变电站综合自动化系统的自动控制与调节

第五章变电站运行的自动化控制与调节变电站是电力系统的一个重要组成部分，电力系统中不少运行控制是在变电站内完成的。随着自动化程度的提高，站内自动化纳入综合自动化监控范围。变电站内自动控制的主要内容有：电压无功控制负荷频率控制

备用电源自投控制

故障录波控制例：1、电压无功控制的基本原理系统§5-1变电站电压无功综合控制变电站线路负载忽略横分量负荷PL

、QL变化时，线路电压损耗△UL

亦变化，维持UL则调整U2跳过设负载的自然功率因数不变或变化范围不大∴只有真正实行按负载（视在功率）大小进行逆调压，才能保证用户电压质量中枢点电压调节的方式：※

逆调压

负荷的变动较大（即最大、最小负荷的差别较大），在最大负荷时要提高中枢点的电压以抵偿线路上因最大负荷而增加的电压损失；在最小负荷时，因线路上电压损耗减小，可将中枢点电压降低一些，以防止负荷点电压过高。※

恒调压

负荷的变动较小，线路上电压损耗也较小，只要把中枢点电压保持在较线路额定电压高（2—5）%的数值，不必随负荷变化来调整中枢点电压。※

顺调压

负荷变动甚小，线路电压损耗小。在最大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不得低于额定电压的102.5%；在最小负荷时，允许中枢点电压高一些，但不得高于线路额定电压的107.5%。2、电压无功控制的方式发电厂发电厂内的同步发电机，可以发出感性无功功率，也可发出容性无功功率，取决于发电机励磁状态。输电线路并联电抗器补偿线路电容，控制空载或轻载线路上过高的末端电压；线路串联电容器，补偿架空输电线路的感抗，用以控制电压。变电站可用多种设备和方法调整电压水平电力系统的电压无功综合控制方式①集中控制

调度中心对各个变电站的主变分接头位置和无功补偿设备进行统一的控制集中优化控制，难度大②分散控制

在变电站或发电厂中，自动调节，以控制地区的电压和无功功率在规定的范围内局部优化，无法全局优化③关联分散控制

电力系统正常运行时，分散控制，控制范围和定值是从整个系统的安全，稳定和经济运行出发，事先由电压、无功优化程序计算好的；

系统负荷变化较大或紧急情况或运行方式发生大的变动时，可由调度中心直接操作控制，或由调度中心修改下属变电站应维持的母线电压和无功功率的定值。3、变电站电压无功控制的一次设备⑴有载调压变压器根据调整分接头位置改变K达到改变电压系统不缺乏无功时使用⑵并联电电容器器并联电电容器器可以以发出出感性性无功功功率率，改改善局局部地地区无无功的的缺额额，以以减少少线路路的无无功传传输，，有利利于节节点电电压的的提高高和稳稳定。。与变压压器连连接与线路路连接接⑶静止无无功补补偿器器静止无无功补补偿器器主要要由电电容器器、电电抗器器和控控制部部分组组成。。TCR和TSC组成的的静止止无功功补偿偿器4、电压压无功功综合合控制制策略略九区图图法变电站站运行行状态态分成成9个区域域0区域为为电压压和无无功合合格区区域负荷无无功主变低压母母线5、微机电电压无无功综综合控控制系系统的的原理理图§5-2电力系系统低低频低低压减减载控控制在正常状状态下，电电力系系统通通过储储备容容量和和调节节机组组有功功出力力来实实现频频率调调整，，这种种调频频都是是由发发电厂厂承担担的。。当系系统统受受到到巨巨大大的的负负荷荷冲冲击击或或系系统统出出现现故障障时，，系系统统有有可可能能产产生生极极为为严严重重的的功功率率缺缺额额，，导导致致系系统统频频率率的的大大幅幅下下降降。。在在这这种种情情况况下下，，若若系系统统储储备备不不足足以以弥弥补补功功率率缺缺额额，，系系统统只只有有减减少少负负荷荷来来维维持持频频率率的的稳稳定定。。减少少负负荷荷的的频频率率控制制，由由调调度度员员发发出出命命令令，，断断开开变变电电站站内内的的负负荷荷线线路路断断路路器器，，或或由由变变电电站站内内的的低低频频减减负负荷荷装装置置自自动动来来完完成成。。低频低压压减载的的控制方方式变电站馈馈电母线线上有多多条负荷荷线路按重要程程度分：：基本级（（一般））和特殊殊级（重重要）低频低压压减载装装置基本本级可设设定4轮或8轮。当P缺额→f下降，到到第1轮的启动动值，且且延时时时限已到到，低频频减负荷荷装置动动作出口口，切除除第1轮的的线线路路。。此此时时频频率率恢恢复复，，则则动动作作成成功功；；若若频频率率还还不不能能恢恢复复，，说说明明功功率率仍仍缺缺额额。。①切除除固固定定线线路路当频频率率低低于于第第2轮的的整整定定值值，，且且第第2轮的的动动作作延延时时已已到到，，则则低低频频减减负负荷荷装装置置再再次次启启动动，，切切除除第第2轮的的负负荷荷（（线线路路））。。如此此反反复复对对频频率率采采样样、、计计算算、、判判断断，，直直到到频频率率恢恢复复或或基基本本级级的的1~8轮的的负负荷荷全全部部切切完完。。基本本切切除除后后，，频频率率仍仍停停留留在在较较低低水水平平，，则则经经过过一一定定的的时时间间延延时时后后，，启启动动切切除除特特殊殊轮轮负负荷荷。。②根根据据功功率率切切除除线线路路当有有故故障障发发生生时时，，根根据据稳稳定定控控制制器器的的策策略略表表中中预预先先计计算算好好的的功功率率定定值值，，切切除除运运行行负负荷荷线线路路。。低频频减减负负荷荷的的实实现现方方法法①专用用的的低低频频低低压压减减载载装装置置②把功功能能分分散散在在每每回回馈馈电电线线路路的的保保护护装装置置中中第n轮动动作作的的频频率率和和延延时时定定值值设设置置在在某某回回线线路路的的保保护护装装置置中中，，则则该该回回路路便便属属于于第第n轮切切除除的的负负荷荷。。变电电站站内内的的低低频频低低压压减减载载装装置置传统统的的装装置置———主要要由由频频率率继继电电器器组组成成现代代的的装装置置———微机机组组成成③由变变电电站站监监控控系系统统实实现现功功能能硬件件原原理理框框图图①主机机模模块块MCS-96系列列单单片片机机80C196高速速输输入入/输出出HSI/HSO8通道道的的10位A/D转换换器器异步步、、同同步步串串行行口口存储储器器（（RAM、EPROM、EEPROM）②频率率的的检检测测TV————电压压变变换换器器（（±5V范围围））同同频频率率的的电电压压信信号号———低通通滤滤波波和和整整形形———矩形形波波———HSI-0作为测测频的的启动动信号号启动计计数结束计计数半周期期→频频率HSI-1检测进进行比比较，，提高高准确确度③闭锁信信号的的输入入df/dt闭锁，，低电电压和和低电电流闭闭锁④功能能设置置和定定值修修改⑤开关关量输输出⑥串行行通信信备用电电源自自投装装置是是电力力系统统故障障或其其他原原因使使工作作电源源被断断开后后，能能迅速速将备备用电电源或或备用用设备备或其其他正正常工工作的的电源源自动动投入入工作作，使使原来来工作作电源源被断断开的的用户户能迅迅速恢恢复供供电的的一种种自动动控制制装置置。作用：：保证配配电系系统连连续可可靠供供电配置：：明备用用、暗暗备用用§5-3变电站站备用用电源源自投投控制制1、明备用用——系统正正常时时，备备用电电源不不工作作如一个个工作作电源源和一一个备备用电电源的的变电电站1L——工作电电源，，1QF合闸2L——备用电电源，，2QF断开备用电电源自自投装装置控控制的的是备备用电电源进进线的的断路路器2QF，即当当变电电站正正常运运行时时，由由1L进线供供电，，当1L因故障障被切切除时时，即即1QF跳开时时，使使备用用进线线断路路器2QF自动合合闸，，保证证变电电站的的继续续供电电。备用电电源自自投装装置控控制的的是高高压母母线分分段断断路器器3QF。即当当一个个工作作电源源发生生故障障被切切除后后，如如2L进线故故障，，2QF跳开后后，3QF自动合合闸，，由另另一个个工作作电源源1L供给变变电站站的负负荷。。2、暗备用用——系统正正常时时备用用电源源也投投入运运行如两个个工作作电源源的变变电站站运行方方式一一，高高压分分段断断路器器3QF断开当两台台主变变压器器中有有一台台发生生故障障而跳跳闸时时，备备用电电源自自投装装置则则发出出控制制指令令，使使低压压母联联断路路器5QF合上，保证证Ⅰ、Ⅱ段母线上负负荷的供电电。低压侧侧Ⅰ段和Ⅱ段母线线上的的负荷荷分别别由1#T和2#T供电运行方方式二二，低低压母母联断断路器器5QF断开根据配配电网网结构构和线线路容容量不不同，，分为为有主、、备的的备自自投以一种种供电电方式式为主主供电电方式式，一一侧电电源为为主供供电源源，另另一侧侧电源源为备备用电电源。。当主主供电电源失失电时时，备备用电电源自自动投投入；；主供供电源源得电电后，，仍然然恢复复由主主供电电源供供电，，备用用电源源退出出运行行。无主、、备的的备自自投双侧电电源互互为备备用，，在当当前供供电电电源失失电时时，自自动切切换为为另一一侧电电源供供电。。备用电电源自自投的的动作作逻辑辑①充电电条件件系统稳稳定在在一个个正常常的供供电方方式，，并持持续一一定时时间（（10～15s）,则认为为充电电成功功，允允许备备自投投动作作。②闭锁锁条件件在检测测到备备用电电源无无压或或有故故障电电流或或人工工操作作等情情况况下，，不允允许备备自投投动作作。③动动作条条件在已充充电的的情况况下，，若主主电源源失电电并确确认已已无压压而备备用电电源有有压，，且经经过一一定的的延时时后，，则备备自投投动作作④动动作过过程在满足足动作作条件件后，，经确确认原原主电电源断断路器器已断断开，，且断断路器器分闸闸到位位后，，方可可合备备用电电源进进线断断路器器⑤供电电恢复复过程程在主、、备的的备自自投方方式下下，备备自投投动作作之后后，当当主供供电电电源又又得电电，则则应断断开备备用电电源进进线断断路器器，闭闭合主主供电电源断断路器器，恢恢复主主供电电方式式。概念：：当电力力系统统发生生故障障或震震荡时时能自自动记记录电电力系系统中中有关关电气气参