電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置緒論

1、電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院王王 龍龍電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理2 2工業(yè)化中的三次技術(shù)革命與電網(wǎng)發(fā)展工業(yè)化中的三次技術(shù)革命與電網(wǎng)發(fā)展v第一次技術(shù)革命：機(jī)械化第一次技術(shù)革命：機(jī)械化蒸汽技術(shù)及其廣泛的應(yīng)用為標(biāo)志的機(jī)械化革命始于18世紀(jì)60年代，主要受益國(guó)家：英國(guó)l紡織的機(jī)械化l蒸汽機(jī)作為一項(xiàng)新的能源l從單件生產(chǎn)過(guò)渡到系列生產(chǎn),過(guò)渡到大規(guī)模生產(chǎn)人類社會(huì)才開(kāi)始了巨大的變化，邁入工業(yè)化時(shí)代尋找更好、更高效的能源電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理3電力的發(fā)明和化石能源大規(guī)模使用為標(biāo)志的重工業(yè)革命，特征：電氣化 始于19世紀(jì)70年代，

2、主要受益國(guó)家：美國(guó)l發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的發(fā)明l輸電技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展l從蒸汽動(dòng)力時(shí)代過(guò)渡到電氣化時(shí)代電力逐漸成為世界能源取用的標(biāo)準(zhǔn)形式逐漸形成電網(wǎng) 第二次技術(shù)革命：電氣化電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理4 4以計(jì)算機(jī)等高技術(shù)發(fā)展為標(biāo)志的信息革命始于20世紀(jì)四五十年代l電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用l信息化擴(kuò)展到各行業(yè)的各個(gè)層次l經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生活各方面依賴電力現(xiàn)代電網(wǎng)：更大規(guī)模的發(fā)電、輸電、用電；更高的電能質(zhì)量；更可靠的電力。 第三次技術(shù)革命：信息化 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理5伴隨三次技術(shù)革命，全球能源消費(fèi)快速增長(zhǎng)：電力主導(dǎo) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 電力（二次能源）從一次

3、能源轉(zhuǎn)化而來(lái)16目前電力系統(tǒng)的基本特性（局限性）目前電力系統(tǒng)的基本特性（局限性）轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化效率環(huán)境污染環(huán)境污染能源的供需平衡能源的供需平衡 電能不能大規(guī)模存儲(chǔ)（供需實(shí)時(shí)平衡）2電力系統(tǒng)世界上最復(fù)雜的人造非線性動(dòng)力系統(tǒng)，穩(wěn)定問(wèn)題突出（大停電的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)代價(jià)巨大）3電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理7社會(huì)快速發(fā)展使電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)社會(huì)快速發(fā)展使電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn) 環(huán)境與能源環(huán)境與能源 安全可靠與經(jīng)濟(jì)高效安全可靠與經(jīng)濟(jì)高效 電力系統(tǒng)能效利用電力系統(tǒng)能效利用 電網(wǎng)利用效率電網(wǎng)利用效率 信息與通信信息與通信電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理中國(guó)電氣工程大典中國(guó)電氣工程大典現(xiàn)代電氣工程基礎(chǔ)

4、、電力電子技術(shù)、現(xiàn)代電氣工程基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)、電氣工程材料及器件、火力發(fā)電工程、電氣工程材料及器件、火力發(fā)電工程、水力發(fā)電工程、核能發(fā)電工程、可再水力發(fā)電工程、核能發(fā)電工程、可再生能源發(fā)電工程、電力系統(tǒng)工程、電生能源發(fā)電工程、電力系統(tǒng)工程、電機(jī)工程、輸變電工程、配電工程、船機(jī)工程、輸變電工程、配電工程、船舶電氣工程、交通電氣工程、建筑電舶電氣工程、交通電氣工程、建筑電氣工程、電氣傳動(dòng)自動(dòng)化氣工程、電氣傳動(dòng)自動(dòng)化電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理緒緒 論論1 1、電力系統(tǒng)及其運(yùn)行、電力系統(tǒng)及其運(yùn)行 、電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的劃分、電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的劃分3 3、本課程的主要內(nèi)容、本課程的主要內(nèi)容

5、電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理Contents發(fā)輸供同步，供需動(dòng)態(tài)平衡發(fā)輸供同步，供需動(dòng)態(tài)平衡1電能與國(guó)民經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)電能與國(guó)民經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)2電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程非常短暫電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程非常短暫3電能質(zhì)量要求嚴(yán)格電能質(zhì)量要求嚴(yán)格4一、電力系統(tǒng)及其運(yùn)行一、電力系統(tǒng)及其運(yùn)行v電力系統(tǒng)特點(diǎn)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理DiagramYou can briefly add outline of this slide page in this text box.1保證供電的可靠性。間斷停電，將會(huì)使生產(chǎn)停頓，生活混亂甚至危機(jī)人身和設(shè)備的安全，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成極大損失。 2保證良好的電能質(zhì)量。

6、隨著電子、機(jī)密加工、高新科技產(chǎn)業(yè)等的迅速發(fā)展，用戶對(duì)供電質(zhì)量要求愈加苛刻。3保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在保證供電可靠性和電能質(zhì)量的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展綠色發(fā)電、經(jīng)濟(jì)發(fā)電是提高人們生活質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的期望和要求。一、電力系統(tǒng)及其運(yùn)行一、電力系統(tǒng)及其運(yùn)行v電力系統(tǒng)需滿足的基本要求電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)及其運(yùn)行電力系統(tǒng)及其運(yùn)行v我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展成就概覽2000年年“九五九五”期間期間“八五八五”期間期間“七五七五”期間期間核電站達(dá)到核電站達(dá)到90 萬(wàn)萬(wàn)kW裝機(jī)裝機(jī)建成建成50萬(wàn)直流輸電萬(wàn)直流輸電裝機(jī)容量裝機(jī)容量2.5億億kW建成了七個(gè)裝機(jī)容量達(dá)建成了七個(gè)裝機(jī)容量達(dá)1500萬(wàn)萬(wàn)k

7、W以上的規(guī)模電網(wǎng)以上的規(guī)模電網(wǎng)火力發(fā)電單機(jī)達(dá)到火力發(fā)電單機(jī)達(dá)到90 萬(wàn)萬(wàn)kW裝機(jī)裝機(jī)2000年年2013年年裝機(jī)容量裝機(jī)容量12.4億億kW電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理13l 預(yù)測(cè) 2020 年裝機(jī) 1500 GW 人均 1kW.l 預(yù)計(jì) 2030-2050年, 人均1.5kW 時(shí), 全國(guó)總裝機(jī)需要 2400GW （按16億人口計(jì)）l 設(shè)想24億kW 裝機(jī)的組成： 煤電 960GW，40% 水電 60GW, 15% 總計(jì)17億kW, 占70% 核電 260GW，10% 氣電 120GW，5% l 還有 700GW, 30% 差距，需要有可再生能源發(fā)電提供。即 風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、

8、生物質(zhì)能發(fā)電2020-20502020-2050年中國(guó)電力發(fā)電裝機(jī)預(yù)測(cè)年中國(guó)電力發(fā)電裝機(jī)預(yù)測(cè)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)及其運(yùn)行電力系統(tǒng)及其運(yùn)行v電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，對(duì)發(fā)電廠和變電站的自動(dòng)化程度的要求不斷提高。v發(fā)電廠、變電站、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用電設(shè)備組成的廣闊的電力系統(tǒng)遵循電力平衡，電網(wǎng)自動(dòng)化要求提高v新能源發(fā)電、高質(zhì)量電力需求、電力負(fù)荷多樣化、電網(wǎng)拓?fù)鋸?fù)雜，要求建立綠色堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，電力自動(dòng)化裝置要求提高。v電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平要求提高電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)及其運(yùn)行電力系統(tǒng)及其運(yùn)行GG火電廠火電廠水電廠水電廠變電所變電所變電所變電所輸電線輸電線配

9、電配電配電網(wǎng)配電網(wǎng)控制中心控制中心遠(yuǎn)動(dòng)通信遠(yuǎn)動(dòng)通信新能源發(fā)電廠新能源發(fā)電廠電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)及其運(yùn)行電力系統(tǒng)及其運(yùn)行正常的運(yùn)行狀態(tài)正常的運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)緊急狀態(tài)緊急狀態(tài)系統(tǒng)崩潰系統(tǒng)崩潰警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)儲(chǔ)備減小干擾增大干擾導(dǎo)致約束越限安全 緊急危險(xiǎn)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理二、電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的劃分二、電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的劃分電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)視和控制電廠動(dòng)力機(jī)械自動(dòng)控制電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)控制自動(dòng)控制電力安全裝置電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理發(fā)電自動(dòng)控制發(fā)電自動(dòng)控制無(wú)功/電壓有功/頻率電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝

10、置原理自動(dòng)裝置原理三、本課程主要內(nèi)容三、本課程主要內(nèi)容v電壓和頻率是電能質(zhì)量的兩個(gè)主要指標(biāo)。其通過(guò)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制和頻率有功功率自動(dòng)控制得以實(shí)現(xiàn)。v同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行操作是電氣設(shè)備正常運(yùn)行操作的重要內(nèi)容。v本課程側(cè)重于根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，在實(shí)施其自動(dòng)控制時(shí)所遵循的規(guī)律和自動(dòng)裝置的組成及運(yùn)行要求等方面進(jìn)行闡述。v數(shù)字化技術(shù)在本領(lǐng)域的應(yīng)用原理，典型數(shù)字式自動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理本課程主要內(nèi)容本課程主要內(nèi)容自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理 1.同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)發(fā)并列同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)發(fā)并列2.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)

11、控制系統(tǒng)3.勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性4.電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)5.電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減載及其他安全電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減載及其他安全自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制裝置6.電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理page21第一章第一章 自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理 n一、自動(dòng)裝置的組成n二、采樣、量化與編碼技術(shù)n三、交流采樣的電量計(jì)算和前置算法電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理page22自動(dòng)裝置自動(dòng)裝置(1)、硬件、硬件(2)、軟件、軟件(1)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)控

12、制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)、集散控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(1)、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件(嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng))(2)、應(yīng)用軟、應(yīng)用軟件件(1)、信號(hào)采集、信號(hào)采集(2)、參數(shù)設(shè)、參數(shù)設(shè)置置自動(dòng)裝置的組成自動(dòng)裝置的組成 第一章第一章 自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理page23 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集根本原理根本原理模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)微機(jī)型自動(dòng)裝置微機(jī)型自動(dòng)裝置CPU第一章第一章 自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理第二章第二章 同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)發(fā)并列同步發(fā)

13、電機(jī)的自動(dòng)發(fā)并列同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列的條件和原則同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列的條件和原則1.準(zhǔn)同期自動(dòng)并列的分析準(zhǔn)同期自動(dòng)并列的分析2.準(zhǔn)同期自動(dòng)并列裝置的實(shí)現(xiàn)原理準(zhǔn)同期自動(dòng)并列裝置的實(shí)現(xiàn)原理3.頻差調(diào)節(jié)的方法頻差調(diào)節(jié)的方法4.電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理第三章第三章 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)與要求勵(lì)磁系統(tǒng)的類型勵(lì)磁系統(tǒng)的整流電路并聯(lián)機(jī)組間無(wú)功分配勵(lì)磁裝置的原理電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理v 時(shí)間響應(yīng)曲線rtpptst：上升時(shí)間：超調(diào)量：瞬態(tài)響應(yīng)峰值時(shí)間：調(diào)整時(shí)間第四章第四章 勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性勵(lì)磁控制系統(tǒng)

14、的傳遞函數(shù)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理第五章第五章 電力系統(tǒng)頻率及有功功率的電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)v 電力系統(tǒng)頻率特性概述電力系統(tǒng)頻率特性概述 電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)條件下的頻率 f 是全系統(tǒng)一致的運(yùn)行參數(shù) 頻率變化是系統(tǒng)負(fù)荷與電源之間的功率失去平衡所致。 原動(dòng)機(jī)輸入功率：60pnf 機(jī)組的動(dòng)能)(111mKimmLGiTiWdtdPPP電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電網(wǎng)頻率變動(dòng)情況電網(wǎng)頻率變動(dòng)情況tP持續(xù)分量持續(xù)分量脈動(dòng)分量脈動(dòng)分量隨機(jī)分量隨機(jī)分量負(fù)荷瞬時(shí)變動(dòng)情況負(fù)荷瞬時(shí)變動(dòng)情況頻率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響： 偏離電力設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)； 影響用戶生

15、產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量； 頻率過(guò)低過(guò)高都會(huì)危及電網(wǎng)安全運(yùn)行 第五章第五章 電力系統(tǒng)頻率及有功功率的電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理調(diào)頻與有功功率調(diào)節(jié)是不可分的，應(yīng)滿足安全運(yùn)行約束；符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，發(fā)揮能源最大效益；頻率偏差控制在預(yù)定范圍內(nèi)，保證電能質(zhì)量。調(diào)頻是電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要任務(wù)之一調(diào)頻是電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要任務(wù)之一一般允許頻率偏差為一般允許頻率偏差為0.1Hz 電力系統(tǒng)頻率特性概述電力系統(tǒng)頻率特性概述第五章第五章 電力系統(tǒng)頻率及有功功率的電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理v自動(dòng)低頻減載工作原理最大功率缺額最大功率缺額的確定的確定裝置的動(dòng)作順序裝置的動(dòng)作順序頻率級(jí)