第2章 电力系统测控装置的基本原理
电力系统的基本原理和调控
电力系统的基本原理和调控电力系统作为一项涉及广泛的工程和技术，其基本原理和调控是电力工程领域的重要内容之一。
它不仅关系到人们日常生活的方方面面，还关系到国家的经济发展和社会稳定。
因此，本文将从以下几个方面来介绍电力系统的基本原理和调控，以期为读者更好地理解电力系统提供帮助。
一、电力系统的基本原理电力系统是由发电厂、输电线路、配电站以及变电站等构成的一个集中化供电网络。
它的基本原理就是通过电能的传输来实现能源的供应。
电力系统的工作原理基于电磁感应的技术原理，即通过发电机将机械能转化为电能，再通过变压器将电能提高或降低到适合输电或配电的电压等级，最终送入用户家庭的电器设备中。
电力系统中的发电机是关键部件之一，它的工作原理是利用磁场和导体之间电磁感应的原理，即当导体在磁场中移动时会产生电势差。
发电机既可利用机械能（如水力、火力等）从动力源中产生旋转，也可以利用原子核反应产生热能从而转化为电能。
电力系统中的电线和变压器通常用于输电、配电和降压。
在输电过程中，电线将高压电能传输到较远的地方，并通过变压器将其转化为低压电能以便于用户使用。
变压器通过利用电磁感应的原理，将输入的电能转化成输出的电能，同时也能通过调整变压器的参数（如变比等）来调节电能的电压等级。
二、电力系统的负荷调控除了电力系统的基本原理外，电力系统的负荷调控也是非常重要的一环。
负荷调控是指根据用电情况和电网的安全运行要求，采用各种调节措施控制电网的负荷变化，保证电网稳定运行的过程。
在电力系统的负荷调控中，一般采用的方法有分时段调峰、网内调节、互联互通和计划停电等。
其中，分时段调峰主要是指在用电高峰时段采用不同的电价，以调节用户用电行为，达到减少负荷峰值的效果。
网内调节是指在电网内部使用降压器或调压器来调节电能的电压等级，以保证电网的稳定性。
互联互通是指电网之间相互支援和互相调节，以保证电网工作的总体平衡和可靠性。
计划停电是指在紧急情况下，根据实际情况和需求对电力设备的运行进行有序停电，以减轻电网压力和保护设备安全。
电力系统自动装置原理
电力系统自动装置原理电力系统自动装置是一种高科技电气装置，它的作用是消除电力系统中出现的故障，确保电力系统运行安全可靠，提高电力系统的自动化程度。
电力系统自动装置应用广泛，包括变电站自动化、电力线路故障隔离、保护配电系统、自动调控电力负载等。
下面将详细介绍电力系统自动装置的原理。
1. 电力系统自动装置的分类电力系统自动装置按照作用原理可以分为三种：（1）过电流保护过电流保护是一种常见的保护方式，它通过检测电路中的电流大小来判断是否存在故障。
当电流大于额定值或持续时间超过一定时间时，保护装置会触发，使故障线路与电力系统隔离。
（2）差动保护差动保护是一种常用的变压器保护和母线保护方式，它是通过检测两侧的电流差异，判断电路是否存在故障，来实现快速隔离故障电路。
（3）接地保护接地保护是针对系统接地故障而设计的保护装置，它是通过检测系统中的接地电流大小和存在的故障类型来进行分析，针对不同类型的故障进行自动隔离和恢复。
2. 电力系统自动装置的工作原理电力系统自动装置的工作原理主要包括三个步骤：检测、判断和操作。
（1）检测电力系统自动装置通过传感器或直接连接到线路的电流和电压信号检测电力系统中的各种信号，如故障电流、电压等。
（2）判断当检测到电力系统中存在异常信号时，电力系统自动装置会进行判断，判断出异常信号的类型和位置，并作出相应的处理。
例如，若判断出存在过电流故障，就会针对不同类型的故障进行不同的处理，如瞬时短路、接地故障或欠电压故障。
（3）操作电力系统自动装置会根据判断结果对电力系统进行相应的操作，如切断故障电路、自动重建回路、调整电力系统运行状态等，保证电力系统的运行安全和可靠性。
3. 电力系统自动装置的优点电力系统自动装置具有以下优点：（1）自动化程度高，能够快速准确地诊断和处理电力系统的各种故障。
（2）具有可靠性强的故障传递能力，当有部分装置发生故障时，其余装置仍能正常工作。
（3）能够大幅度提高电力系统的运行效率，减少电力损耗和能源浪费。
电力系统自动装置原理
电力系统自动装置原理电力系统自动装置是指利用自动化技术，对电力系统进行监测、控制和保护的装置。
它可以实现对电力系统的实时监测，及时发现故障并采取相应的措施，保障电力系统的安全稳定运行。
本文将从电力系统自动装置的原理入手，对其工作原理进行详细介绍。
首先，电力系统自动装置的原理基于电力系统的特点和运行需求。
电力系统是由发电厂、变电站、输电线路和配电设备等组成的复杂系统，其运行需要保持稳定的电压、频率和功率因数。
同时，电力系统还面临着各种故障和突发事件的影响，如短路、过载、接地故障等。
因此，电力系统自动装置需要具备对电力系统各种参数和状态进行监测和分析的能力，能够根据系统运行情况进行自动调节和控制。
其次，电力系统自动装置的原理基于先进的传感器和监测设备。
电力系统自动装置需要通过传感器对电力系统的各项参数进行实时监测，如电压、电流、频率、功率因数等。
这些传感器可以将监测到的数据传输给自动装置的控制器，实现对电力系统运行状态的实时监测。
同时，监测设备还可以对电力系统的各种故障和异常情况进行检测和诊断，为自动装置的控制和保护提供准确的依据。
此外，电力系统自动装置的原理基于先进的控制算法和逻辑。
自动装置需要根据监测到的数据和系统运行状态，通过预设的控制算法和逻辑进行分析和判断，实现对电力系统的自动控制和保护。
例如，当监测到电力系统发生过载或短路时，自动装置可以根据预设的保护逻辑，迅速切除故障部分，保护系统设备不受损坏。
同时，自动装置还可以根据系统运行需求，实现对电力系统的自动调节和优化，提高系统的运行效率和稳定性。
最后，电力系统自动装置的原理基于先进的通信技术和网络系统。
随着信息技术的发展，电力系统自动装置还需要具备远程通信和监控能力，实现对分布式电力系统的远程监测和控制。
通过先进的通信技术和网络系统，自动装置可以实现与电力系统各个部分的信息交互和数据传输，及时掌握系统运行情况，实现对电力系统的远程监控和调度。
电力系统自动装置原理知识点[文]
![电力系统自动装置原理知识点[文]](https://img.taocdn.com/s3/m/5e1d5ae23086bceb19e8b8f67c1cfad6185fe95c.png)
电力系统自动装置原理知识点[文]1. 电力系统自动装置的定义电力系统自动装置是指一种通过自动化技术对电力系统进行监测、控制和保护的装置。
它能够对电力系统的电源、传输电网、电力负荷等进行监测，及时发现和处理电力系统中出现的故障或异常情况，确保电力系统的稳定运行。
(1) 监测：对电力系统中的电源、输电线路、变电站和电力负荷等进行实时监测和数据采集，获取电力系统的电量、电压、电流、频率等参数。
(2) 控制：通过电力系统自动装置对电力系统进行控制，如对输电线路的电压、电流、电力因数进行调节、将备用电源接入电网、调节并控制电力负荷。
(3) 保护：对电力系统中的设备和电力负荷进行保护，如对输电线路、变电站和电力设备进行过载保护、短路保护、地闸保护等。
(1) 发电厂自动装置：发电厂自动装置主要负责发电机的控制、保护和监测等任务，包括电机启动、电压调节、频率调节、过载保护、欠电压保护等。
(3) 输电线路自动装置：输电线路自动装置主要负责对电力系统输电线路的监测、保护和控制，如输电线路的电流、电压、功率、电力因数调节和无功补偿等。
(1) 自动化程度高：采用电力系统自动装置能够实现电力系统的自动化控制和保护，提高电力系统的运行效率和稳定性。
(2) 操作简便：电力系统自动装置具有易于操作和维护的特点，方便电力工程师的日常工作和维护。
(3) 节省能源：电力系统自动装置能够对电力系统的参数进行自动化调节，合理分配电力资源和负荷，节约电力资源和能源。
6. 总结电力系统自动装置是一种重要的电力系统控制、保护和监测装置，能够通过自动化技术实现电力系统的自动化控制和保护，提高电力系统的稳定性和运行效率。
电力系统自动装置具有自动化程度高、操作简便、节省能源、提高电力系统可靠性和稳定性等优点，是电力系统不可或缺的核心设备之一。
电力系统自动装置原理知识点
第二章同步发电机的自动并列1】同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1~2倍的额定电流。
（2）发电机并网后，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。
因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
2】什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？ 答：调节发电机的电压Ug ，使Ug 与母线电压Ux 相等，满足条件后进行合闸的过程。
特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。
适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。
3】什么是同步发电机自同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上断路器QF ，接着合上励磁开关开关SE ，给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。
特点：并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列；容易实现自动化；但并列发电机未经励磁，并列时会从系统吸收无功，造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。
适用场合：由于自同步并列的并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列，并容易实现自动化，所以适用于在电力系统故障情况下，有些发电机的紧急并列。
电力系统自动装置原理【上海交大】_第二章
us
2U mG
sin
G
x
2
t
cos
G
x
2
t
脉动电压幅值 U S
us
Us
cos
G
x
2
t
滑差频率 脉动周期
S G X 2f S
TS
1 fS
2 S
*概 述
相量图
波形图
12/54
*
发电机发出功率
e 0
发电机吸收功率
e 0
North China 2El0ec2tr0ic/P8o/w3e0r University
（三）输入、输出过程通道 为了实现发电机自动并列操作，须将电网 和待并发电机的电压、频率等状态量按要求送到接口电路进入主机。
*
*
按发电机并列条件，分别从发电机和母线电压互感器二次侧交流电压信号中提取 电压幅值、频率和相角差等三种信息，作为并列操作的依据。
（1）交流电压幅值测量
A.采用变送器，把交流、电压转换成直流电压，然后由A／D接口电路接入系统。 B.对交流电压信号直接采样，通过计算求得它的有效值。
*自动并列装置的工作原理
正弦型整步电压
US
U sZ
2U X K Z
sin st
2
2U X K Z
sin e
2
正弦型整步S1电压与相角差和电S2 压差值有关
U mG U mX
线性整步电压
U mG U mX
t
TS1
U X
TS 2
TVX QF
TVG b
U G
U S
U SZ
G
*自动并列装置的工作原理
上海交通大学电气工程系
*主要内容
电力系统测控保护装置
电力系统测控保护装置汇报人：日期:contents •电力系统测控保护装置概述•电力系统测控保护装置的技术原理•电力系统测控保护装置的应用场景•电力系统测控保护装置的设备选型与配置目录contents •电力系统测控保护装置的运行维护与故障处理•电力系统测控保护装置的未来发展与挑战目录01电力系统测控保护装置概述定义电力系统测控保护装置是一种用于电力系统中监测、控制和保护的设备，以确保电力系统的安全、稳定和可靠运行。
作用电力系统测控保护装置的主要作用是监测电力系统的运行状态，控制电力设备的运行，并在发生故障时及时切断故障部分，保护整个电力系统的安全。
定义与作用组成与结构组成电力系统测控保护装置主要由传感器、控制器、执行器和通信接口等组成。
传感器用于监测电力设备的运行状态，控制器负责对传感器采集的数据进行分析和处理，执行器根据控制器的指令对电力设备进行控制，通信接口则负责各部分之间的数据传输和信息交互。
结构电力系统测控保护装置的结构通常采用模块化设计，各部分之间通过一定的接口进行连接和通信。
这种结构方式可以方便地进行设备的升级和维护，提高设备的可靠性和稳定性。
发展历程电力系统测控保护装置的发展经历了多个阶段。
最初，人们主要依靠手动操作来控制电力设备，随着技术的发展，逐渐实现了自动化控制和保护。
近年来，随着人工智能、物联网等技术的不断发展，电力系统测控保护装置的技术水平也不断提高，智能化、网络化、可靠性等成为当前研究的重点。
发展趋势未来，电力系统测控保护装置将朝着更加智能化、网络化、可靠性更高的方向发展。
同时，随着新能源、智能电网等新技术的发展，电力系统测控保护装置的应用领域也将不断拓展，为电力系统的安全、稳定和可靠运行提供更加有力的保障。
发展历程与趋势02电力系统测控保护装置的技术原理定义01遥测技术是一种电力系统测控保护装置中的重要技术，主要通过通信手段实现远程测量和控制，能够实时监测电力系统的运行状态。
电力系统自动装置原理
电力系统自动装置原理
电力系统自动装置原理是指利用电气传动和控制技术对电力系统的运行进行监控、控制和保护的一套技术系统。
其包括各种自动装置及所需的电源、灯光、信号、指示器等各种设备，它是保证电力系统工作稳定、可靠的关键设备，具有很高的安全性和可靠性。
其中，自动装置是自动化工程设备中最基本的部分，它能够根据瞬态过程的特点自行完成相应的判断和动作，自动对电力系统进行控制和保护，从而减轻操作员的负担。
电力系统自动装置分为保护、自动控制和辅助设备三种类型，每种类型都有其独特的原理。
保护装置的原理是通过对电力系统中各种故障状态进行检测，当电力系统出现故障时以最短的时间将故障分离出去，从而保护系统的正常运行。
保护装置的种类比较繁多，但其原理都是相似的，都是通过对电流、电压、功率等参数进行检测，并与预设参数进行比较，以判断是否存在故障，并触发相应的保护动作，从而避免故障向系统传递，减轻对电力系统的影响。
自动控制装置的原理则是根据电力系统的工作条件、设定值和控制规律，对电力系统进行控制，以达到系统的最佳运行状态。
其主要特点是具有自动调整功能，它能够以较高的速度、精度、稳定性来自动完成各种电力系统的控制任务，提高电力系统的可靠性和运行效率。
辅助装置的原理主要是通过对电力系统进行测量、计算、记录和报告等手段，获取电力系统的各项参数数据，以提供控制保护、预警报警、运行维护等方面的支持。
辅助装置还可以对电力系统进行实时监测、故障诊断和状态评估，以提高系统的可靠性和运行效率。
总之，电力系统自动装置原理是一种基于电气传动和控制技术的电力系统监测、控制和保护技术，它具有很高的安全性和可靠性，在电力系统的规划、设计和运行中起着至关重要的作用。
电力系统自动装置原理知识点
电力系统自动装置原理知识点电力系统自动装置原理是指通过电力系统的监测、保护、控制等设备来实现电力系统的自动化运行。
它能够实时监测电力系统的状态和参数，并根据设定的逻辑和策略进行保护和控制操作，以确保电力系统的安全稳定运行。
下面将详细介绍电力系统自动装置原理的相关知识点。
一、电力系统自动装置的分类1.监测装置：用于实时监测电网的电压、电流、频率、功率等参数，通常包括电能表、电流互感器、电压互感器、数字及模拟量传感器等。
2.保护装置：用于实现电力系统的过电流保护、跳闸保护、接地保护等功能，通常包括继电保护装置、保护继电器等。
3.控制装置：用于实现电力系统的继电控制、重合闸控制、柜内控制等功能，通常包括继电控制装置、远动装置等。
4.辅助装置：用于辅助监测、保护和控制装置的运行，通常包括组合仪表、RTU装置、通讯设备、故障录波器等。
二、电力系统自动装置的工作原理1.监测装置的工作原理：将监测装置与电力系统的测量点相连，通过传感器将电能、电流、电压等参数转化为电信号，并送入测量装置，经过放大、滤波、数字转换等处理后，得到与电力系统参数相关的信息。
2.保护装置的工作原理：将保护装置与电力系统的主要设备相连，通过传感器将电流、电压等参数转化为电信号，并送入保护装置中，经过比较、判别等处理后，得到保护动作信号，控制断路器等设备进行跳闸保护。
3.控制装置的工作原理：将控制装置与电力系统的控制设备相连，通过接受上级控制信号或自动逻辑控制信号，对电力系统的断路器、隔离开关等设备进行控制操作。
4.辅助装置的工作原理：将辅助装置与监测、保护和控制装置相连，通过通讯设备实现与上级或下级系统之间的数据传输和命令控制，为自动装置的运行提供支持和保障。
三、电力系统自动装置的应用范围1.电力系统的监测：通过实时监测电能、电压、电流、频率、功率因数等参数，了解电网的运行状态和负荷情况，为电力系统的管理和调度提供数据支持。
2.电力系统的保护：通过实时监测电力系统的电流、电压等参数，及时发现电力系统中的故障和异常情况，并对故障设备进行跳闸保护，以防止故障扩大和对电力系统的危害。
第二章 电力系统测控装置的基本原理
直流采样方式原理：
直流电信号
电量信号
非电量信号
电量变送器/
非电量变送器
A/D转换
计算机
非电量变送器
温度变送器
压力变送器 流量变送器 水位变送器等
电量变送器 ① 交流电压变送器和交流电流变送器 ② 有功功率变送器和无功功率变送器 ③ 有功电能变送器和无功电能变送器 ④ 频率变送器 ⑤ 功率因数变送器 ⑥ 直流电压变送器和直流电流变送器 ⑦ 微机电量变送器
接口
接口 总线
CPU
接口 A/D 模拟量 输入 接口 接口 接口 接口 接口 D/A 模拟量 输出
状态量 输入
数字量 输入
脉冲量 输入
数字量 输出
模拟量 信号
状态量 信号
数字量 信号
脉冲量 信号
遥控 输出
遥调 输出
单CPU结构RTU基本框图
2、DSP器件测控单元
DSP芯片是一种专门用于数字信号处理的微处理器，它 是一种特殊的、专用的微处理器，具有可编程性，实时运行 速度远远超过通用微处理器。 其特殊的内部结构，强大的信息处理能力以及较高的运 行速度等特点，在各个领域得到越来越广泛的应用。 电源
括系统频率转换的脉冲及脉冲电能表发出的脉冲等。
掌握电力系统状况，采集的信息主要从两个方面着手， 一个方面是遥测量，另一方面是遥信量。
遥测量的类型：
模拟量 数字量
遥测量
脉冲量
遥测量主要是电网中各元件如线路、母线、变压器-发电
机等的运行参数，通过收集传送到调度中心去。
遥测量主要包括以下各种参数： (1)母线电压(尤其电压控制点)。 (2)各条线路的有功、无功功率或电流。 (3)变压器有功、无功功率。 (4)发电机/电厂所发有功、无功出力。
校园网-电力系统自动装置原理6-第二章第二节
3.合闸相角差的控制 合闸相角差的控制 考虑断路器操作机构和合闸控制回路控制 电器的固有动作时间， 电器的固有动作时间，必须在两电压向量 重合之前发出合闸信号，即取一提前量。 重合之前发出合闸信号，即取一提前量。 恒定越前相角并列控制 恒定越前时间并列控制 一般并列回路都具有固定动作时间， 一般并列回路都具有固定动作时间，因此 恒定越前时间并列装置得到广泛应用。 恒定越前时间并列装置得到广泛应用。
U mG＝U mX
U mx ≠ U mG Us = U
2 mx
+U
2 mG
− 2U mxU mG cos ws t
脉动电压在自动并列装置中的作用： 脉动电压在自动并列装置中的作用： Us脉动电压波形中，载有准同期并列所需检测 脉动电压波形中， 脉动电压波形中 的信息：电压幅值差、 的信息：电压幅值差、频率差以及相角差随时间 变化的规律。 变化的规律。 因此并列两侧电压为自动并列装置提供并列条件 信息，供选择合适的合闸信号发出时间等。 信息，供选择合适的合闸信号发出时间等。-0.15）UN 0.1-0.15）
2. 允许电压差
3. 允许滑差角频率
wsy =
δ ey
∆tc + ∆tQF
'' ' ihm ( X q' + X x ) ' 2 *1.8 * 2 * Eq'
δ ey = 2 arcsin
例：发电机采用自同期并列方式与系统并列
1.电压幅值差 电压幅值差 对应脉动电压Us波形最小幅值。 对应脉动电压 波形最小幅值。 波形最小幅值 2.频率差 s 频率差f 频率差
U s min = U mG − U mX
Ws = 2πf s 2π * f N ≤ 0.2π (rad / s ) Wsy ≤ 0.2% *WN ≤ 0.2 * 100 2π T s≥ = 10s Wsy
保护测控装置原理
保护测控装置原理保护测控装置在电力系统中起着至关重要的作用，它能够监测电力设备的状态、检测异常情况并采取措施，实现对电力系统的保护和控制。
本文将介绍保护测控装置的基本原理以及其在电力系统中的应用。
一、保护测控装置的基本原理保护测控装置主要通过采集电力系统中的电流、电压、功率等数据，对这些数据进行处理和分析，判断电力设备是否存在异常情况，并采取相应的保护措施。
具体而言，保护测控装置的原理包括以下几个方面：1. 信号采集：保护测控装置通过传感器采集电力系统中的电流、电压等信号。
传感器将这些信号转化为可被电路处理的电信号，并通过连接线缆传送给测控装置。
2. 信号处理：保护测控装置对采集到的信号进行处理。
它可以通过滤波、放大、采样等方式对信号进行处理和优化，以确保后续的分析和判断能够得到准确的结果。
3. 信号分析：处理后的信号将被送入保护测控装置的分析模块。
在这个模块中，装置将对信号进行数字化处理，并进行复杂的算法运算，以实现对电力设备状态的判断和分析。
4. 故障检测：保护测控装置通过对电力系统中的信号进行分析和对比，可以判断电力设备是否发生了故障。
例如，当电流超过额定值或电压异常时，保护装置将根据事先设置的保护策略来判断是否需要采取措施。
5. 保护措施：在检测到电力设备存在故障情况时，保护测控装置将采取相应的保护措施，以防止故障进一步扩大或导致更严重的后果。
例如，可以切断故障电流，断开电源或触发报警等。
二、保护测控装置在电力系统中的应用保护测控装置在电力系统中有广泛的应用，它可以应用于各种电力设备，保护电力系统的正常运行。
以下是保护测控装置在不同电力设备上的应用举例：1. 保护变压器：保护测控装置可以监测变压器的电流、温度、局部放电等参数，并及时判断是否存在内部故障。
当发生故障时，保护测控装置可以切断电源，保护变压器免受进一步损坏。
2. 保护发电机：对于发电机而言，保护测控装置可以监测发电机的转速、电压、电流等参数，判断发电机是否存在过载、短路等故障。
电力系统自动装置原理
电力系统自动装置原理
电力系统自动装置是指在电力系统中，通过各种自动装置和保护设备来实现对电力系统的监测、控制和保护。
其原理是利用各种电气、电子设备和控制系统，对电力系统中的各种故障和异常情况进行监测和判断，然后采取相应的措施，以确保电力系统的安全、稳定和可靠运行。
首先，电力系统自动装置需要实时监测电力系统的各种参数，如电压、电流、频率、功率因数等。
通过各种传感器和监测装置，可以实时获取电力系统的运行状态，及时发现电力系统中的异常情况。
其次，电力系统自动装置需要对电力系统中的各种故障和异常情况进行判断和识别。
通过对监测到的各种参数进行分析，可以判断出电力系统中是否存在短路、过载、接地故障等情况，从而及时采取相应的保护措施。
然后，电力系统自动装置需要实现对电力系统的控制。
一旦发现电力系统中存在故障或异常情况，自动装置需要能够自动切除故障部分，实现对电力系统的局部或整体控制，以防止故障扩大，保证电力系统的安全运行。
最后，电力系统自动装置需要实现对电力系统的保护。
通过各种保护装置和自动开关，可以对电力系统中的各种设备和线路进行保护，确保在发生故障时能够及时切除故障部分，保护设备和线路不受损坏。
总之，电力系统自动装置的原理是通过实时监测、判断、控制和保护，对电力系统进行全面的监测和保护，以确保电力系统的安全、稳定和可靠运行。
这不仅提高了电力系统的运行效率，也保障了电力系统的安全性，对于现代化电力系统的建设和运行具有重要意义。
电力系统自动装置原理PPT教学课件
【名师点评】 把某个事件看作是某些事件 的和事件，且这些事件为互斥关系，才可用 概率加法公式． 变式训练3 某公务员去开会，他乘火车、 轮船、汽车、飞机去的概率分别为
0.3,0.2,0.1,0.4. (1)求他乘火车或乘飞机去的概率； (2)求他不乘轮船去的概率； (3) 如 果 他 乘 某 种 交 通 工 具 的 概 率 为 0.5 ， 请 问他有可能乘哪种交通工具？
Prin电cip力le 系of P统ow自er 动Sys装tem置A原uto理matic
Equipment
绪 论 一、电力系统及其运行
1.电力系统及其组成:见图0-1及下图
发电系统
电厂
输电系统
高压线路
配电系统 变电所
2.发电力的分类,对各类电厂的共同的要求,配电网 变电所
火电厂
调度中心
水电厂
互斥、对立事件概率的求法
两互斥事件的并事件的概率，等于这两个事件 的 概 率 的 和 ， 即 P(A∪B) ＝ P(A) ＋ P(B) ； 两 对 立事件的概率的和为1，即P(A)＋P(Ω\A)＝1， 故P(A)＝1－P(Ω\A)．把复杂事件转化为互斥事 件和对立事件，利用公式求概率．
例3 某射手在一次射击中命中9环的概率 是0.28，8环的概率是0.19，不够8环的概率 是0.29，计算这个射手在一次射击中命中9环 或10环的概率． 【思路点拨】 在一次射击中，命中9环、8 环、不够8环彼此互斥，可用概率的加法公 式求解．
13.2. 1
古 典 概 率 模 型
课前自主学案 课堂互动讲练 知能优化训练
学习目标 1.理解古典概型的定义； 2．会应用古典概型的概率公式解决实际问题； 3．会用概率的加法公式求某些事件的概率．
电力系统自动化原理及应用 2电力系统测控装置的基本原理
模拟量多路转换开关：
16路多路转换开关 输入模拟量通道：A1～A16; 输出模拟量通道：输出控制由四个路数选择
线来控制。
EN A0 A1 A2 A3
UPP (+15V)
USS (-15V)
译码/驱动 AS1
AS16
输出 A1
A16
常用芯片：
四选一：CD4052、AD公司的AD7052； 八选一：CD4051、AD7501、AD7503等； 16路选一：CD4067和AD7506等。
而VFC不需要CPU控制。 (4) 抗干扰能力VFC很强，ADC则相对较弱，一般
需要采取额外的滤波措施。
四、模拟量信息输出通道
作用：把微机系统输出的数字量转换成模拟量输出, 这个任务主要由数/模(D/A)转换器来完成。
2.3 数据的预处理原理
（一）标度变换
微机系统将接收的各种模拟量变换成实际 的物理量,称为标度转换。
Q：变电站有哪些开关量需要输入自动化系统？ A：开关（断路器）、隔离开关等状态，保护是否
动作、某些检测数值是否越限等 Q：综自系统有哪些开关量需要输出？ A：断路器跳闸命令、光子牌、报警信号等
二、开关量输入电路配置图
开关量信息输入通道：电压形成电路、信号调 理电路、电气隔离电路、接口电路等。
1、信号调节电路（滤波消抖电路）
9
2.2 模拟量信息采集原理
两种采集原理：
基于A/D转换原理进行采集（ADC） 利用电压/频率原理进行采集（VFC）
一、基于A/D转换的数据采集系统
（一） 电压形成回路
作用： 进一步降低来自电压互感器（TV）的电压； 将电流互感器（TA）的电流变成电压并进一步
降低； 隔离TV、TA二次回路与A/D系统，抗干扰。
第二章 电力系统测控装置的基本原理全文编辑修改
直流采样方式原理：
电量信号 非电量信号
直流电信号
电量变送器/ 非电量变送器
A/D转换
计算机
非电量变送器 温度变送器 压力变送器 流量变送器 水位变送器等
电量变送器 ① 交流电压变送器和交流电流变送器 ② 有功功率变送器和无功功率变送器 ③ 有功电能变送器和无功电能变送器 ④ 频率变送器 ⑤ 功率因数变送器 ⑥ 直流电压变送器和直流电流变送器 ⑦ 微机电量变送器
TA 直流 采样 测控 单元
直流采样的特点是:
(1)直流采样对A/D转换器的转换速率要求不高，软件算法
简单。只要将采样结果乘上相应的标度系数便可得到电流、 电压的有效值，因此采样程序简单，软件的可靠性较好。 (2)直流采样因经过整流和滤波环节，转换成直流信号，因此 抗干扰能力较强。 (3)直流采样输入回路，往往采用R-C滤波电路，其时间常数 较大(一般几十毫秒--几百毫秒) ，因此采样实时性差，而 且无法反映被测模拟量的波形，尤其不适合用于微机保护 和故障录波中。
其特殊的内部结构，强大的信息处理能力以及较高的运 行速度等特点，在各个领域得到越来越广泛的应用。
电源
串行通讯
DSP组成的基本测控单元
3、通用DSP与单片机的比较
单片机只有单总线，且片外地址、数据线复用; 而DSP片内有多总线，片外的地址、 数据总线分开，还有
比异步串口(DART)速度高得多的同步串口或通信口，因 此，数据 输入/输出能力很强。 DSP数据位宽，乘加器位宽也比单片机大，进行数字信号 处理时速度快、精度高。 DSP有大容量的片内存储器。 但单片机的控制接口种类比DSP多，适用于以控制为主的 模数混合设计。 在其他方面，两者是类似的。
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测控系统的基本原理
测控系统的基本原理
测控系统是即“测”又“控”的系统，依据被控对象被控参数的检测结果，按照人们预期的目标对被控对象实施控制。
测控系统的基本原理可以分为以下几个步骤：
1. 检测：通过各种传感器、仪表等设备，将被控对象的各种参数（如温度、压力、流量等）转换成可测量的电信号或其它形式的信号。
2. 传输：将检测到的信号传输到控制器或其它处理设备，以便对信号进行处理和分析。
3. 处理：对接收到的信号进行滤波、放大、运算等处理，以提取出有用的信息。
4. 控制：根据处理后的信息，控制器或控制系统会输出相应的控制信号，调整被控对象的运行状态，使其达到人们预期的目标。
测控系统的应用非常广泛，可以用于工业控制、航空航天、能源、交通等多个领域，实现对设备运行状态的监测和控制，提高生产效率和安全性。
电力系统控制技术的工作原理
电力系统控制技术的工作原理电力系统控制技术的工作原理电力系统控制技术是当今电力系统中不可或缺的一部分。
电力系统控制技术是指一系列的控制技术，用来保证电力系统的稳定、安全和可靠运行。
控制技术可以被分为很多种，例如：发电机控制、变电站控制、高压电网控制、低压电网控制等。
电力系统控制技术是将现代计算机、通信、传感器、控制器等先进技术应用于电力系统控制的过程，通过实现控制系统的自动化协调控制，提高了电网的稳定性和可靠性。
电力系统控制技术的工作原理：电力系统控制技术主要通过实现传感器检测和信号处理来达到控制的目的。
电力系统控制技术实现的主要流程可以分为以下几步：1、传感器检测和信号处理为了保证电力系统控制技术的准确性和可靠性，这一步是至关重要的。
传感器检测可以获得电网现场的各种参数，例如电压、电流、频率、温度等指标。
检测到的参数需要经过处理，才能真正发挥作用。
这时信号处理技术就会被使用，在这一步中将原始数据转化为数字信号，通过处理和计算，将其转换为需要的信息，如功率、电量等等。
2、控制器指令下达在传感器检测和信号处理完成之后，控制器根据设计好的算法进行计算，制定电力系统的运行方案、控制策略等，并且通过通讯系统向各个设备下达控制指令，使得电力系统实现对设备的控制。
3、设备控制设备控制主要是指根据控制指令对电力系统中的设备进行自动化控制。
例如，调节发电机输出功率，控制开关柜操作，管理变压器的高低压侧电压，管理配电房等设备。
此时，系统可以实现自动化运行，在进行设备控制的过程中，可以通过检测各种电气参数变化来判断电力系统的状况，进行相应的调整和优化。
总结：电力系统控制技术的工作原理就是通过传感器检测和信号处理，控制器指令下达和设备控制的流程来保证电力系统的稳定、安全和可靠运行。
随着计算机、通信、控制器等技术的不断提高，电力系统控制技术也将得到更加深入和广泛的应用。
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直流电压变送器是一种将电网中的直流电压隔离变送成 线性的直流模拟信号的装置。 将被测信号变换成一电压，经HCNR200/201线性光耦直接 转换成一个与被测信号成线性关系并且完全隔离电压、再经 过恒压（流）输出。
直流变送器
[1]
电量变送器 交流电流变送器
0~5V的直流输出电压
交流电压变送器
直流采样电压形成回路
互
感
器
电压、电流变换器的作用： 1、进一步降低电压或电流。 2、将一次设备的电流互感器TA、电压互 感器TV的二次回路与微机A/D转换系统完 全隔离，提高抗干扰能力。
（二）滤波及信号处理
电力系统中电压、电流频率成分复杂。 但在目前电力自动化系统都是要求反映工频分量，或是 反映某种高次谐波。 故可在采样之前限制一定频带，以降低采样频率。 这样，一方面降低了对硬件的速度要求，另一方面对所 需的最高频率信号的采样不至于失真。 限制输入信号的最高频率，只需在采样前用一个低通滤 波器将fs/2以上的频率分量滤去即可。
完成的。这就是自动化系统的“分散监控、集中管理”基本模 式。
测控单元以功能来划分，可分为集中式测控单元、独立综
合式测控单元。
集中式测控单元可实现数据采集或控制的某一个单一功 能，例如遥测单元、遥控单元。 独立综合式测控单元能实现各类信号的测量、控制功能。 目前构成测控装置的器件很多，下面以单片机、 DSP (Digital Signal Processor)器件为例来学习测控单元的基本 构成。
接口
接口 总线
CPU
接口 A/D 模拟量 输入 接口 接口 接口 接口 接口 D/A 模拟量 输出
状态量 输入
数字量 输入
脉冲量 输入
数字量 输出
模拟量 信号
状态量 信号
数字量 信号
脉冲量 信号
遥控 输出
遥调 输出
单CPU结构RTU基本框图
2、DSP器件测控单元
DSP芯片是一种专门用于数字信号处理的微处理器，它 是一种特殊的、专用的微处理器，具有可编程性，实时运行 速度远远超过通用微处理器。 其特殊的内部结构，强大的信息处理能力以及较高的运 行速度等特点，在各个领域得到越来越广泛的应用。 电源
来的，因此可以省去有功功率和无功功率变送器，
可以节约投资并缩小测量设备的体积。
4)对A/D转换器的转换速率和采样保持器要求较高。 为了保证测量的精度，一个周期内，必须保证有足够的采 样点数，因此要求A/D转换器要有足够的转换速度。 5) 测量准确度不仅取决于模拟量输入通道的硬件，而且还 取决于软件算法，因此采样和计算程序相对复杂。
二、基于A/D变换的模拟量输入电路
图2-4 基于A/D转换的模拟遥测量采集原理图
交流采样电路
电压传感
交流电压 （TV） 电流传感 调整电路 A/D转换 计算机
交流电流
（TA）
交流采样是直接对交流电压和电流的波形进行采样，然后通 过一定算法计算出其有效值，并计算出P、Q等值。
（一）电压（电流）形成电路
因此，正确地采集电网的开关量状态信息，是十分重要的。
第二节
模拟量信息采集的硬件构成(遥测量)
一、测控装置直流采样与交流采样
有些模拟量是快速变化的交流量，如交流电压、交流电流 等，有些模拟量是变化缓慢的直流量，如控制母线直流电压和
操作母线直流电压，针对不同类型的模拟量可采用不同的采样
方式。
1、直流采样
TA
直流
采样 测控
单元
直流采样的特点是: (1)直流采样对AID转换器的转换速率要求不高，软件算法简 单。只要将采样结果乘上相应的标度系数便可得到电流、 电压的有效值，因此采样程序简单，软件的可靠性较好。 (2)直流采样因经过整流和滤波环节，转换成直流信号，因 此抗干扰能力较强。 (3)直流采样输入回路，往往采用R-C滤波电路，其时间常数 较大(一般几十毫秒--几百毫秒) ，因此采样实时性差， 而且无法反映被测模拟量的波形，尤其不适合用于微机保 护和故障录波中。 (4)直流采样需要变送器，增加了设备投资和占地面积。
直流采样的优点：
软件设计简单，计算简便。 对采样值只须作一次比例交换，即可得到被测量的数据，因而 采样周期短。在微机应用的初期，此方法得到了广泛的应用。 直流采样的缺点：
采样结果实时性较差；
直流采样输入回路，因要滤去整流后的波纹，往往采用R-C 滤波回路，其时间常数较大，无法反映被测模拟量的波形， 更不能及时反映被测量的突变。
1.单片机测控单元
单片机是一种具有CPU和各种不同外部电路的微处理器。 利用单片机的电路集成特性，把系统体积压缩到最小。
电源
单片机
系统总线
单片机组成的基本测控单元
单片机系统简单、易于开发，对用户有良好器 屏幕显 示器
MODEM 接口
RAM
ROM
接口
功能
可以实现“四遥”功能：遥测(YC)、遥信(YX)、遥控(YK) 和遥调(YT).
遥测:采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息； 遥信:采集并传送电力系统中开关量的实时信息； 遥控:指接收调度中心主站发送的命令信息，执行对断路器 的分合闸、发电机的开停、并联电容器的投切等操作； 遥调:指接收并执行调度中心主站计算机发送的遥调命令， 如调整发电机的有功出力或无功出力、发电机组的电压、 变压器的分接头等。
第二章 电力系统测控装置的基本原理
液晶显示面板 通信接口
交流插件板
CPU 板
出口继电器板
中央 信号
交流电压 输入
交流电流 输入
控制 电源
手动 操作
去跳合 闸线圈
电源与开入板
直流电源 输入
空接点信号输入
第一节
概述
电力系统是一个动态大系统，系统的负荷随时都在变 化，系统的各类故障，无论是自然的还是人为的也随时可能 发生，系统中的设备和运行状态、参数是大量的、多变的。 这就要求运行人员时刻掌握系统的运行状态，根据实际情 况调整运行方式。因此实时地获取系统运行的各种参数及状
U
1 T
T
0
u (t )dt
根据模/数变换原理的不同，交流采样的
输入电路有两种方式:
1)基于逐次逼近型A/D转换方式(ADC)。 它是直接将模拟量转变为数字量的变换方式。 2)利用电压/频率变换(VFC)原理进行模/数变换方式。 它是将模拟量电压先转换为频率脉冲量，通过脉冲计数变 换为数字量的一种变换方式。
态，对运行人员及时准确地了解系统的运行状态以及进一步
的决策是至关重要的。
运行人员如何实时掌握电力系统的运行状态，
并根据实际情况及时调整电力系统的运行？
依靠电力系统测控装置及时准确地对各种 数据的采集与处理！ 有了大量来自系统运行的各种参数及状 态，的信息，才能实现自动监测、控制。 测控装置负责采集各种数据和输出控制的全部过程， 并将采集的数据上送主机，因此，测控装置是自动化系统的
三、采样保持器（S/H）
采样保持器的基本组成原理图
从图中可以看出，在采样状态下，电路的输出跟踪输入模 拟信号。在保持状态下，电路的输出保持着前一次采样结束 时刻的瞬时输入模拟信号，直到进入下一次采样状态为止。 经过对Vi的采样，V0的小平台电压值保持到下一次的采样开
始，该稳定的“小平台”电压供A/D转换器进行A/D转换。
量值。
交流采样是直接对交流电流和电压的波形进行采样，然 后通过一定算法计算出其有效值，并计算出P、Q值。
交流采样的特点：
1)实时性好； 它能避免直流采样中整流、滤波环节的时间常数大
的影响。
2)能反映原来电流、电压的实际波形，便于对所测量 的结果进行波形分析； 3)设备简单，可以节约投资。 有功功率和无功功率是通过采样得到的u、i计算出
串行通讯
DSP组成的基本测控单元
3、通用DSP与单片机的比较
单片机只有单总线，且片外地址、数据线复用;
而DSP片内有多总线，片外的地址、 数据总线分开，还有 比异步串口(DART)速度高得多的同步串口或通信口，因此， 数据 输入/输出能力很强。 DSP数据位宽，乘加器位宽也比单片机大，进行数字信号 处理时速度快、精度高。 DSP有大容量的片内存储器。 但单片机的控制接口种类比DSP多，适用于以控制为主的 模数混合设计。 在其他方面，两者是类似的。
基础。
液晶显示面板 通信接口
交流插件板
CPU 板
出口继电器板
中央 信号
交流电压 输入
交流电流 输入
控制 电源
手动 操作
去跳合 闸线圈
电源与开入板
直流电源 输入
空接点信号输入
测控装置被称为“信息采集和命令执行子系统” （远动终端RTU）
作用
采集各发电厂、变电所中各种表征电力系统运行状态 的实时信息，并根据运行需要将有关信息通过信息传输通 道传送到调度中心，同时也接受调度端发来的控制命令， 并执行相应的操作。
Vi
R C RL
Vo
低通滤波（ALF） •限制输入信号的最高频率，以降低采样频率。
三、采样保持器（S/H）
采样保持器（S/H）的基本原理： 采样保持器是指在逻辑电平的控制下处于“采样”或“保 持” 两种工作状态的电路。 采样保持器（S/H）的作用： A/D转换器完成一次完整的转换需要的一段时间里，模拟量不 能变化。S/H可将瞬间采集的模拟量保持一段时间，以保证A/D 转换的实时性。
UK
Ui
+
A1 K CH
+
A2
UO
一、基本测控单元
为了减少系统的负担，目前的测控装置，都做成了智能式 的，测控装置与系统的联系，由数据通信来完成。 这样，不但减少了系统的负担，而且还大量地减少了现场 至控制室之间的电缆。主机负责系统管理、决策、统计等任 务，而测控装置负责测控及将采集的数据上送主机。