电力系统自动装置 知识点整理

1、何谓并列操作？对未投入运行的待并网发电机组进行适当操作，使其电 压与并列点电压之间满足并列条件的一系列操作。并列原则并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最 大值不超过允许值（广2倍的额定电流）；发电机组并入电网后，应能迅速（暂态过程要短）进 入同步运行状态，以减小对系统的扰动。并列方法分类自同步合闸瞬间，发电机无电势而被拉入同步准同步合闸瞬间，发电机电势与系统母线电压、频率和相位接 近而被拉入同步2.1发电机并网发电机“并”到系统2.2两系统并网两系统间的并列操作2.2.1差频并网尚未有电气联系（并网前两系统相互独立，频率一般不同；需满足三个 条件时才能进行并列。存在频率差，实现易）

2、2.2.2同频并网已有电气联系（并列前两侧已存在电气联系，电压可能不同，但频率 相同；相当于在两侧之间增加一条连线；因此也叫做“合 环”。）自同步并列优缺点优：1.不需选择并列合闸时机，操控简单在电力系统发生事故、频率波动较大的情况下， 可迅速并列，避免故障扩大缺：1.不能用于两个系统之间的并列操作冲击电流大；会引起附近电压降低准同步并列 理想并列条件（冲击电流为零）3G=3x （或 fG= fx），UG= Ux，6 e= 0（实际运行中，理想并列条件难以完全实现，也没有必 要完全实现。实际上，只要满足并列操作的两项原则即 可。）准同步并列偏离理想并列条件时的后果分析实际上，电压幅值差、频率差

3、和相位差均存在，分析较 繁琐。为此，做如下简化：仅存在电压幅值差（即fG=fx, 8 e=0,UGWUx）冲击电流尸Ug-Ux成 Xg+*x巫 4最大瞬时值冲击电流的电动力对发电机端部绕组产生影响（定子绕组端部的机械强度最弱）仅存在合闸相角差（即fG=fx, 8 e/0,UG=Ux）冲击电流有效值e 2UC . 3合闸后发电机与系统立刻进行有功功率交换，使机组联轴受到突然冲击，对机组和系统运行均不利仅存在频率差（即fG尹fx, 8e=0,UG=Ux）此时断路器QF两侧电压差为脉动电压岫）二细（+妃-Ug sin四十啊）设 .广 YJ，则合闸时间未到，返回继续等待； 若2丸-5 i+1Q S，则

4、无差机组全部承担Q S）等值调压系数（调压系数不等时）5 S= （QG1N+QG2N） /（ QG1N/5 1+QG2N/5 2）确定母线电压波动 U*=-5 saQs*确定各机组无功负荷波动量a Qg1*=- a U*/5 1a Qgi= a Qgi* - Qgina QG2*=- a U*/5 2a QG2= a QG2* - QG2N自动励磁调节器的运行限制瞬时电流限制当快速励磁系统的励磁电压达到允许的最大励磁顶值 电压时，必须对励磁机的励磁电流进行限制；否则励磁 电流继续增加，导致励磁机输出电压继续增加而影响发 电机的安全运行最大励磁限制受转子绕组的发热限制，强励时间不允许超过规定值最

5、小励磁限制发电机进相运行（空载电势低于系统电压）时，吸收的无 功功率随励磁电流的减小而增加。由于进相受到稳定极 限、绕组端部发热的制约，具有一定的限制，因此必须 设置最小励磁限制器以防发电机欠励磁运行过于严重 而影响系统的稳定性、绕组端部发热过于严重磁通限制交流磁通量与电压/频率比值成正比。发电机机磁通限 制器，用于防止发电机及其相连主变压器由于电压过高、 频率过低引起铁心饱和发热失磁监控失磁时，发电机端电压下降，输出功率下降，发电机升 速并进入可能异步运行状态电力系统无功和电压控制无功功率的产生电力设备（电动机、变压器等）在通电后开始工作时，会 产生一个与电压有关的时变电磁场。电磁场储存有能

6、量， 而电磁场的时变特性决定其储存的能量也是时变的。电 力设备与电源交换的该部分能量的流动即为无功功率影响无功功率的流动导致输电线路、变压器的电流增加， 其中的功率损耗（有功、无功）也将增加，增加了系 统中的能量损失，降低了电力网的输电效率当输电线路、变压器传输过量的无功功率时，易导 致首末端的电压损耗过大而末端电压不符合要求电压偏移的影响对负荷异步电动机：电压低，定子电流显著增大，温升增加， 可能导致绝缘老化、电机烧损；电压高，破坏绝缘。电热设备：电压低，大大降低发热量。照明设备：电压 低，发光不足；电压高，影响寿命。家用电器（如电视）：电压低，图像不稳定；电压高，影响显像管寿命对自身电压低

7、：功率损耗增大，可危及电力系统运行的稳定性 电压高：破坏设备绝缘、超高压网络电晕损耗对传输容量的影响很大电压调节目标通过调节电压差和功率因数措施发电机调压；同步调相机调压；利用变压器分接头调压；静电电容器调压；静止无功补偿器（SVC）调压；串联补偿调压；切去部分负荷调压；改变电网无功功率分布调压发电机调压发电机不仅是有功功率的电源，也是无功功率的电 源，发电机还能通过进相运行吸收无功功率，所以可用 调整发电机端电压。这是一种充分利用发电机设备，不 需要额外投资的调压手段。如果发电机有充足的无功备 用，通过调节励磁电流增大发电机电势，可以从整体上 提高电网的电压水平，提高电压的稳定性非额定功率因

8、数下运行时可能发出的有功功率P和 无功功率Q要受定子电流额定值（额定视在功率）、转 子电流额定值（空载电势）、原动机出力（额定有功功 率）的限制另外，还存在最小功率限制（锅炉燃烧的稳定性）， 定子端部发热限制（磁滞、涡流损耗 磁滞、涡流损耗）， 和同步运行稳定性的限制 ，和同步运行稳定性的限制 （电动势过小，影响发电机内部功率输送的极限动势过 小，影响发电机内部功率输送的极限）变压器调压及其存在的问题电力系统中设有很多可在线调压的变压器。当其一 次侧电压偏低或偏高时可通过调节其变比以维持二次 侧电压基本恒定。实际运行中，由于负荷的峰谷差较大，可能要频繁 调整分接头，这会引起电压的波动。如果系统

9、的无功不 足，当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升高， 该地区所需的无功功率增大，可能扩大系统的无功缺额， 导致整个系统的电压水平更加下降，严重的还会产生电 压崩溃。串联补偿调压采用串联电容器补偿线路的部分串联阻抗，从而降 低传送功率时的无功损耗，并使电压损耗中的qx/v分 量减小，提高线路末端电压。它还可以提高网络的功率 传输能力进而提高系统的静稳极限。早期用固定串联补 偿器提高线路输送容量，现在晶闸管可控串联补偿器(TCSC)是主要的FACTS装置。同步调相机调压同步调相机相当于空载运行的同步电动机，也就是 只能输出、吸收无功功率的发电机。它可以过励磁运行， 也可以欠励磁运行，运行状

10、态根据系统的要求调节。在 过励磁运行时，它向系统提供给感性无功功率，起无功 电源的作用；在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功 功率，起无功负荷的作用。同步调相机可以强励，有过 载能力。固定电容器调压(MSC)固定电容器通过断路器连接到母线。固定电容器产 生无功功率，从而为母线上的其他负荷提供无功。其产生的无功与电压的平方成正比。在母线电压偏 低时，其产生的无功也将降低。该方式投资省，可靠性高。静止无功补偿器(SVC)调压是一种广泛使用的快速响应无功功率补偿和电压 调节设备，对于支持系统电压和防止电压崩溃，是一种 强有力的措施oSVC是晶闸管控制/投切的电抗器和晶闸 管投切的电容器，或者它们组合

11、而成的控制器的统称。 它由电容器组与可调电抗器组成，通过向系统提供或吸 取无功功率进行调压。可以进行连续调节。切去部分负荷调压当已不能采取上述措施，或上述措施调节电压的速度不 够快时，或系统发生了紧急事故电压急剧下降时，应该 考虑适当地切去部分负荷，以确保整个系统的安全运行。改变电网无功功率分布调压(OPF)根据优化的原理改变无功功率分布，达到调压的目的。注意事项在无功功率不足的系统中，首要的问题是增加无功功 率补偿设备，而不能只靠调整变压器电压的方法。在无功电源充裕的系统中，应大力采用和推广有载变 压器调压。一般采用地区自动调节电压与集中自动调节电压相结 合的方式，即就地控制和集中控制相结合

12、的方式中枢点电压管理电压中枢点就是那些反映系统电压水平的主要发电厂 的高压母线、枢纽变电所低压母线或有大量地方负荷的 发电机母线。认为：只要控制好中枢点电压，其它母线的电压就能满 足要求中枢点的电压偏移中枢点电压和所代表的负荷点电压的关系？ 根据负荷对电压的要求，任何时刻应满足： Ua=Ub=(0.951.05)Un逆调压方式在大负荷时升高电压，小负荷时降低电压的调压方式。 一般采用逆调压方式，在最大负荷时可保持中枢点电压 比线路额定电压高5%，在最小负荷时保持为线路额定 电压。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求 采用这种调压方式。顺调压方式大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额

13、定电 压的102.5% ；小负荷时允许其电压高一些，但不超过 线路额定电压的107.5%的调压模式。对于某些供电距 离较近，或者符合变动不大的变电所，可以采用这种调 压方式。恒调压方式介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。即在 任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般 较线路额定电压高2%5%三种调压方式的总结最大负荷最小负荷逆调压调为LOSUn调为贝顺魂压不低于1.025LN不高于1一叩5珏常调压1.021.05) U.功电力系统频率及有功功率的自动调节负荷的功率-频率特性：定义负荷有功功率随系统频 率变化的特性PL = F( f ) 负荷调节效应系数:用负荷有功功率-频率特性

14、的导数来衡量负荷有功功率随频率的变化关系，此即 负荷的频率调节效应系数土发电机功率-频率特性：无调速器：发电机组功率频率特性反映发电机输出 有功功率随系统频率的变化关系PG = F( f ) 有调速器：系统频率改变时，发电机调速系统工作， 改变进水(汽)量以适应负荷的需要，从而发电机 输出的有功功率也发生变化。调差系数：系统频率增量标幺值与系统输出有功增 量标幺值之比的负值乩=羞=一款； 单位调节功率：单位调节功率为调差系数的倒数， 反映系统变化单位频率时发电机增加(减小)的有 功功率增量。机组并联时的调差系数：R = -r& * = % 萨 n -1 * n PGNi 乙 i=1%i=1 R

15、*调节特性的失灵区(描述，缺点，优点)：测量元件不灵敏造成调速器具有一定的失灵区，使得在 理想调节特性附近产生一条失灵带。失灵带的宽度以失灵度e表示：e=，fw /fN =fw*缺点：失灵带导致功率误差优点：防止阀门频繁调节，产生负面影响3）电力系统的频率特性：电力系统的频率特性取决于 发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性 电力系统一次频率调整的原理4）调速器：调速器分类：机械式、机械液压式、电气液压式、 数字液压式机械液压结构和工作原理：测速机构汽轮机主轴 带动的齿轮传动机构离心飞摆执行机构油动 机错油门原理：转速上升时，离心飞摆主轴上升。若调频器 不动作，则连杆带动错油门两个凸肩上移

16、，在油压 作用下使油动机活塞下移，关小进汽阀（减小蒸汽 机的输入功率）。在油动机活塞下移时，带动连杆 下移，直到错油门两个凸肩重新回到堵住油动机上、 下腔油路位置。5）动态特性研究：调速器传递函数Kn = KJK4n 24LXB-l+s(Tn = l/KKP1R-K/r原动机传递函数非再热：G（s） n 24LXB-l+s(Tn = l/KKP1R-K/r原动机传递函数非再热：G（s） = E再热：G（s）水轮：G“（S）1-7wS。制七发电机组传递函数单区域电力系统的传递函数及结构框图电力网的频率调节特性6）电力系统自动调频：各类机组的安排（基荷机组，峰荷机组，调频机组）：基荷电厂一一承担划

17、负荷的不变部分，即基荷 调峰电厂一一承担计划负荷的变动部分调频电 厂一一承担计划外负荷方法分类 主导发电机法只设1个调频电厂，容量受到限制， 只适用于中小型系统；调频电厂中只有一台主 导机组对f起直接调节作用，其余机组（主要 解决主导机组容量不足的问题）间接地起辅助 调频的作用，尤其在负荷变动初期，起调频的 只有主导机组，只有当主导机组输出功率改变后其余机组的输出功率才跟着改变，因此，此 种方法调节速度较慢。积差调节法：多个电厂或机组参与调频，其容 量得到保证，且调频的结果必然是：乌（）= 0；纯积分环节降低了调节的速度。改进积差调节法联合自动调频：可以进行潮流的安全和经济分 配各方法的特点，

18、联合电力系统调频的调频方式（FFC，FTC，TBC）: 方式1：按频差要求进行调节（恒定频率控制， FFC，单一系统观点）方式2：按联络线交换功率偏差要求进行调节（恒 定交换功率控制，FTC）方式3：既按频差又按联络线交换功率偏差（TBC） 要求进行调节（多系统观点）两区域互联时的TBC频率变化7）电力系统的经济调度：微增率，微增率b -耗量微增量”输出功率微增量AP同一电厂：各机组间按等微增率原则分配有功负荷时最 经济。发电厂之间：各机组间按等（修正后）微增率原则分配有 功负荷时最经济。等微增率准则：多台机组并联运行时，当他们的微增率 相等时，总的燃料消耗最少。低频运行的危害频率下降可能导致发电厂厂用电气设备消耗的功率变 小或不正常工作而导致发电机发电功率减小并引起系 统频率雪崩式下降；发电机叶片振动变大，轻则影响使用寿命，重则产生裂 纹；频率下降可影响某些测量仪器的准确性或继电保护设 备动作的准确性；还会影响系统运行的经济性；电力设备在额定频率、额定电压下效率最高自动低频减载的原理低频减载装置切除相应的功率不能过多，也不能过少； 系统频率恢复到指定的fh以上；系统的功率缺额是随机的最大功率缺额的确定将最大功率缺额所需切除的负荷功率分配到若干级，即 分级切除负荷。不重要负荷先切除，重要负荷晚切除 第一级启动频率fl的选择末