电力系统自动化-绪论n

电力系统自动化

1课前工作任课教师：薛永端联系方式xueyd70@126.com办公室：工科楼E座14楼1403房间课程基本情况：26课时（1-7周）周二，1/2节，东廊-103（1-6周）周四，1/2节，东廊-103学生联系人：成绩计算方法：30%平时成绩+70%考试成绩平时成绩与考勤挂钩2电力系统自动化

-绪论

3电力系统的结构输电+配电发电+输电+变电+配电+用电各部分的功能和结构各有特点，但又不绝对4中国的电压等级交流电压等级（kV）：常规：1000-500-220-110-35-10-6-0.4，西北地区：750-330-…….东北地区：……-66-……部分城市大负荷区域：……-20-……直流（kV）：±800，±

660，±500，±100，电压等级的划分特高压、超高压、高压、中压、低压5国内主要电网结构6电力系统的特点电能不能大量存储电能供应的重要性暂态过渡过程十分迅速电力系统结构的复杂性7关于电力系统自动化自动装置发展的客观要求运行中出现问题，若处理不及时或处理不正确都会影响电力系统的正常运行，甚至造成大面积停电；局部发生的故障，如处理不当，会影响整个电力系统。随着发电机单机容量及电力系统容量的不断扩大，对运行水平的要求越来越高。只有借助自动装置的帮助，才能达到现代电力系统要求的运行水平电力系统自动装置实现条件通信技术、计算机技术自动控制技术电力电子技术……8关于电力系统自动化电力系统自动化定义应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置系统，通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、调节和控制，保证电力系统安全、可靠、经济运行和向电力用户提供合格的电能。电力系统自动化的目标（要求、主要任务）安全：保证电力系统运行的安全可靠性质量：保证供电质量供电质量=电能质量+供电可靠性电能质量=电压幅值+频率+谐波+电压骤降+闪变+……经济：保证电力系统运行的经济性自动记录故障过程，有利于分析处理事故如故障录波器等9

电力系统运行状态及相应的调度控制10电力系统自动化的发展历程局部自动化阶段对单个设备和单一过程用分立的自动装置来完成自动化的某项功能各发电厂与变电站之间的自动装置没有联系调度自动化系统的兴起遥测、遥信为自动方式调度员根据遥测、遥信信息，加上自己的知识和经验通过电话或遥控和遥调来指挥部分系统实现了遥控和遥调电力系统自动化成熟应用和快速发展在变电站，综合自动化系统得到广泛的应用,用一套自动化系统或装置来完成以往两套或多套单一功能的自动化系统或装置所完成的工作调度中心的各类涉及电力系统实时在线分析功能的软件得到应用调度系统能实现遥测、遥信、遥控、遥调存在信息化孤岛现象11传统自动控制装置总体结构控制对象自动控制装置运行状态信息（测量信息）发出控制信息12现代自动化系统的总体结构13现代自动化系统的总体结构14发电机自动控制示意图15自动装置的硬件结构形式（1）硬件结构分类：微型计算机系统工业控制计算机系统集散系统（DCS）和现场总线系统（FCS）16自动装置的硬件结构形式（2）微型计算机系统适用：控制功能单一的自动装置示例：同步发电机自动并列装置难以准确定义特点：借助特定开发平台才能编程的系统，嵌入式系统构成：传感器、采样保持器、模拟多路开关、A/D、存储器、通信单元、CPU、其它外设17自动装置的硬件结构形式（4）工业控制机系统工业控制机：专门应用于工业控制的PC机功能更简单，但可靠性更高适用：控制功能要求较高、软件开发任务繁重的系统示例：发电机励磁自动调节系统特点：以工业PC机为平台，PC机编程环境构成：……+不同功能的总线模块优点：开发方便、速度快缺点：硬件可靠性得不到保障，软件易感染病毒18自动装置的硬件结构形式（5）集散控制系统（DCS）适用：对分散的多对象的成套监控基本原则：集中控制，分散管理示例：调度自动化、配网自动化、变电所综合自动化特点：众多地理上分散、功能上独立的设备通过通信网络构成的统一系统构成：若干终端+通信网络+主站，

or下位机+通信+上位机终端：一般为嵌入式装置安装位置：被监测设备附近功能：数据采集和预处理，上传信息，接受命令执行操作主站：工业PC机、工作站、服务器安装位置：调度或控制中心关键设备一般为双机热备方式功能：数据分析、存储、决策，下发操作命令，高级应用功能通信：串行线、电话线、无线、载波、光纤19信号采样对连续的模拟信号，按一定时间间隔抽取相应的瞬时值输入：时间和幅值连续的模拟信号输出：时间上离散的脉冲信号，仍然是模拟信号采样定理（香农定理）

信号的时域特征与频域特征间的对应关系时域有限长度->频域无限长度，反之亦然时域周期—>频域离散，反之亦然时域离散—>频域周期，反之亦然20输入数据的前置处理标度变换直接AD结果是无意义的，可以表示电压、电流、气压等AD结果乘以不同系数，恢复到原来的量值数据有效性检验：剔除坏数据变化量过大，与规律不符利用相关参数间关系相互校验多测量点或多台变送器结果相互校验限制判断：超过最大变化范围线性化处理：克服变送器非线性因素数字滤波：算术平均加权平均中值滤波其它数字滤波器：椭圆、车比雪夫、梳状滤波器等。21交流采样的电量计算电压/电流量计算有功功率/无功功率计算用各分量正弦系数和余弦系数的方法，P15用经典公式功角计算用各分量余弦定理的方法用经典方法22基本的控制理论开环or闭环？PID？如何判定控制系统稳定？23各种电力系统自动化系统电网调度自动化火力发电厂自动化水力发电站综合自动化电力系统信息自动传输系统

电力系统反事故自动装置

供电系统自动化

电力工业管理系统自动化

24电力系统反事故自动装置防止电力系统的事故危及系统和电气设备的运行继电保护装置：保护线路、母线、发电机、变压器、电动机等电气设备为过电流保护、方向保护、差动保护、距离保护和高频保护等类型。系统安全保护装置保证电力系统安全运行，防止出现系统振荡、失步解列、全网性频率崩溃和电压崩溃等灾害性事故。分为4种形式一：备用设备的自动投入，如备用电源自动投入，输电线路的自动重合闸等；二：控制受电端功率缺额，如低周波自动减负荷装置、低电压自动减负荷装置、机组低频自起动装置等；三：控制送电端功率过剩，如快速自动切机装置、快关汽门装置、电气制动装置等；四：控制系统振荡失步，如系统振荡自动解列装置、自动并列装置等。25本课程的主要内容同步发电机自动并列:发电机组的一项重要操作，是自动操作装置的一个典型例子同步发电机励磁自动控制系统:发电机自动调节的一个典型应用。装置的原理和它的静态特性电力系统频率和有功功率自动控制:有功功率潮流是电力系统经济运行和系统运行方式的重要问题。侧重于阐述控制系统特性及功率分配等问题电压调整和无功功率控制调度自动化综合自动化26课程特点电力系统及其自动专业的主干课程需要较强的基础知识和专业基础知识《高等数学》、《电路》、《电子技术》、《自动控制》《电机学》、《电力系统分析》《电力电气设备》、《信号与系统》在学习本课程的同时应兼顾补充基础知识才能得心应手

避繁就简，抓住重点有些自动装置原理复杂，理论推导繁琐，应结合对装置的基本要求，学清楚概念，掌握好基本指标不要过分追求理论推导的完整性，从而迷失在推导过程中技术发展快是电力系统理论、计算机、通信、自动控制、电力电子等多项技术发展结合的产物智能电网的发展提出更高的要求