(1) 配电主站控制中心 (2) 远方测控终端 (3) 通信部分
的动作过程。 5、什么是电力需求侧管理？管理的内容和技术手段有哪些？ 6、远程自动抄表技术是如何构成的？其使用的通信方式有
哪些？
4、分段器
分段器(Sectionalizer)是一种与电源侧前级开关配 合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备。当 发生永久性故障时，分段器在预定次数的分合操作后闭 锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段的目的。若 分段器未完成预定次数的分合操作，故障就被其它设备 切除了，则其将保持在闭合状态，并经一段延时后恢复 到预先的整定状态。
一、电力需求侧管理的内容
(1) 调整负荷，优化用电方式
根据电力系统的生产特点和各类用户的不同用电规律，有 计划地、合理地组织和安排各类用户的用电负荷及用电时间， 达到发、供、用电平衡协调。
(2) 提高终端用电效率
通过改变用户的消费行为，采用先进的节能技术和高效设 备来实现的，其根本目的是节约用电、减少电量消耗。
5.4 配电自动化终端单元
一、配电自动化远方终端的分类
1、馈线远方终端FTU 2、站所远方终端DTU 3、配电变压器远方终端TTU
二、馈线远方终端
主要功能有：
(1) 遥信功能
(2) 遥测功能
(3) 遥控功能
(4) 远方控制闭锁功能；
(5) 手动操作功能 (6) 远程通信功能；
第5章 自动重合闸
5.1.2对自动重合闸装臵的基本要求
4、动作后自动复归 自动重合闸装臵动作后应能自动复归，准备好下次再动作。 对于10kV及以下电压级别的线路，如无人值班时也可采用 手动复归方式。 5、用不对应原则启动 一般自动重合闸可采用控制开关位臵与断路器位臵不对应原 则启动重合闸装臵，对综合自动重合闸，宜采用不对应原 则和保护同时启动。 6、与继电保护相配合 自动重合闸能与继电保护相配合，在重合闸前或重合闸后加 速继电保护动作，以便更好地与继电保护装臵相配合，加 速故障切除时间，提高供电的可靠性。
5.1.1自动重合闸的作用
电力系统的故障中，输电线路的故障占绝大部分，大都 是“暂时性”的故障 ，在线路被继电保护迅速动作控制断路 器，如果把断开的线路断路器重新合上，就能够恢复正常的 供电。自动重合闸成功率（60%-90%)。此外，还有“永久性 故障”， “永久性故障”在线路被断开之后，它们仍然是存 在的，即使合上电源，也不能恢复正常供电。 因此，在电力系统中采用了自动重合闸装臵（AAR）， 即是当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后， 能够自动控制断路器重新合闸的一种装臵。
障也可采用自动重合闸装置。 • 根据自动重合闸运行的经验可知，线路自动重合闸的配置和选择应根
据不同系统结构、实际运行条件和规程要求具体确定。一般选择自动
重合闸类型可按下述条件进行。
2、自动重闸的配置原则
1）110kV及以下电压的系统单侧电源线路一般采用三相一次重合闸装臵； 2）220kV、110kV及以下双电源线路用合适方式的三相重合闸能满足系统稳 定和运行要求时可采用三相自动重合闸装臵。 3）220kV线路采用各种方式三相自动重合闸不能满足系统稳定和运行要求 时，采用综合重合闸装臵； 4）330～500kV线路,一般情况下应装设综合重合闸装臵； 5）在带有分支的线路上使用单相重合闸时，分支线侧是否采用单相重合闸， 应根据有无分支电源，以及电源大小和负荷大小确定； 6）双电源220kV及以上电压等级的单回路联络线，适合采用单相重合闸； 主要的110kV双电源回路联络线，采用单相重合闸对电网安全运行效果 显著时，可采用单相重合闸。
发电机的功率-频率特性
机组的动能
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
电网频率变动情况
P
负荷瞬时变动情况
随机分量 脉动分量 持续分量
★
频率波动对电网运行的 影响： √ 偏离电力设备经济运 行点； √ 影响用户生产率和产 品质量； √ 频率过低过高都会危 及电网安全运行
t
电力系统
自动装置原理
电力系统的频率特性
★
调频是电力系统运行的主要任务之一
第五章 电力系统频率及有功 功率的自动调节
第一节 电力系统的频率特性
❖ 一、概述
电网稳态条件下的频率 f 是全系统一致的运行参数 f pn 60
频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。
原动机输入功率：
m
m
dm
1 PTi 1 PGi PL dt ( 1 WKi )
2. 电力系统中各种有功负荷与频率的关系，可以归纳为以下几类，
➢ 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉、整流 负荷等；
➢ 与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵、 压缩机、卷扬机等；
➢ 与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗， 但这种损耗在电网有功 损耗中所占比重较小;
原动机输入功率的改变: 缓慢
频率的波动: 难免
电力系统运行中的主要 任务之—，就是对频率 进行监视和控制。
➢ 维持系统频率在规定范围内;
➢ 力求使系统负荷在发电机组电力之系统间
实现经济分配。
自动装置原理
电力系统 自动装置原理
二 电力系统负荷的功率—频率特性
1. 当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变, 这种 有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率—频率特性。
继电保护安全自动装置课件——6_第五章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
3#
厂用电
4#
G 1# f
G 2# Leabharlann CZ 跳闸(二)系统解列的应用
A系统 系统解列点选择的原则： 尽量保持解列后各部分系统(子系统)的功率平衡， 解列点应 选在有功功率、无功功率分点上，或交换功率最小处。 适当地考虑操作方便、易于恢复且具有较好的远动、通信条 件。 频率信号
联络线功率大 小方向信号 解列点断路器跳闸
Because
e f f e f e fe
d d df dt dt dt P Ge PLe Tx P Ge df P P T L PLe dt
PL PLe K L f PL 1 K Lf Tx Tx P Ge df P 1 K f T L PLe dt P Ge df K f P 1 P L T h PLe dt P Ge Tx PLe K L*
B系统
与门
在联合电力系统运行中，各区域电力系统之间经联络线相连，系统容量越大，承受功率 缺额能力越强，所以联网运行的优点是很明显的，但在某些情况下，当存在约束条件时 联合系统的优势就受到了限制，如图所示。A系统向B系统输送的功率为PAB，输电线的 极限输送功率为PABM，设系统B由于事故发生了严重的功率缺额，引起楚个系统频率下 降，这时A系统虽有足够的旋转备用容量，由于受到PABM的约束而不能发挥其支援作用， 这时如果频率下降严重，也将威胁着系统A的安全运行。此时，为了控制事故范围，不致 使它波及领近区域，将两系统被迫解列运行是有利的。 在实行解列操作时，必须注意功率平衡问题，解列点的选择，应尽量使解列后本系统发 电量既满足本系统用户负荷的需要，又不致造成发电功率过剩。在图所示的系统中，如 在联络线处解列，将使解列后系统B又损失了PAB的功率，以致使事故更为严重，这对系 统运行是不利的，应在其它合适地点解列。解列点选择应考虑一定原则。 (1)尽量保持解列后各部分系统(子系统)的功率平衡，以防止频率、电压急剧变化，因此 解列点应选在有功功率、无功功率分点上，或交换功率最小处。在运行中，根据潮流变 化情况进行调整。在上例中，一旦解列后，系统A应继续承担系统B的一部分功率。 (2)适当地考虑操作方便、易于恢复且具有较好的远动、通信条件。 若系统B发生事故，系统频率下降，则PAB增加。这时为了保证系统A的安全运行，需要 进行解列操作。但是，如果是系统A发生故障，联络线被切除，致使系统B的频率下降， 显然这时就没有必要进行这样的解列操作。所以自动解列装置的控制逻辑中除了接入频 率信号外还需接入PAB的大小和方向等信号，它的控制逻辑如上页图所示。
第五章自动重合闸
同步检定和无电压检定重合闸的配置
▪重
5.2.3 重合闸时限的整定原则
▪ 现代电力系统广泛使用的重合闸都不区分故障是瞬 时性质还是永久性质的，对于瞬时性故障，必须等 待故障点的故障消除、绝缘强度恢复后才有可能重 合成功。
▪ 按以上原则确定的最小时间，称为最小重合闸时间。 ▪ 实际使用的重合闸时间必须大于这个时间，根据重
• 凡是选用简单的三相重合闸能满足要求的线路， 都应当选用三相重合闸。
• 当发生单相接地短路时，如果使用三相重合闸不 能满足稳定要求，会出现大面积停电或重要用户 停电，应当选用单相或综合重合闸。
5.2 输电线路的三相一次自动重合闸
5.2.1 单侧电源线路的三相一次自动重合闸 ▪ 三相一次重合闸的跳、合闸方式：
第五章自动重合闸
自动重合闸的作用 “瞬时性”与“永久性”故障
▪ 瞬时性故障：
• 被继电保护断开后故障自行消失，若此时把断开的线路 断路器再合上，就能够恢复正常的供电。
• 由雷电引起的绝缘子表面闪络，大风引起的碰线，通过 鸟类以及树枝等物掉落在导线上引起的短路等
▪ 永久性故障：
• 被断开以后依然存在的故障 • 线路倒杆，断线，绝缘子击穿或损坏等引起的故障
▪ 变压器内部故障多数是永久性故障，因此，变压器 的瓦斯保护和差动保护动作后不重合，仅当后备保 护动作时起动重合闸。
自动重合闸的分类
线路重合闸的方式选择
▪ 对一个具体的线路，究竟使用何种重合闸方 式，要结合系统的稳定性分析，选取对系统 稳定最有利的重合方式。一般说来，有
• 对于没有特殊要求的单电源线路，一般采用三相 重合闸。
▪ 当线路发生故障，两侧断路器跳闸以后，检定线路无电压一侧的重合闸 首先动作，使断路器投入。如果重合不成功，则断路器再次跳闸。此时， 由于线路另一侧没有电压，同步检定继电器不动作，因此，该侧重合闸 根本不起动。如果重合成功，则另一侧在检定同步之后，再投入断路器， 线路即恢复正常工作。
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➢与f 4有关的负荷：静水头阻力很大的给水泵等
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负荷的频率调节效应
①调节效应的定性描述 ②调节效应的定量描述 ③例题分析
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负荷频率调节效应的定性描述
PL 当负荷成分确定后，负荷的功 PLN 率频率特性即可确定（见图）。 PL
f f fN
fN：负荷功率缺额f由负荷的功率频率特性负荷 缓解f的下降，最终稳定在略低于fN的频率值。
系数成反比。R*不能太小，否则功率误差 过大。
• 失灵区虽有不利影响，但失灵区也不能没
有或过小，否则当f 稍有变化时，调速器 o
就要调节，反而会使阀门调节过分频繁，
产生负面影响。因此，在一些非常灵敏的
电液调速器中，常人为适当增加不灵敏区。
调节特性 的失灵区
f
2fw
Pw
Pw
PGN
PG
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电力系统的频率特性
在将网损功率归并到负荷中时，电力系统的频率特性实际 上已经决定于发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率 特性，二者的交点即为系统频率的稳定运行点。下面具体 分三种情况分析系统的频率特性： 1. 初始状态（或额定状态fN ） 2. 小额负荷增加PL（不会使频率下降太多） 3. 大额负荷增加PL（致使频率下降太多，超过允许值）
n
iai
i 1
f i1 *
KL
PLN fN
KL
KL
fN PLN
KL
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负荷频率调节效应的例题分析
[题]某电力系统中，与f 0次方、1次方、2次方及3次方成比例 的负荷分别占30%、40%、10%和20%，且当f = 50Hz时系统总 的有功负荷为3200MW（包括有功网损）。试求：(1)当f = 47Hz时，负荷变化的百分数及相应的KL和KL*；(2)当f = 52Hz时， 负荷变化的百分数及相应的KL和KL*；(3)若f = 50Hz时系统总的 有功负荷为3600MW（包括有功网损），则上述两种情形的KL 又是多大？
参见工作点转移图
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工作点转移图
f
fN a f3
f2
b
PLN=F1 (f) PL=F2 (f) d
c
2
1
o
P
PLN1 PL3 PLN2
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初始状态
• 此时工作点为a点：负荷特性PLN = F1( f )和发 电机组特性1的交点。
• 此时PTN = PGN = PLN1（包括网损）。
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• 此时负荷特性转移到PL = F2 ( f )。 小额负荷增加
• 还可得功率/频率静特性系数： [注意与负荷频率调节效应系数对照]
KG = 1/R = PG/f 或 KG* = 1/R* = PG*/f* • 结论：发电机组输出功率的增量与频率的变化成正比，与调差系统成反比。
系统中所有机组的调速系统均为有差调节，因此，只要存在频率变化，则
所有机组都将承担负荷的变化。
• 比较工作点c和d知，调频装置作用的结果使频率由f3 回升到fN，负荷功率由PL3增加到PLN2。调频装置的这 种调节作用称为二次调节，它不改变调差系数。
压调速器
（1）示意图 （2）测速机构 （3）执行机构 （4）转速给定机构（特性平移机构）
三、功率-频率电液调速器 四、数字式电液调速器 （参见书P150图5-22 ）
[结论]在掌握KL*后，只需根据PLN的大小即可求出KL，从而可
得频率偏移量与功率调节量之间的关系。
参见求解过程
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(1) f = 47Hz时
PL* = 0.3+0.4(47/50)+0.1 (47/50)2+0.2 (47/50)3 = 0.93 PL * = 1-0.93 = 0.07 KL* = PL* / f* = 0.07/(3/50) = 1.17 KL = (PLN / fN)KL* =32001.17/50 =74.88MW/Hz (2) f = 52Hz时
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• 测量元件不灵敏造成调速器具有一定的失
灵区，使得调节特性在理想状态附近产生
一条失灵带，失灵带的宽度以失灵度表示：
= fw / fN = fw*
其中 fw为最大频率呆滞。与此对应的最
大功率误差为：
Pw = fw /R 或 Pw* = fw* /R*= / R*
fN
可知：失灵带导致功率误差，误差与调差
PL* = 0.3+0.4(52/50)+0.1 (52/50)2+0.2 (52/50)3 = 1.05 PL * = 1.05-1 = 0.05 KL* = PL* / f* = 0.05/(2/50) = 1.25 KL = (PLN / fN) KL* =32001.25/50 =80.0MW/Hz (3) PLN =3600MW时 KL = (PLN / fN) KL* =36001.17/50 =84.24MW/Hz KL = (PLN / fN) KL* =36001.25/50 =90.0MW/Hz
率为PL3。
• 比较①和②，调速器动作的结果使频率由f2回升到f3，负荷功
率由PLN增加到PL3。调速器的这种调节作用称为一次调节，
它与调差系数对应。
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大额负荷增加
• 经调速器动作后到达c点，此时f3仍过小。手动或自 动加入调频装置，使机组特性平移到特性2 f 继续 回升，稳定在d点，此时频率值为fN，负荷功率为 PLN2 > PL3。
fN：负荷功率过剩f由负荷的功率频率特性负荷 缓解f的上升，最终稳定在略高于fN的频率值。
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负荷频率调节效应的定量描述
衡量负荷频率调节能力大小的指标为负荷的
频率调节效应系数KL（或KL*）为 ：
KL
dPL df
PL f
PLN fN
n i 1
iai (
f fN
)i 1
K L
dPL df
PL f
PG* = c1f* c2f2* • 通常，c1 =2c2。于是，未配置调速
器时的特性如右图所示。
• 当f* = - c1 /(-2 c2) = 1.0时（额定条 件下），PG*取得最大值。
f*
1.0
o
PG*max PG*
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(2)配置调速器的情形
f fN
• 调速器使进汽（水）量随发电机转速而变，从而 f
PG=PG1+PG2=PGN1PG1*+PGN2PG2* = PGN1f* / R1* PGN2f* / R2* = f* (PGN1/R1* +PGN2/ R2*)
f fN
R2
f
R1
PG2
PG1
PG2 PGN2o PGN1 PG1
PG*=PG / PGN = f* (PGN1/R1* +PGN2/ R2*) / PGN 等值调差系数 R* = PGN /(PGN1/R1* +PGN2/ R2*)
②表示方法
PL
n
P( f ) PLN ai (
n
i0
f )i fN
或
n
PL = ai f*i
i0
n通常取3，且 ai 1。
i0
➢与f 无关的负荷：照明、电弧炉、电阻炉、整流负荷等
➢与f 有关的负荷：切削机床、球磨机、往复式水泵、压缩 机、卷扬机等
➢与f 2有关的负荷：变压器中的涡流损耗
➢与f 3有关的负荷：通风机、静水头阻力不大的循环水泵等
XB B 油动机 进汽
离心飞摆
弹簧
XC C
A
XE E
FD
XA
XF
XD
调 频 错油门 器
机械 液压 调速 器示 意图
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测速机构
• 汽轮机主轴带动的齿轮传动机构+离心飞摆。 • A点位移代表了转速的变化。转速越高，A点
位移越高。
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执行机构
• 油动机+错油门（控制油动机的动作）。
• 转速上升时，A点上升。若调频器（D点）不动作，则C、E、 F上移，错油门两个凸肩上移，在油压作用下使油动机活塞 （B点）下移，关小进汽阀（减小汽机的输入功率）。在B 点下移时，带动C、F、E下移，直到错油门两个凸肩重新回 到堵住油动机上、下腔油路位置。
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多台机组间有功功率的分配
• 将两机组的结论推广到n台机，等值调差系数为：
R
1 n1
R i1 i
n
PGNi
或
R
i 1
P n GNi
R i 1 i*
或等值调节方程 f* + R*PG* =0。
• 当系统中机组承担的有功功率总量的增量已知后，
即可求得频率变化，从而可以求出各台机组所承
担的有功功率的增量大小。
• 负荷的变化按其变化的频率大小可分为3种： 随机分量 频率较高，幅度较小，周期一般小于10秒。 脉动分量 频率较随机分量低些，幅度较随机分量大些，
周期在10秒~ 3分钟。 持续分量 负荷的主要成分，幅度最大，频率最低，变化
很缓慢。
其中，后两种分量对系统频率的变化起主要作用。 返回
频率的调节手段
例 题 求 解 过 程
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发电机组功率频率特性的 定义和表示方法
①定义 发电机组输出功率与系统频率变化之间的关系PG = F( f )。它取决于调速系统的特性。
②表示方法 （1）未配置调速器的情形 （2）配置调速器的情形
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(1)未配置调速器的情形
• 发电机组的转矩方程近似表示为：
MG* = AB* PG* = K(A* B2*)
第5章 电力系统频率及有功 功率的自动调节
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第1节 电力系统的频率特性
一、概述
⒈负荷对系统频率的影响