电力系统自动化全课总结

1、 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1全课总结全课总结 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2 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 电力系统自动化电力系统自动化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）系统正常运行时，若负荷增加，备用机组需要迅速投入系统；机组需要迅速投入系统

2、； 2）系统发生事故时会失去部分电源，也）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要求将备用机组快速投入电力系统以制止系统的频率崩溃。系统的频率崩溃。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 电力系统自动化电力系统自动化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

3、运发电机组并入电网后，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行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。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 电力系统自动化电力系统自动化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。GUUXSUeXG( b ) 相

4、 量 图EGUGGXXXXUXESU(c) 等 值 电 路 图GAQ FB( a ) 电 路 示 意 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

5、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。GUUXSUeXG( b ) 相 量 图EGUGGXXXXUXESU(c) 等 值 电 路 图GAQ FB( a ) 电 路 示 意 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8u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，）（0322,21eXGXXGGXGUUffff 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9fffxGsxsGsssfT12图图1-3 滑差电压原理图滑差电压原理图GUxUe0s0s频差频差：滑差滑差

6、（角频率）：（角频率）：滑差周期滑差周期: 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10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电未加励磁电流的发电机升速到接近电网频率，滑差角频率网频率，滑差角频率不超过允许值，且机组加速度不超过允许值，且机组加速度小于某一给定值的条件下，先合小于某一给定值的条件下，先合并列断路器并列断路器，接着，接着立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。发电机组拉入同步运行。EUSEGQ

7、FXXXU 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11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

8、学 电力系统自动化电力系统自动化12 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13励磁电流IEF 空载电动势qE 励磁功率单元：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 电力系统自动化电力系统自动化14u 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

9、性提高发电机并联运行稳定性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 电力系统自动化电力系统自动化15（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 电力系统自动化电力系统自动化16（一）

10、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 电力系统自动化电力系统自动化

11、17（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 电力系统自动化电力系统自动化18 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19（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

12、磁场电阻，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 电力系统自动化电力系统自动化20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

13、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 电力系统自动化电力系统自动化21静止励磁系统又称为发电机自并励系统，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 电力系统自动化电力系统自动化22 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

14、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 电力系统自动化电力系统自动化23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。UGIAVR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 电力系统自动化电力系统自动化24 山东理工大学山东

15、理工大学 电力系统自动化电力系统自动化253.1 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 电力系统自动化电力系统自动化26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。lossDiGPPPi 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27 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:

16、 :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 电力系统自动化电力系统自动化28也称作负荷的调节效应。也称作负荷的

17、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示。fPtgKDD 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 电力系统自动化电力系统自动化29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。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。a)发电机组的功率发电机组的功率频

18、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 电力系统自动化电力系统自动化30 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31 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32 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33 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 电力系统自动化电力系统自动化34 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353.2 3.2

19、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 电力系统自动化电力系统自动化36a)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

20、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 电力系统自动化电力系统自动化37 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，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

21、T Tf f较大，小系统较大，小系统T Tf f较小。较小。 fTteeffff )( ffT 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38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 电力系统自动化电力系统自动化39“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

22、开一部分用户，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 电力系统自动化电力系统自动化40点点4 4：当频率下降到：当频率下降到f f2 2时，时，Z ZPJHPJH的第二轮频率继电器启动，的第二

23、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

24、学山东理工大学 电力系统自动化电力系统自动化41 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42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 电力系统自动化电力系统自动化43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

25、.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 电力系统自动化电力系统自动化44 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 电力系统自动化电力系统自动化45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

26、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。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

27、晕损耗增加。 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46 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% （故障）（故障） +10%，-15% 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47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 电力系统自动化电力系统自动化48无功功率平衡 无功负荷与无功电源失

28、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 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荷和网络损耗在额定电压下对无功功功 率的需求率的需求 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49 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 电力系统自动化电力系统自动化50无功无功功率功率负荷负荷异步电动机

29、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 电力系统自动化电力系统自动化51无功无功功率功率损耗损耗 变压器的无功损耗变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)2NSSVs100%2100%Io 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52无功无功功率功率损耗损耗 输电线路的无功

30、损耗XVQPXVQPQL222222212121)(22221212121VVBXVQPQQBL)(22221VVBQB输电线路的无功损耗: 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53输电输电线路线路损耗损耗 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54无功无功功率功率电源电源q 发电机发电机q 同步调相机同步调相机q 静电电容器静电电容器 q 静止无功补偿器静止无功补偿器 q 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 电力系统自动化电力系统自动化55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l无功电源发出的无功功率应该大

31、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；l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；l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进行无功功率平衡；l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

32、。 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56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，QLD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 电力系统自动化电力系

33、统自动化57无功无功功率功率平衡平衡l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 QGCQGQCl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。l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 电力系统自动化电力系统自动化58l无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问

34、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。l 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 l 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l 电容器电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿；大容量的配置在系统中枢点的无

35、功补偿l 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 电力系统自动化电力系统自动化59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

36、现无功功率的动态平衡。 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60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 电力系统自动化电力系统自动化61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211aac2QVVaVaO无功电源无功电源无功负荷无功负荷实现无功功率在

37、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 电力系统自动化电力系统自动化62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 电力系统自动化电力系统自动化63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 电力系统自动化电力系统自动化64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

38、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 电力系统自动化电力系统自动化651、电压控制的方法、电压控制的方法电力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

39、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 电力系统自动化电力系统自动化662、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

40、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。调整设备的运行状态没有超限。 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674、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 电力系统自动化电力

41、系统自动化68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 电力系统自动化电力系统自动化69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

42、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 电力系统自动化电力系统自动化703、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 电力系统自动化电力系统自动化71 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

43、化72第一节第一节 概述概述 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73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 电力系统自动化电力系统自动化74五级分层调度管理五级分层调度管理国家调度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

44、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 电力系统自动化电力系统自动化75 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

45、Acquisition） 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76支撑平台子系统支撑平台子系统SCADA子系统子系统AGC/EDC（Automatic Generation Control/Economic Dispatch Control）子系统）子系统高级应用软件高级应用软件PAS (Power system Application Software )子系统子系统调度员仿真培训系统调度员仿真培训系统DTS（Dispatcher Training Simulator）调度管理信息子系统调度管理信息子系统DMIS (Dispatcher Management Informa

46、tion System) 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77 电网调度自动化系统的设备可以统称为硬件，电网调度自动化系统的设备可以统称为硬件，这是相对于各种功能程序软件而言的。它的核心这是相对于各种功能程序软件而言的。它的核心是计算机系统。是计算机系统。 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78 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79第二节第二节 远方终端远方终端RTURTU 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80 远方终端（远方终端（RTU，又称远动终端）是电力调度自动化，又称远动终端）是电力调度自动化系统的基

47、础设施，它们安装于各变电所或发电厂内，系统的基础设施，它们安装于各变电所或发电厂内，是电力调度自动化系统在基层的是电力调度自动化系统在基层的“耳目耳目”和和 “手手脚脚” 。1数据采集数据采集 模拟量模拟量(YC)； 开关量开关量(YX)； 数字量数字量 (YC)； 脉冲量脉冲量 (YC)等。等。 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812执行命令执行命令 完成遥控完成遥控(YK)、遥调、遥调(YT)等操作。等操作。3事件顺序记录（事件顺序记录（SOE） 当某个开关量发生变位后，记录其编号、变位时刻、变位当某个开关量发生变位后，记录其编号、变位时刻、变位后的状态。后的状态。

48、SOE精确记录开关信号的动作时序，辅助调度员进行运精确记录开关信号的动作时序，辅助调度员进行运行决策和事故分析。行决策和事故分析。 站内站内SOE分辨率小于分辨率小于5ms，站间小于，站间小于10ms。 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824事故追忆（事故追忆（PDR） 为了分析事故，要求在一些影响较大的开关发生事故跳闸为了分析事故，要求在一些影响较大的开关发生事故跳闸时，将事故瞬间及事故发生前后一段时间的有关遥测量记时，将事故瞬间及事故发生前后一段时间的有关遥测量记录下来送往调度端。录下来送往调度端。 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835通信功能

49、通信功能 与远方调度端进行通信与远方调度端进行通信 按一定的规约组织传输报文，向主站端发送按一定的规约组织传输报文，向主站端发送 按一定的规约接受主站端的控制或者问答命令按一定的规约接受主站端的控制或者问答命令 与本地监控系统进行通信与本地监控系统进行通信 通过串口接入站内智能通信设备通过串口接入站内智能通信设备 智能电度表智能电度表 直流屏直流屏 五防五防 微机保护微机保护 通过通过MODEM进行远程维护进行远程维护 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846对时功能对时功能 采用全球定位系统（采用全球定位系统（GPS）时钟）时钟 在在RTU所在厂站安装所在厂站安装GPS时

50、钟，通过标准接口与时钟，通过标准接口与RTU通信。通信。 采用软件对时采用软件对时 某些规约提供了软件对时功能，但要考虑通道时延进行修正。某些规约提供了软件对时功能，但要考虑通道时延进行修正。7其它功能其它功能当地功能：通过人机界面当地功能：通过人机界面实现测量信息当地显示、参数查询、报文监实现测量信息当地显示、参数查询、报文监视、运行方式设置视、运行方式设置、打印、越限告警、事件顺序记录等功能。、打印、越限告警、事件顺序记录等功能。自诊断功能：自诊断功能：程序出轨死机时自行恢复功能；自动监视主、备通信信道程序出轨死机时自行恢复功能；自动监视主、备通信信道及切换功能；个别插件损坏诊断报告等功能

51、。及切换功能；个别插件损坏诊断报告等功能。 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85第三节第三节 调度自动化通信系统调度自动化通信系统 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86（1）有线通信）有线通信 音频电缆（电话线）音频电缆（电话线） RS-232接口，调制接口，调制/解调解调 电力线载波电力线载波 RS-232接口，载波机，高频调制接口，载波机，高频调制/解调解调 光纤光纤 多种接口（多种接口（RS-232/485/以太网以太网)，光端机，光电，光端机，光电转换转换 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87 （2）无线通信）无线通信

52、微波微波 终端站，中继站终端站，中继站 以微波为传输媒介进行调制以微波为传输媒介进行调制/解调解调 卫星卫星 租用卫星通道租用卫星通道 利用同步卫星作为中继站利用同步卫星作为中继站 无线扩频无线扩频 传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽，扩频无线调传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽，扩频无线调制解调。制解调。 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88 为了保证通信双方能正确、有效、可靠地进行数据传输，在通信为了保证通信双方能正确、有效、可靠地进行数据传输，在通信的发送和接收过程中有一系列规定，以约束双方进行正确、协调的发送和接收过程中有一系列规定，以约束双方进行正确、协调的

53、工作。这些规定称为数据传输控制规程，简称的工作。这些规定称为数据传输控制规程，简称通信规约。通信规约。（1）问答式规约）问答式规约(Polling) 特点特点 RTU有问必答有问必答 RTU无问不答无问不答 优点优点 多台多台RTU共线共线 支持变化信息传送，压缩数据块长度，提高速度支持变化信息传送，压缩数据块长度，提高速度 全双工全双工/半双工通道半双工通道 点对点点对点/一点多址一点多址/环形结构，通道适应性强环形结构，通道适应性强 缺点缺点 响应慢响应慢 对通道要求高对通道要求高 整帧校验整帧校验主站主站RTURTURTU常见的常见的Polling规约规约 如如 SC1801，U4F 山

54、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89 （2）循环式规约）循环式规约 特点特点 RTU不断地循环上报现场数据，主站被动接收不断地循环上报现场数据，主站被动接收 以帧为传输单位，帧长度可变，可有不同优先级以帧为传输单位，帧长度可变，可有不同优先级 优点优点 对通道要求不高对通道要求不高 信息字校验，大大提高数据利用率信息字校验，大大提高数据利用率 遥信变位优先传送遥信变位优先传送 容量大容量大 多个子站和多个主站同时通信多个子站和多个主站同时通信 缺点缺点 只能用点对点方式连接只能用点对点方式连接 一般遥测量变化响应慢一般遥测量变化响应慢常见的循环式规约常见的循环式规约 如如

55、CDT 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90（3）对等方式规约）对等方式规约 特点特点 支持支持ISO 7层网络协议模型的子集（物理层、数据链路层网络协议模型的子集（物理层、数据链路层、传输层、应用层等）层、传输层、应用层等） 支持点对点、一点多址、多点多址、对等通信方式支持点对点、一点多址、多点多址、对等通信方式 支持问答式和自动上报数据传输方式支持问答式和自动上报数据传输方式 支持通信冲突碰撞避免支持通信冲突碰撞避免/检测检测 支持带时标的量支持带时标的量 规约实例规约实例 DNP3.0 IEC-60870-5-101 山东理工大学山东理工大学 电力系统自动化电力系统

56、自动化91（4）网络通信规约）网络通信规约 特点特点 支持支持TCP/IP协议协议 可基于局域网可基于局域网/广域网进行通信广域网进行通信 一般是对等通信协议的网络化封装一般是对等通信协议的网络化封装 规约实例规约实例 TASE2 IEC-60870-5-104 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92第四节第四节 调度中心的计算机系统调度中心的计算机系统 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93 前置机系统担负着调度中心与厂站前置机系统担负着调度中心与厂站RTU和各分局的和各分局的数据通信及通信规约解释等任务，是数据通信及通信规约解释等任务，是SCADA/

57、EMS系统系统的桥梁和基础。的桥梁和基础。 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94 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95值班前置主机值班前置主机担负以下任务：担负以下任务：与系统服务器及与系统服务器及SCADA工作站通信。工作站通信。与各与各RTU通信及通信规约处理。通信及通信规约处理。控制切换装置的切换动作。控制切换装置的切换动作。设置各终端服务器的参数。设置各终端服务器的参数。 备用前置机备用前置机可能担负以下任务中的部分或全部：可能担负以下任务中的部分或全部：监听前置主机的工作情况，一旦前置主机发生故障，立监听前置主机的工作情况，一旦前置主机发生

58、故障，立即自动升格为主机，担负起主机的全部工作。即自动升格为主机，担负起主机的全部工作。监听次要通道的信息，确定该通道的运行情况。监听次要通道的信息，确定该通道的运行情况。 1前置机前置机 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962终端服务器终端服务器 每台终端服务器有每台终端服务器有16个串行通信口，个串行通信口，可与可与16路厂站路厂站RTU通信。通信。 3切换装置切换装置 切换装置可以完成对切换装置可以完成对上行双通道信号及下上行双通道信号及下行信号的选择切换。行信号的选择切换。4通道设备通道设备 包括包括Modem、光隔、光隔板、长线驱动器等，板、长线驱动器等，作用是

59、与各种不同的作用是与各种不同的通道信号适配。通道信号适配。 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97（一）系统结构（一）系统结构 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98（二）主网各节点功能简介（二）主网各节点功能简介1系统服务器（系统服务器（Server） 负责保存所有历史数据、登录各类信息。负责保存所有历史数据、登录各类信息。2SCADA工作站工作站 双机热备用，主要运行双机热备用，主要运行SCADA软件及软件及AGC/EDC软件。软件。 3PAS工作站工作站 用于各项用于各项PAS计算以实现各项计算以实现各项PAS功能。功能。4调度员工作站调度员工作站

60、 承担对电网实时监控和操作的功能，实时显示各种图形和承担对电网实时监控和操作的功能，实时显示各种图形和数据，并进行人机交互。数据，并进行人机交互。 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995配电自动化工作站配电自动化工作站 完成配电自动化管理功能。完成配电自动化管理功能。6DTS工作站工作站 调度员仿真培训。调度员仿真培训。7调度管理工作站调度管理工作站 负责与调度生产有关的计划和运行设备的管理。负责与调度生产有关的计划和运行设备的管理。8电量管理工作站电量管理工作站 实现电量的自动查询、记录、奖罚电量的计算等功能。实现电量的自动查询、记录、奖罚电量的计算等功能。9. 网络网