2023年电力系统自动基础概述（教学课件）.ppt

电力系统综合自动化 先修课程：电力系统分析、继电保护、发电厂电气主系统 主要参考书：1?电力系统自动化?，北京大学出版社，孟祥忠 2?电力系统自动控制新技术?，科学出版社，郭培源 3?电力系统自动装置原理?，中国电力出版社，杨冠城 4?变电站综合自动化技术?，中国电力出版社，黄益庄 第一讲 电力系统自动化根底 电力系统自动化是电力系统一直以来力求的电力系统自动化是电力系统一直以来力求的开展方向，它包括：发电控制的自动化开展方向，它包括：发电控制的自动化,电力调度的电力调度的自动化自动化,配电自动化配电自动化 电力系统自动化除包括继电保护与自动装置外，电力系统自动化除包括继电保护与自动装置外，电力通信、调度自动化及自动调控设备等二次系统的电力通信、调度自动化及自动调控设备等二次系统的种种装备都是必备的。种种装备都是必备的。本讲主要从现代电力系统自动化的作用及其重要本讲主要从现代电力系统自动化的作用及其重要组成局部来讲述电力系统自动化根底知识。组成局部来讲述电力系统自动化根底知识。1.1 1.1 概概 述述 1.1.1 1.1.1 电力系统运行控制的特点电力系统运行控制的特点 电力系统同其他的工业系统相比有着明电力系统同其他的工业系统相比有着明显的特点，主要表现在以下几个方面。显的特点，主要表现在以下几个方面。1.1.电能不能大量储存电能不能大量储存 2.2.电能供给的重要性电能供给的重要性 3.3.暂态过渡过程十分迅速暂态过渡过程十分迅速 4.4.电力系统结构复杂性电力系统结构复杂性 1.1.2 1.1.2 电力系统运行控制目标电力系统运行控制目标 电力系统运行控制的目标，就是始终保持整个电力系统运行控制的目标，就是始终保持整个电力系统的正常运行，平安经济地向所有用户提供电力系统的正常运行，平安经济地向所有用户提供符合质量的电能。同时，在电力系统发生偶然事故符合质量的电能。同时，在电力系统发生偶然事故的时候，能够迅速排除故障，防止事故扩大，并尽的时候，能够迅速排除故障，防止事故扩大，并尽快恢复电力系统的正常运行。快恢复电力系统的正常运行。1.保证电力系统运行的平安可靠保证电力系统运行的平安可靠 2.保证电能质量保证电能质量 3.保证电力系统运行的经济性保证电力系统运行的经济性 保证电力系统运行的平安可靠保证电力系统运行的平安可靠 电力系统的平安运行控制可以用等式约束条件和不等式约束条件来描述。在稳态运行中，电力系统应能电力系统的平安运行控制可以用等式约束条件和不等式约束条件来描述。在稳态运行中，电力系统应能持续不间断地完成发电、输配电和供电的生产过程，在数量和质量上满足用户用电要求。为此，必须保证持续不间断地完成发电、输配电和供电的生产过程，在数量和质量上满足用户用电要求。为此，必须保证满足两种条件方程，也称为约束方程。满足两种条件方程，也称为约束方程。(1)(1)等式约束条件等式约束条件 系统发出的总的有功功率和无功功率应在任一时间与总的有功和无功负荷系统发出的总的有功功率和无功功率应在任一时间与总的有功和无功负荷(包括网损包括网损)相等，即相等，即 G iL jL SG iL jL S00kkPPPQQQ 不等式约束条件不等式约束条件 为了保证系统平安运行，有关电气设备的运行参数都应为了保证系统平安运行，有关电气设备的运行参数都应处于运行允许值范围内，即处于运行允许值范围内，即 G im inG iG im a xG im inG iG im a xijm inijijm a xim iniim a xm inm a xPPPQQQSSSUUUfff电力系统的运行状态电力系统的运行状态 由两种约束条件可将系统的运行分为五种由两种约束条件可将系统的运行分为五种状态，即正常状态、预警状态、紧急控制状状态，即正常状态、预警状态、紧急控制状态、崩溃状态和恢复状态等。随着运行条件态、崩溃状态和恢复状态等。随着运行条件的改变，电力系统将在各种状态之间进行转的改变，电力系统将在各种状态之间进行转换，如下图。换，如下图。正常状态：所有等式和不等式约束条件都满正常状态：所有等式和不等式约束条件都满足足 预警状态：所有约束条件仍然满足，但是备预警状态：所有约束条件仍然满足，但是备用储藏减少用储藏减少 紧急控制状态：不等式约束被破坏，系统平紧急控制状态：不等式约束被破坏，系统平安水平为零，系统仍然完整安水平为零，系统仍然完整 崩溃状态：等式和不等式约束都被破坏，系崩溃状态：等式和不等式约束都被破坏，系统不再完整，系统大局部负荷丧失统不再完整，系统大局部负荷丧失 恢复状态：一旦崩溃停止，如果仍有设备运恢复状态：一旦崩溃停止，如果仍有设备运行在额定容量之内，或某些设备紧跟崩溃而行在额定容量之内，或某些设备紧跟崩溃而重新启动，那么系统可能进入恢复状态。重新启动，那么系统可能进入恢复状态。保证电能质量保证电能质量 衡量电能质量的标准是频率、电压和波形三项指标。衡量电能质量的标准是频率、电压和波形三项指标。频率是电能质量标准中最严格的一项，频率允许的波动范围在频率是电能质量标准中最严格的一项，频率允许的波动范围在我国是我国是50500.2 Hz0.2 Hz有的国家是有的国家是50500.1Hz0.1Hz。使频率稳定的。使频率稳定的关键是保证电力系统有功功率的供求数量时时刻刻都是平衡的。关键是保证电力系统有功功率的供求数量时时刻刻都是平衡的。电压允许偏移范围一般是额定电压的电压允许偏移范围一般是额定电压的5%5%左右。左右。发电机发出电压的波形是正弦波，由于电力系统中各种电器设发电机发出电压的波形是正弦波，由于电力系统中各种电器设备在设计时都充分考虑了波形问题，在一般情况下，用户得到备在设计时都充分考虑了波形问题，在一般情况下，用户得到的电压波形也是正弦波。如果波形不是正弦波，其中就会包含的电压波形也是正弦波。如果波形不是正弦波，其中就会包含许多种高次谐波成分，这对许多电子设备会有很大的不良影响，许多种高次谐波成分，这对许多电子设备会有很大的不良影响，对通信线路也会造成干扰，还会降低发电机的效率，甚至还可对通信线路也会造成干扰，还会降低发电机的效率，甚至还可能造成电力系统发生危险的高次谐波谐振，使电力设备遭到严能造成电力系统发生危险的高次谐波谐振，使电力设备遭到严重破坏。现代柔性电力系统中广泛应用电力电子设备装置，产重破坏。现代柔性电力系统中广泛应用电力电子设备装置，产生谐波的主要根源。因此，要加强对波形的自动监测和采取有生谐波的主要根源。因此，要加强对波形的自动监测和采取有效的抑制措施。效的抑制措施。保证电力系统运行的经济性保证电力系统运行的经济性 电力系统运行控制的目标，除了首要关注的平安问题和电能电力系统运行控制的目标，除了首要关注的平安问题和电能质量问题外，还应当合理安排各类发电厂所承担的负荷，力求质量问题外，还应当合理安排各类发电厂所承担的负荷，力求降低发电本钱，减少网络传输损失，已获得最大的经济效益，降低发电本钱，减少网络传输损失，已获得最大的经济效益，全面地提高整个电力系统运行的经济性。全面地提高整个电力系统运行的经济性。