第5章自动控制装置

(3)关联分散控制方式。它是指电力系统正常运行时 ，由分散安装在各厂、站的分散控制装置或控制软件进行 自动调控，调控范围和定值是从整个系统的安全、稳定和 经济运行出发，事先由电压、无功优化程序计算好的。而 在系统负荷变化较大或紧急情况或系统运行方式发生大的 变动时.可由调度中心直接操作控制，或由调度中心修改 下属变电站所应维持的母线电压和无功功率的定值.以满 足系统运行方式变化后新的要求，提高全系统的可靠性和 经济性。
(3)保证在电压合格的前提下使电能损耗为最 小。
四、电压、无功综合自动控制策略 1.电压、无功综合自动控制的原理
由于负荷功率的存在，由系统经变电站到用户的线路上均有电流流 过，该电流一方面在线路上产生电压损失，另一方面在线路和变压器中 引起功率损耗.即网损.各段线路和变压器上的电压损耗随着流过电流的 变化而变化，也就随着负荷功率的变化而不同。
2)当变电站运行于4区域时，电压和功率因数同时低 于下限，此时如先调整变压器分接头升压，则无功会更加 缺乏。因此应先投人电容器组、待功率因数合格后若电压 越限再调整变压器分接头使电压升高。
3)当变电站运行于6区域时.电压低于下限而功率因数 超过上限，此时如先切除电容器组，则电压会进一步下降 。因此应先调整变压器分接头使电压升高，待电压合格后 若功率因数仍越限再切除电容器组，.
为防止TV断线造成假失压误启动AAT。工作母 线失压时还必须检查工作电源无流，才能启动备 自动投入，为此可引入受电侧TA二次电流消失的 辅助判据;同时该电流消失可作受电侧断路器已跳 开的判据。
(5) AAT的动作时间以尽可能短为原则。从工作母线 失去电压到备用电源投人，中间有一段停电时间 。对用户来说，停电时间越短越好。
2.后台软件VQC 软件VQC依附于变电站自动化系统的后台计算机.
是后台监控系统的一个子模块。
二、电压、无功综合调控的目标 (1)维持供电电压在规定的范围内。
(2)保持电力系统稳定和合适的无功平衡。对 于主输电网络，应实现无功分层平衡，地区供电 网络应实现无功分区就地平衡的原则，才能保护 各级供电母线电压在导则规定的范围内。
以短路电流受到限制
二、对备用电源和备用设备自动投入装置 的基本要求
(1)工作电源确实断开后，备用电源才投 人。
(2)手动跳开工作电源时，备自动投入装 置不应动作。
(3)备用电源白动投人装置只允许动作一 次。以免发生永久性短路故障时，使备用 电源造成不必要的冲击。为此，AAT在动作 前应有足够的充电时间，通常为10--15s。
4)当变电站运行于8区域时，电压和功率因数同时超 过上限，此时如先调整变压器分接头降压，则无功会更加 过剩。因此应先切除电容器组.待功率因数合格后若电压 仍越限再调整变压器分接头使电压降低。
五、电压、无功综合自动控制方式
（1）集中控制方式。集中控制方式是指在调度中心对 各个变电站的主变压器的分接头位置和无功补偿设备进行 统一的控制。它要求调度中心必须具有符合实际的电压和 无功实时优化控制软件，而且对各变电站要有可靠性高的 通道;在各变电站，最好要具有智能执行单元。在我国目 前各变电站的基础自动化水平层次不一的情况下，实现全 系统的集中优化控制有较大的难度。
有两个工作电源互为备用的接线，两回进线 或电源同时供电。
采用AAT装置后有以下优点:
（1）提高用户供电可靠性。
(2)简化继电保护。采用AAT装置后，环形电网 可以开环运行，变压器可以解列运行.见图5-9 (a).继电保护的方向性等问题可不考虑.
(3)限制了短路电流。如在图5-9 (b)中母线Ⅲ 和母线Ⅳ的出线上发生短路故障，因分列运行.所
二、故障录波器的主要作 用
(一)找出事故原因.制定反事故措施 电网越大，发生的事故往往越复杂。实践证明，如果
不使用故障录波器，事故就难以分析清楚。原因是: (1)故障情况的复杂性(包括故障的连续性、转换性、
多重性)。 (2)保护装置动作不正常(包括误动、拒动)。 (3)事故过程中，现场人员忙于处理事故，记录不全
3.变电站运行方式的识别
大型变电站中一般拥有多台有载调压变压器,系统运 行过程中这些变压器可能有多种运行方式。某些变压器可 能处于运行状态.而另一些变压器可能处于停运状态;参加 运行的变压器之间可并列运行，也可独立运行。在对变电 站的电压、无功进行综合控制过程中，为了确定控制对象 并进一步确定控制对策，首先必须对变电站中各变压器的 运行方式进行识别。
当变电站运行于0区域时.电压和功率因数均合 格，此时不需要进行调整。
(1)简单越限情况.
1）当变电站运行于1区域时，电压超过上限而功率因数 合格，此时应调整变压器分接头使电压降低。
2)当变电站运行于5区域时。电压低于下限而功率因数 合格，此时应调整变器分接头使电压升高，直至分接头无 法调整(次数限制或档位限制)。
第二节 备用电源和备用设备自动投入装置
一、备用电源的备用方式
备用电源自动投人装置是电力系统故障或其 他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源 或备用设备或其他正常工作的电源自动投人工作 ，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电 的一种自动控制装臂，简称AAT装置。
备用电源自动投人是保证电力系统连续可靠 供电的重要措施。
第二节备用电源和备用设备自动投入装置一备用电源的备用方式备用电源自动投人装置是电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作的电源自动投人工作使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装臂简称aat装置
第5章自动控制装置
第一节电压、无功综合自动控 制装置
以上两种措施虽然都有调整电压的作用，但其原理、 作用和效果是不同的。
在利用有载调压变压器分接头进行调压时。调压本身 并不产生无功功率，因此在整个系统无功不足的情况下不 可能用这种方法来提高全系统的电压水平;而利用补偿电 容器进行调压.
然而在系统无功充足，由于系统电压波动、负荷功率 变化引起变压器电压损耗变化时，宜采用有载调压变压器 分接头进行调压。因此只有将两者有机结合起来才有可能 达到良好的控制效果.
电压是衡量电能质量的一个重要指标。发、变 电设备和各种用电设备都是按额定电压设计的， 电压过高或过低.偏离了合格范围，都会影响这些 设备的寿命和效率，还可能使网损增大，甚至危 及系统运行的稳定性。
一、变电站调压的主要手段
变电站调压的主要手段，一般都采用有载调 压变压器和补偿电容器。有载调压变压器可以在 带负荷的条件下切换分接头，从而改变变压器的 变比，可起到调整电压、降低损耗的作用。而合 理地配置无功功率补偿容量，可改变网络中无功 功率补偿容量，可改变网络中的无功潮流，改善 功率因数，减少网损和电压损耗，从而改善用户 的电压质量。
3)当变电站运行于3区域时，功率因数低于下限而电压 合格，此时应投人电容器组直至功率因数合格.
4)当变电站运行于7区域时，功率因数超过上限而电压 合格，此时应切除电容器组直至功率因数合格。
(2)双参数越限情况.
1)当变电站运行于2区域时，电压超过上限而功率因 数低于下限，此时如先投人电容器组，则电压会进一步上 升。因此先调整变压器分接头使电压降低，待电压合格后 若功率因数仍越限再投入电容器组。
目前实际采用的识别方式有人工设置和自动识别两种。 人工设置就是主站的运行人员根据上传至主站的有关状态 信息对变电站的运行方式进行判断.然后再通过通信系统 将该运行方式通知电压无功综合控制系统。
自动识别是电压、无功综合控制系统根据主接线的断 路器状态，如变压器的高低侧断路器状态、母联和旁路的 断路器状态等，自动进行分析判断，以确定当时的运行方 式。
(4)工作母线上的电压不论因任何原因消失时，AAT均 应动作。①工作变压器TI故障;②工作母线Ⅲ上发生短路 故障;③工作母线Ⅲ的出线上发生短路故障.而故障没有被 该出线断路器断开;④QFI或QF2因控制回路、保护回路或 操动机构等问题发生误跳闸;⑤运行人员误操作导致QFl或 QF2跳闸;⑥电力系统内的故障使母线Ⅲ失电。所有这些情 况.AAT均应动作。为此AAT应设有反应工作母线电压消失 的低电压部分。
(2)分散控制方式。这是我国当前进行电压、无功调 节控制的主要方式。分散控制是指在各个变电站或发电厂 中，自动调节有载调压变压器的分接头位置或其他调压设 备，以控制地区的电压和无功功率在规定的范围内。对提 高变电站供电范围内的电压质量和降低局部网络和变压器 的电能损耗，减少值班员的操作是很有意义的。
(6)备用电源不满足有压条件，备用电源自动投人装 置不应动作。
(7)应具有闭锁备自动投人装置的功能。
第三节 故障录波装 置
一、故障录波器的基本 概念
故障录波器是电力系统发生故障或振荡时能 自动记录电力系统中有关电气参数变化过程，以 便分析和研究的一种装置。
微机式的故障录波器带有数据记忆功能，能记 录在故障前和故障后系统的电压、电流、功率、 频率等变化的全过程以及继电保护与安全自动装 置的动作行为.从而为分析系统事故提供详尽的科 学依据。
等。 因此，无故障录彼器时，对事故真相分析非常困难。
(6)补偿电容器本身或回路装置发生故障或事故，则应 闭锁相应电容器组的控制回路。
(7)主变压器控制器发生异常. (8)主变压器或电力电容器正常退出操作时，闭锁该台 主变压器或电容器控制装置。 (9)每次发出动作命令后进行校验.若装置拒动则应闭锁 .
(10)母线电压太低时应闭锁调压功能。 (11)变压器档位已到达上下限、主变压器分接头日调节 次数已达上限、电容器日投切次数已达上限、上一次动作 后延时未达到时均应将均应将装置自动闭锁。
变电站就地电压、无功综合自动控制(VQC)调节有两 种方法:
第一种方法采用硬件装置。这种装置具有独立的硬 件，可靠性较高。这种装置适合基础自动化水平不高的电 力网的变电站内使用。
第二种方法是软件VQC，它是在就地监控站利用现成 的遥测、遥信信息，通过运行控制算法，用软件模块控制 方式来实现变电站电压和无功自动调节。当然这种方法适 用于自动化水平较高的变电站中。
电压无功综合控制所要达到的目的.一是使负荷端Ul电 压与额定电压偏差最小，二是使系统的功率损耗最小.常
采用以下两种方法。
(1)调整变压器的变比KT.当负荷增大.引起线路电压损失 增加.从而导致负荷端电压UL下降时,可减小变比KT以提高 变压器低压侧电压UD从而提高负荷端电压UL;当负荷减小。 导致负荷端电压上升时，可增加变比KT,以降低变压器低 压侧电压UD，从而降低负荷端电压UL。变压器变比KT的变化 一般靠调节有载调压变压器的分接头来实现。
六、电压、无功综合自动控制装置的闭锁
为了使电压、无功综合控制装置能够做到安全、可靠地运行，即 在某种条件下，应闭锁，电压、无功综合控制装置，使其不致动作。 主要包括:
(1)系统发生故障பைடு நூலகம் (2)变电站母线发生故障. (3)主变压器发生故障或事故。 (4)电压、无功综合控制装置的电压互感器发生故障 (5)主变压器异常运行.
U0为运行中要求保持的目标电压，为了避免频繁调节，规定了一个控制死 区士△U，死区内不进行调压，超出这个范围时才进行调压。同样对进线处的 功率因数也规定了一个上下限，当实际的功率因数处于上下限之间时，不进 行调节，只有当功率因数超出这个范围时，才进行调节。
如上所述，在这个九区域的运行状态中，0区 为电压和功率因数均合格区，其余八个区均为不 合格区。电压无功综合控制装置利用检测到的电 压和功率因数(或无功功率)，结合当时的运行方 式即可确定运行点在运行图中所处的位置，从而 确定相应的控制对策。
4 变电站运行状态的检测和识别
所谓变电站的运行状态是指变电站的各种电气量所 处的状态。只有正确地掌握了变电站的运行状态。才能正 确地选择控制对策，从而达到自动控制的目的。一般选择 电压和进线处功率因数(或无功功率)为状态变量。
根据状态变量的大小，可将变电站的运行状态划分为 九个区域，如图5-2所示，简称“九区图”。
备用电源的配置一般有明备用和暗备用两种 基本方式。系统正常时，备用电源或备用设备不 工作，处于备用状态的，称为明备用;系统正常运 行时，备用电源也投入运行的，称为暗备用。暗 备用实际上是两个工作电源互为备用。
1.明备用的控制
有一个工作电源和一个备用电源的接线，即 为明备用的配置。 2.暗备用的控制