电力系统自动化全课总结

1、 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化1 1 1 全课总结全课总结 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化2 2 2 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化3 3 3 当发电机电压与并列母线电压符合并列条件时将断路当发电机电压与并列母线电

2、压符合并列条件时将断路 器合闸作并网运行的操作。也称为器合闸作并网运行的操作。也称为并车、并网并车、并网。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化4 4 4 并列操作是发电厂经常进行的操作并列操作是发电厂经常进行的操作 1）系统正常运行时，若负荷增加，备用机）系统正常运行时，若负荷增加，备用机 组需要迅速投入系统；组需要迅速投入系统； 2）系统发生事故时会失去部分电源，也要）系统发生事故时会失去部分电源，也要 求将备用机组快速投入电力系统以制止系求将备用机组快速投入电力系统以

3、制止系 统的频率崩溃。统的频率崩溃。 并列操作可提高电力系统的稳定性，还可并列操作可提高电力系统的稳定性，还可 实现线路负荷的合理经济分配。实现线路负荷的合理经济分配。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化5 5 5 冲击电流小冲击电流小 并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能地小，并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能地小， 其瞬时最大值一般不超过倍的额定电流。其瞬时最大值一般不超过倍的额定电流。 暂态过程短暂态过程短 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行发电机组并入电网后，

4、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。状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。 同步发电机的并列方法：准同期、自同期同步发电机的并列方法：准同期、自同期 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化6 6 6 发电机在并列合闸前发电机在并列合闸前 已励磁，当发电机频已励磁，当发电机频 率、电压幅值、电压率、电压幅值、电压 相角分别和并列点处相角分别和并列点处 系统侧的频率、电压系统侧的频率、电压 幅值、电压相角接近幅值、电压相角接近 相等时，将发

5、电机断相等时，将发电机断 路器合闸，完成并列路器合闸，完成并列 操作。操作。 G U UX S U e X G (b)相量图 EG UG G X XX X U X E S U (c) 等值电路图 G A QF B (a)电路示意 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化7 7 7 准同期并列准同期并列优点优点：在正常情在正常情 况下，并列时产生的况下，并列时产生的冲击电冲击电 流比较小流比较小，对系统和待并发，对系统和待并发 电机均不会产生什么危害电机均不会产生什么危害。 准同

6、期并列准同期并列缺点缺点：因同期时因同期时 需调整待并发电机的电压和需调整待并发电机的电压和 频率，使之与系统电压，频频率，使之与系统电压，频 率接近，这就要花费一定时率接近，这就要花费一定时 间，使间，使并列时间加长并列时间加长，不利，不利 于系统发生事故出现频率缺于系统发生事故出现频率缺 额时及时投入备用容量。额时及时投入备用容量。 G U UX S U e X G (b)相量图 EG UG G X XX X U X E S U (c) 等值电路图 G A QF B (a)电路示意 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系

7、统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化8 8 8 u理想条件：理想条件： u三个条件很难同时满足。三个条件很难同时满足。 ，相角差为零）（ ，电压幅值相等）（ ，频率相等，）（ 03 2 2,21 e XG XXGGXG UU ffff 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化9 9 9 fff xGs xs G ss s f T 12 图图1-3 滑差电压原理图滑差电压原理图 GU xU e 0 s 0 s 频差频差： 滑差滑差（角频率）：（角频率）： 滑差周期滑

8、差周期: 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化101010 自同期并列：自同期并列：未加励磁电流的发电机升速到接近未加励磁电流的发电机升速到接近 电网频率，滑差角频率电网频率，滑差角频率不超过允许值，且机组加速不超过允许值，且机组加速 度小于某一给定值的条件下，先合度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器并列断路器，接，接 着立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发着立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发 电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列电机电动势逐渐增长

9、的过程中，由电力系统将并列 的发电机组拉入同步运行。的发电机组拉入同步运行。 E U SE G QF X X X U 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化111111 优点：优点：并列时间短；控制、操作简单，易于实现自动化并列时间短；控制、操作简单，易于实现自动化 缺点：缺点：冲击电流大，对电力系统扰动大，不仅会引起电冲击电流大，对电力系统扰动大，不仅会引起电 力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成 电压瞬时下降。电

10、压瞬时下降。 自同期并列方法只能在电力系统事故、频率降低时使用。自同期并列方法只能在电力系统事故、频率降低时使用。 因结构简单在中小型机组中有使用。因结构简单在中小型机组中有使用。现已很少采用现已很少采用。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化121212 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化131313 励磁电流IEF 空载电动势 qE 励磁功率单元：

11、励磁功率单元：向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流。向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流。 励磁调节器：励磁调节器：按照发电机及电力系统运行要求，根据输入信号和给定的按照发电机及电力系统运行要求，根据输入信号和给定的 调节准则，自动调节控制功率单元输出的励磁电流。调节准则，自动调节控制功率单元输出的励磁电流。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化141414 u 电压控制电压控制 u 控制无功功率的分配控制无功功率的分配 u 提高发电机并联运行稳定性提高发电机并联运行稳

12、定性 u 改善电力系统运行条件改善电力系统运行条件 u 水轮发电机组要求实现强行减磁水轮发电机组要求实现强行减磁 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化151515 （一）对励磁调节器的要求（一）对励磁调节器的要求 励磁调节器主要任务是检测和综合系统运行状态的励磁调节器主要任务是检测和综合系统运行状态的 信息，以产生相应的控制信号，经放大后信息，以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁控制励磁 功率单元以得到所要求的发电机励磁电流功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。 励磁 功

13、率单元 励磁调节器 电力系统 G 发电机 输入信息 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化161616 （一）对励磁调节器的要求（一）对励磁调节器的要求 1）时间常数小，能迅速响应输入信息的变化；）时间常数小，能迅速响应输入信息的变化； 2）系统正常运行时，能够反应发电机电压高低，并通过调）系统正常运行时，能够反应发电机电压高低，并通过调 节励磁电流维持发电机电压；节励磁电流维持发电机电压； 3）合理分配机组无功功率；）合理分配机组无功功率； 4）对远距离输电的发电机，要求无

14、失灵区；）对远距离输电的发电机，要求无失灵区； 5）迅速反应系统故障，并通过强行励磁提高暂态稳定性和）迅速反应系统故障，并通过强行励磁提高暂态稳定性和 改善系统运行条件。改善系统运行条件。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化171717 （二）对励磁功率单元的要求（二）对励磁功率单元的要求 1）有足够的）有足够的可靠性可靠性并具有一定并具有一定调节容量调节容量。 2）具有足够的）具有足够的励磁顶值电压励磁顶值电压和和电压上升速度电压上升速度。在励。在励 磁系统中励磁顶值电

15、压和电压的上升速度是两项重磁系统中励磁顶值电压和电压的上升速度是两项重 要的技术指标。要的技术指标。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化181818 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化191919 （一）自励直流励磁机励磁系统（一）自励直流励磁机励磁系统 发电机转子绕组由专用的直流励磁机供电；发电机转子绕组由专用的直流励磁机供电； 调整励磁机磁场电阻

16、，可改变励磁机励磁电流。调整励磁机磁场电阻，可改变励磁机励磁电流。 （二）他励直流励磁机励磁系统（二）他励直流励磁机励磁系统 励磁绕组由副励磁机供电，比自励多用一台副励磁机。励磁绕组由副励磁机供电，比自励多用一台副励磁机。 时间常数减小，一般用于水轮发电机组。时间常数减小，一般用于水轮发电机组。 大多与发电机同轴，靠剩磁建立电压，适用于大多与发电机同轴，靠剩磁建立电压，适用于10万万kW 以下中小容量机组。以下中小容量机组。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化202020

17、 交流励磁机系统的核心设备是交流励磁机系统的核心设备是交流励磁机交流励磁机，适用于，适用于 100MW以上的发电机组。以上的发电机组。 静止整流器励磁系统静止整流器励磁系统 旋转整流器励磁系统（无刷励磁）旋转整流器励磁系统（无刷励磁） 交交 流流 励励 磁磁 机机 励励 磁磁 系系 统统 他励式他励式 自励式自励式 静止整流器励磁系统静止整流器励磁系统 静止可控整流器励磁系统静止可控整流器励磁系统 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化212121 静止励磁系统又称为发电机自

18、并励系统，适用于静止励磁系统又称为发电机自并励系统，适用于 300MW以上系统。以上系统。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化222222 励磁系统灭磁：励磁系统灭磁：将发电机转子励磁绕组的磁场尽将发电机转子励磁绕组的磁场尽 快地减弱到最小程度。快地减弱到最小程度。 灭磁方法：灭磁方法：将转子励磁绕组自动接到放电电阻。将转子励磁绕组自动接到放电电阻。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系

19、统自动化电力系统自动化电力系统自动化232323 输入量：输入量：发电机电压发电机电压 输出量：输出量：励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为 主要功能：主要功能：1）保持发电机的端电压不变；）保持发电机的端电压不变； 2）保持并联机组间无功电流的合理分配。）保持并联机组间无功电流的合理分配。 UG IAVR 励磁调节器是一个闭环比例调节器。励磁调节器是一个闭环比例调节器。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化242424 山东理工大学山东

20、理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化252525 3.1 3.1 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化262626 由于负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变则由于负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变则 较为缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。较为缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。 lossDiG PPP i 山东理工大学山

21、东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化272727 系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的 变动负荷组成：变动负荷组成： （1 1）变动周期小于）变动周期小于10s10s，变化幅度小，变化幅度小: :小操作、线路摇摆等小操作、线路摇摆等 （3 3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律 （2）变动周期在（变动周期在（10s10s，180s180s），变化幅度较大：大电机、电），变化

22、幅度较大：大电机、电 炉启停炉启停 调速器调速器频率的一次调整频率的一次调整 调频器调频器频率的二次调整频率的二次调整 根据预测负根据预测负 荷，在各机荷，在各机 组间进行最组间进行最 优负荷分配优负荷分配 电力系统的经济运行调度（发电计划）电力系统的经济运行调度（发电计划） 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化282828 也称作负荷的调节效应。也称作负荷的调节效应。当频率偏离额定值不大时，该特当频率偏离额定值不大时，该特 性可用一条近似直线来表示。性可用一条近似直线来表

23、示。 f P tgK D D 负荷的负荷的频率调节效应系频率调节效应系 数数，表示负荷随频率的，表示负荷随频率的 变化程度。变化程度。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化292929 a)发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。 b)通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关 系称为发电机组的功率系称为发电机组的功率频率特性或调节特性。频率特性或调节特性。 c)发

24、电机组的功率发电机组的功率频率特性取决于调速系统的特性。频率特性取决于调速系统的特性。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化303030 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化313131 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化32323

25、2 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化333333 发电机组的功率频率特性与负荷的功率频率特性曲线的交点就发电机组的功率频率特性与负荷的功率频率特性曲线的交点就 是电力系统频率的稳定运行点。是电力系统频率的稳定运行点。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化343434 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自

26、动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化353535 3.2 3.2 电力系统低频减载电力系统低频减载 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化363636 a)事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导 致系统频率大幅度下降。致系统频率大幅度下降。 b)所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统 频率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少频

27、率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少 系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额 之内。之内。 c)这种办法称为按频率自动减负荷。中文简拼为这种办法称为按频率自动减负荷。中文简拼为 “ZPJH”，英文为，英文为UFLS（Under Frequency Load Shedding）。）。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化373737 系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化，其表示系统频率变化不是瞬间完成的，

28、而是按指数规律变化，其表示 式为式为 式中式中 - -由功率缺额引起的另一个稳定运行频率由功率缺额引起的另一个稳定运行频率 - -系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性 常数以及负荷调节效应系数常数以及负荷调节效应系数K KL L 有关，一般在（有关，一般在（4 41010）间。）间。 大系统大系统T Tf f较大，小系统较大，小系统T Tf f较小。较小。 f T t e effff )( f f T 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动

29、化电力系统自动化383838 按频率自动减负荷装置按频率自动减负荷装置“ZPJH”ZPJH” 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化393939 “轮轮” ” ：计算点：计算点f f1 1、f f2 2, ,f fn n 点点1 1：系统发生了大量的有功功率缺额：系统发生了大量的有功功率缺额 点点2 2：频率下降到：频率下降到f f1 1，第一轮继电器起动，经一定时间，第一轮继电器起动，经一定时间 t t1 1 点点3 3：断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进行的：断开一

30、部分用户，这就是第一次对功率缺额进行的 计算。计算。 点点3-43-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统 有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然 由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率 将按将按3-43-4的曲线而不是的曲线而不是3-33-3曲线继续下降。曲线继续下降。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化

31、404040 点点4 4：当频率下降到：当频率下降到f f2 2时，时，Z ZPJH PJH的第二轮频率继电器启动， 的第二轮频率继电器启动， 经一定时间经一定时间t t2 2后后 点点5 5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。 点点5-65-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿5 56 6曲线曲线 回升，最后稳定在回升，最后稳定在f f (2) (2) 。 逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功 率缺额的数值（同时也断开了相应的用户）。即率缺额的数值（同时也断开

32、了相应的用户）。即 系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程才会结束。系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程才会结束。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化414141 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化424242 第一节第一节 电力系统电压控制的意义电力系统电压控制的意义 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大

33、学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化434343 频率调整频率调整: : 1.1.全系统频率相同全系统频率相同 2.2.调发电机调发电机 3.3.消耗能源消耗能源 4.4.集中控制集中控制 5.5.调进汽量调进汽量 电压调整：电压调整： 1.1.电压水平各点不同电压水平各点不同 2.2.调发电机、调相机、电调发电机、调相机、电 容器和静止补偿器等容器和静止补偿器等 3.3.不消耗能源不消耗能源 4.4.电压控制分散进行电压控制分散进行 5.5.调节手段多种多样调节手段多种多样 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理

34、工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化444444 电压是衡量电能质量的一个重要指标。电压是衡量电能质量的一个重要指标。 质量合格的电压应该在供电质量合格的电压应该在供电电压偏移电压偏移、电压波电压波 动与闪变动与闪变、高次谐波高次谐波和和三相不对称程度三相不对称程度（负序（负序 电压系数）电压系数）这四个方面都能满足有关国家标准这四个方面都能满足有关国家标准 规定的要求。规定的要求。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动

35、化454545 电压降低的不良影响：电压降低的不良影响： 1.1.减少发电机所发有功功率。减少发电机所发有功功率。 2.2.异步电动机的转差率将增大，电流也将增大，温升将增异步电动机的转差率将增大，电流也将增大，温升将增 加。当转差增大、转速下降时，其输出功率将迅速减少。加。当转差增大、转速下降时，其输出功率将迅速减少。 3.3.电动机的启动过程将大为延迟，启动过程温度过高。电动机的启动过程将大为延迟，启动过程温度过高。 4.4.电炉等电热设备的发热量降低。电炉等电热设备的发热量降低。 5.5.有功损耗和能量损耗增加，有功损耗和能量损耗增加，危及电力系统运行的稳定性。危及电力系统运行的稳定性。

36、 电压过高的不良影响：电压过高的不良影响： 1.1.影响电气设备的绝缘。影响电气设备的绝缘。 2.2.超高压输电线路中电晕损耗增加。超高压输电线路中电晕损耗增加。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化464646 严格保证电压为额定电压没有必要，允许的电压严格保证电压为额定电压没有必要，允许的电压 偏移：偏移： 35kV及以上：及以上： 5% 10kV以下：以下： 7% 低压照明：低压照明： + 7%，-10% 农村电网：农村电网：（正常）（正常） +7.5%，-10% （

37、故障）（故障） +10%，-15% 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化474747 第二节第二节 电力系统的无功功率电力系统的无功功率 平衡与电压的关系平衡与电压的关系 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化484848 无功 功率 平衡 无功负荷与无功电源失去平衡时，会无功负荷与无功电源失去平衡时，会 引起系统电压的升高或下降引起系统电压的升高或下降

38、无功功率的平衡应本着分层、分区、无功功率的平衡应本着分层、分区、 就地平衡的原则就地平衡的原则 无功电源的无功输出应能满足系统负无功电源的无功输出应能满足系统负 荷和网络损耗在额定电压下对无功功荷和网络损耗在额定电压下对无功功 率的需求率的需求 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化494949 异步电动机是电力系统主要的无功负荷 系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定 无功无功 功率功率 负荷负荷 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学

39、 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化505050 无功无功 功率功率 负荷负荷 异步电动机的无功功率与端电压的关系异步电动机的无功功率与端电压的关系 负载系数负载系数: :实际负载和额定负载之比实际负载和额定负载之比. . 在额定电压附近，电动在额定电压附近，电动 机的无功功率随电压的机的无功功率随电压的 升降而增减升降而增减 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化515151 无功无功 功率功率 损耗损耗 变压器的无功损耗变

40、压器的无功损耗 变压器的无功损耗QLT包括励磁损耗Q0和漏抗中的损 耗QT QLTQ0QTV2BT(S/V)2XT SN (VN/V)2 N S SVs 100 % 2 100 %Io 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化525252 无功无功 功率功率 损耗损耗 输电线路的无功损耗 X V QP X V QP QL 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 )( 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 VV B X V QP QQ BL )( 2 2 2 2 1

41、 VV B QB 输电线路的无功损耗: 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化535353 输电输电 线路线路 损耗损耗 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化545454 无功无功 功率功率 电源电源 发电机 发电机 同步调相机 同步调相机 静电电容器 静电电容器 静止无功补偿器 静止无功补偿器 静止无功发生器 静止无功发生器 山东理工大学山东理工大学山东

42、理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化555555 无功无功 功率功率 平衡平衡 l无功功率平衡的基本要求无功功率平衡的基本要求 无功电源发出的无功功率应该大于或至少等于负无功电源发出的无功功率应该大于或至少等于负 荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和；荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和； 系统还必须配置一定的无功备用容量；系统还必须配置一定的无功备用容量； 尽量避免通过电网元件大量地传送无功功率，应尽量避免通过电网元件大量地传送无功功率，应 该分地区分电压级地进行无功功率平衡；该分地区分电压级地

43、进行无功功率平衡； 一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式 计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检修时计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检修时 或故障后运行方式下的无功功率平衡。或故障后运行方式下的无功功率平衡。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化565656 无功无功 功率功率 平衡平衡 系统无功功率平衡关系式：系统无功功率平衡关系式： QGCQLDQLQres QGC为电源供应的无功功率之和，为电源供应的无功功率之和，Q

44、LD为无功负为无功负 荷之和，荷之和，QL为网络无功功率损耗之和，为网络无功功率损耗之和，Qres为无为无 功功率备用；功功率备用； Qres0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的表示系统中无功功率可以平衡且有适量的 备用；备用；Qres0表示系统中无功功率不足，应考虑表示系统中无功功率不足，应考虑 增设无功补偿装置。增设无功补偿装置。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化575757 无功无功 功率功率 平衡平衡 系统电源的总无功出力系统电源的总无功出力QGC包括发电机的

45、无功功率包括发电机的无功功率 QG和各种无功补偿设备的无功功率和各种无功补偿设备的无功功率QC，即，即 QGCQGQC 总无功负荷总无功负荷QLD按负荷的有功功率和功率因数计算。按负荷的有功功率和功率因数计算。 网络的总无功损耗网络的总无功损耗QL包括变压器的无功损耗包括变压器的无功损耗QLT、 线路电抗的无功损耗线路电抗的无功损耗QL和线路电纳的无功功率和线路电纳的无功功率 QB，即，即 QL QLTQLQB 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化585858 无功平衡是一

46、个比有功平衡更复杂的问题。无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。 一方一方 面，要考虑总的无功功率平衡，要考虑分地区的无面，要考虑总的无功功率平衡，要考虑分地区的无 功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网损、线功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网损、线 路改造、投运、新变压器投运及各种大用户对无功路改造、投运、新变压器投运及各种大用户对无功 平衡的影响。平衡的影响。 一般无功功率按照一般无功功率按照就地平衡的原则就地平衡的原则进行补偿容量进行补偿容量 的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电静电 电容器电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿；大容量

47、的配置在系统中枢点的无功补偿 则宜采用则宜采用同步调相机或同步调相机或SVC。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化595959 无功功率平衡的讨论：无功功率平衡的讨论： 1、全局平衡和分地区平衡：保证满足总的平衡条件，不、全局平衡和分地区平衡：保证满足总的平衡条件，不 一定满足电压要求，还必需实现局部无功功率平衡，一定满足电压要求，还必需实现局部无功功率平衡，无无 功功率的分层次就地平衡是一个基本原则功功率的分层次就地平衡是一个基本原则。 2、任何时候网络中实际产生和消耗

48、的无功功率相等。、任何时候网络中实际产生和消耗的无功功率相等。 3、快速无功功率补偿，可以实现无功功率的动态平衡。、快速无功功率补偿，可以实现无功功率的动态平衡。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化606060 无功功率对电压有决定性的影无功功率对电压有决定性的影 响；响； 无功功率是引起电压损耗的主无功功率是引起电压损耗的主 要原因；要原因； 无功功率的远距离传输和就地平无功功率的远距离传输和就地平 衡；衡； 节点电压有效值的大小对无功功节点电压有效值的大小对无功功 率

49、分布起决定性作用。率分布起决定性作用。 无功无功 功率功率 和电和电 压的压的 关系关系 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化616161 无功功率平衡与电压水平的关系无功功率平衡与电压水平的关系 2 1 1 a a c 2 Q V VaVa O 无功电源无功电源 无功负荷无功负荷 实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件。实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系

50、统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化626262 第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化636363 电压电压 调整调整 措施措施 发电机调压发电机调压 改变变压器变比调压改变变压器变比调压 利用无功功率补偿调压利用无功功率补偿调压 线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化

51、电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化646464 电力系统电压控制措施的选取原则电力系统电压控制措施的选取原则 1. 优先考虑发电机调压：优先考虑发电机调压：主要适用于近距离调压；主要适用于近距离调压； 2. 无功功率充裕系统：无功功率充裕系统：采用变压器有载调压；采用变压器有载调压； 3. 无功功率不足系统：无功功率不足系统：增加无功功率电源。增加无功功率电源。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化656565 1、电压控制的方法、电压控制的方法 电力

52、系统的电压问题应从整个系统的范围来统一解决。电力系统的电压问题应从整个系统的范围来统一解决。 （1）首先系统内无功功率电源必须充足，要根据无功功率就地）首先系统内无功功率电源必须充足，要根据无功功率就地 平衡的原则，合理布置无功补偿设备。平衡的原则，合理布置无功补偿设备。 （2）在无功功率比较充裕的条件下，综合运用各种调压手段，）在无功功率比较充裕的条件下，综合运用各种调压手段， 才能取得良好的效果。才能取得良好的效果。 电力系统的自动电压控制电力系统的自动电压控制 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动

53、化电力系统自动化电力系统自动化666666 2、自动电压控制的必要性、自动电压控制的必要性 根据系统实时运行状态，进行无功功率和电压的自动控制，可根据系统实时运行状态，进行无功功率和电压的自动控制，可 有效提高电压质量和电网允许水平，克服以往调度人员人工调有效提高电压质量和电网允许水平，克服以往调度人员人工调 压的弊端。压的弊端。 3、自动电压控制的目标、自动电压控制的目标 (1) 电力系统内各重要枢纽点的电压偏移均在给定的允许范围内；电力系统内各重要枢纽点的电压偏移均在给定的允许范围内； (2) 所控制的系统内网损最小；所控制的系统内网损最小； (3) 调整设备的运行状态没有超限。调整设备的

54、运行状态没有超限。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化676767 4、自动电压控制装置的类型、自动电压控制装置的类型 电压无功控制装置电压无功控制装置 (VQC)： 适用于一些地区电网、变电所。适用于一些地区电网、变电所。 自动电压控制系统自动电压控制系统 (Automatic Voltage Control，AVC) ： 适用于一些省级电网。适用于一些省级电网。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力

55、系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化686868 电压无功控制装置电压无功控制装置(VQC) 1、适用于：地方电网无功电压优化控制。、适用于：地方电网无功电压优化控制。 2、缺点：、缺点： 电压无功自动控制装置电压无功自动控制装置(VQC)仅采集一个变电所仅采集一个变电所的运行参数，的运行参数， 不能实现对全网范围内各变电所的电容器和有载调压变压器不能实现对全网范围内各变电所的电容器和有载调压变压器 进行协调控制。进行协调控制。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系

56、统自动化696969 自动电压控制自动电压控制(AVC) 1、适用于：、适用于：省级电网无功电压优化控制。省级电网无功电压优化控制。 2、自动电压控制、自动电压控制(AVC)系统特点系统特点 建立在调度自动化系统平台上，实现了建立在调度自动化系统平台上，实现了AVC与与 SCADA/EMS的一体化。的一体化。 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化707070 3、AVC系统功能的实现系统功能的实现 主要由以下三个基本模块实现：主要由以下三个基本模块实现： 调度中心总站调度中

57、心总站AVC模块、发电厂模块、发电厂AVC模块和变电所模块和变电所AVC模块。模块。 调度中心总站调度中心总站 AVC模块模块 发电厂发电厂 AVC模块模块 变电所变电所 AVC模块模块 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化717171 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化727272 第一节第一节 概述概述 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工

58、大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化737373 保证优良的供电质量保证优良的供电质量 保证系统运行的经济性保证系统运行的经济性 保证较高的安全水平保证较高的安全水平选用具有足够的承受事故选用具有足够的承受事故 冲击能力的运行方式冲击能力的运行方式 保证提供强有力的事故处理措施保证提供强有力的事故处理措施 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化747474 五级分层调度管理五级分层调度管理 国家调度

59、控制中心国家调度控制中心国调国调 大区电网调度控制中心大区电网调度控制中心网调网调 省电网调度控制中心省电网调度控制中心省调省调 地市电网调度控制中心地市电网调度控制中心地调地调 调度基本原则：调度基本原则： 统一调度，分级管理，分层控制统一调度，分级管理，分层控制 县级电网调度控制中心县级电网调度控制中心县调县调 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化757575 数据采集与监控功能：数据采集与监控功能：现场测量、状态信息及控制信号现场测量、状态信息及控制信号 的双向交换的

60、双向交换 协调功能：协调功能：安全监控、调度管理、计划安全监控、调度管理、计划 能量管理系统能量管理系统（ EMS ） （Energy Management System） 数据采集与监控系统数据采集与监控系统 （ SCADA ） （Supervisory Control and Data Acquisition） 山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化767676 1.支撑平台子系统支撑平台子系统 2.SCADA子系统子系统 3.AGC/EDC（Automatic Gene