电力系统自动化第15讲 电力系统配电网自动化(1)

1、电力系统自动化的内容及分类：内容：实现电力系统正常运行和管理的一系列自动和半自动操作，统称为电力系统自动化。

分类：（1）按运行管理区分：①电力系统自动化：a,发电和输电调度自动化；b,配电网自动化②发电厂自动化：a,火电厂自动化；b,水电厂自动化③变电站自动化（2）按自动控制的角度：①电力系统频率和有功功率自动控制②电力系统中的断路器的自动控制③电力系统电压和无功功率自动控制④电力系统安全自动控制2、电力市场条件下电力系统运行原则——统一调度，分级管理。

分级管理：是根据电网分层的特点，为了明确各级调度机构的责任和权限，有效地实施统一调度，由各级电网调度机构在其调度管辖范围内具体实施电网管理的分工。

3、试分析同步发电机自动并列的条件：（难以同时满足）① F g = F s 待并发电机频率与系统频率相等，即滑差（频率）为零。

②U g = U s 待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零。

③δ= 0 断路器主触头闭合瞬间，待并发电极电压与系统电压间的瞬时相角差为零。

同步发电机的并列方法有几种？各适用于什么情况？答：两种：准同期并列和自同期并列。

准同期并列适用于正常方式，自同期并列适用于非正常方式。

4、同步发电机并网应遵循的基本原则：①待并发电机频率与母线频率的差小于给定值，即滑差小于给定值②断路器主触头闭合瞬间，待并发电机与母线电压间的瞬时相角差小于给定值，即角差小于给定值③待并发电机电压与母线电压的幅值差小于给定值，即压差小于给定值。

5、为什么我国同步发电机并网时规定滑差周期不小于10s？答：滑差大，则滑差周期短；滑差小，则滑差周期长。

在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。

加速或减速力矩会对机组造成冲击。

显然，滑差越大，并列时的冲击就越大，因而应该严格限制并列时的滑差。

我国在发电厂进行正常人工手动并列操作时，一般限制滑差周期在10s~16s之间.6、何为滑差、滑差周期？与U g和U s的相角差δ有什么关系？【答案P6-P7】7、同步发电机以自动准同期方式并列时，说明产生冲击电流的原因。

1.电网调度自动化实行_分层_管理。

2.RTU 的基本组成包括__硬件___和__软件__两个部份。

3.对变位遥信信息检测的常用方法是__软件扫查__和___硬件中断____。

4.二进制数(1011)B 转化为十进制数是___ 11____。

5.物理层用户之间交换信息需要通过_一条实际链路_。

6.通信网的路由选择方式分为_决定性和适应性的两类_。

7.独立系统的AGC 控制机组出力，以保证电网_频率恒定__。

8.系统静态安全分析的内容包括__ 电压__、__频率_、_过负荷__。

9.配电网的形式有_树枝状__、_环状__、__ 网状__。

10.事故调查处理“四不放过”原则是：事故原因不清晰不放过、事故责任者和应受教育者没有受到教育不放过、没有采取防范措施不落实不放过、事故责任者没有受到处罚不放过。

11.电力企业执行的两票是指工作票和操作票。

12.电力企业执行的三制是指交接班制、巡回检查制和设备定期试验轮换制。

13.发供电企业每年编制两措计划，是指反事故措施计划和安全技术劳动保护措施计划。

14.在电气设备上工作，保证安全的组织措施为：工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断、转移和终结制度。

15、计算机网络的物理层数据传输方式中数据采样方式应属于(电信号特性)16LAN 环形结构的性能之一是(模块性好)17 负荷的经济分配(EDC)应根据( 超短期负荷预测)18 在EMS 中分析电力系统电压失稳属于( .动态安全分析)19 电网监控与调度自动化系统的基本功能包括(变电站自动化)，(配电网管理系统)，(能量管理系统)。

20 同步发机电的励磁自动控制系统还负担着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。

21 电管理系统(DMS)中用户负荷周期控制的功能属于( LM 功能)22 有监督计划用电执行情况职责的是(地调中心 )23MS 系统中分析电力系统失稳情况应属(动态安全分析 )24 尔模块的工作原理是(磁势平衡原理 )25 直线视距传输信息的信道是( 微波信道 )26 具有偶监督作用， do=4 的循环码，充分利用纠错、检错能力时可(纠正 1 位、检 3 位错)27 树形结构计算机网的特点之一是(成本低 )28 调度迅速成平稳恢复供电时是处于(恢复状态 )29 发机电出力与负何不平衡时，如不采取切负荷措施会导致(系统崩溃状态)30 电厂、火电厂协调应根据( 短期负荷预测 )28.调度员培训仿真系统对新运行方式的开辟与确定的培训对象是 (运行维护人员 )29.配电自动化 DMS 系统中控制的是(用户负责 )30.变电所综合自动化的功能之一是( 故障测距 )1.衡量电能质量的重要指标是( C )A.有功功率、无功功率B.功率因数C. 电压、频率和波形D.有功电度和无功电度2.为防止断路器多次重合于永久性故障，重合闸装置接线中设置了( C )A.方向继电器B.差动继电器C.防跳继电器D.阻抗继电器3.我国电力系统220KV 路线的故障类型中，有接近90%的故障是( C )A.三相短路B.两相短路C.单相接地短路D.两相接地短路4.准同步并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的( B )A. 3%~5%B. 5%~10%C. 10%~15%D. 15%~20%5.与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于( A )A. 0度B. 90度C. 180度D. 270度6.具有正调差特性的同步发机电，当输出的无功电流增大时，机端电压( D )A.不变B.增大C. 以上两条都有可能D.减小7.励磁绕组上的瞬时过电压，会(C )A.烧坏转子铁芯B.危害系统运行的稳定性C.危害励磁绕组绝缘D. 以上三项都有8.自动励磁调节器的强励倍数普通取( D )A. 2—2.5B. 2.5—3C. 1.2—1.6D. 1.6—2.09.在励磁调节器中，若电压测量采用12相桥式整流电路，则选频滤波电路的滤波频率应选为( D )HzA. 50B. 300C. 600D. 120010.机端并联运行的各发机电组的调差特性( D )A.可以为负B.可以为零C.必须为零D.必须为正11 同步发机电并列时脉动电压周期为 20s，则滑差角频率允许值ωsy 为( A )。

《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。

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。

3、掌握准同期并列的三个理想条件，了解并列误差对并列的影响。

☞(1) fG=fX或wG=wX：待并发电机频率与系统频率相等，即滑差(频差)为零；(2) UG=UX：待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零；(3)δe=0：断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。

☞①电压幅值差对并列的影响：产生的冲击电流，在只存在电压差的情况下，并列机组产生的冲击电流主要为无功冲击电流。

冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害，必须限制冲击电流。

1.同步发电机组并列时遵循的原则：（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，以减少对电力系统的扰动。

2.同步发电机的并列方法：准同期并列，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入系统的操作，成为准同期并列。

3.发电机并列的理想条件：并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。

4.自同期并列：未加励磁电流的发电机组5.脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息，即电压幅值差、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，原因是它的幅值与发电机电压及系统电压有关。

6.励磁自动控制系统是由励磁调节器，励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。

7.同步发电机励磁控制系统的任务：（1）电压控制（2）控制无功功率的分配（3）提高同步发电机并联运行的稳定性。

8.为了便于研究，电力系统的稳定分为静态稳定和暂态稳定两类。

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。

暂态稳定是指电力系统在某一正常运行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。

9.对励磁系统的基本要求：（一）对励磁调节器的要求：○1具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化；○2系统正常运行时，励磁调节器应能反应发电机电压高低，以维持发电机电压在给定水平；○3励磁调节器应能合理分配机组的无功功率；○4对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区；○5励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁控制功能，以提高暂态稳定和改善系统运行条件。

（二）对励磁功率单元要求：○1要求励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量；○2具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。

第1章 发电机的自动并列1什么叫并列操作，简述同步发电机并列时应遵循的两条基本原则。

将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。

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、并列操作有哪两种方式它们是如何实现的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）3、什么是准同期的恒定越前时间它的整定值与哪些因素有关，应当如何整定（－）准同期并列的条件：①频率 fG=fX ②幅值 UG=UX ③相角差 δe ≠ 04、自动准同期装置由哪三个控制单元组成它们各自的主要任务是什么自动准同期装置的组成:1. 频差控制单元检测 UG 与UX 间的滑差角频率，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近于系统频率2. 电压差控制单元检测 UG 与UX 间的电压差，且调节发电机电压UG ，使它与UX 间的电压差小于规定值。

3. 合闸信号控制单元 检测并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，控制单元就选择合适的时间(恒定越前时间）发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差为零。

3、什么是准同期的恒定越前时间它的整定值与哪些因素有关，应当如何整定恒定越前时间 由于越前时间只需按断路器的合闸时间(准同期装置的动作时间可忽略)进行整定，整定值和滑差及压差无关，故称其为“恒定越前时间”。

5、何谓滑差、滑差周期与相角差δ有什么关系频差fS ： fS ＝fG-fX滑差ωs:电角速度之差称为滑差角速度S S G X G 2)(2f f f s ππωωω=-=-= 滑差周期：S 12f T s s ==ωπ计算：第2章 同步发电机励磁自动控制系统1、同步发电机励磁控制系统的主要任务有哪些电压控制 控制无功功率的分配 提高发电机并联运行的稳定性提高电力系统的运行条件 水轮发电机组要求强行减磁2、叙述同步发电机励磁控制系统的组成及各组成部分的作用。

电力系统自动化电力系统自动化是指利用先进的电力系统自动控制技术和信息通信技术，对电力系统进行实时监测、运行控制和故障处理的一种技术手段。

它通过自动化设备和系统的应用，提高电力系统的稳定性、可靠性和经济性，实现电力系统的自动化运行和管理。

一、电力系统自动化的概述电力系统自动化是电力行业发展的必然要求，它是电力系统发展到一定阶段的产物。

随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的快速增长，传统的人工操作已经无法满足电力系统运行的需求。

电力系统自动化的出现，不仅提高了电力系统的运行效率和可靠性，还大大减少了人为因素对电力系统运行的影响。

二、电力系统自动化的主要内容1. 实时监测与数据采集：通过安装传感器和监测设备，对电力系统中的各项参数进行实时监测和数据采集，包括电压、电流、功率、频率等参数。

监测数据可以用于判断电力系统的运行状态，及时发现问题并采取措施进行处理。

2. 运行控制与调度：通过自动化控制设备和系统，对电力系统进行实时的运行控制和调度。

可以实现对发电机组、变电站、配电网等设备的远程控制和调节，保证电力系统的平稳运行。

3. 故障检测与处理：通过自动化设备和系统，对电力系统中的故障进行检测和处理。

一旦发现故障，系统可以自动切除故障部分，保证电力系统的其他部分正常运行，同时向操作人员发出警报，提醒其及时处理故障。

4. 信息管理与决策支持：通过信息通信技术，对电力系统中的各种信息进行管理和处理，为决策者提供准确的数据和信息，帮助其做出科学的决策。

可以实现对电力系统的运行情况、负荷变化、设备状态等进行实时监控和分析，为电力系统的规划和管理提供支持。

三、电力系统自动化的应用案例1. 智能电网：智能电网是电力系统自动化的重要应用领域之一。

通过智能电网技术，可以实现对电力系统的远程监控和控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。

智能电网还可以实现对电力负荷的动态调节，根据负荷情况进行优化调度，提高电力系统的经济性。

2. 变电站自动化：变电站是电力系统中重要的组成部分，对电力系统的稳定运行起着关键作用。

电力系统中配电网自动化技术的应用摘要：电力系统运行下配网自动化技术应用广泛，自动化融合能够保证配网系统的安全，并满足设备运行下的高效可靠需求，从实际情况出发满足使用要求。

文章对配电网运行中的自动化技术应用原则进行分析，探讨配电网自动化技术的应用。

关键字：电力系统；配电自动化；自动化；配网技术引言电网运行要匹配与之更为符合的标准化与自动化技术，电力自动化系统技术可以帮助配电网建立自动化与主动化的管理系统，优化配电网中的各个环节，并利用自动监控功能监管各环节的电网配置，以此确保整个配电网的良性运行，保证电力供应的稳定与安全。

1配电网运行中的自动化技术应用原则第一，安全原则。

配电网运行具有很大的特殊性，在运行中安全性原则非常关键。

如果配电网运行出现了故障或者风险，整个运行的稳定性就会受到影响，严重情况下用户的正常用电会受到阻碍。

因此，电力自动化系统技术的应用可以对现有的配电网管理理念进行更新，对配电网网络设计进行优化，对配电网的自动化系统进行监管，在确保电网安全的同时，有效地提升电网运行的稳定性。

第二，可靠原则。

在电力自动化系统技术的运用中，应该最大程度遵循可靠性的原则，避免因为电网运行中出现的故障或者异常问题，并按照可靠性的原则设计电源并对相关设备进行科学的布局，管理人员也应该加强设备管理，对电力自动化系统的运行进行科学的管理，以此来为用户提供可靠的电力资源，确保电网系统的安全与稳定性运行。

第三，实效原则。

在配电网运行过程中要选择最为适宜的方案，并结合电力行业自身的发展情况合理开展工作，因地制宜地制定与实施操作方案，并结合可能会影响配电网运行的因素，从用户的角度出发实施管理策略，实事求是地落实自动化系统技术。

2配电网自动化技术的现状第一，配电网设备的问题。

电力系统由许多不同的部分构成，例如电缆、电塔和变压器。

如果所有的零件没有被精确地组装在一起，就无法充分利用它们的潜力，而且任何一个部分的缺陷都可能导致整个供电系统的瘫痪。

电力系统配电自动化作者：吕文波来源：《城市建设理论研究》2013年第29期中图分类号：TM712文献标识码： A现今国内电力市场环境下,对供配电自动化系统的经济性要求越来越高, 供配电自动化各种功能之间的协调性要求增强,对信息的需求加大,从而对配电自动化功能的集成及综合提出了更为严格的要求。

电力市场环境下配电系统的自动化,将是集成以往各自独立的孤岛自动化,形成通道、信息、功能、效益综合,供电方与用户联动的“配电系统综合自动化”。

其内容将涉及调度运行自动化、管理自动化及用户自动化,特别是用户自动化将是电力市场环境下配电系统综合自动化的重要内容。

其主要内容包括:配电自动化(DA),配电管理自动化(DMA),用户自动化。

其中配电自动化侧重于控制功能的自动化,包括配电、SCADA、馈线自动化。

从信息角度看,它更侧重于信息的自动收集。

配电管理自动化侧重于配电系统运行管理和决策的自动化、信息化,包括地理住处系统(GIS)、设备运行管理(AM)、高级分析决策功能等,它更侧重于对信息的自动处理和决策;用户自动化主要包括远方自动读表、负荷管理、实时电价信息、用户电力技术等。

配电自动化面临的问题:(1)高度可靠和快速反应的变电站、馈线自动化系统。

在电力市场环境下,为了保障终端用户的供电可靠性,自动化系统不仅要求能够正确判断故障、隔离及恢复故障,而且要求加大对自动化系统的投资,增加快速、可靠的开关及控制装置,尽量减少对用户的停电次数和停电时间。

同时,因配电网故障必须中断部分负荷供电时,应能快速自动识别重要用户,优先保障其供电。

(2)为了适应市场环境下的竞争需要,SCADA系统的功能应该是强大的,特别是对重要用户的监控更应该作到准确、可靠、灵敏。

否则会给配电公司带来较大的损失,这种损失包括对用户的真接停电和造成社会影响的间接损失。

(3)实现SCADA与GIS一体化设计,达到SCADA和GIS数据一体化、功能一体化、界面一体化,实现从GIS中自动提取SCADA需要的网络结构和属性数据及由SCADA系统向GIS提供配电实时运行数据。