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1、第一讲 绪论,马 静 Office:J5B309 Tel:15801659769 ,North China Electric Power University,2,2019/4/20,第一章 绪论,本课程使同学们对电力系统自动化及其基本问题有一个基础性的了解。,North China Electric Power University,3,2019/4/20,电力系统的构成,电力系统,North China Electric Power University,4,2019/4/20,电力系统的构成,North China Electric Power University,5,2019/4/2
2、0,电力系统的构成,电力流：由高压设备（如发电机、变压器、输电线路以及其它配电装置）构成（一次系统），实现电能的转化和变换、电能传输、分配、使用 。 信息流：由传感器、通信网络和计算机构成的，旨在电力系统可靠、稳定、安全和经济运行的监控、保护、自动控制、调度自动化等（二次系统）。 货币流：电能的市场行为交易活动。,North China Electric Power University,6,2019/4/20,电力系统的构成,现代电力系统由电力流、信息流、货币流构成,North China Electric Power University,7,2019/4/20,电力系统的构成-电厂及机组
3、,North China Electric Power University,8,2019/4/20,电力系统的构成-500kV变电站,North China Electric Power University,9,2019/4/20,电力系统的构成-电力变压器,North China Electric Power University,10,2019/4/20,电力系统的构成-架空线路及电缆,North China Electric Power University,11,2019/4/20,电力系统的构成-企业用户,North China Electric Power University
4、,12,2019/4/20,电力系统的构成-变电站监控中心,North China Electric Power University,13,2019/4/20,中国电力系统及其互联运行（现状）,世界最大的同步互联电网 西电东送、三峡核心 南直北交、链式同步,North China Electric Power University,14,2019/4/20,中国电力系统及其互联运行（2020年）,North China Electric Power University,15,2019/4/20,电力系统运行的基本要求,电力系统运行的基本特点 (1) 电能不能大量存贮，产、送、配、用同时进行
5、“同时性” (2) 受扰动后过渡过程非常短促“瞬时性” (3) 与国民经济、人民生活、社会稳定关系极为密切，供电的无 计划（突然）中断带来的后果十分严重“密切性” 电力系统运行的基本要求 (1) 保证安全可靠供电运行安全性/供电可靠性 (2) 保证符合要求的电能质量 (3) 保证良好的经济性 (4) 合理利用一次能源、保护环境、保证电力和国民经济稳定、 协调和可持续发展,North China Electric Power University,16,2019/4/20,世界大停电,上个世纪60年代进入大电网互联时代后，大停电事故频繁发生。,North China Electric Power
6、 University,17,2019/4/20,美加2003年“8.14”大停电事故,停电前 停电后,North China Electric Power University,18,2019/4/20,美加2003年“8.14”大停电事故,North China Electric Power University,19,2019/4/20,美加2003年“8.14”大停电事故,纽约一篇漆黑，布什一脸无奈，与911并提,North China Electric Power University,20,2019/4/20,2008年中国南方冰灾,North China Electric Pow
7、er University,21,2019/4/20,电力系统工作状态,正常工作状态: 电力系统的电压和频率电流等都在允许的范围以内，能够保持长期安全工作的状态。 等约束（PQ平衡）和不等约束条件(IUF等)都满足最关键的指标：Ue10%, f0.2Hz 不正常状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。 故障状态（继电保护考虑，本课程不考虑。）,North China Electric Power University,22,2019/4/20,电力系统状态不正常运行状态,不正常运行状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。等约束条件满足，部分不等约
8、束条件不满足。 负荷潮流越限致使电流升高（过负荷）； 突然甩负荷引起发电机频率升高； 系统出现有功功率缺额引起的频率降低； 单相接地引起的非接地相电压升高； 电力系统发生振荡； 不正常运行状态产生的后果：电力设备的电流过大会使设备载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，可能发展成短路故障。,North China Electric Power University,23,2019/4/20,电力系统不正常运行状态对策,不正常运行状态的对策：一旦电力系统设备发生不正常运行状态，应该发出告警信号、减负荷或跳闸。 正常状态和大部分的不正常状态可以由以下措施予以调节和控制： 1）有功、
9、无功的潮流和电压、频率的调整 调整发电机出力、变压器分接头、负荷等 2）自动化装置 备用电源自动投入（备自投）、自动准同期装置、自动按低频（低压）减载、自动解列、过电压检测等。,依赖于自动化(自动装置和自动化系统),North China Electric Power University,24,2019/4/20,电力系统自动化定义,定义：电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置，通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、协调和控制，以保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量。 因历史原因被分成三部分：继保、远动、自动化，目
10、前普遍意义上讲自动化是不包括继保、远动部分（含通信），本课程也是如此。,North China Electric Power University,25,2019/4/20,发电自动控制,控 制 对 象,自动控制装置,控制信息,测量信息,North China Electric Power University,26,2019/4/20,电力系统自动化作用,电力系统自动化是现代电力系统安全可靠和经济运行的重要保证. 保证安全可靠运行 包括：输变电设备的正常操作、故障的快速切除和恢复，均通过自动装置才能保证安全、可靠。 保证经济运行 最少的一次能源产生更多的电力。电力系统的经济优化调度运行，降低
11、网损等，没有自动化系统的参与是很难实现。 保证优质电能 暂态电能质量 稳态电能质量: 电压偏差、频率偏差,波形畸变（谐波）,三相不平衡度,电压波动闪变,North China Electric Power University,27,2019/4/20,电力系统自动化的发展阶段(1),1、手工阶段 电力工业萌芽阶段，电厂小，就近供电。在发电机、开关设备旁就近监视设备和手工调节操作。 特点：单独运行，就近供电、手工操作。 2、简单自动装置阶段 用电设备增多、发电设备规模扩大，对电能质量和安全可靠性提出了要求，开始出现单一功能的自动装置。包括：继电保护、断路器自动操作、发电机自动调压和调速等。 特
12、点：电能质量要求、单一的电力自动装置。,North China Electric Power University,28,2019/4/20,电力系统自动化的发展阶段(2),3、 传统调度中心阶段 出现互连电网，保证供电可靠性和经济性的必然选择。电网设立调度中心，统一调度电厂和处理电网的异常和事故。电话是通信联络的主要方式。 特点：电网互连、统一调度、电话通信。 4 、现代调度的初级阶段 出现远动装置，实现“四遥”，满足实时调度的要求。 特点：远动四遥、实时调度。,North China Electric Power University,29,2019/4/20,电力系统自动化的发展阶段(3
13、),5、 综合自动化阶段 电力工业成为必不可少的支柱产业，电网规模快速扩大，单一功能的自动化装置很难满足电能质量、可靠和安全的需要，出现自动化程度更高的自动化系统。多套独立的自动化装置用通信信道或网络互连，实现信息共享，相互协调自动完成指定的功能。 特点：装置互连，信息共享。 6、未来自动化 ? “smart”? 遥视,图像识别等技术? 大范围（空间和时间）内的综合优化?,North China Electric Power University,30,2019/4/20,综合自动化,综合自动化,远动和 通信装置,信息处理,数学模型,控制决策,YX,YC,YX,YC,YK,YT,YK,YT,N
14、orth China Electric Power University,31,2019/4/20,电力系统自动化的特点,特点： 理论性强 实践性强 工程性强,工程,理论,工程,North China Electric Power University,32,2019/4/20,电力系统自动化的特点,计算机、通讯，测量传感，控制技术等各种技术在电力系统中的应用。 理论要求高 较多地应用如下知识：设备原理，电工原理、电机学、电力系统稳态/暂态分析、经济调度等等。 综合性科学 电工、电机、电子、电力系统、数学、计算机、通信理论、新技术、新材料的应用等，这些学科的发展都促进了电力系统自动化的发展。,
15、实现在自动装置和自动化系统中,North China Electric Power University,33,2019/4/20,电力系统自动化的主要内容,按管理区域分 电网调度自动化(发电输电，配电) 发电厂自动化(火电厂，水电厂，其他电厂) 变电站自动化 按自动控制角度 频率和有功控制 电压和无功控制 断路器的控制 安全自动控制 基础问题： 数据采集与处理 数据传输（通信）,North China Electric Power University,34,2019/4/20,本课程的主要内容,发电机自动并列装置 电压与无功功率自动控制（调压器或励磁系统） 频率与有功功率自动控制（调速器） 自动低频减载装置 电网监控与调度自动化 变电站自动化 配电网自动化 电力系统动态安全评估 电力系统远动 ,North China Electric Power University,35,2019/4/20,教材与参考书目,教材：杨冠城 主编电力系统自动装置原理 其他参考书目 李先彬等编电力系统自动化 王 葵等编电力系统自动化 张永健等编电网监控与调度自动化 刘 健等编配电自动化系统 柳永智等编电力系统远动 ,书籍很多，内容大同小异， 关键是自己掌握思想。,
