电力系统自动化第三版
(完整word)电力系统分析.(第三版)知识总结,推荐文档
电力系统分析第一章电力系统稳态分析1.电力系统：通常将生产、变换、输送、分配电能的设备（发电机、变压器、输配电力线路等），使用电能的设备（电动机、电炉等），以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体。
2.电力网络：电力系统中，各种电压等级的输配电力线路及升降变压器所组成的部分。
3.动力系统：电力系统又加上动力设备（汽轮机、水轮机、锅炉）。
4.电能生产、输送、分配和使用特点：①电能与国民经济各个部门、国防和日常生活之间的关系都很密切；②电能不能大量储存；③电力系统中的暂态过程十分迅速；④对电能质量的要求比较严格。
电能质量主要指频率、供电电能偏移和电压波形。
5.对电力系统运行的基本要求：①保证系统运行的安全可靠性；②保证良好的电能质量；③保证系统运行的经济性。
6.电力系统的总负荷：是指系统中千万个用电设备消耗功率的总和。
根据负荷对供电可靠性的要求，电用负荷：一级负荷：①中断供电将造成人身伤亡时；②中断供电将在政治、经济上造成重大损失时；③中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。
一级负荷为重要负荷，必须有两个或两个以上的独立电源供电。
一级负荷不允许停电。
二级负荷：①中断供电将在政治、经济上造成较大损失时；②中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
二级负荷为较重要负荷，可由两个独立电源或一回专用线路供电。
二级负荷允许短时停电。
三级负荷：不属于一级和二级负荷者应为三级负荷，三级负荷无特殊要求。
一般采用一个电源供电。
7.电力系统负荷曲线：是指某一段时间内负荷随时间变化的规律的曲线。
8.常用的负荷曲线：①有功功率日负荷曲线和无功功率日负荷曲线：是指系统有功功率或无功功率负荷在一天24小时内的变化规律；②有功功率年最大负荷曲线：是指在一年内每个月最大有功功率负荷变化的曲线；③年持续负荷曲线：是由一年中系统负荷按其数值大小及其持续的时间顺序由大到小排列而成。
9.最大负荷利用小时数：如果负荷始终等于最大负荷Pmax，则经过Tmax小时所消耗的电能恰好等于全年电量W。
电力系统自动化 第三版(王葵、孙莹编)第四章电力系统电压调整和无功功率控制技术
17
SVC能快速、平滑的调节无功功率的大小和方向， 以满足动态无功功率补偿要求，尤其是对冲击性负荷 适应性较好。 与同步调相机比较，运行维护简单，功率损耗较小 ，能够作到分相补偿以适应不平衡的负荷变化。其缺 点是最大无功补偿量正比于端电压的平方，在电压很 低时，无功补偿量将大大降低。
18
（4）同步调相机及同步电动机
静止无功功率补偿器（Static VAR Compensator，简称SVC）是 一种发展很快的无功功率补偿装置，其工作原理下图所示。
Qi
U
U
U
QLC
QD QC
UN
2
1
IL IC
QL
C
L
I LC
容性
o
感性
I
容性
o 感性
I
(a )
(b)
图4-5 静止无功补偿器工作原理
(c)
16
静止无功补偿器不仅用于传输网络，而且广泛用于配 电系统中。 如在大型电动机的启动中应用SVC可以降低电压跌落 值；SVC亦可应用于单相负荷入电焊机和电气化铁路 供电系统中。
Qs
Qr
无功功率传输主要取决于电压幅值， 总是从高电压节点流向低电压节点
25
例：当Us=1.05p.u.，Ur=0.95p.u.，X=0.5p.u.，两端角 度差为45度，求两侧无功功率。
cos45 0.760
Qs Qr 1.05(1.05 0.95 0.760) 0.689 0.5 0.95(1.05 0.760 0.95) 0.289 0.5
为什么分接头设 在高压侧？
容量为6300kVA及以下的变压器，高压侧有三个分接 抽头，分别为1.05、1、0.95倍的额定电压。
电力系统自动化----第三版(王葵、孙莹编)第六章配电管理系统
EMS多采用一个厂、一个所的RTU占用一个通道的 组织方式；
DMS多采用将分散在户外的分段开关控制数据集结在 若干点（区域子站），然后再上传至控制中心；
主站
A
B
B
B
C
B BB
D
DD
图6-2 配电SCADA系统的体系结构
A－二次集结区域子站；B－次集结区域子站；
C－开闭所RTU; D－柱上开关FTU
馈线；
控制线；
通信线；
FTU; 分段开关； 联络开关； 断路器
24
25
传统的人工抄表方式；
现代电子技术、通讯技术、计算机以及网络的发 展，使自动抄表成为可能；
自动抄表系统提高了用电管理的现代化水平
节约大量人力资源； 提高抄表的准确性； 提高管理水平；
26
四部分构成： 电能表 抄表集中器 抄表交换机 中央信息处理机
第五章 电力系统调度自动化
1
通常把电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压 后向用户供电的网络，称为配电网，包括馈线、降压 变压器、断路器、各种开关等设备。
2
整个配电系统由配电网、继电保护、自动装置、测量 和计量仪表以及通信和控制设备等构成，按照一定的 规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户的需 求。
6
5、输电系统与配电系统的不同
不同点1：
输电：为多环网结构； 配电：为辐射型或少环网结构；
不同点2：
输电：开关、刀闸、电容器等设备多集中在变电站； 配电：设备沿线分散配置；
不同点3：
输电：远程终端数量少但数据采集量大，总体小； 配电：远程终端数量大但数据采集量小，总体大；
等性能要求比传统RTU要高得多。
电力系统自动化第三版
自励与他励的区别
◦ 他励比自励多用了一台副励磁机； ◦ 他励方式励磁单元的时间常数就是励磁机励磁绕组的时间 常数，与自励方式相比，时间常数减小了，即提高了励磁 系统的电压增长速率（第三节讨论）。 ◦ 他励直流励磁机励磁系统一般用于水轮发电机组；
16
Eq
输电线
降压变压器
G
升压变压器
系统
j IG
x
d
(a)
U
d
G
UG j I G xT U
Eq
X
d
UG
X
U
T
q
(b )
(c )
IG
图2-6 单机向无穷大母线送电 (a) 接线图；(b) 等值网络；(c) 相量图
17
发电机的输出功率按（2-4）式可以写成
U P Eq sin G X
24
PG max
0.75
K 4
0.70
0.65
K 2 K 1
图2-10励磁系统时间常数Te 与暂态稳定极限功率的关 系，由图可见在0.3s以下时， 提高强励倍数K对提高暂态 稳定极限功率有显著效果。 当 Te 较大时，效果就不明 显。
0 .6 0 .8
0.50 0.35
0
0 .2
0 .4
T e( s )
电
励磁功 率单元
G
发电机
力 系 统
励磁调节器
输入信息
图2-1 励磁控制系统结构框图
3
空载电势
◦ 发电机空载电势决定于励磁电流，改变励磁电流就可影响 同步发电机在电力系统中的运行特性;
电力系统自动化----第三版(王葵、孙莹编)的复习资料
电力系统自动化复习题一判断：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。
电力系统分析第三版（于永源杨绮雯著）中国电力出版社课后答案
电力系统分析第三版（于永源杨绮雯著）中国电力出版社课后答案Chapter 一1-1、电力系统和电力网的含义是什么？答：电力系统指生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体。
一般电力系统就是由发电设备、输电设备、配电设备及用电设备所组成的统一体。
电力系统中，由各种电压等级的电力线路及升降压变压器等变换、输送、分配电能设备所组成的部分称电力网络。
1-2、电力系统接线图分为哪两种？有什么区别？答：电力系统接线图分为地理接线图和电气接线图。
地理接线图是按比例显示该系统中各发电厂和变电所的相对地理位置，反映各条电力线路按一定比例的路径，以及它们相互间的联络。
因此，由地理接线图可获得对该系统的宏观印象。
但由于地理接线图上难以表示各主要电机、电器之间的联系，对该系统的进一步了解。
还需阅读其电气接线图。
电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电力元件之间的电气接线。
但电气接线图上难以反映各发电厂、变电所的相对位置，所以阅读电气接线图时，又常需参考地理接线图。
1-3、对电力系统运行的基本要求是什么？答：对电力系统运行通常有如下三点基本要求:1）保证可靠地持续供电；2）保证良好的电能质量；3）保证系统运行的经济性。
1-4、电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压是多少？什么叫电力线路的平均额定电压？答：各部分电压等级之所以不同，是因三相功率S 和线电压U、线电流I 之间的关系为S= 3 UI。
当输送功率一定时，输电电压愈高，电流愈小，导线等截流部分的截面积愈小，投资愈小；但电压愈高，对绝缘的要求愈高，杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也愈大。
综合考虑这些因素，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。
但从设备制造角度考虑，为保证生产的系列性，又不应任意确定线路电压。
《电力系统自动化(第三版)》王葵版-第3章 电力系统频率及有功功率的调节1
概述
自电 动力 控系 制统 系频 统率
就地 控制
就地控制部分就是发电 机的调速装置， 装设 在汽轮发电机上
控制阀门开度：当设定功 率增加或者减小， 阀门开 度就相应的开大或关小
中心 控制
在调度中心， 调度中心 的能量管理系统有自动 发电控制和经济负荷分 配功能（AGC/EDC）， 负责给就地控制部分发 出控制命令
随之不断改变；这个过程要到 C 点升到某一位置时，比如 C′′ ，
即汽门开大到某一位置时，机组的转速通过重锤的开度使杠杆
DEF 重新回复到使Ⅱ的活门完全关闭的位置时才会结束，这
时 B 点就回到原来的位置。 3）由于 C′′ 上升了，所以
测量元件Ⅰ
A′′ 必定低于 A 。这说明调 速过程结束时，出力增加， 转速稍有降低。 4）调速器是一种有差调节器。 通过伺服马达改变 D 点的 位置，就可以达到将调速
1 ∆f
R = − ∆ω 或R = − ∆f
∆P
∆P
∆P
∆P － 发电机组的输出功率增量； o PGa
P Gb
PG
∆f －对应于频率增量。
图3-4 发电机组的功率—频率特性
如发电机以额定频率fe运行时（相当于图中a点），其输出 功率为PGa；
当系统负荷增加而使频率下降到f1时，则发电机组由于调速 器的作用，使输出功率增加到PGb（相当于图中b点）。可见 ，对应于频率下降Δf， 发电机组的输出功率增加ΔP。
88
第一节 电力系统的频率特性
P
负荷瞬时变动情况
随机分量 (<10 s) (一次调频)
脉冲分量(10 s~3min)
(二次调频) (负荷预测)
持续分量
t
电力系统自动化第三版教学设计
电力系统自动化第三版教学设计一、课程简介本课程是电力系统自动化专业的一门基础课程，主要介绍电力系统自动化技术的基础知识和应用技术，涵盖电力系统计算机监控、自动化控制、保护及触发、通讯及信息处理等方面的内容。
二、教学目标1.了解电力系统自动化技术的基本概念、主要内容和应用领域。
2.掌握电力系统监控、保护及触发、通讯等领域的基本理论和技术方法。
3.熟悉电力系统自动化设备的结构组成、特点和使用方法。
4.掌握电力系统自动化技术的应用案例，提高学生的工程实践能力。
三、教学大纲第一章电力系统自动化技术概述1.1 电力系统自动化技术的发展历程 1.2 电力系统自动化技术的概念、内容和基本要求 1.3 电力系统自动化技术的应用领域和前景第二章电力系统计算机监控2.1 电力系统计算机监控系统的概述 2.2 电力系统计算机监控系统的结构和功能 2.3 电力系统计算机监控系统的实现技术第三章电力系统保护及触发3.1 电力系统保护及触发的基本原理 3.2 电力系统保护及触发的硬件和软件结构 3.3 基于电力系统保护及触发的应用实例第四章电力系统通讯及信息处理4.1 电力系统通讯及信息处理的基本原理 4.2 电力系统通讯及信息处理的模块结构和工作流程 4.3 电力系统通讯及信息处理的主要技术和应用第五章电力系统自动化设备与技术5.1 电力系统自动化设备的分类和特点 5.2 电力系统自动化设备的发展动态5.3 电力系统自动化设备的应用环境和使用方法四、教学方法1.课堂讲授2.课程设计与实验3.综合性实践五、教学资源课本参考教材：《电力系统自动化（第三版）》软件1.Matlab2.PSCAD3.ATP4.AutoCAD实验设备1.电力系统自动化实验箱2.电力系统模拟实验平台3.电力系统演示模型六、考核方式1.平时成绩（包括课堂出勤、作业和实验）2.期末成绩（闭卷考试）七、参考文献1.《电力系统自动化（第三版）》2.《电力系统计算机监控技术》3.《电力系统保护与控制》4.《电力系统自动化设备与技术》以上是本课程的教学设计，请各位同学积极参与课堂教学，并在实验课程中注重实践，加深对电力系统自动化技术的理解与应用。
电力系统自动化----第三版(王葵、孙莹编)第三章电力系统频率及有功功率的自动调节
*
配有调速系统的发电机组的功率-频率特性
图3-4 发电机组的功率—频率特性
（3-7）
－ 发电机组的输出功率增量； －对应于频率增量。
调差系数：
*
调差系数R的标幺值表示为
（3-8）
或写成
（3-9）
（3-9）式又称为发电机的静态调节方程。
*
发电机组调差系数主要决定于调速器的静态调节特性，它与机组间有功功率的分配密切相关。
——发电机的功率-频率特性系数，或单位调节功率。
一般发电机的调差系数或单位调节功率，为下列数值：
*
图3-5 两台发电机并联运行情况
在发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比 调差系数小的机组承担的负荷增量要大，而调差系数大的机组承担的负荷增量要小。 电力系统中，如果多台机组调差系数等于零是不能并联运行的; 多台机组中有一台机组的调差系数等于零，也是不现实的。 所有机组的调速器都为有差调节，由它们共同承担负荷的波动。
（3-2）
将上式除以 ，则得标么值形式，即
(3-1)式或(3-2)式称为电力系统有功负荷的静态频率特性方程。
*
图3-2 负荷的静态频率特性
负荷的频率调节效应
*
定义为负荷的频率调节效应系数。
（3-3）
为了反映有功功率随频率变化的程度，将
（3-16）
设系统的总负荷增量为 ，则调节过程结束时，必有
（3-17）
右端 是系统的等值调差系数。
调节过程
*
式（3-15）、式（3-16）、式（3-19）说明有差调频器具有下述优缺点。
可以求得每台调频机组所承担的计划外负荷为
（3-19）
当系统出现新的频率差值时，各调频器方程式的原有平衡状态同时被打破，因此各调频器都向同一个满足方程式的方向进行调整，同时发出改变有功出力增量 的命令。调频器动作的同时性，可以在机组间均衡的分担计划外负荷，有利于充分利用调频容量。
《电力系统自动化(第三版)》王葵版-第2章 自动发电励磁控制4
66
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'
14
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。
2
同步电机
3
8
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。
电力系统分析课件第三版电力出版社
电力系统电源规划与评估
总结词
电源规划是电力系统规划的重要组成部分， 通过对未来电源布局和容量的规划，满足电 力系统的供电需求并提高供电可靠性。同时 ，对规划的电源进行评估，确保其经济、技 术可行性和环境友好性。
详细描述
电源规划包括对未来电源布局和容量的规划 ，考虑的因素包括电力需求、能源资源、环 境容量等。在规划过程中，需要对各种可能 的电源进行技术、经济和环境等方面的评估
电力系统分析课件第三版
CATALOGUE
目 录
• 电力系统基本概念 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与经济运行 • 电力系统规划与设计
01
CATALOGUE
电力系统基本概念
电力系统组成与特点
组成
由发电、输电、配电和用电等环 节组成的统一整体，实现电能的 生产、传输、分配和使用。
特点
具有规模大、覆盖范围广、运行 方式复杂、控制要求高等特点， 需满足安全、可靠、经济、环保 等要求。
电力系统的基本参数
01
02
03
电压等级
根据电力系统的规模和特 点，选择合适的电压等级 ，以满足不同用户的需求 。
电流频率
电力系统中的电流频率应 保持恒定，通常为50Hz或 60Hz。
功率因数
反映电力系统中无功功率 的平衡情况，对电力系统 的经济运行和电压质量具 有重要影响。
03
CATALOGUE
电力系统稳态分析
潮流计算
潮流计算是电力系统稳态分析中 的基础计算，用于确定系统中各
元件的功率分布和电压分布。
常用的潮流计算方法包括牛顿拉夫逊法和快速解耦法，这些方 法通过迭代计算，求解电力系统
2024版年度电力系统自动化第三版ppt课件
电力系统自动化第三版ppt课件•电力系统自动化概述•电力系统自动化的基础知识•电力系统自动化的关键技术•电力系统自动化的应用实例•电力系统自动化的挑战与解决方案•电力系统自动化的未来展望目录CONTENT01电力系统自动化概述自动化技术在电力系统中的应用包括自动发电控制（AGC）、经济调度控制（EDC）等，实现发电过程的优化和效率提升。
包括自动电压控制（AVC）、故障定位与隔离等，保障输电系统的安全稳定运行。
包括馈线自动化、配电管理系统（DMS）等，提高配电系统的可靠性和供电质量。
包括需求侧管理、智能家居等，实现用电设备的智能控制和能源管理。
发电自动化输电自动化配电自动化用电自动化发展阶段20世纪50年代至80年代，随着计算机技术和通信技术的发展，电力系统自动化进入快速发展阶段，出现了远动装置、变电站自动化、调度自动化等。
初级阶段20世纪50年代以前，电力系统自动化主要局限于单项自动装置的应用，如自动重合闸、发电机自动调压等。
高级阶段20世纪90年代至今，电力系统自动化向更高层次发展，实现了智能化、信息化和网络化，如智能电网、能源互联网等。
智能化发展信息化提升网络化拓展绿色低碳01020304利用人工智能、机器学习等技术，实现电力系统的智能决策、智能控制和智能管理。
加强电力系统信息化建设，实现信息共享、数据互通和业务协同。
推动电力系统与互联网、物联网等技术的深度融合，构建能源互联网生态系统。
促进可再生能源接入和分布式能源发展，推动电力系统向绿色低碳方向转型。
02电力系统自动化的基础知识03电力系统的发展趋势智能化、自动化、绿色化等。
01电力系统的定义由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，负责将各种形式的能源转换为电能并输送到用户端。
02电力系统的特点实时性、安全性、经济性、环保性等。
电力系统的基本概念发电环节输电环节配电环节电力用户电力系统的组成与结构包括各种形式的发电厂，如火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂等。
电力系统自动化 第三版(王葵、孙莹编)第一章发电机的自动并列
精品文档
t
39
Example：
设滑差角频率 s 的允许值规定为0.2％，即
s
0.2 100
2
f
e
0.2（rad/s）
对应的脉动电压周期T S 值为:
T S 2 1 0 s s
所U 以S 的脉动周T 期S 大于10s才满 足s 小于0.2％的要
求。这就是说测T 量S 的值可以检测待并发电机组与电网间的滑差
精品文档
15
准同期并列分析计算
U X
B
UG UX
DL
XG
US
A
UG
EG
G
XX
EX
图1-1（a）电路示意图
图1-1 （c）等值电路图
由于DL两侧电压的状态量不等，DL主触头间具 有电压差 ，其值可由图（c）的电压相量求得。
精品文档
16
UG UX
XG
US
EG
XX
戴 维
南
EX
等 效
变
换
UG
UX
XG XX
33
两电压幅值相等
当两侧电压幅值相等而频率不等时，脉动电压瞬时值为：
u s U G s G i t n 1 U x s x t i n 2
设初始角120，则
us2U G s
i nG xt co G sxt
2 2
（1-5）
令
Us 2UGs
inGxt为脉动电压的幅值，则
2
u&U
i" 2.55UX •2sine
h.max X"qXX
2
（3-5）
式中 U X ——系统电压有效值；
X
变电站综合自动化(第三版)
变电站综合自动化(第三版)引言概述：变电站综合自动化(第三版)是现代电力系统中的重要组成部分，它利用先进的自动化技术对变电站进行监控、控制和保护，提高了电力系统的可靠性和安全性。
本文将从五个方面详细介绍变电站综合自动化(第三版)的相关内容。
一、智能化监控系统1.1 实时监测：第三版变电站综合自动化系统可以实时监测变电站各个设备的运行状态，包括变压器、断路器、隔离开关等。
1.2 远程控制：用户可以通过远程控制系统对变电站设备进行操作，实现远程开关、调节等功能。
1.3 数据分析：系统可以对采集到的数据进行分析，提供实时的电网状态信息和故障诊断。
二、智能化保护系统2.1 故障检测：第三版变电站综合自动化系统可以对电网中的故障进行快速检测和定位，保护设备和电网的安全。
2.2 自动重合闸：系统可以自动进行重合闸操作，减少故障对电网的影响。
2.3 多级保护：系统采用多级保护策略，保证了电网的可靠性和安全性。
三、智能化控制系统3.1 负荷调节：系统可以根据电网负荷情况进行智能调节，保证电网的平稳运行。
3.2 优化运行：系统可以对电网进行优化运行，提高电网的效率和经济性。
3.3 自动化调度：系统可以实现对电网的自动化调度，提高电网的运行效率和灵活性。
四、智能化诊断系统4.1 故障诊断：系统可以对电网中的故障进行快速诊断，并提供相应的解决方案。
4.2 预测分析：系统可以通过数据分析进行预测性维护，提前发现潜在故障隐患。
4.3 运行评估：系统可以对电网的运行情况进行评估，为电力系统的优化提供参考。
五、智能化管理系统5.1 运行管理：系统可以对电网的运行情况进行全面管理，提供实时监控和报警功能。
5.2 资源调度：系统可以对电网资源进行智能调度，提高资源的利用率。
5.3 数据存储：系统可以对采集到的数据进行存储和管理，为电网的长期运行提供支持。
总结：变电站综合自动化(第三版)系统在电力系统中扮演着至关重要的角色，通过智能化监控、保护、控制、诊断和管理，提高了电网的可靠性、安全性和经济性，为电力系统的稳定运行提供了有力支持。
电力系统分析第三版(于永源杨绮雯著)我国电力出版社课后答案解析
Chapter 一1-1、电力系统和电力网的含义是什么？答：电力系统指生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体。
一般电力系统就是由发电设备、输电设备、配电设备及用电设备所组成的统一体。
电力系统中，由各种电压等级的电力线路及升降压变压器等变换、输送、分配电能设备所组成的部分称电力网络。
1-2、电力系统接线图分为哪两种？有什么区别？答：电力系统接线图分为地理接线图和电气接线图。
地理接线图是按比例显示该系统中各发电厂和变电所的相对地理位置，反映各条电力线路按一定比例的路径，以及它们相互间的联络。
因此，由地理接线图可获得对该系统的宏观印象。
但由于地理接线图上难以表示各主要电机、电器之间的联系，对该系统的进一步了解。
还需阅读其电气接线图。
电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电力元件之间的电气接线。
但电气接线图上难以反映各发电厂、变电所的相对位置，所以阅读电气接线图时，又常需参考地理接线图。
1-3、对电力系统运行的基本要求是什么？答：对电力系统运行通常有如下三点基本要求:1）保证可靠地持续供电；2）保证良好的电能质量；3）保证系统运行的经济性。
1-4、电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压是多少？什么叫电力线路的平均额定电压？答：各部分电压等级之所以不同，是因三相功率 S 和线电压 U、线电流 I 之间的关系为S= 3 UI。
当输送功率一定时，输电电压愈高，电流愈小，导线等截流部分的截面积愈小，投资愈小；但电压愈高，对绝缘的要求愈高，杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也愈大。
综合考虑这些因素，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。
但从设备制造角度考虑，为保证生产的系列性，又不应任意确定线路电压。
另外，规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的发展。
变电站综合自动化(第三版)
变电站综合自动化(第三版)引言概述：变电站综合自动化是电力系统中的关键技术之一，它通过引入先进的自动化技术和设备，实现对变电站的监控、控制和管理，提高电力系统的可靠性和运行效率。
本文将从五个方面详细阐述变电站综合自动化的相关内容，包括系统架构、监控与保护、自动化设备、通信与网络以及未来发展趋势。
一、系统架构1.1 主站系统：主站系统是变电站综合自动化的核心，负责数据采集、处理与分析。
主站系统通常由数据采集单元、数据处理单元和人机界面组成。
1.2 分站系统：分站系统位于变电站的各个关键位置，负责采集和传输现场设备的状态信息。
分站系统通常包括采集单元、通信单元和控制单元。
1.3 通信网络：通信网络是主站系统和分站系统之间的桥梁，负责数据的传输和通信。
常见的通信网络包括以太网、光纤通信和无线通信等。
二、监控与保护2.1 监控系统：监控系统通过实时监测变电站的设备状态和运行参数，提供运行状态的可视化界面。
监控系统能够及时发现设备故障和异常，保证变电站的正常运行。
2.2 保护系统：保护系统是变电站综合自动化的重要组成部分，负责对电力设备进行保护和安全控制。
保护系统能够快速判断设备的故障类型，并采取相应的保护措施，确保电力系统的安全运行。
2.3 报警与记录：变电站综合自动化系统能够实时监测设备的状态，并在发生故障或异常时发出报警信号。
同时，系统还能够记录设备运行数据和故障信息，为后续的故障分析和处理提供依据。
三、自动化设备3.1 自动化控制装置：自动化控制装置是变电站综合自动化的核心设备，负责对变电站设备进行自动控制和调度。
自动化控制装置能够根据预设的策略和参数，实现对电力设备的自动化控制。
3.2 传感器与执行器：传感器与执行器是自动化系统的关键组成部分，负责采集和输出控制信号。
传感器能够实时监测设备的状态和参数，而执行器能够根据控制信号执行相应的操作。
3.3 数据采集与处理设备：数据采集与处理设备是变电站综合自动化的重要设备，负责采集和处理变电站的实时数据。
变电站综合自动化(第三版)
变电站综合自动化(第三版)引言概述：变电站综合自动化是指利用先进的自动化技术和设备，对变电站的各个系统进行集成控制和监测，以提高变电站的运行效率、可靠性和安全性。
第三版的变电站综合自动化在前两版的基础上进行了进一步的优化和升级，更加适应现代电力系统的发展需求。
本文将从五个方面详细介绍第三版变电站综合自动化的特点和优势。
一、智能化控制功能的增强1.1 引入了先进的智能控制算法和技术，提高了系统的响应速度和稳定性。
1.2 支持多种通信协议和接口，实现了与各种设备和系统的无缝集成。
1.3 增加了自学习和自适应功能，提高了系统的智能化水平和自我调节能力。
二、数据采集和分析能力的提升2.1 引入了大数据分析技术，实现了对变电站运行数据的实时监测和分析。
2.2 支持远程监控和故障诊断，提高了系统的故障处理效率和准确性。
2.3 实现了对电网负荷和电力质量的精准监测和分析，提高了系统的运行效率和稳定性。
三、设备状态监测和维护功能的强化3.1 引入了先进的传感器和监测装置，实现了对设备状态的实时监测和预警。
3.2 支持设备远程控制和维护，提高了设备的可靠性和维护效率。
3.3 实现了对设备寿命和健康状况的评估，提高了设备的使用寿命和可靠性。
四、安全性和防护功能的加强4.1 引入了先进的安全防护技术，实现了对系统的实时监测和安全防护。
4.2 支持多级权限管理和安全策略，提高了系统的安全性和防护能力。
4.3 实现了对系统的实时监控和追踪，提高了对潜在安全风险的预警和应对能力。
五、系统可靠性和扩展性的提升5.1 引入了冗余设计和备份机制，提高了系统的可靠性和稳定性。
5.2 支持模块化设计和快速扩展，提高了系统的灵便性和可扩展性。
5.3 实现了对系统的实时监控和性能评估，提高了系统的运行效率和可靠性。
结论：第三版的变电站综合自动化在智能化控制、数据采集和分析、设备状态监测和维护、安全性和防护、系统可靠性和扩展性等方面都取得了显著的进步和优化，更加适应了现代电力系统的发展需求，将为变电站的运行效率、可靠性和安全性提供更加全面和强大的支持。
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通常我们希望发电机间无功电流应按机组容量的 大小进行比例分配，大容量的机组担负的无功增 量应相应地大，小容量的机组增量应该相应地小。
只要并联机组的“UG — IQ*” 特性完全一致（IQ*为 机组无功电流与其无功电流额定值的比值），就 能使得无功负荷在并联机组间进行比例分配。
励磁功 率单元
电
G
力
系
发电机
统
励磁调节器
输入信息
图2-1 励磁控制系统结构框图
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3
励磁自动控制系统的作用
空载电势
◦ 发电机空载电势决定于励磁电流，改变励磁电流就可影响 同步发电机在电力系统中的运行特性;
电力系统在正常运行时
◦ 可以通过控制励磁电流来控制电网的电压水平和并联运行 机组间无功功率的分配;
由（2-2）式可以看出，同步发电机的外特性必然是下降 的。当励磁电流一定时，发电机端电压随无功负荷增大而下 降。
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8
UG
U Ge U G2
I EF2 I EF 1
o
I Q1
I Q2
IQ
图2-3 同步发电机的外特性
发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电 流来维持机端电压为给定水平的。
第二章 同步发电机励磁自 动控制系统
概述
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1
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)
要作到这一点，单纯地想把参加并联运行的大小 发电机组都做成相同的“UG — IQ*” 特性是很难实 现的，甚至是不可能的，但是自动调压器却可以 相当容易地作到这一点。
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提高稳定性
系统在扰动后，系统能够恢复到原来的运行状态或者 过渡到另一个新的运行状态，则称系统是稳定的。
通常将电力系统的稳定性问题分为三类：静态稳定 （Steady State Stability）、和暂态稳定（Transient Stability）和动态稳定（Dynamic Stability）。
•
x j I G d
•
•
IQ
IG
•
I Q1
I• G1
B'
(b) 相量图
K1
图2-4 同步发电机与无限大母线并联运行
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由此可见，与无限大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。
在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是无 限大母线，母线的电压将随着负荷波动而改变。
UG
（b）等值电路
空载电势和机端电压的关系：
Eq UGjIGXd
式中， X d —— 发电机直轴电抗。
（2-1）
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6
G
IP
jIG xd
•
Eq
jIP xd
•
U G jIQ xd
(c) 矢量图
•
IQ
•
IG
图2-2 同步发电机感应电动势和励磁电流关系
发电机感应电动势 E q 与端电压U G 的幅值关系为
图2-6 单机向无穷大母线送电 (a) 接线图；(b) 等值网络；(c) 相量图
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发电机的输出功率按（2-4）式可以写成
PG
U X
Eq
sin
（2-5）
式中 X — 系统总电抗，为发电机，变压器，输电线电抗之和； — 发电机空载电动势 E q 和端电压 U 间的相角。
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稳定性。
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4
同步发电机两种不同的运行方式：
单机运行方式：
U
G
IG
P+jQ
特点：机端电压随发电机电流的变化而变化。
与无穷大系统并联方式
U=常数
G
IG
特点：机端电压不随发电机电流的变化而变化。
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5
控制电压
•
xd
IG
•
•
Eq
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不考虑定子电阻和凸极效应，发电机功率还可表示为
PG EqUGsin C
Xd
（2-4）
当励磁电流改变时
EqsinK2
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IGcosk1
EqsinK2
•
•
•
A
E q2
Eq
A E q 1
'
•
K 2
IQ2
B
•
IP
•
IG2
'
•
x jI G2 d • UU• GG UU•
•
x j I G1 d
改变其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电 压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的 无功功率。
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并联运行各发电机间无功功率的分
配
➢ 并联各发电机间无功电流的分配取决于各发电机的外特性，而上倾的 和多于一条水平的外特性都不能起到稳定分配无功电流的作用。
图2-5 并联运行发电机间无功负荷的分配
励磁电流直接影响的是E q 。励磁自动控制系统是通 过改变励磁电流从而改变 E q 值来改善系统稳定性的。
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励磁对静态稳定的影响
G
升压变压器
•
Eq
输电线
(a)
X X •
d UG
T
(b)
降压变压器
系统
•
U
d
G
•
U
q
•
U
(c)
•
Eq
•
x j I G d
•
UG
•
x j I G T
•
IG
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9
控制无功功率分配
1、同步发电机与无穷大系统母线并联运行的有关问题
为了分析简便，设同步发电机与无穷大母线并联运行，即 发电机的端电压不随负荷大小而变化，是一个恒定的值。
U=常数
G
IG
如果发电机的有功功率恒定，即
P G U G IG c o s C （2-3）
当励磁电流改变时，
IGco sk1
E q co G s U G IQ X d
式中 G — E q 与 U G 间的相角，即发电机的功率角；
I Q —发电机的无功电流。
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7
一般 G 很小，可近似认为 cosG1，可得简化的运算式为
EqU GIQXd
（2-2）
（2-2）式说明，负荷的无功电流是造成 E q 和 U G 幅值 差的主要原因，发电机的无功电流越大，两者之间的差值也 越大。
EA 2NCf
励磁绕组通入直流电，产生磁场， 当原动机拖动电机转子旋转时，磁 场与定子绕组有相对运动，会在定 子绕组感应出交流电势，即定子三 相绕组会产生三相交流电势。
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一、自动励磁调节系统的概念和构
成
励磁系统：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及 在必要时使其电压消失的有关设备和电路。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