《电力系统自动化》第二章

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》课程教学大纲Power System Automation课程编号：130202221学时：32 学分：2.0合用对象：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，包括发机电励磁自动控制、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／开辟解决方案)、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、使学生掌握发机电自动励磁控制的基本原理和方法，深入了解发机电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量、解决电力系统实际复杂工程问题的能力。

具体要求如下：1、掌握发机电同步并列的条件，以及自动准同期装置的工作原理。

电力系统自动化与控制第一章：电力系统自动化概述随着电力工业的发展，电力系统规模不断扩大，由此导致的诸多问题也逐渐浮出水面。

例如，系统质量、可靠性、经济性、安全性以及环保等方面的要求也日益增加。

为了应对这些挑战，电力系统自动化逐渐成为了重要的解决方案。

本章节将会介绍电力系统自动化的概念以及其意义。

1.1 电力系统自动化的定义电力系统自动化是一种利用先进技术手段，对电力系统进行自动化控制和管理的过程。

通过引入计算机、网络、传感器、现场总线等技术手段，实现对电力系统的实时监控、自适应调节和优化运行等功能，从而提高系统的可靠性、经济性和安全性。

电力系统自动化主要包括以下几个方面：• 自动化监控系统：用于对系统的各项指标进行实时监控和分析，包括电压、电流、频率、功率等关键指标。

• 自动化控制系统：用于对系统的运行状态进行自动控制和调节，包括发电机的调节、线路的载荷均衡、母线电压的控制等。

• 自动化管理系统：用于对系统的数据、信息和运行状态进行管理和分析，包括数据采集、处理、存储和传输等。

1.2 电力系统自动化的意义电力系统自动化的意义在于提高电力系统的可靠性、经济性和安全性，同时减少对环境的影响。

主要表现在以下几个方面：• 提高电力系统的可靠性：通过自动化监控和控制系统，能够及时发现系统存在的故障和问题，并快速进行处理，从而提高了系统的可靠性和稳定性。

• 提高电力系统的经济性：通过自动化管理系统，能够对系统进行实时监控和分析，发现系统的运行状况以及存在的问题，并进行相应的调整和优化，进而提高了电力系统的经济性和效率。

• 提高电力系统的安全性：通过自动化监控和管理系统，能够及时发现系统运行中的安全隐患，并采取相应的措施进行处理，从而提高了电力系统的安全性和稳定性。

• 保护环境：随着环保意识的提高，电力系统自动化技术的应用也可以减少系统对自然环境的影响，提高能源利用效率，降低能源消耗和污染排放。

第二章：电力系统自动化技术电力系统自动化技术是电力系统自动化的技术支撑，具有重要的意义。

《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 发机电的自动并列习题1、同步发机电并网（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：在待并发机电加励磁，调节其参数使之参数符合并网条件，并入电网。

自：不在待并机电加励磁，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、同步发机电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（待并发机电与系统）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：ωG=ωX 频率差不超过额定的0.2%-0.5%相角相等：δe=0（δG=δX） 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机电分别有何影响？幅值差：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发机电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，使发机电振动。

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份组成？各部份的作用是什么？根据电网电压和发机电端电压波形绘制出各部份对应的波形图。

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尾随器组成，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。

绪论1.电力系统自动化通过分成那几个层来实现？第一层：直接控制器；第二层：监督功能层；第三层：寻优功能层；第四层：协调功能层；第五层：经营与管理层。

第一章自动并列3.同步发电机并列的原则？（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不宜超过1~2倍的额定电流。

(2)发电机组并人电网后，应能迅速进人同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。

4.同步发电机并列的两种并列方式？分别说明准同期并列和自同期并列设待并发电机组G已经加上了励磁电流，其端电压为Ug，调节待并发电机组Ug的状态参数使之符合并列条件并将发电机并人系统的操作，称为准同期并列。

自同期并列操作是将台未加励藏电流的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率Ws不超过允许值，且机组的加速度小于某给定值的条件下，首先合上并列断路器QF,接着立刻合上励磁开关KE，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人同步运行。

5.准同期并列的理想条件？若并列时不满足时会有什么影响？电压幅值相等:UG=UX频率相等:fG=fX或wG=wX相角相等:δe=0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。

6.如何利用脉动电压检测准同期的条件？1.电压幅值差：电压幅值差|Ug-Ux|为对应于脉动电压Us波形的最小幅值，Usmin =|Ug-UxI,通过对Usmin的测量，就可判断Ug与Ux间的电压幅值差是否超出允许值。

2.频率差：Ug与Ux间的频率差就是脉动电压Us的频率fs,它与滑差角频率Ws 的关系有Ws = 2πfs。

可见Ws反映了顿率差fs的大小。