电力系统自动化控制中的智能技术应用
摘要: 随着经济社会的不断发展，工业发展和生活需求用电量持续增加，电力系
统的稳定安全可以保证用电的持续性。电力系统本身比较复杂，内部各个电气元
件较多，覆盖的范围较多，电力系统中任何元件的故障都可能导致整个电力系统
的破坏。随着信息技术发展，电力系统自动化控制中的智能技术应用越来越广泛，其语义网络和知识网络、自主计算、内容计算功能让电力系统不断得到优化。本
文将通过论述电力系统中的自动化控制和智能技术概念，探讨智能技术的应用，
希望对电力系统发展提供借鉴。
关键词：电力系统;自动化控制;智能技术应用
1电力系统自动化控制与智能技术概述
电力系统自动化控制就是在整个电力系统中全面应用自动控制技术，提高系统的
自动化水平。电力系统自动化控制技术是由配电自动化、发电控制自动化以及电
网调度自动化三部分组成。通过自动化技术对电力系统的发电、输电进行控制，
能够实时监控系统中的各个电力设备，并对电力设备的运行进行科学控制，保证
电力系统的稳定运行。计算机技术是智能技术发展的基础，智能技术能够针对系
统中的各个模块进行分析，然后优化和完善措施，解决传统控制中的漏洞。例如，部分设备运行效率比较低，传统的控制技术无法解决这一问题，而利用智能技术
能够分析设备运行四周的情况，采取科学有效的措施解决实际问题。在整个电力
系统自动化控制中应用智能技术可以有效地提高系统的运行及生产效率，控制精
确度[1]。
2智能技术的优势分析
2.1智能技术在发电阶段的优势
电力系统在发电阶段的主要运行是对煤炭等资源进行充分利用，实现传统能源向
电能的转化。电力系统发电汇总，需要对整个发电设备以及电路网络进行综合管理，并对发电过程进行优化，进而提高传统能源的利用效率。
2.2智能技术在送配电阶段的优势
电力传输过程是将电力资源传递给用户的过程，在电力传输中，如果没有对电力
系统进行有效控制，不仅会降低电力传输效率，造成电力资源在传输过程中的损耗，还会引起电压不稳等安全隐患，对用电设备以及人员安全造成威胁[2]。通过
智能技术的应用，可以在安全风险发生前通过对送配电数据的采集和分析，及时
发现安全隐患并指导相关人员进行问题根源的查找和消除，从而提高用电安全水平。智能技术还具有较好的信息交互优势，可以将电力系统的各个工作模块之间
进行关联，使电力输送和调配更加科学、合理。
2.3智能技术在用电阶段的优势
智能技术具有较强的数据采集优势，通过对电力使用过程中的信息进行智能采集
和分析，能够及时掌握电力资源的应用情况，进而通过电力系统为电力相关单位
提供电力发展的数据支持[3]。电力系统中的智能技术应用范围还包括对电力使用
安全性和稳定性的监控，由于电力系统运行会受到多种因素的影响，如果不能及
时发现问题将会给电力使用者带来极大的不便，如突然性断电将会影响用电设备
的使用寿命甚至导致用电设备报废等，运用智能技术可以实现对用电情况的实时
监控，一旦发现电力不稳定的情况，将通过智能报警设备对电力用户进行风险提示，以便电力用户及时采取措施。
3智能技术在电力系统自动化控制中的应用
浅谈电力系统自动化 “安全、可靠、经济、优质”的电能供应是现代社会对电力事业的要求,自动化的电力系统成为现代社会的发展趋势,而且电力系统自动化技术也不断地从低级到高级,从局部到整体。本文试对电力系统自动化发展趋势及新技术的应用作简要阐述。 标签：电力系统自动化探讨 1 电力系统自动化总的发展趋势 1.1 当今电力系统的自动控制技术正趋向于: ①在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。②在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。③在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。④在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。⑤在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。 1.2 整个电力系统自动化的发展则趋向于: ①由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。②由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。③由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。④由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。⑦由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。 近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和电力装备及电力电子(Power System Equiqments and Power Electronics)的统一体,简称为“CCCP”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。 2 具有变革性重要影响的三项新技术 2.1 电力系统的智能控制电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有:
电力系统自动化技术专业介绍 电力系统自动化是电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化（AGC已经实现，尚需发展），电力调度的自动化（具有在线潮流监视，故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化，现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站，实现更好的无人值班，DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便），配电自动化(DAS已经实现，尚待发展)。 电力系统自动化automation of power systems 对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。 发展过程20世纪50年代以前，电力系统容量在几百万千瓦左右，单机容量不超过10万千瓦，电力系统自动化多限于单项自动装置，且以安全保护和过程自动调节为主。例如：电网和发电机的各种继电保护、汽轮机的危急保安器、锅炉的安全阀、汽轮机转速和发电机电压的自动调节、并网的自动同期装置等。50～60年代，电力系统规模发展到上千万千瓦，单机容量超过20万千瓦，并形成区域联网，在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。厂内自动化方面开始采用机、炉、电单元式集中控制。系统开始装设模拟式调频装置和以离线计算为基础的经济功率分配装置，并广泛采用远动通信技术。各种新型自动装置如晶体管保护装置、可控硅励磁调节器、电气液压式调速器等得到推广使用。70～80年代，以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统(SCADA)开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。水力发电站的水库调度、大坝监测和电厂综合自动化的计算机监控开始得到推广。各种自动调节装置和继电保护装置中广泛采用微型计算机。
第一章发电机的自动并列习题 1、同步发电机并网（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：在待并发电机加励磁，调节其参数使之参数符合并网条件，并入电网。 自：不在待并电机加励磁，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、同步发电机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（待并发电机与系统） 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电机分别有何 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。 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分组成？各部分的作用是什么？根据电网电压和发电机端电压波形绘制出各部分对应的波形图。 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跟随器组成，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。 Step 1：计算Usmin，如果Usmin≤USy转Step 2；否则调整G来改变UG Step 2：ωsy的计算 Step 3：如果ωs≤ωsy继续Step 4；否则调整G来改变ωG，ωs=ωG-ωX Step 4：δe的计算：δe=tYJ?ωs Step5：δe≤δey合闸；否则调整G来改变ωG，从而δe 8、简述同步发电机并列后由不同步到同步的过程（要求画图配合说明）。 书上第7页，图1-4 说明：1、如果发电机电压Ug超前电网电压Ux，发电机发出功率，则发电机将被制动减速，当Ug落后Ux，发电机吸收无功，则发电机加速。 2、当发电机刚并入时处于a电，为超前情况，Ws下降---到达b点，Wg=Wx，&e最 大，W下降，&e下降——处于原点，Ug=Ux----&e=0，Wg＜Wx——过原点后， &e＜0，——Wg上升 总之。A-b-0-c，c-0-a，由于阻尼等因素影响，摆动幅度逐渐减小到同步角9、准同期并列为什么要在δ=0之前提前发合闸脉冲？提前时间取决于什么？恒定越前时间并列装置的恒定越前时间如何设定？ 10、恒定越前时间并列装置如何检测ωs<ωSY？
电力系统自动化复习题（二） 一判断： 1所谓互操作是指，同一厂家或者不同厂家的两个或多个智能电子设备具有交换信息并使用这些信息进行正确协同操作的能力。（） 2在IEC 61850标准中规定，只有逻辑节点不能交换数据。（）3间隔层设备包括电子式电流、电压互感器、开关设备的智能单元。（） 4 变压器分接头调压本质上是不改变无功功率分布，以全系统无功功率电源充足为基本条件。（） 5运行规程要求电力系统的频率不能长时期的运行在49.5～49Hz以下；事故情况下不能较长时间的停留在47Hz以下，瞬时值则不能低于45Hz。（） 6按各发电设备耗量微增率不相等的原则分配负荷最经济，即等耗量微增率原 则。 （） 7对于由发电机直接供电的小系统，供电线路不长，可采用发电机直接控制电 压方式。 （） 8配电远方终端很少安装在电线杆上、马路边的环网柜内等环境非常恶劣的户外。（） 9主导发电机法调频，调频过程较快，最终不存在频率偏差。（） 10 正调差系数，有利于维持稳定运行。
11传统变电所中，采用强电电缆在一次设备和二次设备之间传输控制和模拟量信号，电缆利用率高。（） 12分段器可开断负荷电流、关合短路电流，不能开断短路电流，因此可以单独作为主保护开关使用。（） 13配电管理系统主要针对配电和用电系统，用于10KV以上的电网；（） 14 大量传输无功会导致小的功率损耗和电压损耗。（） 15 正调差系数，（有利）于维持稳定运行。（） 答案： 1答：正确 2答：错，改为能 3答：错，改为过程层 4 答：错，改为改变 5答：正确 6答：错改为相等 7答：正确 8答：错改为大多 9答：错改为慢 10 答：正确 11 答：错改为低 12 答：错改为不能 13 答：错改为以下 14答：错改为大 15 答：正确 二填空 1 由于并列操作为正常运行操作，冲击电流最大瞬时值限制在（）倍额定电流以下为宜。 2 准同期并列并列装置分为合闸控制单元和（）控制单元及压差控制单元。3当系统发生故障时，迅速增大励磁电流，可以改善电网的电压水平及（）性。 4发电机空载电势决定于励磁电流，改变（）电流就可影响同步发电机在电
电力系统调度自动化控制技术探析温进荣 发表时间：2019-07-19T13:42:27.863Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：温进荣 [导读] 摘要：随着社会发展面向现代化的方向进行建设，我国的经济也有了很大程度的改变，国民的生活水平在不断地提升。 广东卓维网络有限公司广东佛山 528200 摘要：随着社会发展面向现代化的方向进行建设，我国的经济也有了很大程度的改变，国民的生活水平在不断地提升。但也正是在这种社会发展的大背景下，我国的用电需求量也在逐步上升。所以保证供电的可靠性和用电安全是电力系统运行中重要的环节。也正是在这种情况下，电力系统调度自动化控制技术被研制并广泛应用，它的出现为电力系统的正常运行提供了良好的技术条件，使用这种技术可以对电网运行信息进行采集、监视和对运行状态进行控制。本文研究了这种技术应用的重要性以及它的突出特点，探讨了应该怎样对这种技术进行改造。 关键词：电力系统；自动化；控制技术 电力自动化控制技术是整个电力系统中必不可少的一项专业技术，它是电力系统能够正常运行的重要保障。电力自动化技术可以帮助调控人员对电力系统进行远程操控，可以监视电网的运行状态以及对它的安全性进行在线分析预控。因此，加强电力系统调度自动化控制技术的研究力度可以有效的提高电网运行水平并减轻调控人员的工作强度，相关的专业人员熟知此项技术，可以有效的提高自己在日常工作中的运行维护水平。 1电力系统调度自动化控制技术应用必要性以及它的功能特点 1.1电力系统调度自动化控制技术的应用必要性 当今时代人们的生活以及社会经济的发展对电力的依赖性越来越大，这也迫切要求电力系统网络迅速发展壮大并安全、优质、经济、可靠运行，但是整个复杂的电力系统只有靠调度自动化控制技术的不断发展应用才能实现对电网的有效监视、判断、分析、遥控（遥调）或自动控制，必须要使电力系统调度自动化控制技术符合目前的实际情况才能够确保电网正常运行供电，所以这就需要电力调度自动化控制系统工作人员不断提升自己的实力对其进行研究和深化应用。 1.2电力系统调度自动化控制技术的功能特点 1.2.1能够对电力网络进行安全分析 自动化控制技术网络分析包括状态估计、调度员潮流、静态安全分析、灵敏度分析等功能，网络分析功能是电网调度自动化控制系统重要功能模块，为调度员提供快速简便的计算分析手段，是调度运行值班必不可少的工具，在快速、准确计算的同时，有效地协助调度员及时掌握电网危险点，以便及时采取预控措施，可以有效减少事故的发生。 1.2.2变电站集中监控功能应用 变电站集中监控功能是监控员实时掌控所辖变电站设备运行工况的主要手段。实现设备运行信息的分类、分站、分电压等级的汇总与现实，并通过颜色、声音、文字等多种手段进行提示预警及远方遥控功能。能够快速、准确地向监控员提供当前变电站真实运行情况及故障异常情况下设备遥测、遥信信息，能够有效提升监控工作效率，缓解监控员工作压力，使监控功能成为调度的“眼睛和耳朵”，进一步提升变电站集中监控安全运行水平。 1.2.3自动电压控制功能应用 自动电压控制（A VC）应用是在满足电网安全稳定运行前提下，保证电压和功率因数合格，并尽可能降低系统因不必要的无功潮流引起的有功损耗。A VC从网络分析应用（PAS）获取控制模型、从电网稳态监控应用（SCADA）获取实时采集数据并进行在线分析和计算，对电网内各变电站的有载调压装置和无功补偿设备进行集中监视、统一管理和在线控制，实现全网无功电压优化控制闭环运行。 1.2.4能够有效的降低运行成本 电力系统调度自动化控制技术在保证电力系统能够安全运行的基础上，还能够保证整个系统在运行时的经济实用，保证电力有效性，防止浪费，从而节省了成本。 2电力系统调度自动化控制技术的应用 随着电力系统科技迅猛的发展，电力系统调度自动化控制技术也发生着日新月异的变化，目前我国的电力系统已经进入了一个全新的发展阶段，为适应“大运行”体系建设需求，电力公司非常注重自动化控制技术的研发及使用，并依托此技术实现省、地、县一体化运行，下面就让我们对以下几种不同阶段的自动化技术的使用有一个深入的了解。 2.1电力调度自动化控制系统的应用 此种电力自动化控制技术的具体应用就是在电力系统运行时对其进行数据采集，然后再通过各分布点的服务器对数据进行处理，并且根据这些数据分配所要负责的工作，在该技术下，电力系统会非常流畅的运行，在运行过程中很少出现事故，而且它的通用性比较广泛适应能力比较强，会使电力系统的运行更加稳定，更安全，因此在电力系统应用中十分受欢迎。 2.2能量管理系统的应用 该种系统的应用好处就是它具有很强的实时性以及开放性，这种系统的运行主要用系统中的卫星参与进行实时检测，从而保证运行的时效性。除此之外，人还可以与系统进行互动，以便实现对系统的控制，另外，此系统的其他几个功能也能够帮助电力系统更好的工作更好的运行，目前此种能量管理系统多应用于广州北京等几个城市。 这种管理系统是南京一家企业研制出来的，这种应用的具体操作以及它的特点结合了以上两种系统的优点，它既能够对数据进行收集并且整理，又可以对电力系统的工作人员进行培训，调控整个运行过程。这些是其他系统不能够做到的，除了这些特点，它的技术以及性能也比较突出，所以在使用时受到了广大电力企业的喜爱。 2.3智能电网调度控制系统的应用 智能电网调度控制系统，配置实时监控与分析、调度计划、调度管理及省地一体化、地县一体化系统应用功能，横向上，通过统一的基础平台实现三类应用的一体化运行；纵向上，通过基础平台实现省、地、县调系统一体化运行和电网模型、参数、画面的源端维护、全网共享。这是目前为适应“大运行”体系建设并全国推广使用的新型调度自动化控制技术。综合上面的内容，以上几种技术是我国电力调度自动化控制系统采用的比较广泛的，使用效果比较好的。除了这些国内的技术，一些国外的技术也具有极好的使用效果。所以在现在信息
目前电力系统市场发展中的自动控制技术趋向于控制策略的日益优化，呈现出适应性强、协调控制完善、智能优势明显、区域分布日益平衡的发展趋势。在设计层面电力自动化系统更注重对多机模型的问题处理，且广泛借助现代控制理论及工具实现综合高效的控制。在实践控制手段的运用中合理引入了大量的计算机、电子器件及远程通信应用技术。而在研究人员的组合构建中电力企业本着精益求精、综合适用的原则强调基于多功能人才的联合作战模式。在整体电力系统中，其工作方式由原有的开环监测合理向闭环控制不断发展，且实现了由高电压等级主体向低电压丰富扩展的安全、合理性过度，例如从能量管理系统向配电管理系统合理转变等。再者电力系统自动化实现了由单个元件到部分甚至全系统区域的广泛发展，例如实现了全过程的监测控制及综合数据采集发展、区域电力系统的稳定控制发展等。相应的其单一功能也实现了向多元化、一体化综合功能的发展，例如综合变电站实现了自动化发展与提升。系统中富含的装置性功能更是向着灵活、快速及数字化的方向发展;系统继电保护技术实现了全面更新及优势发展等。依据以上创新发展趋势电力系统自动化市场的发展目标更加趋于优化、协调与智能的发展，令潮流及励磁控制成为市场新一轮的发展研究目标。因此我们只有在实践发展中不仅提升系统的安全运行性、经济合理性、高效科学性，同时还应注重向自动化服务及管理的合理转变，引入诸如管理信息系统等高效自动化服务控制体系，才能最终令电力系统自动化市场的科学发展之路走的更远。 电力系统自动化市场科学发展前景 经过了数十年的研究发展，我国先进的计算机管理技术、通信及控制技术实现了跨越式提升，而新时期电力系统则毋庸置疑的成为集计算机、通信、控制与电力设备、电力电子为一体的综合自动化控制系统，其应用内涵不断扩充、发展外延继续扩展，令电力系统自动化市场中包含的信息处理量越来越庞大、综合因素越来越复杂，可观、可测的在数据范围越来越广阔，能够合理实施闭环控制、实现良好效果的控制对象则越来越丰富。由此不难看出电力系统自动化市场已摒弃了传统的单一式、滞后式、人工式管理模式，而全面实现了变电站及保护的自动化发展市场、调度自动化市场、配电自动化市场及综合的电力市场。在变电站及保护的自动化市场发展中，我国的500千伏变电站的控制与运行已经全面实现了计算机化综合管理，而220千瓦变电站则科学实现了无人值班看守的自动化控制。当然我国众多变配电站的自动化控制程度普及还相对偏低，同时新一轮变电站自动化控制系统标准的广泛推行及应用尚处在初级阶段，因此在未来的发展中我们还应继续强化自动化控制理念的科学引入，树立中小变电站的自动化控制观念、提升大型变电站的自动化控制水平，从而继续巩固电力自动化系统在整体市场中占据的排头兵位置，令其持之以恒的实现全面自动化发展。 电力调度及配电自动化市场的前景发展 随着我国电力系统自动化市场的不断发展电力调度自动化的市场规模将继续上升，省网及地方调度的自动化普及率将提升至近一半的比例，且市场需求将不断扩充。电力调度系统
计算题。（1题2分 2-8每题3分，9-10每题6分，共35分） 1.某地区2007年被调度部门确认的事故遥信年动作总次数为120次，拒动1次，误动1次，求地区2007年事故遥信年动作正确率为多少？（答案小数点后保留两位） 解：2007年事故遥信年动作正确次数：120－（1＋1）＝118 Ayx＝118/120=98.33% 2.一条10KV配电线路的二次电压为100V，二次电流为3A，功率因数为0.8，三相电压对称，三相负荷平衡，其中电压变比为10000/100，电流变比为300/5，试计算测得的二次功率，并计算其折算到一次侧的功率。 解:二次功率P2= 1.732UICOSφ=1.732×100×3×0.8≈415.68(W) 一次功率P1=415.68×(10000÷100)×(300÷5)=2494080(W)≈ 2.49(MW) 3.一台UPS主机为10kVA，问要达到10kVA4h的配置要求，约需要配置多少节12V100Ah的蓄电池？ 解:1)UPS主机要求配置的总VAh数为：10kV A×4h=40kV Ah=40000V Ah；2)每节电池的V Ah数为：12V×100Ah=1200V Ah； 3）需要的电池节数：40000÷1200=33.33节，约需34节。 4.某一线路的TA变比为300/5，当功率源中的电流源输入变送器的电流为4A时，调度端监控系统显示数值为多少这一路遥测才为合格（综合误差＜1.5％） 由综合误差＜1.5％知300A×1.5%＝4.5A 所以，在标准值为±4.5A之内均为合格。又因输入4A，工程量标准值为 300/5 ×4＝240（A） 240＋4.5＝244.5（A) 240－4.5＝235.5（A）监控系统显示电流值大于235.5A，小于244.5A均为合格。 5.某调度自动化系统包括10个厂站，9月12日发生3站远动通道故障各3小时，9月20日发生1站RTU故障4小时，现求出该系统本月远动系统月运行率、远动装置月可用率和调度日报月合格率。（小数后保留2位） 远动系统月运行率：（10×30×24－3×3－4）/10×30×24×100%=99.82%；远动装置月可用率：（10×30×24－4）/10×30×24×100%=99.94%；调度日报月合格率（10×30－4）/10
实验一励磁控制基本特性实验 一、实验目的 1)加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务。 2)了解微机励磁调节装置的基本控制方式。 3)掌握励磁调节装置的基本使用方法。 二、原理与说明 同步发电机励磁系统由励磁功率单元和励磁调节装置两部分组成，它们和同步发电机结合在一起构成一个闭环反馈控制系统，称为发电机励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压、合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。 实验用的励磁控制系统示意图1-1如下所示，交流励磁电源取自380V市电，构成他励励磁系统，励磁系统的可控整流模块由TQLC-III微机自动励磁装置控制。 图1-1励磁控制系统示意图 TQLC-III型微机自动励磁装置的控制方式有四种：恒U g（恒机端电压方式，保持机端电压稳定）、恒I L（恒励磁电流方式，保持励磁电流稳定）、恒Q（恒无功方式，保持发电机输出的无功功率稳定）和恒α（恒控制角方式，保持控制角稳定），可以任选一种方式运行。恒Q和恒α方式一般在抢发无功的时候才投入。大多数情况下应选择恒电压方式运行，这样能满足发电机并网后调差要求，恒励流方式下并网的发电机不具备调
差特性。 同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节装置的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节装置的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出。 无论是在“手动”还是“自动”方式下，都可以操作增减磁按钮，所不同的是调节的参数不同。在“自动”方式下，调节是的机端电压，也就是上下平移特性曲线，在“手动”方式下，改变的是励磁电流的大小，此时即使在并网的情况下，也不具备调差特性。 三、实验项目与方法 3.1不同α角对应的励磁电压测试 实验准备 1)将发电机组电动机三相电源插头与机组控制屏侧面“电动机出线”插座连接，发电机 三相输出电压插头与“发电机进线”插座连接，发电机励磁电源插头与“励磁出线”插座连接。 2)检查机组控制屏上各指示仪表的指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置。 3)合上“调速励磁电源”开关（380V）。注意，一定要先合“220V电源”开关，再合“调 速励磁电源”开关，否则，励磁或调速输出的功率模块可能处于失控状态！ 4)检查调速、同期、励磁三个装置液晶显示屏显示和面板指示灯状态，正常情况下，
[摘要]现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高,相应地,电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展,本文对此进行了详细的阐述。 [关键词]电力系统自动化发展应用 一、电力系统自动化总的发展趋势 1.当今电力系统的自动控制技术正趋向于: (1)在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。 (2)在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。 (3)在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。 (4)在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。 (5)在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。 2.整个电力系统自动化的发展则趋向于: (1)由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。 (2)由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。 (3)由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。 (4)由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。 (5)装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。 (6)追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。 (7)由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。 近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和电力装备及电力电子(Power System Equiqments and Power Electronics)的统一体,简称为“CCCP”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。 二、具有变革性重要影响的三项新技术 1.电力系统的智能控制 电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有: (1)电力系统是一个具有强非线性的、变参数(包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存)的动态大系统。 (2)具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。 (3)不仅需要本地不同控制器间协调,也需要异地不同控制器间协调控制。 智能控制是当今控制理论发展的新的阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题;特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。 智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景,其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制,基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构,多机系统中的ASVG(新型静止无功发生器)的自学习功能等。 2.FACTS和DFACTS (1)FACTS概念的提出
1.简述电力系统自动化的作用、发展阶段及特征 电力系统及其自动化对电网的作用：电网：在电力系统中， 联系发电和用电的设施和设备的统称。属于输送和分配电能的中间环节。通常，电力系统中电力网是由不同电压等级的电力线路和变电所组成。电力网简称电网。电力网按其供电范围的大小和电压等级的高低可分为地区电力网、区域电力网以及超高压远距离输电网络等类型。按电力网的功能又常常将其分为传输网和配电网。电力系统自动化对电网的作用： 1、对电网安全运行状态实现监控 电网正常运行时，通过调度人员监视和控制电网的周波、电 压、潮流、负荷与出力；主设备的位置状况及水、热能等方 面的工况指标，使之符合规定，保证电能质量和用户计划用 电、用水和用汽的要求。 2、对电网运行实现经济调度在对电网实现安全监控的基础上， 通过调度自动化的手段实现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供电的目的。
3、对电网运行实现安全分析和事故处理导致电网发生故障或异常运行的因素非常复杂，且过程十分迅速，如不能及时预测、判断或处理不当，不但可能危及人身和设备安全，甚至会使电网瓦解崩溃，造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。为此，必须增强调度自动化手段，实现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，防止事故发生以便及时处理事故，避免或减少事故造成的重大损失。 20世纪50年代以前，电力系统容量在几百万千瓦左右，单机容量不超过10万千瓦，电力系统自动化多限于单项自动装置，且以安全保护和过程自动调节为主。例如，电网和发电机的各种继电保护，汽轮机的危急保护器，锅炉的安全阀，汽轮机转速和发电机电压的自动调节，并网的自动同期装置等。50至60年代，电力系统规模发展到上千万千瓦，单机容量超过20万千瓦，并形成区域联网，在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。厂内自动化方面开始采用机、炉、电单元式集中控制。各种新型自动装置如晶体管保护装置、可控硅励磁调节器、电气液压式调速器等得到推广使用。70至80年代，以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统（SCADA）开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。水力发电站的水库调度、大坝监测和电厂综合自动化的计算机监控
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。 9. 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。 10. 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。 11. 自同期并列：未加励磁电流的发电机组 12. 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。 13. 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。 14. 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。 15. 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。 16. 对励磁系统的基本要求：（一）对励磁调节器的要求：O 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；O 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；◎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。 17. 同步发电机励磁系统分类：直流励磁机励磁系统：①自励②他励；交流励磁机励磁 系统①他励交流励磁机励磁系统②无刷励磁系统；静止励磁系统 18. 励磁调节器的主要功能有二：①保持发电机的端电压不变；②保持并联机组间无功电 流的合理分配。 19. 励磁调节器的型式很多，但自动控制系统核心部分相似。基本控制由测量比较、综 合放大、移相触发单元组成。测量比较单元的作用是测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相比较，得出电压的偏差信号。综合放大单元是沟通测量比较单元及调差单元与移相触发单元的一个中间单元，来自测量比较单元及调差单元的电压信号在综合放大单元与励磁限制、稳定控制及反馈补偿等其他辅助调节信号加以综合放大，用来得到满足移相触发单元相位控制所需的控制电压。移相触发单元是励磁调节器的输出单元，根 据综合放大单元送来的综合控制信号U SM的变化，产生触发脉冲，用以触发
我们所说的电力系统自动化技术，是指在无人员直接参与的情况下，利用计算机技术、通信技术以及控制技术对系统智能化的管理，保证电力系统可靠高效的运行。然而要保证电力系统安全的运行，就必须加强对一次设备的在线控制，所以这就要求我们在电力系统中加入各种监测和通信设备，来对各个一次设备进行在线监控和 保护，这就初步实现电力系统自动化。 电力系统自动化的操作技术是电力系统自动化水平的一个重要因素，所以加强对电力系统自动化控制以及对软件设备的处理，是提高电力系统自动化的重要措施。 但是，随着我国经济的迅速发展，社会对电力企业的供电要求也越来越高，所以为了满足用户对电能高质量的需求，电力系统自动化水平的发展也随之日益提升。在整个电力系统的发展过程中，始终都是将自动化作为电力系统的发展方向，因为电力系统自动化的实现，不仅仅是从根本上改变以往的人工化管理，也是提高电力系统运行效率的有效途径。通常而言，电力系统自动化包括电能的生产、传输以及管理过程中通过计算机对电能实施自动控制、自动调节以及自动管理的过程。本文通过介绍电力系统自动化，分析了电力系统自动化的总体发展趋势，以及近年来一些新技术和热点项目在电力系统自动化领域的运用。 1电力系统自动化的简介及其发展趋势 近年来随着社会科技的不断发展，计算机技术、通信技术以及控制技术的应用也在不断走向成熟。而现代电力企业在新时代的背景下，也早已脱离了原来人工化管理模式，走向一个集计算机技术、通信技术以及控制技术于一体高度自动化管理模式。随着自动化技术不断成熟，其在电力系统运用的范围也在不断地扩大，从而使得电力系统逐渐减少了对人工的依赖程度越来越小，运行效率也相应的越来越高。 在整个电力系统自动化技术的发展历程中，主要包括以下几个方面：首先是现代控制理论和计算机技术、通信技术的不断完善，促进了电力系统自动化技术的不断发展，使得当前的电力系统自动化技术变得越来越完善，自动控制模式也在不断增加，其在电力系统深入领域也 越来越广泛。 2 电力系统自动化的重要技术组成部分 2.1 电网调度自动化 电网调度自动化的实现是电力系统自动化实现的一个非常重要的前提，因为电网调度自动化是电力系统自动化实现环节中一个必不可少的环节，所以在控制中心的网络系统、服务器以及电力系统专用网络等环节实现自动化是实现电力系统自动化的必要步骤。自动化电力调度在自动化管理系统中的主要责任，是通过采集电网的运行中的数据，进而判断电网运行的安全程度，然后达到对电力系统整体运行状态的评估功能。并在最终分析得出结论后加以控制，从而达到整个过程都可以自动完成的目的。 然而目前我国电网调度中心的现实情况是各个地区的电网调度中心不论是规模还是设备水平都没有统一的标准，一般而言，国家电网以及一些大地区电网调度部门的功能和范围，相比于一般性地区的电网调度部门要大得多，所以在电力系统自动化设备的投资方面也要区别对待。 2.2变电站自动化 输电线和变电站的功能就是联系发电厂与电力终端，对于以往的变电站在沟通和监视方面的工作对人工依赖性太大，而当在变电站采用自动化管理后，不但可以在很大程度解放人力劳动，同时还可以大大的提高变电站的运行效率。 如果在变电站中用计算机完全系统化的装置，取代传统的电磁设备，以及将数字化、网络化后的二次设备集中管理，这样就实现了仅仅依靠监控设备就可以代替人工的眼睛对现场进行监督的功能，并且可以将所观察到的情况具体地反应到计算机屏幕上。这样就可以实现无人值班的变电站，也能对站内所有运行的设备实现有效的监控，并能保证其安全运行。所以，就算我们不在现场，也可以对现场的情况了如指掌。因此，实现变电站自动化也是实现现代电力企业自动化的一个关键环节。2.3发电厂分散控制系统 发电厂分散控制系统也可以简称为ＤＣＳ系统，此系统主要组成部分是：ＰＣＵ、ＯＳ、ＥＳ以及以太网。此系统主要是ＰＣＵ接受来自发电厂生产过程中的各种信号并自动处理成相应的参数，通过参数就可以分析出设备的实 浅析电力系统自动化及其发展趋势 陈 伟 （重庆市万州供电局，重庆万州405200） 作者简介：陈伟（１９７７－），男，重庆梁平人，主要研究方向：电力系 统保护及自动化。 摘要： 随着经济的高速发展，社会对电力企业提供电能的要求指标越来越高，而电力企业为了保证电力系统“安全、可靠、优质、经济”的运行，相应的也在不断向自动化提出更高的要求。由电力系统自动化的初步实现，到逐渐发展到成熟的过程，电力系统自动化技术不仅可以反应电力系统运行及管理水平，也能直接影响到电力系统的运行效率。关键词： 电力系统；自动化；发展中图书分类号：TM76文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）32-0116-02 企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE 第３１卷第３２期Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３２ ２０１２年１１月Ｎｏｖ．２０１２
电力系统自动化（A） 一．填空 1．发电机准同期并列的实际条件为（1）相角差在5o以，（2）压差在5％～10％（3）频差在0.2～0.5％。如果发电机并列时满足理想准同期条件，即合闸瞬间，发电机电压和系统电压幅值相等、频率相等、相角差为零，则不会产生冲击电流。 2．合闸逻辑部分中，怎样判断滑差合格t恒定越前时间>t恒定越前相角。3．并联运行机组间无功负荷的合理分配取决于发电机外特性。可以利用自动调压器的调差接线达到这一目的。 4.励磁系统中，对励磁功率单元的要1.足够的调节容量2.较大的顶值电压和电压上升速度。 5．电压响应比是说明发电机转子磁场建立快慢的粗略参数。6．理想灭磁过程要求发电机转子电压保持最大值不变，放电电流直线下降。 7．自励式励磁机比他励式励磁机时间常数大。8．经济负荷分配的原则是等耗量微增率。
9．积差调频的调频方程式为 0=?+???c p k dt f 。 10．EMS 是Energy Management System 。DMS 是Distribution Management System 。SCADA 是Supervisory Control And Data Acquisition 。RTU 是Remote Terminal Unit 。 二．简答题： 1．什么是滑差周期？对它有什么要求 答：滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化的周期（或变化360度所用的时间）。我国在发电厂进行正常人工手动并列操作时，一般取滑差周期在10～16秒之间。 2．什么是发电机的单位调节功率？ 答：频率变化1赫兹，发电机输出有功功率的变化量，称为发电机的单位调节功率。 3．画出并说明发电机自并励励磁方式的原理接线图。
浅谈电力系统自动化中的远动控制技术研究 发表时间：2018-06-15T10:02:08.890Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：韩振峰俞隆[导读] 摘要：远动控制技术是自动化系统实际运行过程中的关键点。自动化系统运行中，远动控制技术负责准确判断以及定位故障点，为快速有效地解决问题提供依据。 (国网山东省电力公司检修公司山东济南 250000) 摘要：远动控制技术是自动化系统实际运行过程中的关键点。自动化系统运行中，远动控制技术负责准确判断以及定位故障点，为快速有效地解决问题提供依据。因而，为了保证电力系统自动化运行平稳安全，必须关注远动控制技术的应用。本文将对远动控制技术的概念及实现原理进行简单了解，并重点对其在电力系统自动化中的应用进行深入探讨。 关键词：电力系统；自动化；远动控制技术 随着电网规模的不断扩大，对于电力系统的运行要求越来越高，在这种情况下，远动控制技术得到了广泛的应用，同时也为全面实现智能化、自动化打下了坚实的基础。社会中各个行业的发展都离不开用电，电力系统已经成为了社会生产生活中不可或缺的一部分。电力系统具有复杂多变的特点，电力系统的自动化运行，主要依赖于计算机和通信技术以及远动控制技术等综合应用。电力系统自动化功能的实现是提高电网供电安全性的基础，为此，必然需要关注各个技术中的自动检测和调节、自动安全保护和传输以及控制等功能。其中，远动控制技术的应用值得探究。通过对远动控制技术的深入分析，能够有助于我们将其更好的应用于电力系统各个运行环节。 1远动控制技术 1.1远动控制 远动控制作为自动控制领域的重要环节，是以通讯技术为基础，对远程的设备进行监视和控制，能够实现实时测量、远程信号、远程控制和远程调节等多项功能。在电力系统中，远动控制技术的应用是为了使调度实现对辖区内发电厂及变电站的集中控制管理。远动控制系统主要是由远动装置和应用程序组成，能够实现下列三项功能: (1)采集所有的相关设备数据及报文，并向这些设备传达控制指令。 (2)预处理传输的报文。 (3)通信功能。具体包括通道运行状况的自检、通道的自动切换、选择不同的通信规约等。 1.2远动控制的实现原理 远动控制技术主要是为了实现“四遥”，即遥测、遥信、遥控及遥调。远程控制技术作为连接变电站、发电厂与调度之间的桥梁，是相关信息传输的重要通道，控制系统主要包括集中监视和集中控制两个模块，其中集中监视即遥测和遥信功能，这一模块的实现的功能是数据采集站、厂将所需的运行参数和状态按照一定的规约上传到调度中心，为控制系统提供决策依据，当系统出现故障时，可以及时发现并解决，最大限度的保障系统的正常运行;集中控制模块是实现遥控和遥调功能，具体是指调度中心将相关操作命令(改变运行状态、修改设备运行参数)发到管辖站。远动控制技术的广泛应用，在保障电力系统运行效率及质量的前提下，能够有效地降低人力、物力成本。 2远控技术在电力系统自动化中的应用 在电力系统自动化的应用过程中，远程控制的实现需要多方面技术作为基础，概括起来主要包括数据采集技术、信道编码技术和通讯传输技术。下面我们对这三方面技术的应用进行简单探讨。 2.1数据采集技术的应用 数据采集是将外部信号采入计算机，并加以处理，最后输出。下图1为数据采集的流程图: 数据采集技术是信息科学的一个重要分支，主要是负责研究信息数据的采集、存储、处理及控制等。在电力系统监控系统中，监控分站的主要任务之一就是采集它所连接传感器送来的模拟量和开关量信息，转换为数字信号后再收集到计算机扑以显示、处理、传输和记录，这一过程即为数据采集。数据采集的成套设备被称为数据采集系统，可以对运行现场的相关模拟量(如压、电流、温度、压力、流量、位移等)进行采集、量化为数字量，以便于终端计算机的存储、处理、显示或打印。这一系统是计算机与运行现场联系的重要桥梁，是获取远动控制相关数据的重要途径。 在电力系统运行过程中，数据采集技术的关键是变送器及A /D转换技术。在系统运行过程中，鉴于设计及调试需求，其处理的信号主要是低于5V的电平信号，但是在电力系统中，相关的运行设备其工作电压都比较高，为了保证数据采集的准确可靠性，就需要利用变送器对照这些设备的相关运行参数进行转换，即将各种不同等级的电压、电流转换为合理的TTl电平信号。由于变送器采集的信号为模拟信号，为此还需要利用A /D转换技术将其转换为数字信号，以便于进一步对对遥信信息进行编码，对遥测信息进行采集。 2.2信道编码技术的应用 信道编码作为电力自动化系统的重要组成部分，其目的是对数码流进行一定的处理，使的整个系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，最大限度的避免码流传送中误码的发生。 通信信道是信息传输的重要载体，远控系统能够利用通信信道将运行现场采集到的信息上传至调度中心，由后台系统对其进行分析和解读。在信息传输过程中，为了保证信道的抗干扰能力，首先要做好信号的编码和译码，这一技术可以简单的理解为对数据信息进行编写、翻译和传输，目的是为了保证系统采集到的数据在传输过程中不会受到外界因素的干扰。对于电力自动化系统，在信道编译码过程中，通常情况下，利用线性分组码，能够增强抗干扰性。同时，还应该结合循环检错法、检错重发法、前后纠错法、反馈重发法对相关的信息进行检验，进而保证传输的顺利，避免出现差错。