电力系统远动与调度自动化

1、赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院123电力系统的组成电力系统的组成电力系统的组成电力系统的组成GP+jQ6.3kV11kV121kV110kV6.3kV110kV380V10kV10kV九江发电厂高压输电线路变电站配电网络发出的总电能发出的总电能 = = 消费的总电能消费的总电能电力设备电力设备中转化为热能、机械能、声、光等的能量中转化为热能、机械能、声、光等的能量所需求的功率所需求的功率有功功率有功功率无功功率无功功率电力设备中电力设备中为了建立电磁场为了建立电磁场所需求的功率所需求的功率如加热装置、电风扇中电机的转动等如加热装置、电风扇中电机的转动等如电力变压器

2、的绕组、输电线路中的电感如电力变压器的绕组、输电线路中的电感负荷负荷工业和民用中的电力、电子设备工业和民用中的电力、电子设备能量不断地由电源发出，不断地被负荷消耗能量不断地由电源发出，不断地被负荷消耗有功功率有功功率无功功率无功功率能量在电源和负荷之间来回传递，一个工频周能量在电源和负荷之间来回传递，一个工频周期内不消耗能量期内不消耗能量电力系统的电力系统的无功功率平衡无功功率平衡电压电压频率频率电力系统的电力系统的有功功率平衡有功功率平衡调节发电机的励磁电流调节发电机的励磁电流就地增设无功功率补偿装置就地增设无功功率补偿装置调节发电机的出力调节发电机的出力水力发电厂：水轮发电机的进水量水力发

3、电厂：水轮发电机的进水量火力发电厂：汽轮机的煤燃烧量火力发电厂：汽轮机的煤燃烧量改变变压器变比、改变电力线路参数改变变压器变比、改变电力线路参数发电机并网发电机并网运行技术运行技术运行管理运行管理经营管理经营管理电压调节电压调节频率调节频率调节技术管理技术管理“统一调度，分级管理统一调度，分级管理”原则原则华中系统频率联络线电压联络线潮流GG国家网络总公司大区域网络联络线系统频率联络线电压联络线潮流大区网络公司省网联络线大区网络公司省网联络线省网线省网线系统频率省网电压用电功率电能电压电压波形地区供电局发电厂上网功率电压资源发电厂地区供电局华东湖北湖南福建江苏长沙福州华中全网安全分析全网动态监

4、测暂态稳定监视GG国家调度总局大区安全调度大区动态监测暂态稳定监视网络经济运行大区调度局大区调度局省调度局省调度局省网安全调度省网动态监测暂态稳定监视省网经济运行安全调度经济运行地区调度局发电厂经济负荷分配发电厂地区供电局华东湖北湖南福建江苏长沙福州12 并网同步发电机的自动准同期（Chap 1） 电压稳定电力系统电压的自动调节(Chap 2) 调度电力系统调度自动化引论(Chap 4) 电力系统运行的状态估计(Chap 5) 电力系统安全调度与运行动态检测(Chap 6) 频率稳定电力系统自动调频与经济调度(Chap 7) 电力系统低频自动减负荷(Chap 8)123380/220（V）6，

5、10，35，110，220，500，750，1000（kV）我国电力系统的电压等级我国电力系统的电压等级电力系统的潮流电力系统的潮流GP2+jQ2P1+jQ1U1U2同步发电机的等效电路同步发电机的等效电路负反馈控制的基本原理负反馈控制的基本原理E+Xd_U+_赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院1231.1.什么是并列操作？什么是并列操作？2.2.什么是准同期并列操作？什么是准同期并列操作？GG1WQF1发电机发电机投入系统参加并列运行投入系统参加并列运行的操作的操作同步发电机以同步发电机以近于同步运行的条件近于同步运行的条件进行并列进行并列理想理想的并列条件是什么？

6、的并列条件是什么？GG1WQF1待并发电机频率与母线频率相等待并发电机频率与母线频率相等, ,滑差为滑差为0 0待并发电机电压与母线电压的幅值相等待并发电机电压与母线电压的幅值相等, ,压差为压差为0 0合闸瞬间合闸瞬间, ,瞬时相角差为瞬时相角差为0 0)sin(tAu为什么并列操作要满足这些条件？为什么并列操作要满足这些条件？1.1.减小对发电机本身的冲击减小对发电机本身的冲击2.2.减小对电网的冲击减小对电网的冲击为什么会有冲击？为什么会有冲击？运用电路理论进行分析运用电路理论进行分析1）同步发电机以近于同步运行的条件进行并列称为_。2）同步发电机并网的理想的并列条件是_。12几个约定几

7、个约定待并发电机电压待并发电机电压待并发电机频率待并发电机频率gU发电机侧发电机侧电网侧电网侧gf电网侧电压电网侧电压电网侧频率电网侧频率sUsf定义：定义：两者频率差两者频率差sgssfff两者频率差两者频率差sgssfff两者瞬时相角差两者瞬时相角差sg滑差角速度滑差角速度dtddtdsgs)(滑差角速度滑差角速度dtddtdsgs)(dtttdsg)(dttftfdsg)22(sgff22ssf2滑差角速度滑差角速度sssf2gUsU0s0s滑差标幺值滑差标幺值5022ssssssfffgUsU0s0s滑差周期滑差周期ssssfT12滑差大，则滑差周期短滑差大，则滑差周期短滑差小，则滑差

8、周期长滑差小，则滑差周期长在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经一在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上频率上“同步同步”。滑差周期越长，滑差越小，并列时的冲击越小滑差周期越长，滑差越小，并列时的冲击越小gUsU压差压差=0=0滑差滑差=0=0机组越大，对角差限制越严机组越大，对角差限制越严U当当并网条件取决于角差，如右图并网条件取决于角差，如右图准同期装置合闸时间误差准同期装置合闸时间误差最大并列误差相角的影响因素最大并列误差相角的影响因素断路器的合闸时间断路器的合闸时间maxQFtmaxzt希望满足希望满足

9、)(maxmaxmaxmaxzQFssdttt因此，最大允许滑差周期因此，最大允许滑差周期maxmaxmaxmax22ddytT因此，在角差允许值减小的情况下，要满足因此，在角差允许值减小的情况下，要满足滑差周期在允许的范围（滑差周期在允许的范围（6-7s6-7s），要求所），要求所用并列断路器的合闸时间也相应减小用并列断路器的合闸时间也相应减小maxmaxmaxmax22ddytT最大允许滑差周期最大允许滑差周期滑差滑差gUsU0s0s随着时间的增加随着时间的增加, ,两个两个相量的相量的角差不断增大角差不断增大tft2gUsUU角差角差=0=0滑差滑差=0=0当当并网条件取决于压差，如右图

10、并网条件取决于压差，如右图123微机同期装置微机同期装置当压差和频差条件满足时，当压差和频差条件满足时，提前提前发出断路器合闸命令发出断路器合闸命令模拟式同期装置模拟式同期装置1.1.自动检查并列条件是否满足，提前发出合闸脉冲自动检查并列条件是否满足，提前发出合闸脉冲 2.2.当并列条件不满足时，自动调节待并发电机的当并列条件不满足时，自动调节待并发电机的电压和频率电压和频率提前的时间称为提前的时间称为越前时间越前时间越前时间固定越前时间固定, ,又称为又称为恒定越前时间恒定越前时间功能功能123同或运算法同或运算法1.1. 对待并发电机的电压波形进行过零检测，大于对待并发电机的电压波形进行过

11、零检测，大于零输出高电平，小于零输出低电平，得波形零输出高电平，小于零输出低电平，得波形1 1怎样检测相角差怎样检测相角差? ?2.2. 对电网电压的电压波形，同样操作，得波形对电网电压的电压波形，同样操作，得波形2 23.3. 将波形将波形1 1、2 2进行同或操作进行同或操作什么叫越前时间的预报？什么叫越前时间的预报？微分预报法微分预报法如何预报越前时间？如何预报越前时间？积分预报法积分预报法当压差和频差条件满足时，当压差和频差条件满足时，提前提前发出断路器合闸命令发出断路器合闸命令按照越前时间检测满足要求的角差按照越前时间检测满足要求的角差就称为越前时间的就称为越前时间的预报预报1）滑差

12、越大，则滑差周期_，并列时的冲击_ 。2）同步发电机并网的理想的并列条件是_。3）自动准同期装置分为_和模拟式同期装置两种。4）预报越前时间有_和_两种方法。tdtdiis12计算机已经获取第计算机已经获取第i-2i-2、i-1i-1次角差次角差假设滑差为恒值，即假设滑差为恒值，即12ii、若断路器的合闸时间为若断路器的合闸时间为dt1iidtt2i当检测到当检测到dsdittdtd1idti满足满足时时断路器发出合闸命令断路器发出合闸命令，经过固定合闸时间经过固定合闸时间t td d后，后，角差近于角差近于0 0，此时待并发电机正好与电网相连，此时待并发电机正好与电网相连，并网成功并网成功并

13、网并网成功成功i合闸合闸考虑考虑i i值离散后的误差值离散后的误差dsdittdtd则要求则要求由于由于测量测量i -1i -1、i-2 i-2 时有误差，若断路器合时有误差，若断路器合闸时间闸时间t td d较长，则较长，则s s与与t td d的乘积增大，即误的乘积增大，即误差增大差增大微分预报的缺点：微分预报的缺点：因此因此:1:1、当、当断路器的合闸时间较长断路器的合闸时间较长时，不适合时，不适合用该预报方法；用该预报方法； 2 2、当、当s s非恒值非恒值时，不适合用该方法。时，不适合用该方法。Tdtdkiis计算机已经获取第计算机已经获取第i-ki-k、i i次角差次角差假设滑差为

14、恒值，即假设滑差为恒值，即iki、又又 、kiittT考察：考察：iki 2TkiT2当当i i为何值时合闸为何值时合闸，能够使当，能够使当2T2T后的角差后的角差i +2ki +2k= =0 0，此时，此时恰好能够保证并网成功恰好能够保证并网成功。ikittT22dtkiittsiki22计算第计算第i+2ki+2k次角差次角差同理，有同理，有iki 2TkiT2联立，得联立，得)(2ikisittTsi2Tskiikii32当检测到当检测到kii32i满足满足时时断路器发出合闸命令断路器发出合闸命令，经过时间经过时间2T2T后，角差近后，角差近于于0 0，此时待并发电机正好与电网相连，此时

15、待并发电机正好与电网相连，并网并网成功成功kiT2i合闸合闸并网成功并网成功ki 2T操作步骤：操作步骤：1.1.计算机每存入一次计算机每存入一次i i后，向前调出数据后，向前调出数据i -ki -k，验算，验算i i与与i -ki -k的关系，的关系， 如果满足如果满足2.2.断路器发出合闸命令断路器发出合闸命令，经过时间经过时间2T2T后，角差后，角差近于近于0 0，此时待并发电机正好与电网相连，此时待并发电机正好与电网相连，并并网成功网成功kii32微分预报法微分预报法dsdittdtd1idt并网并网成功成功i合闸合闸积分预报法积分预报法kii32kiT2i合闸合闸并网成功并网成功ki

16、 2T因此积分预报法因此积分预报法优于优于微分预报法。微分预报法。1.1.合闸判据合闸判据i i有误差有误差微分预报法微分预报法积分预报法积分预报法2.2.只能用于滑差为恒值的情况只能用于滑差为恒值的情况1.1.合闸判据合闸判据i i有仅与有仅与i-ki-k有关系，误差小有关系，误差小2.2.恒值滑差、加速度滑差、随机滑差均适用恒值滑差、加速度滑差、随机滑差均适用2T2T与与t td d 的关系的关系因此积分预报法选取因此积分预报法选取T T是有要求的。是有要求的。)(maxmaxmaxmaxzQFssdittt因为因为i i需满足需满足因此因此maxmaxmax2zQFtttT即即maxma

17、x2zdtttT12线性整步电压线性整步电压指其幅值在一定周期内与角差指其幅值在一定周期内与角差分段按比例变化的电分段按比例变化的电压，主要用于压，主要用于模拟自动准同期装置模拟自动准同期装置中。中。=0=0，矩形波的宽，矩形波的宽度最大，度最大， =180=180，矩形波的宽度最矩形波的宽度最小。小。将该矩形波将该矩形波进行滤波，即可进行滤波，即可得到线性整步电得到线性整步电压压。uGusuottyu a boesLusLmU c oto o123滑差检测滑差检测要求满足要求满足dsdittdtdkii32s s小于最大允许值小于最大允许值压差检测压差检测u ug g、u us s整流滤波整

18、流滤波A-DA-D转换转换编程比较编程比较输出输出1231.1.滑差、电压差均合格时，在恒定越前时间瞬间发滑差、电压差均合格时，在恒定越前时间瞬间发出合闸命令出合闸命令2.2.滑差或电压差任一不合格时，即使恒定越前时滑差或电压差任一不合格时，即使恒定越前时间到达，不发出合闸命令间到达，不发出合闸命令技术要求技术要求3.3.滑差或电压差不合格时，调节发电机的频率或滑差或电压差不合格时，调节发电机的频率或电压，使之满足要求电压，使之满足要求硬件电路框图硬件电路框图电网电压电网电压滤波、滤波、 AD AD增速命令增速命令过零脉冲过零脉冲减速命令减速命令升压命令升压命令减压命令减压命令发电机电压发电机

19、电压滤波、滤波、 AD AD过零脉冲过零脉冲单板机单板机12几点说明几点说明1.1.装置在发电机开机后运行装置在发电机开机后运行2.2.角差角差的采样周期为的采样周期为10ms10ms3.3.需监测需监测是否在减小是否在减小4.4.需监测是否连续处于匀速需监测是否连续处于匀速滑差状态滑差状态123均频均频均压均压1.1.检查滑差的方向检查滑差的方向2.2.调节发电机的频率调节发电机的频率1.1.判断发电机电压与电网电压的判断发电机电压与电网电压的大小关系大小关系2.2.调节发电机的电压调节发电机的电压1）理解发电机并网的理想并列条件2）理解微分预报法、积分预报法的基本原理及优缺点3）理解对自动

20、准同期装置的基本技术要求赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院1）当断路器的合闸时间较长时，不适合用_预报法。2）_预报法对于恒值滑差、加速度滑差、随机滑差均适用。3）在同步发电机并网中的理想并列条件中，待并发电机频率与母线频率相等，指的是_。4） _指其幅值在一定周期内与角差分段按比例变化的电压。赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院123如何调节电力系统的电压？调节发电机端电压增设无功功率补偿装置改变变压器变比改变电力线路参数 同步发电机是电力系统的电压资源，而改变同步发电机的励磁电流能够改变其端电压，因此同步电机的励磁电流是建立电力系统电压的唯

21、一资源。励磁电流是直流励磁电流是直流，又称转子电流，又称转子电流 为了改善电力系统的电压质量，必须为了改善电力系统的电压质量，必须在励磁系统中增设自动控制与自动调节的在励磁系统中增设自动控制与自动调节的设备。设备。Ed+Xd_Ug+_Ig公式推导公式推导定义定义负荷电流负荷电流发电机的发电机的d d轴感抗轴感抗gIdX由由KVLKVL，得，得ddggEXI jU定义定义无功负荷电流无功负荷电流电动势与端电压相角电动势与端电压相角rI画出向量图画出向量图EdUgIgjIgXd因为因为很小，所以很小，所以ddrgEXIUjIrXdEdUgIgIrjIgXd 负荷电流的无功分量，是造成端电压负荷电流

22、的无功分量，是造成端电压降落的主要原因。降落的主要原因。2.2.当负荷电流的无功分量当负荷电流的无功分量I Ir r增大时，发电机的感应增大时，发电机的感应电动势电动势E Ed d 与端电压与端电压U Ug g大差值增大，即端电压降落大差值增大，即端电压降落增大。增大。1.1.改变励磁电流改变励磁电流I Ie e，即改变发电机的感应电动势，即改变发电机的感应电动势E Ed d ， I Ie e增大，则增大，则E Ed d增大。增大。3.3.实际应用中，通过改变励磁机的励磁电流实际应用中，通过改变励磁机的励磁电流I IEEEE，使转子回路的端电压改变，从而改变励磁电流使转子回路的端电压改变，从而

23、改变励磁电流I Ie e。结论结论3.3.当负荷无功电流减小，如果保持励磁电流当负荷无功电流减小，如果保持励磁电流I Ie e不变，不变，则端电压则端电压U Ug g升高。升高。1.1.同步发电机的外特性是下降的。同步发电机的外特性是下降的。2.2.当负荷无功电流增大，如果不调节励磁电流当负荷无功电流增大，如果不调节励磁电流I Ie e，则端电压则端电压U Ug g降低。降低。ddrgEXIUgUrI1rI2rINU2gU1eI2eIGIEEUgIerLGRe自动调压器自动调压器IZAEGGUbus为常数Ig常数sinddbusXEUP常数cosgbusIUPEdUsIgIrjIgXd 在发电

24、机发出有功功率恒定的条件下，在发电机发出有功功率恒定的条件下，由于无由于无穷大母线的电压是恒定的，因此穷大母线的电压是恒定的，因此调节发电机的励磁调节发电机的励磁电流电流I Ie e，只能改变发电机送入系统的无功功率，只能改变发电机送入系统的无功功率，不，不能改变母线的电压。能改变母线的电压。GGUs为常数Ig 同步发电机并联运行，它们发送的无功电流之同步发电机并联运行，它们发送的无功电流之和必须等于母线总负荷电流的无功分量，即和必须等于母线总负荷电流的无功分量，即GG1UbusIg1GG2Ig221rrrIII 当母线电压为当母线电压为U1U1时，时，G1G1发出的无功电流为发出的无功电流为

25、I Ir1r1， G2 G2的的为为I Ir2r2，有，有I Ir1r1 I 00静止无功补偿器静止无功补偿器SVCSVC如何分析电感的电压和电流波形？如何分析电感的电压和电流波形？掌握以下关键点掌握以下关键点T TL LU US SSVCSVC1.1.晶闸管触发角的概念晶闸管触发角的概念（两个晶闸管在一起）（两个晶闸管在一起）2.2.晶闸管导通时，电感晶闸管导通时，电感两端才有电压，电感两端才有电压，电感两端先有电压，才会两端先有电压，才会有电流流过电感有电流流过电感T TL LU US SSVCSVC5.5.A-,K+A-,K+时时，如果如果此时此时从从A A到到K K方向的电感电方向的电

26、感电流续流流续流，那么晶闸管那么晶闸管依然导通依然导通如何分析电感的电压和电流波形？如何分析电感的电压和电流波形？4.A+,K-4.A+,K-时，有触发信时，有触发信号，则管子导通号，则管子导通3.3.一个公式一个公式dtuLiL1 4 4、5 5、6 6三条三条是分析波是分析波形时出现的三种情况，可形时出现的三种情况，可以以判断晶闸管的导通情况判断晶闸管的导通情况T TL LU US SSVCSVC如何分析电感的电压和电流波形？如何分析电感的电压和电流波形？6.6.A-,K+A-,K+时时，若不存在，若不存在电感续流的情况，即电感续流的情况，即电感电流为电感电流为0 0时，则管时，则管子截止

27、子截止 无论哪种情况，电感无论哪种情况，电感电流均滞后于电压电流均滞后于电压90 90 T TL LU US SSVCSVC分析电感的电压和电流波形分析电感的电压和电流波形1.1.当触发角为当触发角为90 90 时，时，U UL L= =U US S/K/K，K K为变压器变比为变压器变比2.2.当触发角为当触发角为180 180 时，时，U UL L=0=03.3.当触发角为当触发角为90 90 -180 -180 时，时，U UL L 0 0，且不是正，且不是正弦波，它含有谐波弦波，它含有谐波1）发电机端电压增大时，需_（减小或增大）励磁电流，以保持端电压的恒定。无功功率发生器无功功率发生

28、器SVGSVGStatic Var GeneratorStatic Var GeneratorT TU US SSVGSVGGTOGTO1.1.SVGSVG是一个逆变器是一个逆变器，将电，将电容上的直流电压转换成容上的直流电压转换成交流电压交流电压2.2.通过改变通过改变GTOGTO的导通角，的导通角，使得使得SVGSVG的输出电压幅值的输出电压幅值改变、相位改变改变、相位改变3.3.因而因而SVGSVG输出的无功功率输出的无功功率既既可以是感性的，也可可以是感性的，也可以是容性的以是容性的无功功率发生器无功功率发生器SVGSVG1.1.直流侧电容两端的电压从直流侧电容两端的电压从何而来？何而

29、来？电网电压经降压整流得到电网电压经降压整流得到T TU US SSVGSVGGTOGTO2.2.如何改变如何改变SVGSVG输出电压的输出电压的相位？相位？检测到电网电压的相位，检测到电网电压的相位，让控制信号让控制信号SPWMSPWM的相位与的相位与之不同即可之不同即可SPWMSPWM：正弦波脉冲宽度调制：正弦波脉冲宽度调制赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院1）掌握励磁系统灭磁的分类及各自优缺点2）掌握自动调压器的基本原理3）掌握无功补偿装置SVC的工作原理赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院123特点特点: :1.1.单输入、单输出系统单

30、输入、单输出系统2.2.采用经典的传递函数分析方法采用经典的传递函数分析方法功率放大功率放大电压测量电压测量UrUgTV前置放大前置放大励磁机励磁机发电机发电机根轨迹法根轨迹法频率特性法频率特性法特点特点: :3.3.该系统是多阶系统（大于二阶）该系统是多阶系统（大于二阶）功率放大功率放大电压测量电压测量UrUgTV前置放大前置放大励磁机励磁机发电机发电机多阶系统怎样分析？多阶系统怎样分析？二阶系统二阶系统多阶系统多阶系统二阶系统如何分析二阶系统如何分析主要研究内容主要研究内容1.1.稳定性稳定性2.2.动态特性动态特性劳斯判据劳斯判据根轨迹法根轨迹法奈奎斯特判据奈奎斯特判据频域分析法频域分析

31、法抓住主导极点抓住主导极点时间时间t tr r上上 升升峰峰值时间值时间t tp pA AB B超超调调量量% =% =A AB B100%100%调节时间调节时间t ts s 怎样描述怎样描述二阶系统的动二阶系统的动态特性？态特性？ 输入为阶跃输入为阶跃信号时，系统的信号时，系统的输出曲线输出曲线1.1.上升时间上升时间 响应曲线响应曲线10%10%稳态值上升到稳态值上升到90%90%稳态值所需的时间稳态值所需的时间2.2.稳定时间稳定时间 响应曲线首次落入响应曲线首次落入2%2%误差带的时间误差带的时间3.3.峰值时间峰值时间 响应曲线首次上升到最大值的时间响应曲线首次上升到最大值的时间4

32、.4.超调量超调量 响应曲线超过稳态响应的最大值占稳定值的百分比响应曲线超过稳态响应的最大值占稳定值的百分比理想情况下，系统应满足理想情况下，系统应满足稳定时间短稳定时间短上升时间短上升时间短超调量小超调量小实际上是实际上是矛盾的矛盾的1.1.上升时间短，则超调量大上升时间短，则超调量大2.2.上升时间长，则超调量小，稳定时间也长上升时间长，则超调量小，稳定时间也长如何确定评价指标，目前在电力系统中没有定论如何确定评价指标，目前在电力系统中没有定论123分析方法分析方法1.1.建立如上图所示的闭环负反馈系统框图建立如上图所示的闭环负反馈系统框图功率放大功率放大电压测量电压测量UrUgTV前置放

33、大前置放大励磁机励磁机发电机发电机2.2.分析分析每一个环节的传递函数每一个环节的传递函数3.3.计算计算系统的闭环传递函数系统的闭环传递函数4.4.用根轨迹的方法分析闭环系统的稳定性用根轨迹的方法分析闭环系统的稳定性自动励磁调节系统举例自动励磁调节系统举例GIAEUgrLGR电压互感器电压互感器和整流器和整流器测量元件测量元件放大器放大器U11.1.励磁机的传递函数（自励）励磁机的传递函数（自励）LLLLLLLLSsKSsKsKsH1111)(1 S SL LUr(s)Ede(s)sKLL12.2.同步发电机的传递函数同步发电机的传递函数sKsHgg1)(23.3.电流互感器和整流元件的传递

34、函数电流互感器和整流元件的传递函数sKsHRR1)(33.3.放大元件的传递函数放大元件的传递函数sKsHAA1)(4Ue(s)UR(s)sKKAA1自动励磁系统框图（闭环）自动励磁系统框图（闭环）UREFUR(s)sKKAA1 sKLL1sKKgg1Ug(s)sKKRR1LS)()(1)()(sHsGsGsW前向通道的传递函数前向通道的传递函数)1)()(1 ()()()()(421ssKsKKsHsHsHsGgLLAgA反馈通道的传递函数反馈通道的传递函数sKsHRR1)(自动励磁系统的传递函数（闭环）自动励磁系统的传递函数（闭环）)()(1)()(sHsGsGsW忽略放大器的饱和限制忽略

35、放大器的饱和限制RgARgLLARgAKKKsssKssKK)1)(1)()(1 ()1 (怎样分析此系统的稳定性？怎样分析此系统的稳定性？ 代入具体数值代入具体数值，用根轨迹的方法，用根轨迹的方法分析上述开环传递函数的零点和极点分析上述开环传递函数的零点和极点, ,得出能满足系统稳定的参数。得出能满足系统稳定的参数。)1)(1)()(1 ()()(sssKsKKKsHsGRgLLARgA赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院1）了解自动励磁调节系统的基本特性2）了解自动励磁调节系统的性能指标1）自动励磁调节系统中，上升时间是指响应曲线从10%稳态值上升到_稳态值所需的时

36、间。2）自动励磁调节系统是_输入_输出系统。赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院12 中国国电集团公司九江发电厂（以下简称九江发电厂）位于江西省九江市东郊，庐山北麓，北临长江，西靠九江长江大桥和京九铁路，水源充足，交通便利，地理环境十分优越，整个厂区占地面积约351万平方米。 一期工程动工兴建于1977年6月，安装两台125MW机组，最初设计为燃油，后因国家能源政策调整改为烧煤，改建工程获一次性成功后，两台机组先后于1983年9月和1984年9月投产发电。 二期工程安装两台200万MW机组，分别于1991年11月和1992年9月并网发电。 三期扩建工程是江西省首家利用外

37、资建设的电力项目，该工程利用日本海外协力基金贷款及国内部分融资兴建，采用国际招标建设，两台350MV发电机组分别于2003年7月和12月正式进入商业运营。目前，总装机容量为1350MW，是江西暨华中地区最大的火力发电厂。2003年1月21日，划入中国国电集团公司，为集团公司下属内部核算单位。自动按频率减负荷自动按频率减负荷 当系统频率降到某值以下时，采取切除当系统频率降到某值以下时，采取切除相应用户的办法来减少系统中的有功缺额，相应用户的办法来减少系统中的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。使系统频率保持在事故允许的限额之内。自动重合闸自动重合闸 自动重合闸装置是将因故障跳开后的断自

38、动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。路器按需要自动投入的一种自动装置。自动解列自动解列 当电力系统受到干扰当电力系统受到干扰, ,其稳定性遭到破其稳定性遭到破坏坏, ,发电机之间失去同步发电机之间失去同步，当无法恢复同步，当无法恢复同步时时, ,则将两个不同步部分之间的联系切断，则将两个不同步部分之间的联系切断，分解成两个互不联系的部分，称为解列。分解成两个互不联系的部分，称为解列。12中心调度中心调度220kV220kV以上以上网络、主要电厂网络、主要电厂省级调度省级调度220kV220kV以下以下网络及有关电厂网络及有关电厂供电局供电局城市用电城市用电分级调度

39、分级调度为什么要分级调度？为什么要分级调度？1.1.高压网络影响范围比低压网络大高压网络影响范围比低压网络大2.2.高压网络线路比低压网络少、简单高压网络线路比低压网络少、简单219电网集团电网集团广东、广西广东、广西海南、云南海南、云南贵州贵州国家电网公司国家电网公司 南方电网公司南方电网公司根据厂网分离的原则，国家组建了两大电网公司根据厂网分离的原则，国家组建了两大电网公司220国家电网公司组成国家电网公司组成221发电集团发电集团分级调度分级调度隶属结构隶属结构中心调度中心调度省级调度省级调度地区调度地区调度发电厂发电厂直属变电站直属变电站省属变电站省属变电站供电局供电局直属电厂直属电厂

40、省属电厂省属电厂变电站变电站分区调度分区调度联调联调A A系统（火电）系统（火电）B B系统（水电）系统（水电）中心调度中心调度省级调度省级调度地区调度地区调度发电厂发电厂直属变电站直属变电站省属变电站省属变电站供电局供电局直属电厂直属电厂省属电厂省属电厂变电站变电站中心调度中心调度省级调度省级调度地区调度地区调度发电厂发电厂直属变电站直属变电站省属变电站省属变电站供电局供电局直属电厂直属电厂省属电厂省属电厂变电站变电站1）当系统频率降到某值以下时，采取切除相应用户的办法来减少系统中的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内称为_。2）一般而言，大机组的效率比小机组_，新机组效率比旧机组_

41、。3）当电力系统受到干扰,其稳定性遭到破坏,发电机之间失去同步，当无法恢复同步时,则将两个不同步部分之间的联系切断，分解成两个互不联系的部分，称为_。4）我国电力系统调度管理的原则是_、 _调度管理123协调的概念协调的概念1.1.调度中心调度中心根据各直属电厂和各省级调度根据各直属电厂和各省级调度传送的信息，传送的信息，得到得到了各地的负荷分布、了各地的负荷分布、电厂的运行出力、线路的潮流分布及母电厂的运行出力、线路的潮流分布及母线电压等线电压等实时信息，实时信息，2.2.加上加上调度中心经过离线计算后调度中心经过离线计算后存储的检存储的检修计划、负荷预报等信息，修计划、负荷预报等信息，3.

42、3.就可以根据一定的控制规律，就可以根据一定的控制规律，协调各厂协调各厂及有关网络的运行方式及有关网络的运行方式，4.4.其目的是使整个系统的安全水平与经济其目的是使整个系统的安全水平与经济性都达到最佳的状态。性都达到最佳的状态。SCADASCADA电力系统监控系统电力系统监控系统 与所属电厂及省级调度等进行与所属电厂及省级调度等进行测量读测量读值、开关状态及控制信号的远距离的可靠值、开关状态及控制信号的远距离的可靠性高的性高的双向交流双向交流双向交流表现为：双向交流表现为：1.1.下级单位把所属设备的运行信息、测下级单位把所属设备的运行信息、测量读值等发送给调度中心；量读值等发送给调度中心；

43、2.2.调度中心发送控制指令给下级单位，调度中心发送控制指令给下级单位，并使之可靠实施。并使之可靠实施。调度中心调度中心下级单位下级单位EMSEMS能量管理系统能量管理系统EMSEMS功能组合示意图功能组合示意图协调功能协调功能SCADASCADA人工输入人工输入管理资料管理资料远方发电厂远方发电厂SCADASCADA远方省调远方省调EMSEMSEMSEMS（调度中心）（调度中心）变电站的发展变电站的发展1.1.变电站自动化变电站自动化a.a.变电站户外设备与监控室之间变电站户外设备与监控室之间通过总通过总线完成通信线完成通信，基本没有模拟量的直接，基本没有模拟量的直接传送；传送；b.b.用于

44、微机保护的电压、电流信号传送用于微机保护的电压、电流信号传送模拟量给监控室，以保证信号的精确模拟量给监控室，以保证信号的精确度和不受干扰；度和不受干扰；c.c.监控室的命令经过总线传送给变电站监控室的命令经过总线传送给变电站户外各设备；户外各设备；1.1.变电站自动化变电站自动化户外其他设备户外其他设备监控室监控室户外设备户外设备用于保护的电压电流用于保护的电压电流模拟量模拟量总线（数字量）总线（数字量） 分层式结构是将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层三个级分层布置。 分层式结构是将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层三个级分层布置。 间隔层按一次设备组织，一般按断

45、路器的间隔划分，具有测量、控制和继电保护部分。 站控层的主要功能是作为数据集中处理和保护管理，担负着上传下达的重要任务。 管理层由一台或多台微机组成，具体功能有：数据处理、画面显示、打印、谐波分析计算。2.2.智能变电站智能变电站户外所有设备户外所有设备监控室监控室光纤光纤a.a.电流互感器、电压互感器采用电子式；电流互感器、电压互感器采用电子式；b.b.采用光纤通过网络传输所有数据。采用光纤通过网络传输所有数据。a.a.电子式互感器的体积减小很多；电子式互感器的体积减小很多；b.b.光纤传输不易受到干扰；光纤传输不易受到干扰；c.c.电缆大为简化，原有常规电线全部取消。电缆大为简化，原有常规

46、电线全部取消。优点：优点： 智能变电站是构成智能电网的典型单位。 智能电网实质上是将近代计算机网络通信的理念与技术应用于电力系统的二次联系，用数字通信代替电线联系。 电力系统调度自动化与变电站自动化的电力系统调度自动化与变电站自动化的主要区别：主要区别：调度中心必须具备协调功能调度中心必须具备协调功能12电力系统调度自动化的发展电力系统调度自动化的发展1.1.人工电话调度人工电话调度1.1.人工电话调度人工电话调度a.a.各厂站不能同时向调度中心通话，耗时长；各厂站不能同时向调度中心通话，耗时长；b.b.数据带有数据带有“历史性历史性”，不能实时反映。，不能实时反映。特点：特点：2.2.远动化

47、远动化EMSEMS2.2.远动化远动化EMSEMSa.a.传输的数据要按先后顺序，并且两端保持传输的数据要按先后顺序，并且两端保持同步同步；b.b.模拟计算机与远动装置的硬件的信息交换需要模拟计算机与远动装置的硬件的信息交换需要人工完成；人工完成；特点：特点：c.c.可以实现可以实现三遥三遥（遥测、遥信、遥控）。（遥测、遥信、遥控）。3.3.微机调度微机调度a.a.用数字计算机（微型计算机）取代模拟计算机，用数字计算机（微型计算机）取代模拟计算机，实现数据的随时随意提取，实现数据的随时随意提取，同步制改为问答制同步制改为问答制；b.b.计算机的功能按照程序进行，换一个程序即改计算机的功能按照程

48、序进行，换一个程序即改为执行另一种功能。为执行另一种功能。特点：特点：4.4.智能电网智能电网a.a.信息传送，无论远近，都采用光纤网络传输；信息传送，无论远近，都采用光纤网络传输；b.b.容量大、抗干扰强、在线监测某些设备，如变容量大、抗干扰强、在线监测某些设备，如变压器油的质量等。压器油的质量等。特点：特点：4.4.智能电网智能电网a.a.加强对设备运行工况的检测；利用柔性电网设加强对设备运行工况的检测；利用柔性电网设备，进行预防性调度，加强电网的安全性；备，进行预防性调度，加强电网的安全性；b.b.加强与用户的沟通及用电的智能化管理，比如加强与用户的沟通及用电的智能化管理，比如用户的计电

49、设备通过用户的计电设备通过LANLAN与变电站沟通，达到与变电站沟通，达到经济用电的目的。经济用电的目的。发展重点：发展重点：c.c.使微电网的再生能源在电网整体调度上，能得使微电网的再生能源在电网整体调度上，能得到充分而经济的利用。到充分而经济的利用。调度中心区域网调度中心区域网a.a.将将SCADASCADA功能与调度中心的协调功能分别由两功能与调度中心的协调功能分别由两台计算机担任；台计算机担任；b.b.微机本身具有充裕的存储空间，完善的计算机微机本身具有充裕的存储空间，完善的计算机功能，如人及联系，预报或计划运营与维修；功能，如人及联系，预报或计划运营与维修；c.c.双机配置系统的可用

50、率是调度计算机的重要指双机配置系统的可用率是调度计算机的重要指标。标。调度中心计算机网络有下述要点：调度中心计算机网络有下述要点：调度中心区域网调度中心区域网双机配置双机配置前置机前置机调度中心以太网调度中心以太网前置机前置机RTURTURTURTURTURTUPCPCPCPC打印机打印机双机如何协调工作？双机如何协调工作？a.a.两台计算机采集的信息是一样的；两台计算机采集的信息是一样的；b.b.只有一台计算机进行调度，另一台完成离线计只有一台计算机进行调度，另一台完成离线计算任务。算任务。双机配置系统的可用率达到双机配置系统的可用率达到99.9%99.9%123 为满足调度自动化要求而进行

51、的电力系统运行方式实时数据的科学处理方法之一，是状态估计。 经过状态估计后的运行数据是齐全的，可以随意调取，坏的数据被修正，精确度得到提高。 微电网中再生能源出力的不确定性会给电网的事故预想带来困难，比如无日无风时，微电网的事故电流也由供电网供给，在微电网电力充足的时候，微电网会反向供电网供应事故电流； 如果再生能源的比重大，由于其不确定性大较难规划某些预定的反事故方案。赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院1）理解电力系统调度的主要任务、我国电力系统的调度管理2）理解电力系统调度自动化控制系统的基本功能3）理解电力系统调度自动化的主要内容1）我国220kV以上的网络归属

52、_管辖。2）在电力系统调度中，SCADA的中文名称是_ 。3）远动EMS具有的功能是_ 、 _和遥控。赣南师范学院物理与电子信息学院赣南师范学院物理与电子信息学院123cvxhz测量数值测量数值z z与变量与变量x x的关系的关系cc系统误差系统误差vv随机误差随机误差通常情况下，通常情况下，h=1h=1，则，则vxz忽略系统误差时，有忽略系统误差时，有vxhz量测方程式量测方程式12几个概念几个概念1.1.概率密度概率密度1.p(z)1.p(z)即为概率密度即为概率密度 描述某个随机变量的输出值，在某个描述某个随机变量的输出值，在某个确定的取值点附近的可能性确定的取值点附近的可能性x)(zp

53、右图反映：右图反映：2.2.1)(dzzp几个概念几个概念x)(zp2.2.期望期望 试验中每次可能结果的概率乘以其结试验中每次可能结果的概率乘以其结果的总和，果的总和，在测量中反映测量读值的平均在测量中反映测量读值的平均值值dzzpzEz)(几个概念几个概念2.2.期望期望dzzpzEz)(1.1.多次测量读值的平均值能够如实地反映多次测量读值的平均值能够如实地反映被测量量被测量量x x的真值的真值；2.2.无偏测量时，测量仪器的随机误差的平无偏测量时，测量仪器的随机误差的平均值为均值为0 0。几个概念几个概念x)(zp3.3.方差方差 各个数据分别与其平均数之差的平方各个数据分别与其平均数

54、之差的平方的和的平均数，的和的平均数，用来度量随机变量和其数用来度量随机变量和其数学期望（即均值）之间的偏离程度学期望（即均值）之间的偏离程度x)(zp几个概念几个概念3.3.方差方差 误差的离散度越小，即方差越小，因误差的离散度越小，即方差越小，因此此方差能表示测量的准确度方差能表示测量的准确度2)(varEzzEz2)(zEdzzpz)()(2几个概念几个概念4.4.误差二乘值误差二乘值 误差的离散度越小，即方差越小，因误差的离散度越小，即方差越小，因此此误差二乘值也能表示测量的准确度误差二乘值也能表示测量的准确度niiEzzzJ12)()(2)(varEzzEz可以看出，可以看出，方差是

55、误差二乘值的平均值方差是误差二乘值的平均值123前提条件前提条件无偏测量无偏测量以正态分布为例以正态分布为例可以证明：可以证明：1.1.正态分布下，测量读值正态分布下，测量读值z z的期望值为的期望值为2.2.正态分布下，测量读值正态分布下，测量读值z z对平均值的离对平均值的离散度为散度为，即，即测量的准确度决定于方差测量的准确度决定于方差值值varzvarz。123问题提出：问题提出： 已知有随机误差的仪表的多次读值，已知有随机误差的仪表的多次读值，科学地对科学地对x x的真值进行估计的真值进行估计例：例：右图电路中，已知右图电路中，已知电阻电阻1010。测量时，。测量时，电流表读数电流表

56、读数1.05A1.05A，电，电压表读数为压表读数为9.8V9.8V。试试根据两个读数估计电根据两个读数估计电流流I I的真值。的真值。AV10电流值电流值I I可以估计出来吗？怎样估计？可以估计出来吗？怎样估计？希望：希望： 1. 1.估计值估计值I I能反映测量的平均值，即能反映测量的平均值，即电流值电流值I I可以估计出来吗？怎样估计？可以估计出来吗？怎样估计？ 2. 2.估计值估计值I I有很高的精确度，即估计值有很高的精确度，即估计值的方差值或误差二乘值最小的方差值或误差二乘值最小0)(hIzEi满足上述两个条件的估计值满足上述两个条件的估计值I I是符合要求的是符合要求的定义下列算

57、式：定义下列算式：例例1 1：右图电路中，已知电阻右图电路中，已知电阻1010。测量时，。测量时，电流表读数电流表读数1.05A1.05A，电压表读数为，电压表读数为9.8V9.8V。试根据两个读数估计电流试根据两个读数估计电流I I的真值。的真值。2221)()()(IhzIhzIJvi上式中，上式中，z zi i=1.05=1.05为电流表读数的标幺值，为电流表读数的标幺值，z zv v=0.98=0.98为电压表读数的标幺值，为电压表读数的标幺值， 为电为电流的估计值流的估计值I显然有，显然有，h h1 1=1=1，h h2 2=1=12221)()()(IhzIhzIJvi 为了使得估

58、计值为了使得估计值I I有很高的精确度，有很高的精确度，求求上式的最小值，那么最小值对应的电流估上式的最小值，那么最小值对应的电流估计值则为所希望的值计值则为所希望的值)()min()(min)(2221IhzIhzIJIJviLS代入数据，有代入数据，有如何求得最小值？如何求得最小值？)()min()(min)(2221IhzIhzIJIJviLS0)(IdIJ0)98. 0()05. 1()(22IdIIdIdIdJ因此因此整理，得整理，得098. 005. 1II0)98. 0()05. 1()(22IdIIdIdIdJ015. 1298. 005. 1I015. 1298. 005.

59、1I 显然，该估计值是误差二乘法的算式具显然，该估计值是误差二乘法的算式具有最小值，因而有很高的精确度。有最小值，因而有很高的精确度。验证：验证：0)(hIzEi但它能反映测量的平均值吗？即下式成立吗？但它能反映测量的平均值吗？即下式成立吗？02)015. 1198. 0()015. 1105. 1 ()(hIzEi因此，电流估计值因此，电流估计值1.0151.015即为符合要求的值。即为符合要求的值。 是否发现，最小二乘法求得的电流估计是否发现，最小二乘法求得的电流估计值为对应的两个电流读值的平均值？值为对应的两个电流读值的平均值？015. 1IILS这具有普遍适用性吗？这具有普遍适用性吗？

60、 上述求得电流估计值的方法称为上述求得电流估计值的方法称为最小二最小二乘法估计乘法估计有，但前提条件是估计值有，但前提条件是估计值I I的次数是的次数是1 1最小二乘法估计最小二乘法估计假设只有一个变量的情形假设只有一个变量的情形设对变量设对变量x x进行了进行了j j次测量，每次测量的读值为次测量，每次测量的读值为jjjvxhzh hj j所用仪表的量程比例所用仪表的量程比例v vj j各次测量的随机误差各次测量的随机误差最小二乘法估计最小二乘法估计最小二乘法估计要求最小二乘法估计要求x x的估计值的估计值 能使能使z zj j及其及其相应的估计值相应的估计值h hj j 之间的误差平方和达