电力系统自动化导论

1、电力系统导w上海交通大学自动化电气工程系:电力系统自动装置的功能电力系统自动装置的发展历程电网监控和调度自动化的功能电网监控和调度自动化发展趋势 :课程的教学安排 :学习方法和考核要求电力系统自动化的概念的引入1882年，第一次高压输电1831年，法拉第发 现了电磁感应定律， 随后发明了交流发 电机、直流发电机1885年，实现单 向交流输电；1891年,实现了 三相交流输电。1891年第起于劳芬镇，终于法兰克福全长178km一个远距离输电系统升压变压器将电压升高至25000v用两台降压变压器将电压降至 112v火电厂更大的电力系统出现 汽轮机取代蒸汽机 交流电取代直流电 高电压取代低电压 输电

2、距离增加配和同电源和负荷特点 可再生能源比例逐步增大 分布式电源比例逐步增大 负荷成分发生巨大变化运行与管理特点调度运行高度自动化系统管理高度信息化输电电压与距离特 交流输电电压超过1000kv 直流输电电压达到±800kv 输电距离超过1000km 输电功率超过3000mw智1自愈集成互动优化信息 化互动 化自动 化未来挑战的共同选择国家电网对智能电网的理解国际对智能电网的理解兼容智能电网是世界各国电力工业 逑21世纪电力系统的发展方向。mew yorki n 01 an a.to巨wisconsiniowam d< , cramipf：.m ichigan, f <,

3、 (v -叱f的l/、；为'fennsylvan iaphii jrfiijteha*-pjm工apta 772、alabama4 l7.1 mtaw es-t p,r, virginiawa« 11 z<a ' c) uvirginiacplnorth carolinaxsouth carolinacanada (2 provinces)人口：50 million输电网：54,000 km (34,000miles)发电机：290 units负荷:61,800 mw恢复时间：1 day to new york city2 days to detroitothe

4、r parts, up to 4 days 损失： u.s., $4-10 billioncanada, $2.3 b川ion (canadian)h12:0016:0013:00 hi 14:00phase 1:a normal afternoondegrades12:15-14:14phase 2:fe's computerfailures14:14-15:59phase 3:fe 345 kv linefailures15:05-15:57phase 4:collapse of138 kv system15:39-16:08eastlake 5i 12:15 j一,problem

5、s14:02stuart-atlanta'345 kv fails /1427star-s canton 345 kv trips & recloses (tree)hanna-juniper 345 kv fails (tree)l 1wjfirst fe 138 kv ine fails15 more fe138 kv lines faihardi r-chamberlin 345 kv fails (tree).star-s canton 345 kv fails (tree)16:05sammis-star 345 kv line faik/fe primary eli

6、s sen»erx 门stuart-atlanta 345 kv line trip confuses miso se14:20 )fe loses half its remote consolesaepcakfe re: star-s canton trip14:32fe ems doesn11 update15:08 :4ofe primary ems server restarts115:46-15:59 jfe it rebooting h4,14:54ri/ertat back-up ems15:425:57,皿:aepagan calls fe re: star-s ca

7、ntonfe aep calls fe | fesays re star-juniper i re: multiple ineoverloadsll caep&pjm work tlrife opeator tells it alarms outfe manning substationspjm calls fe re: star-south canton 14:14 alarm logger fails and operators are not aware no further alams to fe operators 14:20 several remote consoles

8、fail 14:41 ems server hosting alarm processor and other functions fails to backup 14:54 backup server fails ems continues to function but with very degraded performance (59 second refresh) fe system data passed normally to others: miso and aep agc function degraded and strip charts flat-lined 15:08

9、it warm reboot of ems appears to work but alarm process not tested and still in failed condition no continaencv analysis of events during the day including loss of east lake 5 and subsequent line tripscause 1inadequate system understandingcause 3inadequate tree trimmingcause 4inadequate rc diagnosti

10、c support 11.9, 1965 - 7.13, 1977 - 12.22, 1982 72-3, 1996 8.10, 1996 - 6.25, 199-northeastnew york city-west coast-west coastwest coastmapp1996北京大面积停电31985大连大面积停电:7980湖北黄石大面积停电31973上海、常州、新安江发生大面积停电正常运行状态一绿色荷要求，有一定的安全储备）z储备系数减小或干扰概率增大警戒状态一黄色（预防性控制）由于外界干扰 使电压、频率、 潮流越限恢复状态一黄色（重新并列） (a a i /、 « 勰魏

11、热舞樨携搬嬲嬲舞盛 « a 、， 一 ， »<1111111111111 i 1111111 fwjeti i i i i i i i i i ; i 门 11111111111 jk »w av* >< ，. >« a jb 工 » ， a ,快速切除故障继电保护潮流计算电力系统分析 短路计算稳定计算发电厂电气部-变电站主接线 分电网监控与自动化系统电网调度自动化-变电站自动化配电自动化电力系统信息建模与集成发电输电变电配电用电力系统<,力自动化系统火电厂自动化水电站自动化远动终端通信系统前置机远动系统调度自动化

12、配电自动化务器及工作站人机联系设备通信线路或网络至上层调度中心 或其他信息鼐itml u.be变电站配电站、配电设备ktujftu/综今 自动化装modem 或网卡通信i殳备电力系统自动装置的功能调整系 统电压调整系 统频率图。3发电自动控制示意图:在电力系统运行过程中，经常需要把同步发电机 投入到系统上去进行并联运行。把同步发电机投 入电力系统作并联运行的操作称为同期操作(并列 操作)。进行同期操作所需要的装贡称为同期装置。同期的方式有两种：(1)准同期。将已经励滋的发电机在达到一定条件 后投入电力系统。(2)自同期。将未被励磁的发电机达到额定转速时 投入电力系统，随即加上励磁机被拉入同步。

13、:自动调节励磁装置执行着下列任务：在正常运行情况下，维持发电机端或系统中某一 点的电压在给定的水平。合理地分配并列运行的机组间的无功功率。提高电力系统的静态稳定极限。在电力系统发生故障时，按给定的要求强行励 磁.从而改善系统运行的动态稳定性。故障切除后加速系统电压的恢复，改善异步电动 机的自起动条件。当发电机失去励磁而转入异步运行或发电机进行 自同期并列时，改善系统的工作条件电网频率调节是控制发电机的输入功率使之与负荷所 需功率之间的平衡。保证电力系统的频率偏差不超过 0.2hzo调频涉及二次调节。：.频率变化时，调速器反映，控制原动机输入，进行一 次调节。二次调节依靠自动发电控制agc进行。

14、:在系统内热备用容量不足的情况下，为保证系统的安 全运行，当系统发生事故出现较大的功率缺额引起系 统频率下降时，根据频率下降的程度，应自动断开一 部分不重要的负荷.以阻止频率的下降。这种自动断 开一部分不重要用户的任务是由按频率自动减负荷装 置完成。电力系统自动装置的发展历程常规的自动装置 数字式微机自动装置变电站（发电厂）综合自动化电网监控和自动化系统功能:早在19世纪，人们就可以用遥控的方法点燃地雷, 以及对炮弹的飞行参数进行记录，这就是早期远 动技术出现的例子。 :在20世纪40年代，特别是第二次世界大战之后， 由于军事上的需要，采用无线电遥测技术。 :.20世纪50年代，美国与前苏联两

15、国大力开展导弹 和卫星的研制工作。 :.20世纪6070年代，人类已经进入宇宙航行的时 代。:我国远动技术从20世纪50年代起步，经过40年艰苦 努力，从无到有，从简单到尖端，已在电力系统、大 工厂及联合企业、气象、国防、航天、机器人、深海 作业、核试验、核能利用、地震预报、生物医学、铁 道、隧道、输油管道、引水排灌、环境保护等领域得 到广泛应用。:早期的电网调度所只能依靠电话来进行调度指挥，协调联网的电厂和变电站运行，查询各电厂、变电站的出力和各地区的负荷，处理电网事故。用电话指挥电 网运行由于实时性差，常常造成事故得不到及时处理 而扩大，造成较大的经济损失。由于电话调度已不能 适应电网运行

16、的要求，从而促进了电力远动技术的发 展。电网调度自动化技术已经成为现代电力系统自动化的 主要部分和核心内容，它是信息技术、计算机技术及 自动控制技术在电力系统中的应用，电网调度自动化 经过近20年的发展，在电力系统的安全经济运行中 起着不可或缺的作用。:电网调度自动化技术随着信息技术、计算机技术及自动控制技术的发展而日新月异，系统升级换代很快。返回; 首页电网监控和调度自动化系统通过发电厂和变电站的远 动终端rtu采集电网运行的实时信息，通过信道传输 到调度中心的主站系统，主站系统可以通过远动终端 对电网实行远程控制，可以根据收集到的全网信息， 对电网的运行状态进行安全性分析、负荷预测以及自

17、动发电控制、经济调度控制等。调度端*通信信道卜l职端13nji)r 1信号转换装量j被控端1mu2)卜值号转换装置2t被控端m(rtun) |信号转换装邕并:输电网数据采集和监控自动发电控制:经济调度安全分析:调度员模拟培训系统返页电气设备数字化采集处理:继电保护微机化:变电站电气设备遥控与遥调电压无功控制:故障录波c :配电网数据采集和监控 :馈线自动化 :配电站自动化地理信息系统am/fm/gis电网监控和调度自动化的发展历程布线逻辑远动装置 微机运动装置分布式微机运动装置 变电站综合自动化单机系统双机备用系统分布式系统开放式系统四大网引进scada实用化 高级应用软件实用化电网监控和调度

18、自动化发展趋势下一代变电站自动化系统将从以下几个方面取得突 破： :基于iec61850的面向对象的变电站自动化系统, :基于光传感器opt、oct的全数字自动化系统心基于高速数据网络实现全分散、免维护、无人值 守的自动化系统心大型电力变压器及高压断路器等的实时监控及状 态检修的应用研究下一代调度主站系统将从以下几个方面取得突破: :基于iec61970 cim数据建模研究 :基于物理隔离的信息一体化安全集成研究 :基于可视化电力自动化图形技术研究 :基于电力市场环境下的扩展ems算法研究 :电网优化运行决策支持系统研究 :电力系统安全预警决策支持系统研究返回|首页课程的教学安排面向对象的电力系统自动化:中国电力出版社