电力系统概述ppt课件

无备用接线（开式电力网）方式 无备用接线包括： （1）单回放射式 （2）树干式 （3）链式网络
a）放射式 b）干线式 c）链式
有备用接线（闭式电力网）方式 有备用接线方式包括 （1）双回放射式 （2）树干式 （3）链式 （4）环式 （5）两端供电网络
a）放射式 b）干线式 c）链式 d）环式 e）两端供电网络
有备用接线的双回放射式、树干式和链 式网络用于一、二级负荷。
环式接线，供电经济、可靠，但运行调 度复杂，线路发生故障切除后，由于功率 重新分配，可能导致线路过载或电压质量 降低。
两端供电接线方式必须有两个独立的电 源。
二、继电保护基础知识
1、继电保护的作用及要求 2、供电系统中常用的保护 3、继电保护的发展趋势 4、微机保护的优点
值。频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产 品的产量和质量，更重要的是影响到电力系统的 稳定运行。
• 用户供电系统的电压频率是由电力系统保证的。
我国国标规定，电力系统正常频率偏差允许值为 ±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可以放到 ±0.5Hz。
（3）可靠性
可靠性即根据用电负荷的性质和突然中断其供电在政
政治上造成不良影响者。如突然停电将造成主要设备损坏
或大量产品报废或大量减产的工厂用电负荷，交通和通信 枢纽用电负荷，大量人员集中的公共场所等。
• 三级负荷：不属于一级和二级负荷者。
5、电气接线方式
• 主接线图（亦称原理接线图）表示电能由
电源分配给用户的主要电路，图中表示出 所有的电气设备及其联接关系。 电力系统的接线方式大致分为两大类： （1）无备用电源接线 （2）有备用电源接线
22供电系统中常用的保护供电系统中常用的保护电流保护电流保护aa过电流保护过电流保护bb电流速断保护电流速断保护cc定时限过电流保定时限过电流保dd反时限过电流保护反时限过电流保护ee无时限电流速断无时限电流速断电压保护电压保护aa过电压保护过电压保护bb欠电压保护欠电压保护cc零序电压保护零序电压保护瓦斯保护瓦斯保护差动保护差动保护高频保护高频保护距离保护距离保护平衡保护平衡保护方向保护方向保护33继电保护的发展趋势继电保护的发展趋势电力系统电力系统2020世纪世纪6060年代以前主要采用电磁型保护年代以前主要采用电磁型保护6060年年代是电磁型晶体管保护并用时期代是电磁型晶体管保护并用时期2020世纪世纪6060年代末期年代末期国外提出用计算机构成继电保护的倡议当时的计算机硬国外提出用计算机构成继电保护的倡议当时的计算机硬件非常昂贵
电压中出现高次谐波。高次谐波的产生，除电力 系统自身背景谐波外，在用户方面主要由大功率 变流设备、电弧炉等非线性用电设备所引起。高 次谐波的存在将导致供电系统能耗增大、电气设 备绝缘老化加快，并且干扰自动化装置和通信设 施的正常工作。
• 三相不对称：三相电压不对称指三个相电压的
幅值和相位关系上存在偏差。三相不对称主要由 系统运行参数不对称、三相用电负荷不对称等因 素引起。供电系统的不对称运行，对用电设备及 供配电系统都有危害，低压系统的不对称运行还 会导致中性点偏移，从而危及人身和设备安全。
4、供电质量的主要指标
决定用户供电质量的指标为电压、频率和可靠性。 （1）电压
理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正 弦电压。由于供电系统存在阻抗、用电负荷的变化和用电 负荷的性质等因素，实际供电电压无论是在幅值上、波形 上还是三相对称性上都与理想电压之间存在着偏差。
• 电压偏差：电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差，
3、变电站的设备
• 一次设备：变压器（含主变压器、所用变
压器、消弧线圈等）；开关（高压断路器、 隔离开关、空气开关等）；电抗器；母线、 电力电缆、电力线路、瓷瓶、支架等。
• 二次设备：电压互感器、电流互感器、阻
波器、耦合电容器以及“控制”、“测 量”、“保护”、“自动装置”、“远 动”、“通讯”等设备。
对电力系统提出的要求 （1）保证供电可靠性 （2）保证电能质量 （3）提高电力系统运行的经济性 （4）环境保护问题
3、电力系统的中性点运行方式
• 在电力系统中，当变压器或发电机的三相
绕组为星形联结时，其中性点可有两种运 行方式：中性点接地和中性点不接地。中 性点直接接地系统称为大电流接地系统， 中性点不接地和中性点经消弧线圈（或电 阻）接地的系统称为小电流接地系统。中 性点的运行方式主要取决于单相接地时电 气设备绝缘要求及供电可靠性。
1、继电保护的作用及要求
• 继电保护广泛应用在电力系统、飞机、机车、舰
船、汽车等等各个领域。我们讨论的主要是电力 系统的继电保护。
• 电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经
济性好。但是，电力系统的组成元件数量多，结 构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此， 受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现 各种故障和不正常运行状态。故障中最常见机保护的优点
• 微机继电保护装置是通过数字量输出实现对断路器等的控
制。易于解决常规保护难于解决的问题，对于相同的硬件， 可以通过算法的不同，实现不同的保护。这样，也就可以 通过改善算法来不断完善保护性能，而不需改动硬件。通 过软件算法的改善，可以较好地解决原有模拟继电保护装 置难于解决的问题。在各种保护方法中，考虑到了电力系 统的各种情况，具有很强的综合分析和判断能力。由于计 算机的通用性，因此，在继电保护硬件的基础上，可以很 方便地通过增加软件的方法获得保护之外的功能。
• 目前的微机保护装置均设有通信接口，这样可方便地将各
地保护装置纳入变电站综合自动化系统，实现远方修改定 值、投切保护装置。
三、变电站综合自动化系统
1、变电站的作用 2、变电站综合自动化系统应能实现的功能 3、变电站的设备
1、变电站的作用
• 变电站在电力系统中是不可缺少的重要环节，因
为变电站是电力系统中通过变压器进行电压的升 降和进行电能交换的地点；变电站也是电能不同 电压等级的母线进行重新分配的地点；变电站还 是不同电压等级线路的始端或终端，因此变电站 是电力系统中重要的“调节与控制中心”；特别 是电力与无功的调节中心；
• 70年代中期，随着大规模集成电路技术的发展，微型计算
机进入实用阶段，性价比和可靠性大为提高，为微机保护 的使用打下了硬件基础。
• 伴随着计算机硬件水平的不断提高，各种微机保护软件的
算法不断被提出，为继电保护的推广和应用提供理论基础。
• 经过30多年的发展和变化，目前微机保护已经在电力系统
的各个变电站、发电厂和供电线路上广泛使用。
四、电力系统故障分析
• 1、电力系统故障简介 • 2、电力系统的故障类型 • 3、短路的原因和类型 • 4、短路对电力系统的危害 • 5、断相故障及复杂故障
1、电力系统故障简介
• 从电路的角度观察电力系统，电力系统可分为：正常运行状态，不正
常运行状态，故障状态。
• 从控制的角度观察电力系统，电力系统可分为：稳态，暂态。 • 稳态，即电力系统稳定运行状态。电力系统稳定运行的特征是：在发
保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力称为 灵敏性（灵敏度）。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的 测量元件确定了动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护范 围内的指定点校验，并满足有关规定的标准。 （4）可靠性
可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生它应该反应的故障时， 保护装置应可靠地动作（即不拒动）。而在不属于该保护动作的其他 任何情况下，则不应该动作（即不误动）。
至使该系统瓦解和崩溃。
继电保护的作用： （1）在过载时，继电保护装置应发出警报信号。 （2）在短路故障时，继电保护装置应立即动作，要求准确、
迅速地自动将有关的断路器跳闸，将故障部分从系统中断 开，确保其他回路的正常运行。 （3）为了保证电源不中断，继电保护装置应将备用电源投 入或经自动装置进行重合闸。
（2）频率
• 我国规定的电力系统标称频率（俗称工频）为
50Hz，国际上标称频率有50Hz和60Hz两种。由电 力系统供电的交流用电设备的工作频率应与电力 系统频率相一致。为了达到某种特殊目的，有的 用电设备需在其它频率下工作，则可配以专用变 频电源供电，如高频加热、电动机变频调速等。
• 当电能供需不平衡时，系统频率会偏离其标称
• 变电站又是电力系统中重要的“信息源”与“信
息中继站”。
• 因此变电站对电力系统的安全、稳定运行，保证
对用户供电可靠性与电能质量起着不可替代的作 用。
2、变电站综合自动化系统应能实现 的功能
• 微机保护 • 数据采集 • 事件记录和故障录波 • 控制和操作闭锁 • 同期检测和同期合闸 • 电压和无功的就地控制 • 数据处理和记录 • 人机联系 • 系统的自诊断功能 • 与远方控制中心的通信 • 防火、保安系统
实际电压偏高或偏低对用电设备的良好运行都有影响。
• 电压波动和闪变：电网电压的均方根值随时间的变化称
为电压波动，由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑的刺激 效应称为电压闪变。当电弧炉等大容量冲击性负荷运行时， 剧烈变化的负荷电流将引起线路压降的变化，从而导致电 网发生电压波动。
• 高次谐波：当电网电压波形发生非正弦畸变时，
电机组调速器作用下，各发电机转子吸收的正方向机械转矩等于转子 受到的反方向电磁转矩；电力系统中所有发电机转子都以相同的速度 均匀转动。在发电机励磁调节器作用下，发电机转子中的励磁电流按 照均方差不变的规律调整变动；电力系统各母线电压也按照均方差不 变的规律调整变动。
• 暂态，即电力系统稳定运行状态的特征被破坏后的状态；是电力系统
• 一个完整的电力系统由分布各地的各种类
型的发电厂、升压和降压变电所、输电线 路及电力用户组成，它们分别完成电能的 生产、电压变换、电能的输配及使用。
• 电力系统=发电厂+电力网+电能用户
电能的特点 （1）电能不能储存 电能的生产、输送、分配和使用同时完成。 （2）暂态过程非常迅速 电能以电磁波的形式传播，传播速度为300km／ms。 （3）和国民经济各部门间的关系密切 。
从某一稳定运行状态到另一稳定运行状态的过渡过程，或者是电力系 统从某一稳定运行状态到电力系统崩溃的过程。
• 电力系统故障分析是研究电力系统中由于故障所引起的电磁暂态过程，
搞清楚暂态发生的原因、发展过程及后果，从而为预防及消除电力系 统的故障准备必要的理论知识。
2、电力系统的故障类型
• 所谓故障是指任何能引起相导体和地之间绝缘能
继电保护的基本要求 （1）选择性
基本含义是保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使 停电范围尽量减小，以保证系统中非故障部分继续安全运行。 （2）速动性
速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样 就能减轻故障设备的损坏程度，减小用户在低电压情况下工作的时间， 提高电力系统运行的稳定性。 （3）灵敏性
力降低的异常情况。
• 电力系统可能发生的故障类型比较多，常见的对
电力系统危害比较严重的有：短路、断相以及各 种复杂故障等。而短路故障则是电力系统中危害 最严重的故障。
• 一、电力系统基础知识 • 二、继电保护基础知识 • 三、变电站综合自动化系统及其设备 • 四、电力系统故障分析 • 五、对称分量法
一、电力系统基础知识
• 1、电力系统的构成及特点 • 2、电力系统的额定电压 • 3、电力系统的中性点运行方式 • 4、供电质量的主要指标 • 5、电气主接线方式
1、电力系统的构成及特点
治或经济上造成损失和影响的程度，对用电设备提出的不 允许中断供电的要求。按照供电可靠性要求，用电负荷分 为下列三级：
•
一级负荷：突然停电将造成人身伤亡，或在经济上造
成重大损失，或在政治上造成重大不良影响者。如重要交
通和通信枢纽用电负荷、重点企业中的重大设备和连续生
产线、政治和外事活动中心等。
•
二级负荷：突然停电将在经济上造成较大损失，或在
• 电力系统20世纪60年代以前主要采用电磁型保护，60年
代是电磁型、晶体管保护并用时期， 20世纪60年代末期， 国外提出用计算机构成继电保护的倡议，当时的计算机硬 件非常昂贵。还不具备商业性生产这类保护装置的条件， 早期的研究工作是以小型机为基础的。出于经济上的考虑， 采用一台小型计算机来实现多个电气设备或整个变电站的 保护功能，但这种方案的可靠性显然受到限制。
2、供电系统中常用的保护
• 电流保护
A、过电流保护 B、电流速断保护 C、定时限过电流保 护 D、反时限过电流保护 E、无时限电流速断
• 电压保护
A、过电压保护 B、欠电压保护 C、零序电压保护
• 瓦斯保护 • 差动保护 • 高频保护 • 距离保护 • 平衡保护 • 负序及零序保护 • 方向保护
3、继电保护的发展趋势
发生短路时可能造成的危害： （1）故障点的很大的短路电流燃起的电弧，使故障设备损
坏。 （2）从电流到短路点间流过的短路电流，它们引起的发热
和电动力将造成在该路径中有关的非故障元件的损坏。 （3）靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正
常工作遭到破坏或影响产品质量。 （4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚