电力系统自动装置绪论

电力系统

自动装置原理郑州航空工业管理学院王龙2工业化中的三次技术革命与电网发展第一次技术革命：机械化蒸汽技术及其广泛的应用为标志的机械化革命始于18世纪60年代，主要受益国家：英国纺织的机械化蒸汽机作为一项新的能源从单件生产过渡到系列生产,过渡到大规模生产人类社会才开始了巨大的变化，迈入工业化时代寻找更好、更高效的能源3电力的发明和化石能源大规模使用为标志的重工业革命，特征：电气化始于19世纪70年代，主要受益国家：美国发电机、电动机的发明输电技术的产生和发展从蒸汽动力时代过渡到电气化时代电力逐渐成为世界能源取用的标准形式逐渐形成电网第二次技术革命：电气化4以计算机等高技术发展为标志的信息革命始于20世纪四五十年代电子技术的广泛应用信息化扩展到各行业的各个层次经济、社会、生活各方面依赖电力现代电网：更大规模的发电、输电、用电；更高的电能质量；更可靠的电力。第三次技术革命：信息化

5伴随三次技术革命，全球能源消费快速增长：电力主导

电力（二次能源）从一次能源转化而来16目前电力系统的基本特性（局限性）转化效率环境污染能源的供需平衡电能不能大规模存储（供需实时平衡）2电力系统——世界上最复杂的人造非线性动力系统，稳定问题突出（大停电的社会、经济代价巨大）37社会快速发展使电力系统面临的挑战环境与能源安全可靠与经济高效电力系统能效利用电网利用效率信息与通信中国电气工程大典现代电气工程基础、电力电子技术、电气工程材料及器件、火力发电工程、水力发电工程、核能发电工程、可再生能源发电工程、电力系统工程、电机工程、输变电工程、配电工程、船舶电气工程、交通电气工程、建筑电气工程、电气传动自动化绪论1、电力系统及其运行２、电力系统自动控制的划分3、本课程的主要内容Contents发输供同步，供需动态平衡1电能与国民经济密切相关2电力系统暂态过程非常短暂3电能质量要求严格4一、电力系统及其运行电力系统特点DiagramYoucanbrieflyaddoutlineofthisslidepageinthistextbox.1保证供电的可靠性。间断停电，将会使生产停顿，生活混乱甚至危机人身和设备的安全，给国民经济造成极大损失。

2保证良好的电能质量。随着电子、机密加工、高新科技产业等的迅速发展，用户对供电质量要求愈加苛刻。3保证系统运行的经济性。在保证供电可靠性和电能质量的基础上，大力发展绿色发电、经济发电是提高人们生活质量、降低生产成本的期望和要求。一、电力系统及其运行电力系统需满足的基本要求电力系统及其运行我国电力工业发展成就概览2000年“九五”期间“八五”期间“七五”期间核电站达到90万kW装机建成50万直流输电装机容量2.5亿kW建成了七个装机容量达1500万kW以上的规模电网火力发电单机达到90万kW装机2000年2013年装机容量12.4亿kW13预测2020

年装机1500GW

人均1kW.预计2030-2050年,人均1.5kW时,全国总装机需要2400GW

（按16亿人口计）设想24亿kW装机的组成：煤电960GW，40%水电60GW,15%总计17亿kW,占70%

核电260GW，>10%气电120GW，5%

还有700GW,30%

差距，需要有可再生能源发电提供。即风力发电、太阳能发电、生物质能发电2020-2050年中国电力发电装机预测电力系统及其运行电力系统的高速发展，对发电厂和变电站的自动化程度的要求不断提高。发电厂、变电站、输电网、配电网和用电设备组成的广阔的电力系统遵循电力平衡，电网自动化要求提高新能源发电、高质量电力需求、电力负荷多样化、电网拓扑复杂，要求建立绿色坚强智能电网，电力自动化装置要求提高。电力系统自动化水平要求提高电力系统及其运行G~G~火电厂水电厂变电所变电所输电线配电配电网控制中心远动通信新能源发电厂电力系统及其运行正常的运行状态恢复状态紧急状态系统崩溃警戒状态储备减小干扰增大干扰导致约束越限安全紧急危险二、电力系统自动控制的划分电力系统自动监视和控制电厂动力机械自动控制电力系统自动装置电力系统自动控制电力安全装置发电自动控制无功/电压有功/频率三、本课程主要内容电压和频率是电能质量的两个主要指标。其通过对同步发电机励磁自动控制和频率——有功功率自动控制得以实现。同步发电机并网运行操作是电气设备正常运行操作的重要内容。本课程侧重于根据电力系统运行特点，在实施其自动控制时所遵循的规律和自动装置的组成及运行要求等方面进行阐述。数字化技术在本领域的应用原理，典型数字式自动装置的结构特点。本课程主要内容自动装置及其数据的采集处理1.同步发电机的自动发并列2.同步发电机励磁自动控制系统3.励磁自动控制系统的动态特性4.电力系统频率及有功功率的自动调节5.电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置6.page21第一章自动装置及其数据的采集处理一、自动装置的组成二、采样、量化与编码技术三、交流采样的电量计算和前置算法page22自动装置(1)、硬件(2)、软件(1)、微型计算机系统(2)、工业控制计算机系统(3)、集散控制系统

现场总线系统(1)、系统软件(嵌入式系统)(2)、应用软件(1)、信号采集(2)、参数设置……自动装置的组成

第一章自动装置及其数据的采集处理page23

☆数据采集根本原理模拟信号数字信号微机型自动装置CPU第一章自动装置及其数据的采集处理第二章同步发电机的自动发并列同步发电机自动并列的条件和原则1.准同期自动并列的分析2.准同期自动并列装置的实现原理3.频差调节的方法4.第三章同步发电机励磁自动控制系统励磁系统的任务与要求励磁系统的类型励磁系统的整流电路并联机组间无功分配励磁装置的原理时间响应曲线：上升时间：超调量：瞬态响应峰值时间：调整时间第四章励磁自动控制系统的动态特性励磁控制系统的传递函数

第五章电力系统频率及有功功率的自动调节电力系统频率特性概述

电网稳态条件下的频率f是全系统一致的运行参数

频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。

原动机输入功率：机组的动能电网频率变动情况tP持续分量脉动分量随机分量负荷瞬时变动情况★频率波动对电网运行的影响：√偏离电力设备经济运行点；√影响用户生产率和产品质量；√频率过低过高都会危及电网安全运行

第五章电力系统频率及有功功率的自动调节调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束；符合经济运行要求，发挥能源最大效益；频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。★调频是电力系统运行的主要任务之一一般允许频率偏差为±0.1Hz★

电力系统频率特性概述第五章电力系统频率及有功功率的自动调节自动低频减载工作原理自动低频减载