电力系统自动化第三王葵孙莹编绪论

电力系统自动化第三王葵孙莹编绪论第1页/共23页现代电力系统的特点电力系统构成2第2页/共23页高电压交流：500kV，750kV，1000kV；直流：±500kV，±800kV，±1000kV大机组600MW,1000MW,1250MW大电网区域联网规模越来越大电源类型多火电、水电、核电、风电、太阳能、潮汐、生物发电等构成特点3第3页/共23页中国电网4第4页/共23页发电、输电、用电同时完成目前还没法实现电能的大规模存储负荷总是在不断变化趋势的规律性和短期的偶然性并存大部分系统暴露于外部扰动之下雷击、风、树车辆、飞行物鸟、小动物、误操作恶劣天气（冰）运行特点5第5页/共23页分层分级控制地区级电网、省级电网、区域电网、国家电网直接控制器、监督控制、寻优功能（多设备）、协调控制（全系统范围）安全自动装置在电力系统运行中发挥着重要作用自备投、重合闸、并列、励磁、调速等Con’t6第6页/共23页保证供电质量电压质量、频率质量、谐波质量提高供电可靠性可靠持续供电，不停电保证电力系统安全运行和经济运行。降低运行成本、防止安全事故的大停电的发生电力系统自动控制的目标7第7页/共23页频率和有功功率综合自动控制通过电厂的基本调频(调速)装置(发电机转速自动控制系统)，维持系统频率在额定值运行，控制地区系统间联络线上的交换功率为协议限定的数值。同时在满足系统安全运行的前提下，控制参与经济运行的电厂或机组出力为最经济状态。电压和无功功率综合自动控制通过电厂或变电所的基本调节装置(同步发电机的自动调节励磁系统)或无功补偿装置等，维持监视点电压为给定值，尽量使无功功率就地平衡，避免长距离输送较大的无功功率引起过多的电压损耗和线损，使无功旋转备用在系统各地区均匀分布，防止因局部故障造成电压崩溃。电力系统自动控制分类8第8页/共23页时间尺度差异巨大电力系统控制的特点图2不同控制类别的时间尺度特征9第9页/共23页CaseStudy“8.14”大停电直流输电10第10页/共23页2003.8.14北美大停电波及到美国的俄亥俄州、密歇根州、宾夕法尼亚州、纽约州、佛蒙特州、麻萨诸赛州、康涅狄格州、新泽西州(8个州）以及加拿大的安大略省，估计有5000余万居民受到影响，停电负荷约为6180万千瓦；美国估计损失40-100亿美元，加拿大在8月份GDP下降0.7%,失去1890万工作小时，安大略的制造业销售量下降了23亿加元；

8月15日，美国总统布什、加拿大总理克雷蒂安提出成立美加电力系统停运联合特别调查工作组对此次大停电事件的原因进行调查，并研究如何减少今后大停电的可能性；任命美国能源部长斯宾塞·亚伯拉罕（SpencerAbraham）和加拿大自然资源部长赫布·达利瓦(HerbDhaliwal)共同领导美加特别调查工作组（加方第2阶段后由JohnEfford继任）。“8.14”大停电概况11第11页/共23页13:31EDT，第一能源公司（FE）的Eastlake的5号机组跳闸。14:14EDT之后不久，FE控制室的警报和记录系统失效，在大停电发生之后才得以恢复。15:05EDT后，某些FE的345KV输电线路由于与输电通道上长得过高的树木发生接触而开始跳线。大约到15:46EDT，当FE、MISO和邻近的电力公司开始认识到FE系统处于危险当中的时候，应该采取的措施是紧急甩掉克利夫兰和阿克伦城(Akron)周边至少1500－2500MW的负荷，然而这种做法却没有得到实施。15:46EDT后，位于北俄亥俄州的FE的几条关键345kV线路的断开导致下一级138KV的线路开始失效，进而导致了FE的Sammis-Star345kV线路在16:06EDT的跳开“8.14”大停电基本过程12第12页/共23页对树放电跳闸事故成因之一13第13页/共23页元件（设备）保护与系统保护的协调；信息与决策系统；第三道防线；在线安全稳定分析与控制。启示14第14页/共23页ThomasA.Edison:“Mypersonaldesirewouldbetoprohibitentirelytheuseofalternatingcurrents.Theyareasunnecessaryastheyaredangerous.Icanthereforeseenojustificationfortheintroductionofasystemwhichhasnoelementofpermanencyandeveryelementofdangertolifeandproperty.”直流输电NikolaTeslaThomasA.Edison15第15页/共23页无无功无频率潮流完全可控减少损耗优点16第16页/共23页高压直流输电不同系统频率对相连电网无额外短路功率潮流完全可控应用领域17第17页/共23页直流微电网面向用户与新能源发

电结合电压控制Con’t18第18页/共23页交直流互联超高压、低压电网控制策略改进无频率控制限流控制保护措施改进直流保护直流断路器启示19第19页/共23页本课程主要内容后续课程简介20第20页/共23页第一章讲发电机同步并列的自动化原理。这是将同步发电机一台台投入系统进行并列运行，以组成电力系统的基本步骤。第二章将电力系统励磁自动控制系统，主要讲励磁系统构成、基本原理，以及发电机端电压的自动调整等。第三章讲电力系统频率和有功功率的调节。就电力系统的频率特性和调频的有关问题展开讨论，阐述经济调度和自动调频的问题，以及按频率自动减负荷装置的动作原理。21第21页/共23页第四章讲电力系统电压调整和无功功率控制技术。就电力系统电压控制的措施、电压的综合控制及无功电源的最优控制展开讨论，阐述了电压控制的意义和方法。第五、六、七章均讲图调度所功能的自动化问题。第五章介绍能量管理系统（EMS）的基本监视与控制功能以及能量管理级功能和网络分析级功能。第六章