电力系统自动化第三版 ppt课件

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目录
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电力系统的组成结构
2 电力系统运行的特点和要求
3 电力系统的参量量纲
4 电力系统的设备及功能概述
5 电力系统自动化概述
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电力系统的参量/1
• 总装机容量
– 系统中实际安装发电机组额定有功功率的总和 – 千瓦kW、兆瓦MW、吉瓦GW – 2015年末全国发电装机容量150,828万kW，比2014年末增长10.5%
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电力系统的组成结构
2 电力系统运行的特点和要求
3 电力系统的参量量纲
4 电力系统的设备及功能概述
5 电力系统自动化概述
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电力系统运行的特点 运行的特点
平衡性：电能不能存储（抽水蓄能） 瞬时性：以光速传播 随机性：负荷随机变化 与国民经济和人民生活密切相关
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电力系统运行的要求/1
• 保证供电可靠性
，超标将引起设备损耗增大、过热等异常 – 三相电压不平衡：负序电压不平衡度≤2%，短时≤4% – 此外还有公用电网间谐波、波动和闪变等指标。
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电力系统运行的要求/3
• 提高电力系统运行的经济性
现状：电能生产的规模越来越大，消耗一次能源（煤、石油、天 然气、水能等）。其中化石能源（不可再生资源）占发电主导地 位。 – 采用高效节能的发电设备，降低发电过程的能源消耗 – 降低电能在输送、分配过程中的损耗，如无功补偿 – 大力发展电力系统的联网运行，合理分配电厂之间的负荷，让经 济性能好的电厂多发电 – 充分利用水电资源，注意水、火电厂之间的合理调配
变电所C：地方 110kV
变电所B ：
中间
35kV
地方电网 变电所D：终端
10 kV
~
~
水力发电厂 火力发电厂

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§1.3 电力网的接线方式及负荷的分类
1、电力网的接线方式 无备用接线 有备用接线
2、负荷的分类 1）一类负荷：因停电造成人身伤亡或造成财产重大损失的。 2）二类负荷：介于一类与三类负荷之间。 3）三类负荷：停电影响较小，一般不会带严重后果。
§1.4 电力线路的结构
1、架空线路：由导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具等元 件组成。
四、 电力系统运行生产的特点 1、电能生产、输送、分配和使用过程的同时性与同一性。 2、与国民经济及人民生活关系密切。 3、机电暂态及电磁暂态迅速，即过渡过程非常短促。 五、 对电力系统的基本要求 1、保证安全可靠地供电。 2、保证合格的电能质量。 3、力求系统运行的经济性。
小结：使学生掌握电力网和电力系统概念；掌握电力系 统运行生产的特点和对电力系统的基本要求。
电力网 电力系统 动力系统
配电变压器
用户
配电线路 M
1）电力网：由各个电压等级的电力线路和电力变压器构成的 网络。 2）电力系统：由发电机、电力网和用户负荷组成的系统。
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电力网及电力系统示意图
水
锅炉
库 反应堆
锅炉
水 库
锅炉 锅炉
分和电力系统共同组成 的系统。
1）介绍导线、避雷线的型号、材料、作用。 2）介绍用途不同的直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、特
种杆以及导线排列和导线换位等概念。
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3）了解导线排列方式和导线换位的概念。 4）介绍绝缘子、金具、电缆线路等概念。 学生反馈的问题及解答： (1)由输电线路和枢纽变电所组成称输电网；由配电线路和配
电变压器组成称配电网。它们之间是集中送电与分配电能 的关系。 (2)电压不能作为输配电网定义的界限。

39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
电力系统自动化基本内容页PPT文档
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。

配电网自动化发展趋势及挑战
分布式能源接入
智能化故障诊断
随着分布式能源的不断发展，配电网自动化 需要实现对分布式能源的接入和管理，确保 电力系统的稳定运行。
配电网自动化将借助智能化技术，实现对配 电网故障的快速诊断和定位，提高故障处理 效率。
自动化巡检
通信技术挑战
配电网自动化将实现自动化巡检，通过无人 机、机器人等技术手段对配电网设备进行定 期巡检，确保设备的安全稳定运行。
调度自动化定义与目标
定义
调度自动化是指利用计算机、通信 和远动等技术，实现电力系统调度 运行管理的自动化、智能化。
目标
提高电力系统运行的可靠性、经济 性和效率，优化资源配置，减少停 电时间和范围，提升供电服务质量。
调度自动化发展历程
01
02
03
第一阶段
人工调度阶段，主要依赖 人工经验和电话通信进行 调度。
实现故障快速定位与隔离 配电网自动化具备故障自检和快速定位功能，能够在发生 故障时迅速隔离故障区域，缩小停电范围，为调度自动化 提供有力的技术支持。
优化资源配置 通过配电网自动化对设备状态和负荷情况的实时监测，调 度自动化可以更加合理地分配电力资源，提高电力系统的 经济效益和社会效益。
两者在电力系统中的协同作用
协调控制策略
基于配电网实时运行状态和分布式能源出力情况，制定协调控制策略， 实现源网荷储协同优化运行。
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CATALOGUE
电力系统调度自动化与配电网自 动化发展趋势
调度自动化发展趋势及挑战
随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，调度自 动化将越来越智能化，能够实现对电力系统的更加精
准、高效的控制。
新能源接入与管理的挑战

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5、各种保护监控单元的主要功能？
➢ 馈线保护测控装置 ➢ 线路保护测控装置 ➢ 线路光纤纵差保护装置 ➢ 站用变/接地变保护测控装置 ➢ 电容器保护测控装置 ➢ 电动机保护测控装置（2） ➢ 电抗器保护测控装置 ➢ 分段开关备用电源自投保护测控装置
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5、各种保护监控单元的主要功能？
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4➢1、、实综时自数据后采集台，监分为控遥测系和统遥信的两种主；要功能？
➢2、数据统计和处理，分三点，一是限值监视和报警处理，二是遥控信号 监视和处理，三是运行数据计算和统计；
➢3、操作控制； ➢4、运行记录； ➢5、报表和历史数据； ➢6、人机界面； ➢7、保护信息； ➢8、支持电力行业标准DL\T667-1999通信规约； ➢9、操作票的生成、预言和打印； ➢10、追忆再现事故。
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2、主变压器、进线及进线开关、母线、电容器等 配套的保护测控综自设备等，主保护单元，后被保
护单元，测控单元的功能？
➢各种保护测控单元的主要功能 :
➢馈线保护测控装置 ➢线路保护测控装置 ➢线路光纤纵差保护装置 ➢站用变/接地变保护测控装置 ➢电容器保护测控装置 ➢电动机保护测控装置 ➢电抗器保护测控装置 ➢分段开关备用电源自投保护测控装置 ➢进线开关或分段(桥)开关自投测控装置
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2、主变压器、进线及进线开关、母线、电容器
等配套的保护测控综自设备等，主保护单元，后
➢被备保用护电 单源 自元投，装测置控 单 元 的 功 能 ？
➢变压器差动保护
➢变压器高压侧后备保护测控装置

输变电设备包括
➢ 变换电压的设备：如变压器。
➢ 接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断器等。
➢ 防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、 电抗器。
➢ 无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器。
➢ 载流导体：如母线，引线，电缆，架空线。
➢ 接地装置；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接地等。
各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大。 220KV电网不断完善和扩充。
从1988年起连续每年新增投产大中型发电机组超过 10000MW。
1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站 的±500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东两 大区电网实现非同期联网。
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不同标称电压下传输距离和传输功率范围
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我 国 电 网 介 绍
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目前我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压 输电、高度自动控制的新时代 。截止2008年7月装机总容 量突破7.00亿千瓦。
我国现有发电装机容量在20000MW以上的电力系统11 个，其中东北、华北、华东、华中电网装机容量均超 30000MW，华东、华中电网甚至超过40000MW，西北电 网的装机容量也达到20000MW。南方电力联营系统连结 广东、广西、贵州、云南四省电网，实现了西电东送。其 它几个独立省网，如四川、山东、福建等电网和装机容量 也超过或接近10000MW。
黄河上游拉西瓦等水电站，实现与西北联网 南部电网：红水河、澜沧江、乌江流域、贵州煤炭基地
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全国联网势在必行

（1）主站与子站之间，使用单模光纤。电力企业（供电局）， 大多在调 度中心与变电所之间已经建立了单模光纤通信网络， 配网自动化系统的 主站与子站之间的通信可以借用这个通道， 以节省再次铺设通信线路的 投资。单模光纤的传输距离在6km以上， 完全能够满足要求。
（2）子站与FTU之间形成的通信网络之间， 各个通信节点的距离较短， 很少超过3km, 多模光纤已经能够满足要求，构成自愈式双环网。
理（DSM） • 第四节 配电图资地理信息系统（
AM/FM/GIS） • 第五节 远程自动抄表计费系统
第一节 配电管理系统（DMS）概述
一、能量管理系统（EMS）与配电管理系统（DMS）
能量管理系统(EMS)是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统 ， 主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。 根据能量管理系统技术发展的配电管理系统(DMS)主要针对配电和用电系 统， 用于10kV 以下的电网。实际上我国还有城市网、地区网和县级网， 电压等级35~220kV(也有500kV)这一级网称为次输电网， 针对电源和负 荷管理亦可以采用能量管理系统或配电管理系统。
第二节 馈线自动化（FA）
一、馈线终端
一个典型的FTU系统框图
FTU在户外电杆上的安装图
法国施耐德公司FTU 产品框图
第二节 馈线自动化（FA）
二、馈线自动化的实现方式
馈线自动化方案可分为就地控制和远方控制两种类型。 前一种依靠馈线上安装的重合器和分段器自身的功能来消除
瞬时性故障和隔离永久性故障，不需要和控制中心通信即可 完成故障隔离和恢复供电； 后一种是由FTU采集到故障前后的各种信息并传送至控制中 心，由分析软件分析后确定故障区域和最佳供电恢复方案， 最后以遥控方式隔离故障区域，恢复正常区域供电。

• 当进行继电强行励磁时，励磁系统的响应曲线则常常是过阻尼的，即ζ>l 。在这种情况下，电压上升是较为＂缓慢＂的，如图2-49所示。它的过 调量是零，稳定时间是ts （即 在此以后，响应曲线与最终值的偏离始终 不大于K),上升时间为tr 。
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我国大中型同步发电机励磁系统基本技术条件
1、同步发电机在空载额定电压情况下，当电压给定阶跃响应为 ±10%时，发电机电压超调量应不大于阶跃量的50%，摆动次数不 超过3次，调节时间不超过10s。
GE (s) =
uE (s) uEE (s)
=
Nσ
K
s+
1 RE G
+
RE GS E
=
1
TE s + K E + S ' E
UEE
∑
-
1
UE
Z ad
T Es + KE
TF
SE'
+ ∑ -
1
T Es + KE
Ede
SE'
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2.2 励磁调节器各单元的传递函数
励磁调节器主要由电压测量比较、综合放大及功率放大等 单元组成。
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同步电机
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二、励磁控制系统的传递函数
在第二节中我们讨论了同步发电机的励磁系统，励磁方式多 种多样，这里只分析比较简单的他励式直流发电机系统。
教材勘误：P54，图2-50， “uEF”应为“uEE”
i EE
λλEEE DE
u EE
= uE
G
RREEE
励磁机
发电机
图图22-5-508 他励直流励磁机
一般认为，阶跃输入对系统来说是最严竣的工作状态。如 果系统在阶跃函数作用下的动态性能满足要求，那么系统 在其他形式的函数作用下，其动态性能也是令人满意的。

改善异步电动机旳自起动条件
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改善电力系统旳运营条件
为发电机异步运营发明条件同步发电机失去励磁时，需要从系统中吸收大量无功功率，造成系统电压大幅度下降，严重时危及系统旳安全运营。在此情况下，假如系统中其他发电机组能提供足够旳无功功率维持系统电压水平，则失磁旳发电机还能够在一定时间内以异步运营方式维持运营，这不但能够确保系统安全运营而且有利于机组热力设备旳运营。
第二章 同步发电机励磁自动控制系统
概述
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发电机原理
An electric generator or electric motor that uses field coils rather than permanent magnets requires a current to be present in the field coils for the device to be able to work. (from Wiki)
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水轮发电机组强行减磁
对励磁调整器旳要求具有较小旳时间常数，能迅速响应输入信息旳变化。系统正常运营时，励磁调整器应能维持发电机电压在给定旳水平。励磁控制系统旳自然调差率一般在1％以内。励磁调整器应能合理分配机组旳无功功率，为此，励磁调整器应确保同步发电机端电压调差率能够在土10％以内进行调整。对远距离输电旳发电机组，为了能在人工稳定区域运营，要求励磁调整器没有失灵区。励磁调整器应能迅速反应系统故障，具有强行励磁等控制功能以提升暂态稳定和改善系统运营条件。
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二、对励磁系统旳基本要求
对励磁功率单元旳要求要求励磁功率单元有足够旳可靠性并具有一定旳调整容量。具有足够旳励磁顶值电压和电压上升速度。
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第二章 同步发电机励磁自动控制系统
同步发电机励磁系统