电力系统自动装置知识点整理

电力系统自动装置知识

点整理

IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

何谓并列操作？对未投入运行的待并网发电机组进行适当操作，使其电压与并列点电压之间满足并列条件的一系列操作。

并列原则

1.并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值不超过允许值（1~2倍的额定电流）；

2.发电机组并入电网后，应能迅速（暂态过程要短）进入同步运行状态，以减小对系统的扰动。

并列方法分类

1.自同步

合闸瞬间，发电机无电势而被拉入同步2.准同步

合闸瞬间，发电机电势与系统母线电压、频率和相位接近而被拉入同步

发电机并网

发电机“并”到系统

两系统并网

两系统间的并列操作尚未有电气联系

（并网前两系统相互独立，频率一般不同；需满足三个条件时才能进行并列。存在频率差，实现易）

已有电气联系

（并列前两侧已存在电气联系，电压可能不同，但频率相同；相当于在两侧之间增加一条连线；因此也叫做“合环”。）自同步并列优缺点

优：1.不需选择并列合闸时机，操控简单

2.在电力系统发生事故、频率波动

较大的情况下，可迅速并列，避

免故障扩大

缺：1.不能用于两个系统之间的并列操作

2.冲击电流大；会引起附近电压降低准同步并列理想并列条件（冲击电流为零）

ωG=ωx（或fG=fx），UG=Ux，δe=0

（实际运行中，理想并列条件难以完全实现，也没有必要完全实现。实际上，只要满足并列操作的两项原则即可。）准同步并列偏离理想并列条件时的后果分析

实际上，电压幅值差、频率差和相位差均存在，分析较繁琐。为此，做如下简化：

1.仅存在电压幅值差（即fG=fx,δ

e=0,UG≠Ux）

冲击电流

最大瞬时值冲击电流的电动力对发电机端部绕组产生影响（定子绕组端部的机械强度最弱）

2.仅存在合闸相角差（即fG=fx,δe≠

0,UG=Ux）

冲击电流有效值

合闸后发电机与系统立刻进行有功功率交换，使机组联轴受到突然冲击，对机组和系统运行均不利

3.仅存在频率差(即fG≠fx,δe=0,UG=Ux) 此时断路器QF两侧电压差为脉动电压设

幅值(称为正弦整步电压)

频率差限制的重要性:过大可能导致功率振荡并失去同步,故必须对合闸时的频率差进行限制。

正弦整步电压:它反映了发电机和系统间电压矢量的相位差，是短路器两端电压的幅值包络线

准同步并列的实际条件一般规定为：（1）电压幅值接近相等，误差不应超过±（10%~15%）的额定电压；

（2）发电机频率和系统频率应接近相等，误差不应超过±（%~%）的额定频率；

（3）发电机电压和系统电压相位接近时合闸，合闸时的相位差一般不应超过10°准同期并列装置的信号检测相角差检测正弦整步电压法

包含信息：电压幅值差、频率差、相角差

缺点：电压幅值的变化影响相位差的估计精度。此法已逐渐被线性整步电压检测法取代

线性整步电压法

只反映UG和Ux的相角特性，与电压幅值无关，从而使越前时间信号和频差检测不受电压幅值的影响。

1.半波线性整步电压

2.全波线性整步电压

频率差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务，用来判别是否符合并列条件

1.测量交流信号的周期（基本方法）（正弦转方波再二分频，半波时间即为周期）

2.利用相角差δe（t）轨迹中的滑差角频率ωsi

电压差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务，用来判别是否符合并列条件

1.直接读入UG和Ux值，然后作计算比较

2.先直接比较UG和Ux的幅值大小然后读入比较结果

自动准同步并列自动装置的控制系统结构

①频差控制单元

旨在检测ωs并由此调节发电机转速，使fG接近于fx

②电压差控制单元

旨在检测|UmG-Umx|并由此调节UG，使其小于允许值。

③合闸信号控制单元

检测并列条件（①和②），条件满足时选择合适的时间发合闸信号（使并列断路器的主触头QF接通时能够满足相角差在允许范围内

合闸信号控制

恒定越前相角式

提前一个恒定相角δYJ发出合闸命令

断路器合闸时间tQF近乎恒定，存在最佳合闸滑差角频率ωeopt=δYJ/tQF

为限制合闸冲击电流，滑差角频率须限制在某范围以内

恒定越前时间式

提前一个时间发出合闸命令；

提前的时间应为从发出合闸命令到断路器主触头闭合的时间，其中主要为断路器合闸时间，约为～;

测试量为越前相角，合闸时需要的越前相角为滑差角频率与断路器合闸时间的乘积

δYJ=ωs·tQF

原理上能保证断路器触头闭合瞬间相角差为零；然而由于断路器合闸时间的分散性，实际合闸瞬间仍有相角差

恒定越前时间并列装置的整定计算

1.越前时间（tYJ=tc+tQF）

tc—自动装置合闸出口回路的动作时间tQF—并列断路器的合闸时间

tYJ主要决定于tQF，其值随并列断路器的类型而变化。

2.确定越前时间的最大误差

3.允许的电压差（≤~），满足后不再考虑电压差的影响，即认为电压相等

4.根据允许的最大冲击电流确定允许的合闸相位差

δey单位为rad，（度/180）xπ

5.确定允许的滑差角频率ωsy

6.脉动电压周期Ts=2π/ωsy

实现实际采用的预测校正法

①算本计算点i的相角差δi，若2π-δ

i=δYJ，则立刻发出合闸信号；否则

进行下一步。

②测下一个计算点的相角差

δi+1=δi+ωsiTx+(Δωsi/Δt)Tx2

③判断：

若2π-δi+1>YJ，则合闸时间未到，返回①继续等待；

若2π-δi+1

备用电源自动投入装置（AAT）

定义

当工作电源(或工作设备)因故障被断开以后,能自动、迅速地将备用电源(或备用设备)投入工作,保证用户连续供电的一种装置

分类

1.明备用：正常情况下有明显断开的备用电源或设备

2.暗备用：正常情况下没有断开的电源和设备，而是利用分段母线间的分段断路器取得相互备用。

优点

1.提高供电可靠性，节省建设投资

2.简化继电保护

3.限制短路电流，提高母线残余电压应用

1.装有备用电源的发电厂厂用电源和变电所所用电源

2.由双电源供电且其中一个电源经常断开作为备用的变电所

3.变电所内有备用变压器或互为备用的母线段

4.有备用机组的某些辅机基本要求

1.工作电源电压不论何种原因消失

时,AAT装置均应动作（实现：AAT在工作母线上设置独立的低压启动部

分；当工作母线失去电压后，起动部分动作。）

2.应保证在工作电源断开后AAT装置才动作

（实现：利用供电元件侧断路器的动断触点启动AAT）

装置应保证只动作一次

（实现：控制备用电源断路器的合闸脉冲,使之只能合闸一次而不能合闸两

次）

4.当工作母线和备用母线同时失去电压

时，AAT装置不应起动（实现：备用

电源必须具备有压鉴定功能。）

动作时间应该使负荷停电时间尽可能的短。运行经验表明：取为宜.

6.电压互感器二次侧熔断时，AAT装置不应动作。低压启动部分采用两个低电压继电器，触点串联。

7.一个备用电源同时作为几个工作电源的备用时，如果备用电源己代替一个工作电源,当另一个工作电源又被断开时，AAT装置应仍能动作，只要事先己核实备用电源的容量能满足.

8.应检验AAT装置动作时备用电源的过负荷情况，并满足电动机自起动的要求

励磁控制系统组成

励磁功率单元：向同步发电机转子提供直流励磁电流

励磁调节器：根据测量的信息和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出

励磁控制系统的作用

1.电压调节

2.控制无功功率的分配

3.提高发电机并联运行的稳定性（静态、暂态）

4.改善电力系统的运行条件

改善异步电动机的自启动条件

为发电机异步运行和自同期并列创造条件

提高继电保护装置工作的正确性

5.水轮发电机组的强行减励

对励磁系统的要求

对励磁调节器的要求

1.正常运行时，能反映发电机电压高低并将其维持在给定水平

2.能合理分配机组间的无功功率，实现无功功率的转移

3.对远距离输电的发电机组，为了能够在人工稳定区域运行（增加静稳传输能力），要求无失灵区

4.能迅速反映故障，具备强行励磁等控制功能，以提高暂态稳定水平和改善系统运行条件

5.时间常数小，能迅速响应输入信息的变化

6.长期稳定可靠

对励磁功率单元的要求

1.有足够的可靠性和调节容量，以适应各种工况需要

2.具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度

励磁顶值电压UEFq：强励时励磁功率单元可提供的最高输出电压值。

•强励倍数：励磁顶值电压UEFq与额定工况时的励电压UEFe之比（视制

造成本，常取～2）。

•励磁电压上升速度：衡量励磁功率单元动态行为（快速响应能力）的指

标。具体指标有两种，即励磁电压响应比和响应时间

•励磁电压响应比：通常将励磁电压在最初内上升的平均速率定义为励磁电压响应比

•励磁系统响应时间：从额定条件开始，励磁电压增量达到×(顶值电压-

额定电压)所需要的时间

同步发电机励磁系统类型

直流励磁机励磁系统

(1)自励直流励磁机励磁系统

励磁调节器的容量得到减小，特别适合功率放大系数较小、由电磁元件组成的励磁调节器

(2)他励直流励磁机励磁系统与自励方式相比，时间常数较小，提高了励磁系统的电压增长速度，一般用于水轮发电机组

直流励磁机励磁系统的特点

①直流励磁机有电刷、换向器等转动接

触部件，运行维护量大，是最薄弱环节。

②当励磁电流过大时，换向就很困难，

故只适合于10万kW以下中小容量的同步发电机组。

④励磁调节器常为电磁型，它以磁放大

器为功放和综合信号的元件，速度较慢，但工作较可靠

交流励磁机励磁系统

(1)自励交流励磁机励磁系统

1.自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统

2.自励交流励磁机静止整流器励磁系统

(2)他励交流励磁机励磁系统

1.交流励磁机静止整流器励磁系统

副励磁机的起励电压较高，需要外加起励电源。

缺点：加长了发电机主轴长度；副

励磁机和自励恒压调节器降低了励

磁控制系统的可靠度(解决方法：

副励磁机以永磁发电机充当)；当

发电机容量增大后，转子电流相应

增大，滑环的正常运行和维护较为

困难

2.交流励磁机旋转整流器励磁系统

（无刷励磁）

副励磁机为永磁发电机，其磁极旋

转，电枢静止。

相反地，交流励磁机磁极静止，电枢

旋转。副励磁机的磁极（N和

S）、AE的电枢、硅整流元件GZ和

EW均在同一根轴上同步旋转，它们

之间无需任何滑环和电刷等接触元

件

优点

(1)无换向器、滑环和电刷，减少维护，提高了可靠性；(2)无接触部件的磨损，故无炭粉和铜末

引起的电机线圈的污染，从而绝缘寿命较长。

缺点

(1)与转子回路连接的旋转元件无引线输

出，因而不易检测和监视各种信息；

(2)无法采用传统的装置灭磁；

(3)可靠性要求较高；

(4)响应速度较慢（通过励磁机转子采用

叠片结构、减小绕组电感、增加励磁机励磁绕组顶值电压、引入转子电压深度负反馈等措施，以减小励磁机的等值时间常数）。

发电机自并励励磁系统（静止励磁系统）

优点：取消了励磁机，设备和接线简单，可靠性提高；缩短了机组长度，降低了造价；调节速度很快，主要用于大型发电机组，尤其适合于水轮机组

疑虑：发电机近端短路时是否满足强励要求，机组此时是否会失磁；由于短路

电流的迅速衰减，带时限的继电保护是否会拒绝动作

解决：在短路刚开始的秒内，自励方式与它励方式的励磁很接近，因此只需配合快速保护，并适当提高强励倍数，这种方式是可以采用的；至于带时限的继电保护，可采取一些措施加以解决

励磁控制系统的调节特性

自动励磁调节器组成

基本控制部分:调差、测量比较、综合放大、同步与移相触发及可控整流环节组成，总体静态特性由各部分的静态特性合成得到

辅助控制部分:

励磁系统稳定器

电力系统稳定器

励磁限制器

区别

基本控制部分:正常运行时，这些环节起到实现电压调节和无功功率分配等最基本的功能。辅助控制部分:辅助控制不参与正常情况下的自动控制，仅在发生非正常运行工况，需要励磁调节器具有某些特有的限制功能时起相应控制作用。

励磁调节器静态特性

（发电机端电压与励磁机励磁绕组电压的关系）

励磁调节器结构

励磁调节器静态工作特性

励磁调节器呈比例调节特性，即当UG偏高时，应降低UAVR；当UG偏低时，应增大UAVR。这样，有助于发电机电压稳定励磁机静态工作特性

发电机转子电流IEF（励磁机的输出）与励磁机的励磁电流IEE或UAVR（也即励磁机的输入）间的关系。通常该关系为线性

发电机端电压与其励磁电流的关系

同步发电机的调节特性（三者合成）

为保持发电机端电压不变，发电机的励磁电流与发电机无功负荷电流之间的关系曲线。

调差系数δ

δ=(UG1-UG2)/UGe=UG1*-UG2*=ΔUG* UGe为发电机额定端电压

UG1为发电机空载（IQ=0或Q=0）时的端电压

UG2为发电机承受额定无功电流或无功功率时的端电压，常取

UG2=UGe

δ表征了同步发电机励磁控制系统维持发电机端电压的能力。δ越小，无功负荷变化时，UG变动越小。

在实际系统中，励磁调节器中设有调差单元，以供调试人员在系统不同运行条件下设定不同的调差系数。

下垂特性的斜率k=-δ

使用下垂特性的原因(机组间的无功功率分配)

同步发电机励磁控制系统调节特性的平移

发电机投入或退出运行时，要求能平稳地转移负荷，以防引起对电网的冲击

无功功率的调差特性实际调差系数非常小，无功电流变化时发电机的端电压近似不变，标么值约1，故无功电流可替换为无功功率

调差特性的分析

两台无差调节特性

两台无差调节特性的机组不能并联运行无差+正差

无功负荷增量全部由无差特性机组承担，这种分配方式极不合理，故很少采用或不用

无差+负差

工作点a不稳定

功率增量与电压增量间的关系

1)发电机承担的无功负荷增量与电压偏差成正比，与调差系数成反比。

2)对于并联运行的发电机组，无功负荷波动时，UG*相同，δ较小的机组承担较大的ΔIQ*。

3)希望各机组的ΔIQ*相同，因此就要求在公共母线上并联运行的各发电机组具有近似相同的调差系数

4)δ取值，3%～5%。

计算

1.各机组额定无功功率QGN=PGN·tanφ（有无差调节特性时，算额定视在功率SGN。

当SGN>QΣ,则无差机组全部承担QΣ）2.等值调压系数（调压系数不等时）

δΣ=（QG1N+QG2N）/(QG1N/δ1+QG2N/δ2)

3.确定母线电压波动ΔU*=-δΣ·ΔQΣ*

4.确定各机组无功负荷波动量

ΔQG1*=-ΔU*/δ1ΔQG1=ΔQG1*·QG1N

ΔQG2*=-ΔU*/δ2ΔQG2=ΔQG2*·QG2N

自动励磁调节器的运行限制

瞬时电流限制

当快速励磁系统的励磁电压达到允许的最大励磁顶值电压时，必须对励磁机的励磁电流进行限制；否则励磁电流继续增加，导致励磁机输出电压继续增加而影响发电机的安全运行

最大励磁限制

受转子绕组的发热限制，强励时间不允许超过规定值

最小励磁限制发电机进相运行(空载电势低于系统电压)时，吸收的无功功率随励磁电流的减小

而增加。由于进相受到稳定极限、绕组

端部发热的制约，具有一定的限制，因

此必须设置最小励磁限制器以防发电机

欠励磁运行过于严重而影响系统的稳定性、绕组端部发热过于严重

磁通限制

交流磁通量与电压/频率比值成正比。发电机机磁通限制器，用于防止发电机及

其相连主变压器由于电压过高、频率过

低引起铁心饱和发热

失磁监控

失磁时，发电机端电压下降，输出功率

下降，发电机升速并进入可能异步运行

状态

电力系统无功和电压控制

无功功率的产生

电力设备(电动机、变压器等)在通电后

开始工作时，会产生一个与电压有关的

时变电磁场。电磁场储存有能量，而电

磁场的时变特性决定其储存的能量也是

时变的。电力设备与电源交换的该部分能量的流动即为无功功率影响

1.无功功率的流动导致输电线路、变压

器的电流增加，其中的功率损耗(有

功、无功)也将增加，增加了系统中

的能量损失，降低了电力网的输电效率

2.当输电线路、变压器传输过量的无功

功率时，易导致首末端的电压损耗过大而末端电压不符合要求

电压偏移的影响

1.对负荷

异步电动机：电压低，定子电流显着增大，温升增加，可能导致绝缘老

化、电机烧损；电压高，破坏绝

缘。

电热设备：电压低，大大降低发热量。

照明设备：电压低，发光不足；电

压高，影响寿命。

家用电器（如电视）：电压低，图像不稳定；电压高，影响显像管寿命2.对自身电压低：功率损耗增大，可危及电力系统运行的稳定性

电压高：破坏设备绝缘、超高压网络电晕损耗对传输容量的影响很大电压调节目标

通过调节电压差和功率因数

措施

1.发电机调压；

2.同步调相机调压；

3.利用变压器分接头调压；

4.静电电容器调压；

5.静止无功补偿器（SVC）调压；

6.串联补偿调压；

7.切去部分负荷调压；

8.改变电网无功功率分布调压

发电机调压

发电机不仅是有功功率的电源，也是无功功率的电源，发电机还能通过进相运行吸收无功功率，所以可用调整发电机端电压。这是一种充分利用发电机设备，不需要额外投资的调压手段。如果发电机有充足的无功备用，通过调节

励磁电流增大发电机电势，可以从整体上提高电网的电压水平，提高电压的稳定性

非额定功率因数下运行时可能发出的有功功率P和无功功率Q要受定子电流额定值（额定视在功率）、转子电流额定值（空载电势）、原动机出力（额定有功功率）的限制

另外，还存在最小功率限制(锅炉燃烧的稳定性)，定子端部发热限制(磁滞、涡流损耗磁滞、涡流损耗)，和同步运行稳定性的限制，和同步运行稳定性的限制(电动势过小，影响发电机内部功率输送的极限动势过小，影响发电机内部功率输送的极限)

变压器调压及其存在的问题

电力系统中设有很多可在线调压的变压器。当其一次侧电压偏低或偏高时可通过调节其变比以维持二次侧电压基本恒定。

实际运行中，由于负荷的峰谷差较大，可能要频繁调整分接头，这会引起电压的波动。如果系统的无功不足，当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升高，该地区所需的无功功率增大，可能扩大系统的无功缺额，导致整个系统的电压水平更加下降，严重的还会产生电压崩溃。

串联补偿调压

采用串联电容器补偿线路的部分串联阻抗，从而降低传送功率时的无功损耗，并使电压损耗中的QX/V分量减小，提高线路末端电压。它还可以提高网络的功率传输能力进而提高系统的静稳极限。早期用固定串联补偿器提高线路输送容量，现在晶闸管可控串联补偿器（TCSC）是主要的FACTS装置。

同步调相机调压

同步调相机相当于空载运行的同步电动机，也就是只能输出、吸收无功功率的发电机。它可以过励磁运行，也可以欠励磁运行，运行状态根据系统的要求调节。在过励磁运行时，它向系统提供给感性无功功率，起无功电源的作

用；在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功功率，起无功负荷的作用。同步调相机可以强励，有过载能力。

固定电容器调压(MSC)

固定电容器通过断路器连接到母线。固定电容器产生无功功率，从而为母线上的其他负荷提供无功。

其产生的无功与电压的平方成正比。在母线电压偏低时，其产生的无功也将降低。

该方式投资省，可靠性高。

静止无功补偿器（SVC）调压

是一种广泛使用的快速响应无功功率补偿和电压调节设备，对于支持系统电压和防止电压崩溃，是一种强有力的措施。SVC是晶闸管控制/投切的电抗器和晶闸管投切的电容器，或者它们组合而成的控制器的统称。它由电容器组与可调电抗器组成，通过向系统提供或吸取无功功率进行调压。可以进行连续调节。

切去部分负荷调压当已不能采取上述措施，或上述措施调节电压的速度不够快时，或系统发生了紧急事故电压急剧下降时，应该考虑适当地切去部分负荷，以确保整个系统的安全运行。

改变电网无功功率分布调压(OPF)

根据优化的原理改变无功功率分布，达到调压的目的。

注意事项

在无功功率不足的系统中，首要的问题是增加无功功率补偿设备，而不能只靠调整变压器电压的方法。

在无功电源充裕的系统中，应大力采用和推广有载变压器调压。

一般采用地区自动调节电压与集中自动调节电压相结合的方式，即就地控制和集中控制相结合的方式

中枢点电压管理

电压中枢点就是那些反映系统电压水平的主要发电厂的高压母线、枢纽变电所低压母线或有大量地方负荷的发电机母线。

认为：只要控制好中枢点电压，其它母线的电压就能满足要求

中枢点的电压偏移

中枢点电压和所代表的负荷点电压的关系？

根据负荷对电压的要求，任何时刻应满足：

UA=UB=~UN

逆调压方式

在大负荷时升高电压，小负荷时降低电压的调压方式。

一般采用逆调压方式，在最大负荷时可保持中枢点电压比线路额定电压高5％，在最小负荷时保持为线路额定电压。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求采用这种调压方式。

顺调压方式

大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的％；小负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的％的调压模式。对于某些供电距离较近，或者符合变动不大的变电所，可以采用这种调压方式。

恒调压方式

介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。即在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高2％～5％

电力系统频率及有功功率的自动调节1)负荷的功率-频率特性：定义负荷有

功功率随系统频率变化的特性

P

L

=F(f)。

负荷调节效应系数:用负荷有功功率

-频率特性的导数来衡量负荷有功功

率随频率的变化关系，此即负荷的

频率调节效应系数K L

2)发电机功率-频率特性：

无调速器：发电机组功率频率特性

反映发电机输出有功功率随系统频

率的变化关系P G=F(f)

有调速器：系统频率改变时，发电

机调速系统工作，改变进水（汽）

量以适应负荷的需要，从而发电机输出的有功功率也发生变化。

调差系数：系统频率增量标幺值与系统输出有功增量标幺值之比的负值

R∗=−f∗

P∗=−f f N

⁄

P P GN

⁄

单位调节功率：单位调节功率为调差系数的倒数，反映系统变化单位频率时发电机增加(减小)的有功功率增量。

机组并联时的调差系数：

R=

1

∑1R

i

n

i=1

R∗=

∑P GNi

n

i=1

∑P GNi

R i∗

n

i=1

调节特性的失灵区（描述，缺点，优点）：测量元件不灵敏造成调速器具有一定的失灵区，使得在理想调节特性附近产生一条失灵带。失灵带的宽度以失灵度ε表示：ε=⊿fw/f N=fw*

缺点：失灵带导致功率误差

优点：防止阀门频繁调节，产生负面影响3)电力系统的频率特性：电力系统的频

率特性取决于发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性

电力系统一次频率调整的原理

4)调速器：

调速器分类：机械式、机械液压式、电气液压式、数字液压式

机械液压结构和工作原理：测速机构

①汽轮机主轴带动的齿轮传动机构②

离心飞摆执行机构①油动机②错油门

原理：转速上升时，离心飞摆主轴

上升。若调频器不动作，则连杆带

动错油门两个凸肩上移，在油压作

用下使油动机活塞下移，关小进汽

阀（减小蒸汽机的输入功率）。在

油动机活塞下移时，带动连杆下

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。5)动态特性研究：

调速器传递函数

X B=

K n=K2K4

⁄

1+s(T n=1K3K4

⁄)

[

P c(s)−

1

R=K2K1

⁄

F(s)]

原动机传递函数

非再热：G T(s)=

K T 1+sT T

再热：G T(s)=

K T(1+sK r T r) (1+sT T)(1+sT r)

水轮：G n(s)=

1−T w s 1+0.5sT w

发电机组传递函数

单区域电力系统的传递函数及结构框图

电力网的频率调节特性

6)电力系统自动调频：

各类机组的安排（基荷机组，峰荷

机组，调频机组）：①基荷电厂—

—承担划负荷的不变部分，即基荷

②调峰电厂——承担计划负荷的变

动部分③调频电厂——承担计划外

负荷

方法分类

①主导发电机法只设1个调频电厂，

容量受到限制，只适用于中小型

系统；调频电厂中只有一台主导

机组对f起直接调节作用，其余机

组（主要解决主导机组容量不足

的问题）间接地起辅助调频的作

用，尤其在负荷变动初期，起调

频的只有主导机组，只有当主导

机组输出功率改变后其余机组的

输出功率才跟着改变，因此，此

种方法调节速度较慢。

②积差调节法：多个电厂或机组参

与调频，其容量得到保证，且调

频的结果必然是：f i()=0；纯积分环节降低了调节的速度。

③改进积差调节法

④联合自动调频：可以进行潮流的

安全和经济分配

各方法的特点，

联合电力系统调频的调频方式（FFC，FTC，TBC）：

方式1：按频差要求进行调节（恒定频率控制，

FFC，单一系统观点）

方式2：按联络线交换功率偏差要求进行调节（恒定

交换功率控制，FTC）

方式3：既按频差又按联络线交换功

率偏差（TBC）

要求进行调节（多系统观点）

两区域互联时的TBC频率变化

7)电力系统的经济调度：

微增率，微增率b=耗量微增量F

输出功率微增量P

同一电厂：各机组间按等微增率原则分配有功负荷时最经济。

发电厂之间：各机组间按等(修正后)微增率原则分配有功负荷时最经济。

等微增率准则：多台机组并联运行时，当他们的微增率相等时，总的燃料消耗最少。

低频运行的危害

频率下降可能导致发电厂厂用电气设备消耗的功率变小或不正常工作而导致发电机发电功率减小并引起系统频率雪崩式下降；

发电机叶片振动变大，轻则影响使用寿命，重则产生裂纹；

频率下降可影响某些测量仪器的准确性或继电保护设备动作的准确性；还会影响系统运行的经济性；

电力设备在额定频率、额定电压下效率最高

自动低频减载的原理

低频减载装置切除相应的功率不能过多，也不能过少；

系统频率恢复到指定的fh以上；

系统的功率缺额是随机的

最大功率缺额的确定

将最大功率缺额所需切除的负荷功率分配到若干级，即分级切除负荷。不重要负荷先切除，重要负荷晚切除

第一级启动频率f1的选择

末级启动频率fn的选择

频率级差Δf=(f1-fn)/(n-1)

每级切除负荷的原则

系统功率缺额大，则为恢复到fh，第i 级自动减载装置所需切除的负荷功率也大，反之亦然

后备段的设置

防止系统稳定于一个低于恢复频率的频率上，后备段的启动时间较长，以防止在系统频率继续下降时后备段误动作

防止误动作措施

误动作现象：

系统电压下降时频率继电器可能错误估计系统频率而引起低频减载装置误动作；

当系统容量不大且有很大的冲击负荷时，可能造成系统频率瞬时下降而引起低频减载装置误动作。

解决方法：

采用一个时延以躲开暂态过程可能出现的误动作。

通过引入其他信号进行闭锁。

进行按频率自动重合闸。

包哥&提壶老祖

电力系统自动装置

电力系统自动装置 一．选择题 1.应保证在工作电源或备用设备断开后，才投入备用电源或备用设备。 2.AA T装置应保证只动作一次是为了防止备用电源或设备多次遭受故障冲击。 3.输电线路采用自动重合闸其作用提高输电线路供电可靠性，减少因瞬时性故障造成停电。 4.自动重合闸可按控制开关位置与QF位置不对应的原理启动，即控制开关在合闸后位置，而QF实际在断开位置时起动自动重合闸。 5.在用控制开关或通过遥控装置将QF断开情况下，自动重合闸不应动作。 6.自动重合闸的动作次数是在任何情况下预先的规定。 7.单侧电源线路上，装有三相一次自动重合闸，当发生永久性故障时，QF将二次切断短路电流。 8.手动操作姜QF跳闸时，重合闸不应该动作，误碰或继电保护误动引起QF跳闸时重合闸应该动作，手动操作将QF投于故障线路或是继电保护动作跳闸时重合闸不应该动作，运行线路故障使继电保护动作跳闸时重合闸应该动作。 9.双侧电源线采用无电压检定和同步检定自动重合闸，线路上发生故障时无压侧断路器首先重合。 10. 双侧电源线采用无电压检定和同步检定自动重合闸，线路上发生永久故障时无压侧断路器自动重合一次，同步侧断路器不重合。

11. 双侧电源线采用无电压检定和同步检定自动重合闸两侧的无电压检定继电器和同步检定继电器的投入情况是同步侧投入同步检定继电器，无压测投入无压检定继电器和同步检定继电器。 12.检查平行线路电流的自动重合闸检查另一回线路电流的目的是检测量测电源是否同步。 13.具有几段串联的辐射形线路，如果采用重合闸前加速保护动作的配合关系，则重合闸装置仅装在靠近电源一段线路的供电侧。 14.单相重合闸动作时间应该比三相重合闸动作时间长，原因是潜供电流影响故障点消弧时间加长。 15.准同步并列的方法是，发电机并列合闸前已加励磁，当发电机电压与并列点系统侧电压的ψ、f、V接近相等时将发电机QF合闸完成并列操作。 16.自同步并列操作合闸条件是发电机未加励磁，接近同步转速。 17.发电机并列合闸时，如果测到滑前周期是10s，说明此时发电机与系统之间的频差是0.1Hz。 18.正弦整步电压是含有△U与△F信息，且含有相位差信息。 19.线性整步电压是含有△F与相位差信息，但不含△U信息。 20.线性整步电压的斜率与发电机和系统之间的△F成正比关系。 21.线性整步电压的周期与发电机和系统之间的△F成反比关系。 22.线性整步电压的最大值对应发电机和系统电压的△δ由接入的发电机电压和系统电压的极性决定。 23.因为线性整步电压不含△U信息，所以可以通过直接比较发电机电压和系统侧电压幅值完成压差检查。

电力系统自动装置原理

2、现场总线系统中路由器的功能：主要起到路由、中继、数据交换等功能。 3、发电机并列的理想条件：W G=W X或f G=f x （频率相等）；U G=U X （电压幅值相等）；6 e=0 （相角差为零） 4、同步发电机的并列方法：准同期并列、自同期并列。 5、脉动电压波形中载有准同期并列所需检测的信息：电压幅值差、频率差以及相角差随时间变化的规律。 6、准同期并列装置主要组成：频率差控制单元、电压差控制单元、合闸信号控制单元。 7、同步发电机的准同期并列装置按自动化程度分为：半自动并列装置、自动并列装置。 8、同步发电机的励磁系统组成：励磁功率单元、励磁调节器。 9、直流励磁机励磁系统按励磁机励磁绕组供电方式的不同分为：自励式、他励式。 10、按照电压调节的原理来划分，电压调节可分为：反馈型、补偿型。 11、励磁控制系统动态特性指标：上升时间y、超调量。p、调整时间ts. 12、系统频率f和发电机转速n的关系：f=pn/60（p发电机极对数，n机组每分钟转数） 13、负荷的频率调节效应系数：阮*=工n i=1ia i fi T* 发电机组的调差系数R=- f/A P G 14、调速器分为：机械液压调速器、电气液压调速器。（PI、PID） 15、汽轮发电机组调速器的不灵敏区为0.1%~0.5%,水轮发电机组调速器的不灵敏区为0.1%~0.7% 16、汽轮机长期低于49~49.5Hz以下运行时，叶片容易产生裂纹。 1、量化：把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量 单位倍数来表示该幅值。 编码：把量化信号的数值用二进制数码表示。 2、同步发电机自动并列过程中脉动电压：方向不变，大小随时间周期性变化的电压。 3、恒定越前相角并列装置：在脉动电压U S到达6 e=0之前的某一恒定越前6 YJ相角时发出合闸信号。恒定越前时间并列装置：在脉动电压U S到达两电压相量U G、U X重合（6 e=0）之前的某一恒定t YJ时间差时发出合闸信号。 4、滑差角频率：W S=2n f S（f S滑差频率）。 5、整步电压：自动并列装置检测并列条件的电压。 U SL=2U SLm-U SLm/n 6 e（n三6 eW2n ）这种完全理想化描述的两直线，与横轴形成一个三角形，称为三角波整步电压。 6、直流励磁机励磁系统：同步发电机的容量不大，励磁电流由与发电机组同轴的直流发电机共给。 交流励磁机励磁系统：大容量机组的励磁功率单元就采用了交流发电机和半导体整流元件组成的。 7、整流电路的主要任务：将交流电压整流成直流电压供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁绕组。 8、发电机励磁控制系统的调差系数：6 =U G1-U G2/U GN=AU G*（U GN发电机额定电压，U G1、U G2分别为空载运行和额定无功电流时的发电机电压）。调差系数6表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 9、磁阻发送器的作用：将转速转换为相应频率的电压信号。 10、频率-电压变送器的作用：将磁阻发送器输出的脉冲信号转换成与转速成正比的输出电压值Un。 11、自动低频减载装置的任务：迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达 到有功功率的平衡，以确保电力系统安全运行，防止事故的扩大。 12、电力系统中频率特性中，一次调节和二次调节的区别：一次调节是调速器调节，是经过系统内部自身调 节；二次调节是调频器调节，是经过外部对频率的改变产生的调节。 励磁自动控制系统开环传递函数有4个，1个零点。

电力系统自动装置原理

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 ?G =?X 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。 ②断路器合闸动作误差时间%205.0t ?=?QF =0.1 s 自动并列装置最大误差时间c t ?=0.05 s 故 允许滑差角频率sy ω=c QF ey t t ?+?δ=05.01.0199.0+=1.33 rad/s ③脉动电压周期s T =sy 2ωπ=33 .12π=4.7 s 10. 整步电压：自动并列装置检测并列条件的电压

电力系统自动装置知识点整理

电力系统自动装置知识 点整理 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

何谓并列操作？对未投入运行的待并网发电机组进行适当操作，使其电压与并列点电压之间满足并列条件的一系列操作。 并列原则 1.并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值不超过允许值（1~2倍的额定电流）； 2.发电机组并入电网后，应能迅速（暂态过程要短）进入同步运行状态，以减小对系统的扰动。 并列方法分类 1.自同步 合闸瞬间，发电机无电势而被拉入同步2.准同步 合闸瞬间，发电机电势与系统母线电压、频率和相位接近而被拉入同步 发电机并网 发电机“并”到系统 两系统并网 两系统间的并列操作尚未有电气联系 （并网前两系统相互独立，频率一般不同；需满足三个条件时才能进行并列。存在频率差，实现易） 已有电气联系 （并列前两侧已存在电气联系，电压可能不同，但频率相同；相当于在两侧之间增加一条连线；因此也叫做“合环”。）自同步并列优缺点 优：1.不需选择并列合闸时机，操控简单 2.在电力系统发生事故、频率波动 较大的情况下，可迅速并列，避 免故障扩大 缺：1.不能用于两个系统之间的并列操作 2.冲击电流大；会引起附近电压降低准同步并列理想并列条件（冲击电流为零） ωG=ωx（或fG=fx），UG=Ux，δe=0

（实际运行中，理想并列条件难以完全实现，也没有必要完全实现。实际上，只要满足并列操作的两项原则即可。）准同步并列偏离理想并列条件时的后果分析 实际上，电压幅值差、频率差和相位差均存在，分析较繁琐。为此，做如下简化： 1.仅存在电压幅值差（即fG=fx,δ e=0,UG≠Ux） 冲击电流 最大瞬时值冲击电流的电动力对发电机端部绕组产生影响（定子绕组端部的机械强度最弱） 2.仅存在合闸相角差（即fG=fx,δe≠ 0,UG=Ux） 冲击电流有效值 合闸后发电机与系统立刻进行有功功率交换，使机组联轴受到突然冲击，对机组和系统运行均不利 3.仅存在频率差(即fG≠fx,δe=0,UG=Ux) 此时断路器QF两侧电压差为脉动电压设 幅值(称为正弦整步电压) 频率差限制的重要性:过大可能导致功率振荡并失去同步,故必须对合闸时的频率差进行限制。 正弦整步电压:它反映了发电机和系统间电压矢量的相位差，是短路器两端电压的幅值包络线 准同步并列的实际条件一般规定为：（1）电压幅值接近相等，误差不应超过±（10%~15%）的额定电压； （2）发电机频率和系统频率应接近相等，误差不应超过±（%~%）的额定频率； （3）发电机电压和系统电压相位接近时合闸，合闸时的相位差一般不应超过10°准同期并列装置的信号检测相角差检测正弦整步电压法 包含信息：电压幅值差、频率差、相角差

电力系统自动装置讲解

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。

电力系统自动装置复习要点Ab

电力系统自动装置复习要点 1 电力系统自动装置的硬件结构：电力系统自动装置一般为微机控制系统，包括微型机系统、人机接口、通信接口、模拟量I/O输入/输出、开关量I/O等部分。 2 电力系统自动装置分类：根据微型机类型分为：嵌入式自动装置、采用工控机的控制系统、分布控制系统（集散控制系统和现场总线控制系统）。 电力系统自动装置的软件组成：1）信号采集与处理子程序采集开关量、脉冲量和模拟量，并进行预处理。2）监控程序分析、判断和决策子程序，3）外设管理子程序如键盘输入，液晶显示等管理程序。4）通讯子程序与上位机等的通讯程序。5）系统管理程序协调管理上述程序的主程序。 4采样过程，采样定理与采样方式：对连续的模拟信号X(t)按一定的时间间隔Ts，抽取相应的瞬时值，这个过程为采样。采样过程是在一个时间和幅值上连续的模拟信号X(t)，通过一个周期性开闭（周期为Ts。开关闭合时间为t）采样开关S后，在开关输出端输出一串在时间上离散的脉冲信号Xs(nTs)。在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>=2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍；采样定理又称奈奎斯特定理。采样方式：同步采样：A/D变换器或采样保持器数量多。顺序采样：只需一个公用的采样保持器和A/D转换器。 5“有舍有入”的量化方法与编码： 量化就是把采样信号的幅值与某个最小量单位的一系列整数倍比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量单位倍数来表示该幅值。量化方法用“有舍有入”的量化方法，即将信号幅值分为若干层，各层的间隔相等，且等于量化单位q，当信号幅值小于量化单位q/2时进一个量化单位。这种量化方法引起的误差可控制在较小的范围，通常精度不低于模拟表计，大部分A/D转换器均采用这种方法。编码：是把量化信号的数值用二进制代码表示称为编码。量化和编码窦世 友A/D转换器完成。 6标度变换：A/D得到的数据为数字量，即 使进行了码制转换，仍不等于原来带有量纲 的参数值，仅仅对应于被测参数的大小，必 须把它转换成带有量纲的数值后才能显示、 打印和应用，这种变换称为标度变换。 7 A/D转换器的主要技术指标：描述A/D转 换器的主要技术指标有分辨率、输入极性、 量程、精度和转换时间等。分辨率： 式中N — A/D转换器的字长；UFSR — 满量程电压，V 最大量化误差为： 8基于傅里叶算法的非正弦周期信号基波量 的计算：傅立叶算法：用于非正弦周期性信 号基波量的幅值和相位计算。例：设交流 电压一个工频周期内瞬时采样值 为，采样点数，则基波 电压的实部和虚部分别为： 设采用同步采样。若已求得abc 三相电流、 电压的实部和虚部，对应“三表法”，则有 式中，各电压电流量均取有效值。 9开关量电气隔离目的及方法：目的抑制电 磁干扰。继电器隔离接点回路工作电压常 为+24V。光耦隔离输入和输出回路电源不 共地。特点：体积小，速度快，绝缘好必 要时，采用继电器+光耦双重隔离。 10开关消抖的目的和方法滤波消抖开 关状态变位时，可能抖动（俗称啄米），导 致误判。消抖措施：低通滤波；施密特触发 器；软件消抖。 开关量状态的软件识别 11开关量状态识别及开关变位识别◆状态 /2N FSR q U = 1 max /2/2N FSR e q U+ =±=± 0111 ,,, u u u 061115721048 11 [())()] 62 R U u u u u u u u u u u =-+--++-- 392481015711 11 [())()] 622 I U u u u u u u u u u u =--++--++-- m U=1 tg I R U U θ- = ,, () R R I k k k k k a b c I P U I U I = =+ ∑ ,, () I R R k k k k k a b c I Q U I U I = =- ∑

自动装置知识点

《电力系统自动装置原理》知识点 杨冠城主编 绪论 1.电力系统自动装置 对发电厂、变电所电气设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。 电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置。 2.电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。 (1)按运行计划将发电机并网运行的操作为正常操作。 (2)电网突然发生事故，为防止事故扩大的紧急操作为反事故操作。 防止电力系统的系统性事故采取相应对策的自动操作装置称为电力系统安全自动控制装置。 3．电力安全装置 发电厂、变电所等电力系统运行操作的安全装置，是为了保障电力系统运行人员的人身安全的监护装置。自动装置及其数据的采集处理 电力系统运行的主要参数是连续的模拟量，而计算机内部参与运算的信号是离散的二进制数字信号，所以，自动装置的首要任务是数据采集和模拟信号的数字化。1、硬件组成形式 从硬件方面看，目前电力系统自动装置的结构形式主要有四种:即微型计算机系统、工业控制机系统、集散控制系统(Distributed control system——DCS)和现场总线系统(Field bus Control System——FCS)。 2、采样 对连续的模拟信号x(t)，按一定的时间间隔T S，抽取相应的瞬时值，这个过程称为采样。

采样过程就是一个在时间和幅值上连续的模拟信号x(t)，通过一个周期性开闭(周期为T S，开关闭合时间为τ)采样开关S后，在开关输出端输出一串在时间上离散的脉冲信号x S(nT S)。 3、采样定理 采样周期T S决定了采样信号的质量和数量： T S太小，会使x S(nT S)的数据剧增，占用大量的内存单元；T S太大，会使模拟信号的某些信息丢失，当将采样后的信号恢复成原来的信号时，就会出现信号失真现象，而失去应有的精度。因此，选择采样周期必须有一个依据，以保证x S(nT S)能不失真地恢复原信号x(t)。这个依据就是采样定理。 香农(shannon)采样定理：采样频率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来唯一表示。 4、量化 连续模拟信号经过采样后，成为时间上离散的采样值，其幅值在采样时间τ内依然是连续的。采样幅值仍然是模拟量。 为了能用计算机处理数据，采样值需转化成数字量。由于二进制代码的位数是有限的，只能代表有限个信号的电平，故在编码之前，首先要对采样信号进行“量化”。 量化就是把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量单位倍数来表示该幅值。 设N为数字量的二进制代码位数，量化单位定义为量化器满量程电压值U FSR与2N的比值，用q表示，即 q=U FSR / 2N 量化方法可以采用“有舍有入”的量化方法。5、编码 把量化信号的数值用二进制代码表示。 6、标度变换 进入A/D的信号一般是电平信号，但其意义却有所不同。例如同样是5V电压，可以代表540℃蒸汽温度，也可以代表500A电流、110kV电压等。因此，经A／D转换后的同一数字量所代表的物理意义是很不相同的。所以要由计算机乘上不同的系数进行标度转换，把它们恢复到原来的量值。

电力系统自动装置课程复习要点

《电力系统自动装置》课程复习要点 课程名称：《电力系统自动装置原理》 适用专业：电力系统自动化 辅导教材：《电力系统自动装置原理》（第5版）杨冠城主编 绪论 1、电力系统自动化对安全、经济、优质运行的作用； 2、电力系统自动化的基本内容； 3、电力系统的运行状态与调度控制。 第一章自动装置及其数据的采集处理 第一节自动装置的组成 微机，工控机，集散控制系统，现场总线控制系统 第二节采样、量化与编码技术 第三节交流采用的电量计算和前置算法 香农采样定理，量化，编码，前置处理(标度变换，数据检验，线性化，滤波)，电量计算 第二章同步发电机的自动并列 第一节概述 第二节准同期并列基本原理 第三节自动并列装置的工作原理 第四节频率差与电压差的调整 第五节微机型（数字型）并列装置的组成 同步运行、并列操作、准同步并列、自同步并列、同步并列条件、导前时间、自动准同步装置基本功能、整步电压等。从框图上熟悉线性整步电压的获得方法、波形及特点。在此基础上掌握ZZQ—5型装置的构成及功能，通过构成框图和波形图掌握合闸部分各环节的原理，尤其是合闸方框图的原理，熟悉频差方向鉴别方法及对调频部分的基本要求、调频部分的构成方框图，分析波形及特点；了解压差大小和方向鉴别的方法及调压部分的构成；清楚各部分之间的联系及ZZQ—5型装置的主要技术参数；对数字式并列装置的特点、硬件、软件有一定的了解。 第三章同步发电机的励磁自动控制系统 第一节概述 第二节同步发电机励磁系统 第三节励磁系统中的整流电路 第四节励磁控制系统调节特性和并联机组间的无功分配 第五节励磁调节装置原理 理解励磁系统的作用和对自动调节励磁装置的基本要求，励磁方式、励磁调节方式及特点；能分析可控整流电路的作用、工作原理及工作特性；掌握励磁调节器的构成、工作原理、工作特性；明确励磁调节器静特性调整的原因、内容及目的；熟悉强励、灭磁的定义及工作原理。 第四章励磁自动控制系统的动态特性 第一节概述 第二节励磁控制系统的传递函数 第三节励磁自动控制系统的稳定性 第四节励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响 1、励磁控制系统的传递函数，励磁机，励磁调节器(测量比较，综合放大，功率放大)，发电机及整个励磁控制系统的传递函数

《《电力系统自动装置》总结》

《《电力系统自动装置》总结》 1.备有电源自动投入装置（aat）：当工作电源或工作设备因故障被断开以后，能自动而迅速地将备用电源或备用设备投人工作，使用户不停电的一种自动装置。作用：①提高供电的可靠性，节省建设投资②简化继电保护③限制短路电流、提高母线残余电压。 2.明备用：在正常情况下有明显断开的备用电源或备用设备，装设有专用的备用电源或备用设备。暗备用：在正常情况下没有明显断开的备用电源或备用设备，而分段母线间利用分段断路器取得相互备用。 3.对aat装置的基本要求：①保证在工作电源确实断开后aat装置才动作。（原因：防止将备用电源或备用设备投入到故障元件上，造成aat装置动作失败，甚至扩大事故，加重设备损坏程度）②无论因何种原因工作母线上的电压消失时，aat装置均应动作。（解决措施：aat装置在工作母线上应设有独立的低电压启动部分，并设有备用电源电压监视继电器。）③aat装置应保证只动作一次。原因：多次投入对系统造成不必要的再次冲击。④aat装置的动作时间，应使用户的停电时间尽可能短为宜。原因：当工作母线上装有高压大容量电动机时，工作母线停电后因电动机反送电，使工作母线残压较高，投入备用电源时，如果备用电源电压和电动机残压之间的相角差又较大，将会产生很大的冲击电流而造成电动机的损坏。⑤低压启动部分电压互感器二次侧熔断器熔断时，aat装置不应动作。防止其误动作措施是：低电压启动部分采用两个低电压继电器，其触点串联。⑥应校验aat

装置动作时备用电源的过负荷情况及电动机自启动情况。 4.备用变压器自动投入装置原理图 5.aat装置的构成及作用：低电压启动部分（工作电源失去电压时，断开断路器）；自动合闸部分（断路器断开后，又能自动合闸）。第二章 1.自动重合闸装置（arc）：定义：将非正常操作而跳开的断路器重新自动投入的一种自动装置。作用：①提高供电的可靠性，减少因瞬时性故障停电造成的损失，对单侧电源的单回线的作用尤为显著。 ②对于双端供电的高压输电线路，可提高系统并列运行的稳定性，因而，自动重合闸技术被列为提高电力系统暂态稳定的重要措施之一。 ③可以纠正由于断路器本身机构不良或继电保护误动作而引起的断路器误跳闸。④自动重合闸与继电保护相配合，在很多情况下可以加速切除故障。 2.输电线路故障按其性质。瞬时性故障、永久性故障。 3.自动重合闸装置的基本要求：①arc应动作迅速。原因：尽量减少对用户停电造成的损失。②手动跳闸时不应重合。原因：手动属于正常运行操作。③手动合闸于故障线路时，继电保护动作使断路器跳闸后，不应重合。④arc动作次数应符合预先的规定⑤arc动作后，应能自动复归，准备好下一次再动作。⑥应能在重合闸动作后或重合闸动作前，加速继电保护的动作。⑦~应能自动闭锁 4.三相一次重合闸方式：指无论在输电线路上发生相间短路还是单相接地短路，继电保护装置动作将三相断路器一起断开，然后重合闸装置动作，将三相断路器一起合上的重合闸方式。构成：由重合闸启动回路、重合闸时

电力系统自动化基础知识总结

绪论 1、了解电力系统自动化的重要性。 ①被控对象复杂而庞大。②被控参数很多。③干扰严重。 2、掌握电力系统自动化的基本内容。 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。 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：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。②合闸相角差对并列的影响：当相角差较小时，冲击电流主要为有功电流分量。说明合闸后发电机立刻向电网输出有功功率，使机组联轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不利的。③合闸频率差对并列的影响：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。（滑差越大，并列时的冲击就越大，因而应该

电力系统自动装置知识点总结

电力系统自动装置是指利用计算机技术、通信技术和自动控制技术等，对电力系统进行监测、控制和保护的装置。它是电力系统运行的重要组成部分，具有提高电力系统安全性、可靠性和经济性的作用。以下是电力系统自动装置的一些知识点总结： 1. 监测系统：监测系统通过采集电力系统的各种参数数据，如电压、电流、功率、频率等，实时监测电力系统的运行状态。监测系统可以采用传感器、测量仪表等设备进行数据采集，并通过通信网络将数据传输到监控中心。 2. 控制系统：控制系统根据监测系统获取的数据，对电力系统进行控制操作。控制系统可以实现对电力系统的开关操作、调节发电机的输出功率、调节负荷的接入和脱离等功能。控制系统可以通过遥控装置、自动开关等设备进行操作。 3. 保护系统：保护系统是电力系统自动装置中最重要的部分，它主要用于检测和切除故障电路，保护电力设备免受损坏。保护系统可以通过电流、电压等参数的监测，判断电力系统是否存在故障，并采取相应的措施，如切除故障电路、切换备用电源等。 4. 通信系统：通信系统是电力系统自动装置的基础，它用于实现各个自动装置之间的信息传输。通信系统可以采用有线通信或无线通信方

式，如光纤通信、微波通信等。通信系统可以实现远程监控和控制，提高电力系统的运行效率和安全性。 5. 数据处理与分析：电力系统自动装置通过采集的数据，进行数据处理和分析，以提供给运行人员参考和决策。数据处理与分析可以包括数据存储、数据传输、数据统计、数据分析等功能，以实现对电力系统运行状态的全面监测和分析。 6. 安全与可靠性：电力系统自动装置的设计和运行必须考虑到安全和可靠性。安全性包括对电力设备和人员的保护，可靠性包括对电力系统运行的稳定性和可靠性的保证。电力系统自动装置需要具备故障检测和切除、备用电源切换、故障恢复等功能，以提高电力系统的安全性和可靠性。 以上是电力系统自动装置的一些知识点总结，它们是电力系统自动化技术的基础，对于电力系统的运行和管理具有重要意义。

电力系统自动装置原理

1、并列操作: 将同步发电机并入系统参加并列运行的操作 2、并列操作影响:1、产生巨大的冲击电流 2、系统电压严重下降 3、是电力系统振荡以致瓦解 3、并列时遵循如下原则： 1）并列断路器合闸时，冲击电流应该尽可能小，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 4、同步发电机的并列方法可以认为准同步并列和自同步并列两种 5、准同期并列主要是对脉动电压Us和滑角差频率w s进行检测和控制。 6、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两种 7、整步电压：自动装置检测并列条件的电压 整步信号：正弦型整步电压、线性整步电压 8、同步发电机的励磁系统通常由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成 9、同步发电机励磁控制系统的任务 1）电压控制 2）控制无功功率分配 3）提高同步发电机并列运行的稳定性

励磁对静态稳定有影响、励磁对暂态稳定有影响 4）改善电力系统的运行条件 a.改善异步电动机的自启动条件 b.为发电机异步运行创造条件 c.提高继电保护装置工作的正确性 5）水轮发电机组要求实行强行减磁 10、励磁顶值电压U EFq是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压值。该值玉额定励磁电压U FEN之比称为强励倍数 11、将励磁电压在最初0.5S内上升的平均速率定义为励磁电压响应比 12、励磁系统电压响应时间为0.1S或更短的励磁系统，称为高起始响应励磁系统。 13、静止励磁系统的主要优点: 1）励磁系统的接线比较简单无转动部分，维修费用省，可靠性高2）不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，节省基建费用 3）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度4）由发电机端取得励磁能量 缺点： 1）静止励磁系统的顶值电压受发电机端和系统侧故障的影响，在发电机近端三相短路而切除时间又较长的情况下，不能及时提供足够的励磁，以致影响电力系统暂态稳定 2）由于短路电流迅速衰减，带时限的继电保护可能不能准确动作

电力系统自动装置原理知识点

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。 3.电力系统的控制：根据电力系统的运行状态和调度要求，对电力设备进行控制操作，实现继电控制、重合闸控制、柜内控制等功能，提高电力系统的运行效率和灵活性。 4.电力系统的辅助功能：通过辅助装置实现电力系统的数据采集、命令传输、故障记录等功能，为电力系统的管理和维护提供支持。 四、电力系统自动装置的发展趋势 1.智能化：随着信息技术的发展，电力系统自动装置越来越智能化，能够进行故障自诊断、自适应控制等功能，并具备远程监控、远程控制等能力。

电力系统自动装置原理

电力系统自动装置原理 电力系统自动装置是一种高科技电气装置，它的作用是消除电力系统中出现的故障，确保电力系统运行安全可靠，提高电力系统的自动化程度。电力系统自动装置应用广泛，包括变电站自动化、电力线路故障隔离、保护配电系统、自动调控电力负载等。下面将详细介绍电力系统自动装置的原理。 1. 电力系统自动装置的分类 电力系统自动装置按照作用原理可以分为三种： （1）过电流保护 过电流保护是一种常见的保护方式，它通过检测电路中的电流大小来判断是否存在故障。当电流大于额定值或持续时间超过一定时间时，保护装置会触发，使故障线路与电力系统隔离。 （2）差动保护 差动保护是一种常用的变压器保护和母线保护方式，它是通过检测两侧的电流差异，判断电路是否存在故障，来实现快速隔离故障电路。 （3）接地保护 接地保护是针对系统接地故障而设计的保护装置，它是通过检测系统中的接地电流大小和存在的故障类型来进行分析，针对不同类型的故障进行自动隔离和恢复。

2. 电力系统自动装置的工作原理 电力系统自动装置的工作原理主要包括三个步骤：检测、判断和操作。 （1）检测 电力系统自动装置通过传感器或直接连接到线路的电流和电压信号检测电力系统中的各种信号，如故障电流、电压等。 （2）判断 当检测到电力系统中存在异常信号时，电力系统自动装置会进行判断，判断出异常信号的类型和位置，并作出相应的处理。例如，若判断出存在过电流故障，就会针对不同类型的故障进行不同的处理，如瞬时短路、接地故障或欠电压故障。 （3）操作 电力系统自动装置会根据判断结果对电力系统进行相应的操作，如切断故障电路、自动重建回路、调整电力系统运行状态等，保证电力系统的运行安全和可靠性。 3. 电力系统自动装置的优点 电力系统自动装置具有以下优点： （1）自动化程度高，能够快速准确地诊断和处理电力系统的各种故障。 （2）具有可靠性强的故障传递能力，当有部分装置发生故障时，其余装置仍能正常工作。

电力系统自动装置原理知识点

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】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. 3】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. 特点：并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下,仍有可能实现发电机的并列；容易实现自动化;但并列发电机未经励磁,并列时会从系统吸收无功,造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流. 适用场合:由于自同步并列的并列时间短且操作简单,在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列,并容易实现自动化，所以适用于在电力系统故障情况下，有些发电机的紧急并列. 4】同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？实际条件是什么？ 答：理想条件:频率相等，电压幅值相等，相角差为零。 实际条件:①电压差不应超过额定电压的5％~10％；②频率差不应超过额定频率的 0.2％～0.5％;③在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于5°. 5】在自动并列装置中，三个条件的检测？ 答：频率差的检测：（1)数字并列装置：直接测得机端电压和电网频率求出f∆、 f t ∂∆∂ 进行判断。（2)模拟并列装置:比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电平检测器动作 次序来实现f∆检测;恒定相角先于恒定时间动作时滑差小于允许值，符合并列条件. 电压差的检测：直接读入U G和U X值，然后作计算比较:采用传感器把交流电压方均根值转换成低电平直流电压，然后计算两电压间的差值,判断其是否超过该定限值，并获得待并发电机组电压高于或低于电网电压的信息； 直接比较U G和U X的幅值大小,然后读入比较结果.待并发电机电压U G和电网电压U X分别经变压器和整流桥后，在两电阻上得到与U G、U X幅值成比例的电压值U‘G和U’X,取U AB=U'X—U‘G，用整流桥得检测电压差的绝对值∣△U AB∣,电压差测量输出端的电位为U D=∣△U AB∣—U set，其中U set为允许电压差的整定电压值,当U D为正时，表明电压差超过并列条件的允许值. 相角差的检测:把电压互感器二次侧U X、U G的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波,把这两个方波信号接到异或门，当两个方波输入电平不同时，异或门的输出为高电平，用于 控制可编程定时计数器的计数时间，其计数值N即与两波形间的相角差 e δ相对应.CPU可读 取矩形波的宽度N值,求得两电压间相角差的变化轨迹.

电力系统自动化复习总结

1、同步发电机的并列方法可分为准同期并列和自同期并列两种; 2、脉动电压含有同期合闸所需的所有信息：电压幅值差、频率差和合闸相角差; 对同步发电机的励磁进行控制,是对发电机的运行实行控制的重要内容之一; 3、同步发电机励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成; 4、整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元、发电机构成的一个反馈控制系统; 5,发电机发出的有功功率只受调速器控制,与励磁电流的大小无关; 6,与无限大容量母线并联运行的机组,调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值; 7,同步发电机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; 8,电力系统的稳定分为静态稳定和暂态稳定两类; 9,发电机励磁电流的变化只是改变了机组的无功功率和功率角δ值的大小; 交流主励磁机的频率机,其频率都大于50Hz,一般主励磁机为100Hz,有实验用300Hz以上; 10,他励交流励磁机系统的主副励磁机的频率都大于50Hz ,只励磁机的频率为100Hz ,副励磁机的频率一般为500Hz ,以组成快速的励磁系统;其励磁绕组由本机电压经晶闸管整流后供电;

11,静止励磁系统,由机端励磁变压器供电给整流器电源,经三相全控整流桥直接控制发电机的励磁; 12,交流励磁系统中,如果采用了晶闸管整流桥向转子供应励磁电流时,就可以考虑用晶闸管的有源逆变特性来进行转子回路的快速灭磁; 13,交流励磁系统中,要保证逆变过程不致“颠覆”,逆变角β一般取为 40· ,即α取 140· ,并有使β不小于 30·的限制元件; 14,励磁调节器基本的控制由测量比较 , 综合放大,移相触发单元组成; 15,综合放大单元是沟通测量比较单元与移相触发单元的一个中间单元 ; 16,输入控制信号按性质分为：被调量控制量基本控制量,反馈控制量为改善控制系统动态性能的辅助控制,限制控制量按发电机运行工况要求的特殊限制量; 17,发电机的调节特性是发电机转子电流I EF与无功负荷电流I Q的关系; 18,采用电力系统稳定器PSS的作用是产生正阻尼以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩,有效的抑制低频率震荡; 为负荷的频率调节效应系数,一般K L=1-3; 20.电力系统主要是由发电机组,输电网络及负荷组成 21.电力系统中所有并列运行的发电机组都装有调速器;电力系统中所有发电厂分为调频厂和非调频厂;调频承担电力系统频率的二次调节任务,而非调频厂只参加频率的一次调节任务; 22.启动频率：一般的一轮动作频率整定在49HZ;末轮启动频率：自动减负荷装置最后一轮的动作频率最好不低于; 23. 电力系统中的有功功率电源是集中在各类发电厂中的发电机;无功功率