电力系统自动化课件

自动装置
电力系统自动控制系统工配组成（生产、输送、分配、消费）
第二节、电力系统自动化的内容
它是一个能量系统，也称为电工一次系统。电工一次系统 中的电力设备常被称为一次设备 在电力系统中还有对电工一次系统进行监视、控制、保护、 调度所需的自动监控设备、继电保护装置、远动和通信设备 等组成辅助系统。这是一个信息系统，也称为电工二次系统 电工二次系统中的设备（或装置）被称为二次设备（装置） 电力系统自动化是电工二次系统的一个组成部分，通常指对 电力设备及系统的自动监视、控制和调度。
二、电力系统的运行要求
最大限度地满足用户的用电要求
保证供电的可靠性（30~40倍，分类负 荷） 保证电能质量（电压、频率、波形）
提高电力系统的经济性
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
三、电力系统自动化的重要性 由电力系统的特点和运行要求可见对 电力系统的控制与管理一个大型电力 系统，使之安全、优质和经济的运行 是十分困难而艰巨的。仅靠值班人员 进行人工监视是无法实现的，必须依 靠自动装置和设备才能实现。
8.联合电力系统的频率和有功功率控制 9.电力系统自动调频方法和自动发电控制 10.电力系统经济调度
第一节 电力系统频率和有功功率控制的必要性 一、电力系统频率控制的必要性
1、频率对电力用户的影响
▲电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化，这会使得 电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化。有些 产品(如纺织和造纸行业的产品)对加工机械的转速要求很 高，转速不稳定会影响产品质量，甚至会出现次品和废品。 ▲系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确 性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作。这对一些重 要工业和国防是不能允许的。 ▲电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低，导 致其所带动机械的转速和出力降低，影响电力用户设备的正 常运行。
第二节、远动和信息传输设备的配置和功能
参考《电力系统远动原理》，在此不再详述
第三节、调度计算机系统及人机联系设备
一、调度计算机系统： 完成信息处理和加工任务。由计算机硬件、软件和专用接口 组成，由多台计算机组成调度自动化系统时，还有计算机硬 件系统的配置问题。
二、人机联系设备： 交互型的调度员控制台、远方控制台、调度员工作站、模拟 屏以及通用的打印机、程序员终端等。
从1988年起连续每年新增投产大中型发电机组超过10000MW。
1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的±500KV直流 输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网。
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
电力体制改革方案：
1(电监会)+2(电网公司)+5(发电集团)+4(辅业集团)
黄河上游拉西瓦等水电站，实现与西北联网 南部电网：红水河、澜沧江、乌江流域、贵州煤炭基地
第一节 电力系统的概念和组成
全国联网势在必行
西线：西北与川渝以直流方式相联
北部和中部三纵： 中线：华北与华中以直流背靠背相联 东线：山东与华东以直流背靠背相联 提高水电利用容量，减少弃水 南部和中部： 湖南衡阳到广东韶关500KV交直流输电 三峡到广东的远距离直流输电
我 国 电 网 介 绍
第一节 电力系统的概念和组成
电力系统为什么要互联并网运行呢？
1.采用高效率大容量机组—减少备用容量 2.合理利用动力资源—水、火电互补 3.提高供电可靠性—系统越大，抗干扰能力越强 4.提高运行的经济性—装高效率大容量机组、
合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。
第一节 电力系统的概念和组成
第一节 电力系统频率和有功功率控制的必要性
2、频率对电力系统的影响
◆频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿 命，重则可能产生裂纹。对于额定频率为50Hz的电力系统， 当频率降低到45Hz附近时，某些汽轮机的叶片可能发生共振 而断裂，造成重大事故。 ◆频率下降到47～48Hz时，由异步电动机驱动的送风机、吸 风机、给水泵、循环水泵和磨媒机等发电厂厂用机械的出力 随之下降，使火电厂锅炉和汽轮机的出力随之下降，从而使 火电厂发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时 制止，就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程 度，这种现象称为频率雪崩。出现频率雪崩会造成大面积停 电，甚至使整个系统瓦解
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
目前我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度 自动控制的新时代 。截止2002年底装机总容量达3.38亿千瓦。 我国现有发电装机容量在20000MW以上的电力系统11个，其中东北、 华北、华东、华中电网装机容量均超30000MW，华东、华中电网甚 至超过40000MW，西北电网的装机容量也达到20000MW。南方电力 联营系统连结广东、广西、贵州、云南四省电网，实现了西电东送。 其它几个独立省网，如四川、山东、福建等电网和装机容量也超过或 接近10000MW。 各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大。220KV电网不 断完善和扩充。
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程 单一功能自动化的特点是：
1、继电保护、远动、自动化三者自成体系，分别完成 各自功能 2、对单个电力设备和单一过程用分立的自动装置来 完成自动化的单一功能 3、电力系统中各发电厂和变电站之间的自动装置 没有什么联系。 4、电力系统的统一运行主要靠电力系统调度中心的调 度员根据遥信、遥测传来的信息，加上自己的知识 和经验通过电话或遥控和遥调来指挥。
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
★综合自动化阶段
特点是用一套自动化系统或装置来完成以往两套或多套分 离的自动化系统或装置所完成的工作。 电力系统 调度计算机 电力系统 信息 电力系统 YX,YC 电力系统 YX,YC 信息处理 确定数学 模型 YK,YT 做出控制 决策
远动和
YK,YT 通信装置
县级调度所
县级调度所
县级调度所
第四节、电力系统的分层调度控制
各级调度中心的控制和管理任务： 大区电网调度中心（网调）： 1.区网负荷预测、安排系统结构和发电计划 2.频率——有功功率控制、经济运行调度控制 3.区主网枢纽点电压监视和无功功率控制 4.区网安全监视、预防事故分析和校正控制
5.区网正常操作和事故处理
两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有 限责任公司； ５家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大 唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和 中国电力投资集团公司； ４家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、 中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公 司和中国葛洲坝集团公司。
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
6.区网检修计划 7.调度记录、统计业务
第四节、电力系统的分层调度控制
省调度中心（省调）：
1.省网负荷预测并按经济原则作出省网系统结构的调度及所
属发电厂发电计划 2.省主网和110kv系统枢纽点电压监视和无功控制 3.省主网和110kv系统安全监视和控制 4.不影响区网的局部性正常操作和事故处理
5.管理范围内的网损计算和检修计划
第一节、电力系统调度自动化是如何实现的
调度自动化系统的基本构成
电力设备
运行状态 和参数 控制和 调节命令
自动装置
Ｒ Ｔ Ｕ
调 制 解 调 器
通 信 设 备
发电厂
电力设备 自动装置
运行状态 和参数
控制和 调节命令
Ｒ Ｔ Ｕ
调 制 解 调 器
通 信 设 备
通 信 设 备
调 制 和 解 调 器
远 动 终 端 接 口
第一章、概论
1.电力系统自动化的重要性及其发
展历程
2.电力系统自动化的内容 3.电力系统的运行状态及调度控制
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
一、电力系统的特点
结构复杂而庞大
电能不能大量储存
过渡过程非常迅速（30万KM/S） 电力和国民经济各部门关系密切
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
四、电力系统自动化的发展阶段
★单一功能自动化阶段
单一功能的自动装置有：故障自动切除装置 （即继电保护装置，自动切除出现故障的发 电机、变压器和输电线路等设备）、自动操 作和调节装置（如断路器自动操作、发电机 自动调压和自动调速装置等）、远距离信息 装置（即远动装置）
第二节、电力系统自动化的内容 一、电力系统自动化的分类
发电和输电调度自动化
按 运 行 管 理 区 划 分
电力系统调度自动化
配电网自动化
火电厂自动化
发电厂自动化
水电厂自动化
变电站自动化
第二节、电力系统自动化的内容 一、电力系统自动化的分类（续）
按 自 动 控 制 的 角 度
电力系统频率和有功功率自动控制 电力系统中的断路器的自动控制 电力系统电压和无功功率自动控制 电力系统安全自动控制
第三节、电力系统的运行状态及调度控制
一、电力系统的正常状态和非正常状态 正常时满足等式和不等式约束条件
f min f f max U imin U i U imax PGimin PGi PGimax QGimin QGi QGimax Sijmin Sij Sijmax
全国联网势在必行
现在： 7个跨省电网，5个独立省网
以三峡电站为中心，东西南北四方向联网 东西以送电和联网效益并重
2015年全国联网：
南北以获得联网效益为主，兼顾送电
首先建成三峡电网（华东、华中、四川、重庆） 中部电网：以三峡电站为中心沿长江展开
联网方 案：
北部电网：以华北为中心，与东北、山东联网，开发
满足所有约束条 件，有一定的旋 转备用
恢复状态
警戒状态