緒論-楊冠城《電力系統(tǒng)自動裝置原理》1

1、電力系統(tǒng)自動裝置原理電力學(xué)院電力學(xué)院1.1.1l課程性質(zhì)：課程性質(zhì)：l電力系統(tǒng)自動化（裝置）電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課。l本課程是實現(xiàn)發(fā)電廠、變電站綜合自動化的基礎(chǔ)。l電力系統(tǒng)自動裝置正向著微機化、智能化方向發(fā)展。l因此，本課程能體現(xiàn)現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)。v教學(xué)目的：教學(xué)目的：通過本課程的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們了解電力系統(tǒng)自動化、電力系統(tǒng)自動裝置的重要意義，掌握電力系統(tǒng)中常用自動裝置的作用、構(gòu)成、工作原理、性能、運行特性以及有關(guān)參數(shù)的整定計算，了解電力系統(tǒng)中常用的自動裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。v課程任務(wù)：課程任務(wù)：學(xué)生學(xué)好了本課程，畢業(yè)后從事電力系統(tǒng)運行、自動裝置的調(diào)試、自動化設(shè)備的研制開發(fā)、銷售、維

2、護等方面的工作。緒論電力系統(tǒng)及其運行電力系統(tǒng)及其運行 1.電力系統(tǒng)自動控制的劃分電力系統(tǒng)自動控制的劃分2.電力系統(tǒng)自動化發(fā)展趨勢電力系統(tǒng)自動化發(fā)展趨勢3.本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容4.緒 論l（一）引言（一）引言 l電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的定義定義及及特點特點l對電力系統(tǒng)運行的對電力系統(tǒng)運行的基本要求基本要求及電力系統(tǒng)正及電力系統(tǒng)正常運行的常運行的基本保障基本保障 l（二）電力系統(tǒng)自動控制的劃分（二）電力系統(tǒng)自動控制的劃分 l一般的控制系統(tǒng)一般的控制系統(tǒng)l電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的分類電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的分類一、何謂電力系統(tǒng)？（一）電力系統(tǒng)的組成：（一）電力系統(tǒng)的組成：發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能

3、，電能發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能，電能經(jīng)變壓器和電力線路傳送到并分配到用戶，在那里經(jīng)過電動經(jīng)變壓器和電力線路傳送到并分配到用戶，在那里經(jīng)過電動機、電爐、電燈等用電設(shè)備又將電能轉(zhuǎn)換為機械能、熱能、機、電爐、電燈等用電設(shè)備又將電能轉(zhuǎn)換為機械能、熱能、光能等。由這些光能等。由這些生產(chǎn)、變換、傳送、分配、消耗電能的電氣生產(chǎn)、變換、傳送、分配、消耗電能的電氣設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就是電力系統(tǒng)。就是電力系統(tǒng)。GT1T2SL電力負(fù)荷電力負(fù)荷發(fā)電機發(fā)電機變壓器變壓器變壓器變壓器輸電電路輸電電路圖：簡單電力系統(tǒng)圖：簡單電力系統(tǒng)電力網(wǎng)：電力網(wǎng)：變壓器和不同電壓等級輸電線路組成的網(wǎng)絡(luò)

4、（由輸變壓器和不同電壓等級輸電線路組成的網(wǎng)絡(luò)（由輸電、變電、配電設(shè)備及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成），簡稱電、變電、配電設(shè)備及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成），簡稱電網(wǎng)電網(wǎng)電力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)：發(fā)電機、電力網(wǎng)和用電設(shè)備組成發(fā)電機、電力網(wǎng)和用電設(shè)備組成動力系統(tǒng)：動力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)+發(fā)電廠的動力部分（火力發(fā)電廠的鍋爐、發(fā)電廠的動力部分（火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）堆等）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電配電配電網(wǎng)配電網(wǎng)電力系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)組成中國電網(wǎng)區(qū)域劃分中國電網(wǎng)區(qū)域劃分南方

5、電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司國家電網(wǎng)公司國家電網(wǎng)公司大型區(qū)域電網(wǎng)大型區(qū)域電網(wǎng)一般由一般由省級省級或地市級電網(wǎng)組成或地市級電網(wǎng)組成，比如，比如華中電網(wǎng)，他們的結(jié)構(gòu)圖華中電網(wǎng)，他們的結(jié)構(gòu)圖如下：如下：華中電網(wǎng)在全國電網(wǎng)系統(tǒng)中處于樞紐地位，承擔(dān)主要的西電東送任華中電網(wǎng)在全國電網(wǎng)系統(tǒng)中處于樞紐地位，承擔(dān)主要的西電東送任務(wù)。華中電網(wǎng)由河南電網(wǎng)、四川電網(wǎng)、重慶電網(wǎng)、湖北電網(wǎng)、江西務(wù)。華中電網(wǎng)由河南電網(wǎng)、四川電網(wǎng)、重慶電網(wǎng)、湖北電網(wǎng)、江西電網(wǎng)、湖南電網(wǎng)六部分組成。其中河南電網(wǎng)與西北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)電網(wǎng)、湖南電網(wǎng)六部分組成。其中河南電網(wǎng)與西北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)相連，湖北電網(wǎng)與華東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)相連。相連，湖北電網(wǎng)與華東電網(wǎng)

6、、南方電網(wǎng)相連。 中國電網(wǎng)區(qū)域劃分發(fā)電廠l利用利用自然界蘊藏的自然界蘊藏的各種能源來生產(chǎn)電能各種能源來生產(chǎn)電能。按所。按所使用能源不同，發(fā)電廠可以火力、水力、風(fēng)力、使用能源不同，發(fā)電廠可以火力、水力、風(fēng)力、潮汐、原子能以及太陽能發(fā)電廠等。潮汐、原子能以及太陽能發(fā)電廠等。l能量轉(zhuǎn)換過程：能量轉(zhuǎn)換過程：（二）電力系統(tǒng)特點：（二）電力系統(tǒng)特點： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大：結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大：電力網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng) 電力系統(tǒng)的運行要求電力系統(tǒng)中的發(fā)電與用電及時電力系統(tǒng)的運行要求電力系統(tǒng)中的發(fā)電與用電及時平衡平衡 ：電源和負(fù)荷間功率平衡、電能不能儲存，所有傳輸環(huán)節(jié)暢通無阻，因此生產(chǎn)、變換、輸送、分配各設(shè)備環(huán)節(jié)需緊密配合。 輸

7、電網(wǎng)絡(luò)的整體性質(zhì)輸電網(wǎng)絡(luò)的整體性質(zhì) ：設(shè)備的部分損害或者強迫停運并不僅僅只影響局部，有可能會引起整體的問題 。 特別重要：特別重要：電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，所以電力供應(yīng)通常被要求高度可靠 。 過渡過程非常短促：過渡過程非常短促：所有突變引起的電磁變化及其迅速地影響整個系統(tǒng)（光速），設(shè)備操作需在及短時間內(nèi)完成快速控制和快速排除故障。電力系統(tǒng)新特點l 1.大機組、高電壓、大電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)l 2.新型設(shè)備的應(yīng)用：HVDC(高壓直流輸電)、l FACTS（柔性交流輸電系統(tǒng)）：應(yīng)用大功率、高性能的電力電子元件制成可控的有功或無功電源以及電網(wǎng)的一次設(shè)備等，以實現(xiàn)對輸電系統(tǒng)的電壓、阻抗、相位角、功率、潮流等

8、的靈活控制，將原基本不可控的電網(wǎng)變得可以全面控制，從而大大提高電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性，使得現(xiàn)有輸電線路的輸送能力大大提高。l 3.新型能源的應(yīng)用：核能、風(fēng)力、潮汐、秸稈v 1. 保證供電可靠保證供電可靠 v 2. 保證電能質(zhì)量：頻率、電壓、波形保證電能質(zhì)量：頻率、電壓、波形 v3. 保證電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性（環(huán)保）保證電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性（環(huán)保） （三）對系統(tǒng)的基本要求電能質(zhì)量：電能質(zhì)量：u頻率頻率 額定頻率：額定頻率： 50Hz50Hz 頻率偏差和延時時間：頻率偏差和延時時間：0.2Hz0.2Hz，持續(xù)時間小于，持續(xù)時間小于3030分鐘分鐘u電壓電壓 電壓偏差：電壓偏差： 36kV36kV

9、及以上：正負(fù)偏差的絕對值之和小于及以上：正負(fù)偏差的絕對值之和小于額額 定電壓的定電壓的10%10%；220V220V：額定電壓的：額定電壓的+7%+7%、-10%-10% 三相平衡度：三相平衡度：2%2%u波形：波形：正弦波電壓和電流有諧波畸變率的限制正弦波電壓和電流有諧波畸變率的限制對系統(tǒng)的基本要求（四）基本保障可靠、靈活的繼電保護和安全自動裝置（“硬設(shè)備”）；調(diào)度控制中心（“軟設(shè)備”）；自動化水平要求越來越高。 （五）電力系統(tǒng)自動化的必要性（五）電力系統(tǒng)自動化的必要性1. 電網(wǎng)規(guī)模擴大：電網(wǎng)規(guī)模擴大：結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大:容量大、設(shè)備多容量大、設(shè)備多2. 電能質(zhì)量要求：電能質(zhì)量要求

10、：電壓、頻率、波形。影響：減產(chǎn)、電壓、頻率、波形。影響：減產(chǎn)、廢品、設(shè)備損壞、危機安全廢品、設(shè)備損壞、危機安全3. 管理方式轉(zhuǎn)變：管理方式轉(zhuǎn)變：減員增效、無人值守、電子化管減員增效、無人值守、電子化管理理 結(jié)論結(jié)論：保證電力系統(tǒng)：保證電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行單靠運行單靠發(fā)發(fā)電廠電廠、變電站變電站和和調(diào)度中心調(diào)度中心運行值班人員運行值班人員進行進行人工人工監(jiān)視和操作監(jiān)視和操作是根本無法實現(xiàn)的，必須依靠是根本無法實現(xiàn)的，必須依靠自動裝自動裝置和設(shè)備置和設(shè)備才能實現(xiàn)。才能實現(xiàn)。電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)自動化是分不開的。電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)自動化是分不開的。 u 一般控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般控制

11、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二、電力系統(tǒng)自動控制的劃分測量信息控制信息控制對象附加信息控制裝置圖2：一般控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二、電力系統(tǒng)自動控制的劃分二、電力系統(tǒng)自動控制的劃分這個系統(tǒng)被稱為電力系統(tǒng)這個系統(tǒng)被稱為電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)或或電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動監(jiān)視與控制系統(tǒng)自動監(jiān)視與控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)信息信息電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置自動裝置電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)遠動遠動和和通信通信裝置裝置信息處理信息處理確定實時確定實時數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型做出做出控制決策控制決策運行的運行的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、參數(shù)、參數(shù)、事故狀事故狀態(tài)態(tài)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)運行運行的的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和參和參數(shù)數(shù)控控制和制和調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)度中心調(diào)度中心調(diào)度計算機調(diào)

12、度計算機YX、YCYT、YKYT、YKYX、YC圖圖3 電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)工作模式圖電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)工作模式圖根據(jù)根據(jù)運行運行的結(jié)的結(jié)構(gòu)構(gòu)根據(jù)運根據(jù)運行的要行的要求求遙信（遙信（YXYX）遙測（遙測（YCYC） 遙調(diào)（遙調(diào)（YTYT）遙控（遙控（YKYK）遙視（遙視（YSYS）+ += =電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)五五“遙遙”電力系統(tǒng)自動監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)自動監(jiān)視和控制電廠動力機械自動控制電廠動力機械自動控制電力系統(tǒng)電氣設(shè)備自動裝置電力系統(tǒng)電氣設(shè)備自動裝置電力系統(tǒng)中自控系統(tǒng)的劃分 ：電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控與調(diào)度電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控與調(diào)度自動化系統(tǒng)，為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，為電網(wǎng)調(diào)度服務(wù)，旨在提高電力系統(tǒng)服務(wù)，

13、旨在提高電力系統(tǒng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行水平水平是電廠自動控制的主要組是電廠自動控制的主要組成部分，需配置專門的計成部分，需配置專門的計算機進行監(jiān)控；不同類型算機進行監(jiān)控；不同類型電廠差異很大（水輪機、電廠差異很大（水輪機、汽輪機、核反應(yīng)堆）。汽輪機、核反應(yīng)堆）?？刂频膶ο笫前l(fā)電廠、變控制的對象是發(fā)電廠、變電所電所電氣設(shè)備電氣設(shè)備1.1.2GG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電配電配電網(wǎng)配電網(wǎng)控制中心控制中心遠動通信遠動通信1 1. 電力系統(tǒng)自動監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)自動監(jiān)視和控制 四遙：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)四遙：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)l SCA

14、DA（Supervisory Control and Data Acquisition）平臺+高級應(yīng)用分析 。l 即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。l SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。返回返回返回電網(wǎng)部分 電力系統(tǒng)自動裝置電力系統(tǒng)自動裝置低頻減載低頻減載調(diào)速器、勵調(diào)速器、勵磁調(diào)節(jié)器磁調(diào)節(jié)器并列并列線路自動重合

15、閘線路自動重合閘備用電源自投備用電源自投故障錄波器故障錄波器2.電力系統(tǒng)自動裝置的任務(wù)電力系統(tǒng)自動裝置的任務(wù) 提高供電的可靠性提高供電的可靠性（如自動重合閘、備用電源自動投（如自動重合閘、備用電源自動投入等裝置）；入等裝置）； 保證電能質(zhì)量、提高系統(tǒng)經(jīng)濟運行水平、減輕運行人保證電能質(zhì)量、提高系統(tǒng)經(jīng)濟運行水平、減輕運行人員的勞動強度員的勞動強度（如自動調(diào)節(jié)裝置、低頻減載裝置、自（如自動調(diào)節(jié)裝置、低頻減載裝置、自動并列裝置等）；動并列裝置等）； 自動記錄故障過程，有利于分析處理事故自動記錄故障過程，有利于分析處理事故（如故障錄（如故障錄波器等）。波器等）。 u 這是保證電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行，保證電

16、網(wǎng)電能質(zhì)量這是保證電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行，保證電網(wǎng)電能質(zhì)量符合指標(biāo)，進而實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟運行的重要自動化技術(shù)。符合指標(biāo)，進而實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟運行的重要自動化技術(shù)。包括發(fā)電自動控制及發(fā)電廠、變電所電氣主接線運行操作的自動裝置，分自動調(diào)節(jié)裝置自動調(diào)節(jié)裝置和自動操作裝置自動操作裝置。 l 自動調(diào)節(jié)裝置：自動調(diào)節(jié)裝置： 發(fā)電機勵磁自動控制裝置（Q/U控制） 頻率/有功功率自動控制裝置（P/f控制） l 自動操作裝置：自動操作裝置： 正常運行操作（自動并列操作裝置） 反事故操作（繼電保護、自動重合閘、低頻減載、自動解列、自動切機、電氣制動) :電網(wǎng)突然發(fā)生事故，為防止事故擴大的緊急操作。 電力系統(tǒng)安全自動控制裝置

17、：防止電力系統(tǒng)的系統(tǒng)性事故采取相應(yīng)對策的自動操作裝置。3、 電力系統(tǒng)自動裝置自動裝置控制框圖控制器控制器控制控制對象對象給定給定測量測量自動控制型裝置自動控制型裝置電力系統(tǒng)自動裝置器件l 1）保證同步發(fā)電機并列操作的準(zhǔn)確性和安全性的自動并列裝置；l 2）保證電壓水平，提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性的自動調(diào)節(jié)勵磁AER；l 3）保證系統(tǒng)頻率水平且使系統(tǒng)負(fù)荷在同步發(fā)電機之間實現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟分配的自動調(diào)頻；l 4）反事故安全自動裝置自動重合閘ARD；l 5）備用電源和備用自動投入ATS；l 6）自動按頻率減負(fù)荷AFL等。u 電力自動化是上述電力自動化是上述3種類型自動控制系統(tǒng)的綜合種類型自動控制系統(tǒng)的綜合發(fā)電

18、自動控制示意圖4.靈活交流輸電系統(tǒng)(FACTS)l 靈活交流輸電系統(tǒng)，是指以晶閘管置換傳統(tǒng)交流輸電系統(tǒng)中各種機械式調(diào)節(jié)器和開關(guān)后所呈現(xiàn)的新系統(tǒng)。l 是近年來發(fā)展起來的一種集電力技術(shù)、電力電子技術(shù)、微處理與微電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為一體的綜合而成的用于控制交流輸電的新技術(shù)。l 主要類型：并聯(lián)型裝置、串聯(lián)型裝置、串并聯(lián)裝置，可對電力系統(tǒng)的電壓、相角、潮流等進行調(diào)節(jié)。l 優(yōu)點：在這種系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的潮流更易于控制，線路的輸送能力可大幅度提高，各種故障得以及早隔離，以致系統(tǒng)的運行更靈活、穩(wěn)定、可靠。5.電力安全裝置l發(fā)電廠、變電所等電力系統(tǒng)運行操作的安全裝置，是為了保證電力系統(tǒng)運行人員的人身運行安

19、全的監(jiān)護裝置。l電力操作是很危險的工作，安全裝置成為研究目標(biāo)。還在發(fā)展中。三、電力系統(tǒng)運行的三、電力系統(tǒng)運行的正常狀態(tài)正常狀態(tài)和和非正常狀態(tài)非正常狀態(tài)l 正常狀態(tài)正常狀態(tài)：l 滿足滿足不等式約束條件不等式約束條件lfmin f fmax lUmin U Umax lPGi.min P PGi.maxlQGi.min Q QGi.maxlSGi.min S SGi.max等式約束條件：二、電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及其相應(yīng)的調(diào)度控制二、電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及其相應(yīng)的調(diào)度控制圖圖1-8電力系統(tǒng)運行狀態(tài)示意電力系統(tǒng)運行狀態(tài)示意圖圖正常狀態(tài)正常狀態(tài)（滿足負(fù)荷需求，進行經(jīng)濟運行）（滿足負(fù)荷需求，進行經(jīng)濟運行）系統(tǒng)

20、崩潰系統(tǒng)崩潰（切機、切負(fù)荷、斷開線路）（切機、切負(fù)荷、斷開線路）恢復(fù)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)（重新并列（重新并列,恢復(fù)對用戶供電）恢復(fù)對用戶供電）警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)（預(yù)防性控制）（預(yù)防性控制）緊急狀態(tài)緊急狀態(tài)（緊急控制）（緊急控制）儲備系數(shù)小或儲備系數(shù)小或干擾概率增大干擾概率增大超越不等式超越不等式約束條件約束條件預(yù)防性控制預(yù)防性控制重新帶負(fù)荷重新帶負(fù)荷緊急緊急控制控制并列并列切負(fù)荷切負(fù)荷解列解列系統(tǒng)保持原態(tài)系統(tǒng)保持原態(tài)系統(tǒng)解系統(tǒng)解列列安全的安全的不安全不安全負(fù)荷增加負(fù)荷增加或故障或故障l 系統(tǒng)系統(tǒng)滿足滿足所有等式所有等式和和不等式約束條件不等式約束條件；l 系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機發(fā)電機有一定的有一定的旋轉(zhuǎn)

21、備用容量旋轉(zhuǎn)備用容量，l 輸變電設(shè)備輸變電設(shè)備也有一定的也有一定的富裕容量富裕容量，l 在負(fù)在負(fù)荷增加或減少荷增加或減少時，系統(tǒng)時，系統(tǒng)頻率頻率和和電壓值電壓值在在質(zhì)量指質(zhì)量指標(biāo)規(guī)定的范圍之內(nèi)標(biāo)規(guī)定的范圍之內(nèi),并向系統(tǒng)用戶并向系統(tǒng)用戶供應(yīng)合格的電能供應(yīng)合格的電能；l 電力系統(tǒng)中各電力系統(tǒng)中各發(fā)電和輸、變電設(shè)備發(fā)電和輸、變電設(shè)備的的運行參數(shù)運行參數(shù)都在都在規(guī)定的限額之內(nèi)規(guī)定的限額之內(nèi)；(一一)正常狀態(tài)正常狀態(tài)l 電力系統(tǒng)有一定的電力系統(tǒng)有一定的安全水平安全水平，在，在正常干擾正常干擾（如電力（如電力系統(tǒng)負(fù)荷的隨機變化，正常的設(shè)備操作等）系統(tǒng)負(fù)荷的隨機變化，正常的設(shè)備操作等）下下電力電力系統(tǒng)系統(tǒng)只

22、從只從一個正常狀態(tài)連續(xù)變化到另一個正常狀態(tài)一個正常狀態(tài)連續(xù)變化到另一個正常狀態(tài)，而不會產(chǎn)生有害后果而不會產(chǎn)生有害后果l 正常狀態(tài)下的電力系統(tǒng)是安全的，可以實施經(jīng)濟運正常狀態(tài)下的電力系統(tǒng)是安全的，可以實施經(jīng)濟運行調(diào)度行調(diào)度( (二二) )警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)l 當(dāng)當(dāng)負(fù)荷增加負(fù)荷增加過多過多，l 或或發(fā)電機組因故障而發(fā)電機組因故障而計劃外計劃外停運停運, ,l 或或因發(fā)電機、變壓器、輸電線路等電力設(shè)備的因發(fā)電機、變壓器、輸電線路等電力設(shè)備的運行運行環(huán)境惡化環(huán)境惡化，l 使電力系統(tǒng)中的使電力系統(tǒng)中的某些電力設(shè)備的某些電力設(shè)備的備用容量備用容量減少到減少到l 使電力系統(tǒng)的使電力系統(tǒng)的安全水平不能承受安全水

23、平不能承受正常干擾正常干擾的程度時的程度時, ,l 電力系統(tǒng)就進入了電力系統(tǒng)就進入了警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)。l 警戒狀態(tài)下，電力系統(tǒng)運行的所有警戒狀態(tài)下，電力系統(tǒng)運行的所有等式和不等式約束條等式和不等式約束條件均滿足件均滿足，仍能向用戶供應(yīng)，仍能向用戶供應(yīng)合格的電能合格的電能。l 從從用戶的角度來看電力系統(tǒng)用戶的角度來看電力系統(tǒng)仍處于正常狀態(tài)仍處于正常狀態(tài)。l 但從但從電力系統(tǒng)調(diào)度控制來看電力系統(tǒng)調(diào)度控制來看, ,警戒狀態(tài)是一種不安全狀態(tài)警戒狀態(tài)是一種不安全狀態(tài), ,與正常狀態(tài)是有區(qū)別的。與正常狀態(tài)是有區(qū)別的。l 兩者的兩者的區(qū)別在于區(qū)別在于：警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)下電能質(zhì)量仍合格，但與下電能質(zhì)量仍合格，

24、但與正正常狀態(tài)常狀態(tài)相比與不合格更接近相比與不合格更接近了；了；l 設(shè)備運行參數(shù)在允許設(shè)備運行參數(shù)在允許上、下限值之內(nèi)上、下限值之內(nèi)，但與，但與正常狀態(tài)正常狀態(tài)相相比比更接近更接近上限值或下限值了。上限值或下限值了。l 警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)下下, , 系統(tǒng)系統(tǒng)受正常干擾受正常干擾，特別是，特別是發(fā)生故障時發(fā)生故障時，可能出現(xiàn)不等式約束條件不成立的情況，使系統(tǒng)進可能出現(xiàn)不等式約束條件不成立的情況，使系統(tǒng)進入到入到不正常狀態(tài)不正常狀態(tài)。l 例如，例如，使某些變壓器或線路過載，使某些母線電壓使某些變壓器或線路過載，使某些母線電壓低于下限值等低于下限值等。l 警戒狀態(tài)下的警戒狀態(tài)下的電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)是是不

25、安全的不安全的, ,l 調(diào)度控制需采取調(diào)度控制需采取預(yù)防性控制措施預(yù)防性控制措施, ,使使系統(tǒng)恢復(fù)到系統(tǒng)恢復(fù)到正常正常狀態(tài)狀態(tài)。l 例如例如, ,調(diào)整調(diào)整發(fā)電機出力發(fā)電機出力和和負(fù)荷配置、切換線路負(fù)荷配置、切換線路等等。l 這時這時經(jīng)濟調(diào)度經(jīng)濟調(diào)度就放到就放到次要地位次要地位了。了。(三)緊急狀態(tài)l 一個處于一個處于正常狀態(tài)或警戒狀態(tài)的電力系統(tǒng)正常狀態(tài)或警戒狀態(tài)的電力系統(tǒng)，l 如果受到如果受到嚴(yán)重干擾嚴(yán)重干擾，l 比如比如短路短路或或大容量發(fā)電機組的非正常退出大容量發(fā)電機組的非正常退出工作工作等，等，l 系統(tǒng)則有可能進入系統(tǒng)則有可能進入緊急狀態(tài)緊急狀態(tài)。l 緊急狀態(tài)下緊急狀態(tài)下, ,電力系統(tǒng)電

26、力系統(tǒng)某些不等式約束條件遭到破壞某些不等式約束條件遭到破壞, ,l 比如比如某些某些線路或變壓器線路或變壓器過載過載; ;某些某些母線電壓母線電壓低于下限值低于下限值等。等。l 等式約束條件仍能得到滿足等式約束條件仍能得到滿足，系統(tǒng)中的發(fā)電機組仍然繼系統(tǒng)中的發(fā)電機組仍然繼續(xù)同步運行，不切除負(fù)荷續(xù)同步運行，不切除負(fù)荷。l 緊急狀態(tài)下的電力系統(tǒng)是緊急狀態(tài)下的電力系統(tǒng)是危險的危險的。電力系統(tǒng)調(diào)度控制應(yīng)。電力系統(tǒng)調(diào)度控制應(yīng)盡快消除故障的影響盡快消除故障的影響, ,采取緊急控制措施采取緊急控制措施, ,爭取使系統(tǒng)恢爭取使系統(tǒng)恢復(fù)到復(fù)到警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)或或正常狀態(tài)正常狀態(tài)。(四四)系統(tǒng)崩潰系統(tǒng)崩潰l在緊急

27、狀態(tài)下在緊急狀態(tài)下, ,如果如果不能及時消除故障和采不能及時消除故障和采用適當(dāng)?shù)目刂拼胧┯眠m當(dāng)?shù)目刂拼胧? ,或者措施不能奏效或者措施不能奏效, ,電力電力系統(tǒng)系統(tǒng)可能失去穩(wěn)定可能失去穩(wěn)定。l在這種情況下在這種情況下為了為了不使事故進一步擴大不使事故進一步擴大并并保保證對部分重要負(fù)荷供電證對部分重要負(fù)荷供電, ,自動解列裝置可能自動解列裝置可能動作動作, ,調(diào)度人員也可以進行調(diào)度控制調(diào)度人員也可以進行調(diào)度控制, ,將一個將一個并聯(lián)運行的電力系統(tǒng)解列成幾部分并聯(lián)運行的電力系統(tǒng)解列成幾部分。l這時電力系統(tǒng)就進入了這時電力系統(tǒng)就進入了崩潰狀態(tài)崩潰狀態(tài)。l 系統(tǒng)崩潰時系統(tǒng)崩潰時, , 解列成的各子系統(tǒng)

28、中解列成的各子系統(tǒng)中等式和不等式的等式和不等式的約束條件均不能成立約束條件均不能成立。l 一些子系統(tǒng)由于一些子系統(tǒng)由于電源功率不足電源功率不足, ,不得不不得不大量切除負(fù)荷大量切除負(fù)荷; ;l 而另一些子系統(tǒng)可能由于而另一些子系統(tǒng)可能由于電源功率大大超過負(fù)荷電源功率大大超過負(fù)荷而而不得不讓不得不讓部分發(fā)電機組解列部分發(fā)電機組解列。l 系統(tǒng)崩潰時系統(tǒng)崩潰時, ,電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)度控制應(yīng)盡量挽救解列后的調(diào)度控制應(yīng)盡量挽救解列后的各個子系統(tǒng)各個子系統(tǒng), ,使其能部分供電使其能部分供電, ,避免系統(tǒng)瓦解避免系統(tǒng)瓦解。l 電力系統(tǒng)瓦解電力系統(tǒng)瓦解是由于不可控制的解列而造成的大面是由于不可控制的解列而造

29、成的大面積停電狀態(tài)。積停電狀態(tài)。(五)恢復(fù)狀態(tài)l 通過自動裝置和調(diào)度人員的調(diào)度控制，在崩潰系統(tǒng)通過自動裝置和調(diào)度人員的調(diào)度控制，在崩潰系統(tǒng)大體上穩(wěn)定下來以后，可使系統(tǒng)進入大體上穩(wěn)定下來以后，可使系統(tǒng)進入恢復(fù)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)。l 這時調(diào)度控制應(yīng)這時調(diào)度控制應(yīng)重新并列已解列的機組，增加并聯(lián)重新并列已解列的機組，增加并聯(lián)運行機組的出力，恢復(fù)對用戶供電，將已解列的系運行機組的出力，恢復(fù)對用戶供電，將已解列的系統(tǒng)重新并列統(tǒng)重新并列。l 根據(jù)實際情況將系統(tǒng)恢復(fù)到根據(jù)實際情況將系統(tǒng)恢復(fù)到警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)或或正常狀態(tài)正常狀態(tài)。 l 北美北美“814”大停電！大停電！l美國東部時間（美國東部時間（EDT）2003年

30、年8月月14日日16:11（北京時間（北京時間2003年年8月月15日日4:11），）， 美國美國8個州個州和加拿大部分地區(qū)突然大規(guī)模停電，所波及的和加拿大部分地區(qū)突然大規(guī)模停電，所波及的地區(qū)從密歇根州一直延伸到紐約州，直至加拿地區(qū)從密歇根州一直延伸到紐約州，直至加拿大境內(nèi)。大境內(nèi)。l事故中至少有事故中至少有21座電廠停運，其中包括位于美座電廠停運，其中包括位于美國國4個州的個州的9座核電廠，約座核電廠，約5000萬人受到影響，萬人受到影響，是世界有史以來最大的一次停電。當(dāng)時很多人是世界有史以來最大的一次停電。當(dāng)時很多人誤以為是恐怖襲擊，引起一片恐慌。后來據(jù)證誤以為是恐怖襲擊，引起一片恐慌。后

31、來據(jù)證實，該起事故由電力供應(yīng)故障引發(fā)。實，該起事故由電力供應(yīng)故障引發(fā)。 背景介紹l 其中紐約州其中紐約州80%供電中斷供電中斷在紐約，停電造成整個交通系統(tǒng)陷入全面癱瘓。上至飛機航班，下至地鐵運輸，都陷入停頓。停電造成地鐵列車沒有停在了隧道中，造成成千上萬名乘客被困在漆黑的地鐵隧道里。公共汽車就地停止運營，造成公路被堵塞。同時，辦公樓內(nèi)電梯停運、空調(diào)沒法開，許多上班族和商場內(nèi)的顧客陷入恐慌，沖到曼哈頓的各條大街之上。 背景介紹背景介紹北美北美“814”大停電波及地區(qū)大停電波及地區(qū)事故過程l第一階段：l （1）8月月14日日15:06 15:41，送電給俄亥俄州境內(nèi)的，送電給俄亥俄州境內(nèi)的克利夫蘭

32、地區(qū)三條克利夫蘭地區(qū)三條345kV線路線路ChamberlainHarding 、HannaJuniper 、StarS. Canton 因與大樹接觸而跳閘。因與大樹接觸而跳閘。（2） StarS. Canton線路切除后，送電到克利夫線路切除后，送電到克利夫蘭地區(qū)的多條蘭地區(qū)的多條138KV線路因嚴(yán)重過載切除；線路因嚴(yán)重過載切除；（3）16:06 SammisStar 345kV線路跳閘，由于此線路跳閘，由于此線路向俄亥俄州北部供電，致使俄亥俄州北部供電不線路向俄亥俄州北部供電，致使俄亥俄州北部供電不足，電壓大幅下降，切除了大量負(fù)荷；由于線路、發(fā)足，電壓大幅下降，切除了大量負(fù)荷；由于線路、發(fā)

33、電機、低頻減載沒有相互協(xié)調(diào)，事故繼續(xù)擴大；電機、低頻減載沒有相互協(xié)調(diào)，事故繼續(xù)擴大；（4）16:08 加拿大與美國東部發(fā)生明顯的功率搖擺。加拿大與美國東部發(fā)生明顯的功率搖擺。又有兩回線（又有兩回線（E.LimaFostoria和和MuskingumOH Central）跳開，俄亥俄州北部功率嚴(yán)重不足，約）跳開，俄亥俄州北部功率嚴(yán)重不足，約2200MW功率從密歇根州流向俄亥俄州。密歇根州功率從密歇根州流向俄亥俄州。密歇根州至安大略省的潮流發(fā)生逆轉(zhuǎn)，約至安大略省的潮流發(fā)生逆轉(zhuǎn)，約200MW功率從安大功率從安大略省流向密歇根州。密歇根州電壓下降，使密歇根略省流向密歇根州。密歇根州電壓下降，使密歇根州

34、中部兩座電廠共計州中部兩座電廠共計1800MW機組在機組在15s內(nèi)相繼跳內(nèi)相繼跳閘，導(dǎo)致密歇根州電壓崩潰。閘，導(dǎo)致密歇根州電壓崩潰。事故過程第二階段：l（5）16:10 Campbell 電廠電廠3號機組跳閘；號機組跳閘； HamptonThetford 345kV線路跳閘；線路跳閘；OneidaMajestic 345kV線路跳閘；線路跳閘；ITC系統(tǒng)電系統(tǒng)電壓崩潰，造成密歇根州壓崩潰，造成密歇根州30條線路跳閘，條線路跳閘，METC與與ITC間的聯(lián)絡(luò)線斷開，使間的聯(lián)絡(luò)線斷開，使ITC成為孤島。此時成為孤島。此時俄亥俄州仍從密歇根州吸取功率。從安大略省俄亥俄州仍從密歇根州吸取功率。從安大略省

35、流向密歇根州的功率達到流向密歇根州的功率達到2800MW。事故過程第三階段：l（6）16:11 Avon電廠電廠9號機組跳閘；號機組跳閘；BeaverDavis Besse 線路跳閘；線路跳閘；MidwayLemoyneFoster 138kV線路跳閘；線路跳閘；俄亥俄州俄亥俄州Perry 核電站的核電站的1號機組跳閘。號機組跳閘。(9)16:17 Fermi 核電站全部機組跳閘。核電站全部機組跳閘。(10)16:1716:21 密歇根州許多線路跳閘，并有密歇根州許多線路跳閘，并有以下發(fā)電機組退出運行：以下發(fā)電機組退出運行：St. Clair 7號機組，號機組，Judd電站機組，電站機組，Mo

36、nroe 1、2 、3 號機組，號機組，Greenwood電站機組，電站機組，St.Clair 2、4、6號機組，號機組，Trenton 7、8、9號機組。號機組。事故過程l此次事故此次事故停電停電29小時小時，共計，共計損失負(fù)荷損失負(fù)荷61800MW，受停電影響人數(shù)，受停電影響人數(shù)5000萬。直接萬。直接損失為損失為10.5億美元，間接損失約億美元，間接損失約300億美元。億美元。 l在在16：06分后的分后的8分鐘內(nèi)，分鐘內(nèi)，切除切除超過了超過了400條線路條線路，531臺發(fā)電機臺發(fā)電機，而且大多是在最后，而且大多是在最后12S內(nèi)切除的。內(nèi)切除的。事故分析l 事故主要輸電線潮流過重，過負(fù)荷

37、引起重要電源或多回重事故主要輸電線潮流過重，過負(fù)荷引起重要電源或多回重要輸電線跳掉，造成了潮流大轉(zhuǎn)移，切（甩）大量負(fù)荷而要輸電線跳掉，造成了潮流大轉(zhuǎn)移，切（甩）大量負(fù)荷而保住了主系統(tǒng)沒瓦解！保住了主系統(tǒng)沒瓦解！l 531臺發(fā)電機切除原因復(fù)雜，有臺發(fā)電機切除原因復(fù)雜，有過電流、低電壓、勵磁系過電流、低電壓、勵磁系統(tǒng)故障或保護、頻率過高、廠用電消失或控制系統(tǒng)故障切統(tǒng)故障或保護、頻率過高、廠用電消失或控制系統(tǒng)故障切機，有機，有40%找不到切除原因；找不到切除原因；l 切（甩）負(fù)荷過多，使事故后系統(tǒng)切（甩）負(fù)荷過多，使事故后系統(tǒng)頻率頻率和部分地區(qū)和部分地區(qū)電壓電壓均均高于額定值，說明其自動裝置整定也不

38、到家；高于額定值，說明其自動裝置整定也不到家；l 事后分析證明，如果在裝設(shè)了事后分析證明，如果在裝設(shè)了低壓減載低壓減載，切去，切去1500MW，則事故可能只局限于該區(qū)；則事故可能只局限于該區(qū)；l 有多重故障相繼發(fā)生，導(dǎo)致此嚴(yán)重后果！有多重故障相繼發(fā)生，導(dǎo)致此嚴(yán)重后果！電網(wǎng)控制系統(tǒng)的電網(wǎng)控制系統(tǒng)的任何細(xì)小誤動作和失控都將帶來災(zāi)難性后果任何細(xì)小誤動作和失控都將帶來災(zāi)難性后果 事故分析事故與自動控制裝置的關(guān)系l1.勵磁控制l2.無功分配l3.頻率調(diào)整l4.低頻減載l5.低壓減載l6.發(fā)動機組自動并列 隨著發(fā)電機單機容量、電力系統(tǒng)容量、電網(wǎng)規(guī)隨著發(fā)電機單機容量、電力系統(tǒng)容量、電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，對運行

39、水平的要求越來越高，模的不斷擴大，對運行水平的要求越來越高，電力電力系統(tǒng)綜合自動化程度也越來越高，電力系統(tǒng)自動裝系統(tǒng)綜合自動化程度也越來越高，電力系統(tǒng)自動裝置的使用也越來越廣泛，電力系統(tǒng)自動裝置正向著置的使用也越來越廣泛，電力系統(tǒng)自動裝置正向著微機化、智能化方向發(fā)展。微機化、智能化方向發(fā)展。 五、電力自動化裝置發(fā)展趨勢五、電力自動化裝置發(fā)展趨勢國家發(fā)展和改革委員會能源局指出：國家發(fā)展和改革委員會能源局指出： 提高能源利用效率和效益，保護生態(tài)環(huán)境，不斷提高能源利用效率和效益，保護生態(tài)環(huán)境，不斷開發(fā)利用新的能源發(fā)電技術(shù)裝備，將成為未來開發(fā)利用新的能源發(fā)電技術(shù)裝備，將成為未來20年電年電力工業(yè)新的發(fā)

40、展方向。其中，輸變電設(shè)備將向緊湊型、力工業(yè)新的發(fā)展方向。其中，輸變電設(shè)備將向緊湊型、高可靠性方向發(fā)展，數(shù)字化、智能化和信息化將成為高可靠性方向發(fā)展，數(shù)字化、智能化和信息化將成為配、用電設(shè)備的發(fā)展重點。配、用電設(shè)備的發(fā)展重點。 l 具體發(fā)展方向具體發(fā)展方向 （1）大力發(fā)展水電、太陽能、核電、風(fēng)力、坑口）大力發(fā)展水電、太陽能、核電、風(fēng)力、坑口發(fā)電等新的能源發(fā)電技術(shù)。發(fā)電等新的能源發(fā)電技術(shù)。 1千克鈾千克鈾-235裂變釋放的能量裂變釋放的能量=2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的能量燒釋放的能量 一座一座100萬千瓦的火電站一年燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤約萬千瓦的火電站一年燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤約300萬噸萬噸,而一座而一座1

41、00萬千瓦的核電站一年消耗核燃料僅萬千瓦的核電站一年消耗核燃料僅約約30噸。噸。 1、電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向（2）提高單臺機組容量；）提高單臺機組容量； 國內(nèi)最大機組國內(nèi)最大機組華能玉環(huán)電廠華能玉環(huán)電廠,位于浙江省溫州市玉環(huán)縣，位于浙江省溫州市玉環(huán)縣，是我國目前建設(shè)容量最大的火力發(fā)電廠。華能玉環(huán)電廠將是我國目前建設(shè)容量最大的火力發(fā)電廠。華能玉環(huán)電廠將連續(xù)建設(shè)連續(xù)建設(shè)4臺臺yi百萬千瓦超超臨界汽輪發(fā)電機組。首臺機組百萬千瓦超超臨界汽輪發(fā)電機組。首臺機組2007年投產(chǎn)發(fā)電。其單臺機組的額定功率年投產(chǎn)發(fā)電。其單臺機組的額定功率95萬千瓦，最大萬千瓦，最大出力出力106萬千瓦，機組各項技術(shù)參數(shù)都是國內(nèi)

42、最高水平萬千瓦，機組各項技術(shù)參數(shù)都是國內(nèi)最高水平,在世在世界上也處于領(lǐng)先地位。界上也處于領(lǐng)先地位。 其鍋爐效率為其鍋爐效率為93.88、供電煤耗為、供電煤耗為283.2克克/千瓦時，機千瓦時，機組熱效率高達組熱效率高達45.4，達到國際先進水平。，達到國際先進水平。 據(jù)測算據(jù)測算,如果國內(nèi)燃煤發(fā)電廠熱效率都達到如果國內(nèi)燃煤發(fā)電廠熱效率都達到45的水平的水平,按按2006年全國火電發(fā)電量計算年全國火電發(fā)電量計算,相當(dāng)于全年可以少燒約相當(dāng)于全年可以少燒約2億噸億噸標(biāo)準(zhǔn)煤標(biāo)準(zhǔn)煤,減少二氧化碳排放約減少二氧化碳排放約5.4億噸。億噸。 l（3）提高投運機組容量）提高投運機組容量 ，減少備用設(shè)備，減少備

43、用設(shè)備 （4）提高輸電電壓，減少損耗，節(jié)約有色金屬用量；）提高輸電電壓，減少損耗，節(jié)約有色金屬用量； （5）擴大整個電網(wǎng)容量，建立聯(lián)合電網(wǎng)。）擴大整個電網(wǎng)容量，建立聯(lián)合電網(wǎng)。 現(xiàn)代化電力工業(yè)的一個重要標(biāo)志是電網(wǎng)化、系統(tǒng)化，現(xiàn)代化電力工業(yè)的一個重要標(biāo)志是電網(wǎng)化、系統(tǒng)化， 將發(fā)電、輸變電、供電、用電組織成一個區(qū)域性大網(wǎng)絡(luò)，將發(fā)電、輸變電、供電、用電組織成一個區(qū)域性大網(wǎng)絡(luò)， 形成聯(lián)合電網(wǎng)或統(tǒng)一電力系統(tǒng)。形成聯(lián)合電網(wǎng)或統(tǒng)一電力系統(tǒng)。2.2.電廠自動化電廠自動化 1 1. 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化電力系統(tǒng)調(diào)度自動化 2、電力系統(tǒng)自動化由許多子系統(tǒng)組成、電力系統(tǒng)自動化由許多子系統(tǒng)組成 ：3.3.變電站自動化變電

44、站自動化 分為：發(fā)電和輸電調(diào)度自動化（通常稱電網(wǎng)調(diào)度自動化）分為：發(fā)電和輸電調(diào)度自動化（通常稱電網(wǎng)調(diào)度自動化） 配電網(wǎng)調(diào)度自動化（通常稱配電自動）配電網(wǎng)調(diào)度自動化（通常稱配電自動）包括：動力機械自控系統(tǒng)包括：動力機械自控系統(tǒng) 自動發(fā)電量控制系統(tǒng)（自動發(fā)電量控制系統(tǒng)（AGC） 自動電壓控制系統(tǒng)（自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）包括：包括： 微機監(jiān)控、微機保護、遠動控制（綜合自動化）微機監(jiān)控、微機保護、遠動控制（綜合自動化）大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心省調(diào)度中心省調(diào)度中心省調(diào)度中心省調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心主網(wǎng)樞紐變電所主網(wǎng)樞紐變電所（500KV以上）以上）大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)

45、度中心國家調(diào)度中心國家調(diào)度中心大型火電廠、水電廠大型火電廠、水電廠和核電廠和核電廠地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所省直接調(diào)度變電站省直接調(diào)度變電站大型火電廠、水電廠大型火電廠、水電廠省調(diào)度中心省調(diào)度中心梯級水電站梯級水電站控制中心控制中心水電廠水電廠水電廠水電廠樞紐變電站樞紐變電站一般變電站一般變電站一般變電站一般變電站地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所地方火電廠和小水電廠地方火電廠和小水電廠縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所一般變電站一般變電站電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制示意圖電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制示意圖三、三、電力系統(tǒng)自動化發(fā)展趨勢電力系統(tǒng)自動化發(fā)展趨勢 控制理論的應(yīng)用控制理論的

46、應(yīng)用電力系統(tǒng)自動化理論的發(fā)展經(jīng)歷的三階段：電力系統(tǒng)自動化理論的發(fā)展經(jīng)歷的三階段：1.601.60年代前：經(jīng)典控制理論階段；年代前：經(jīng)典控制理論階段；2.702.70年代：以計算機為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制論階段；年代：以計算機為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制論階段；3.903.90年代后年代后1 1）注入經(jīng)濟理論，電力市場理論階段；）注入經(jīng)濟理論，電力市場理論階段；2 2）智能控制理論：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、）智能控制理論：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、 遺傳算法、蟻群算法、專家系統(tǒng)遺傳算法、蟻群算法、專家系統(tǒng) 數(shù)字化電力系統(tǒng)（數(shù)字化電力系統(tǒng)（DPSDPS）的概念與構(gòu)架）的概念與構(gòu)架 電力網(wǎng)絡(luò)的可控性：電力網(wǎng)絡(luò)的可控性：原來：不可

47、控；原來：不可控；缺點：缺點：增加了系統(tǒng)的靈活性，同時也增加了復(fù)雜性。增加了系統(tǒng)的靈活性，同時也增加了復(fù)雜性。近年來：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近年來：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)ACTSFACTS（柔性（柔性交流輸電技術(shù)）設(shè)備的引人，變得可控；交流輸電技術(shù)）設(shè)備的引人，變得可控； DPSDPS涵義：涵義：是指對某一實際運行的電力系統(tǒng)的物是指對某一實際運行的電力系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)、各組成部分及整體的物理性能、運行方理結(jié)構(gòu)、各組成部分及整體的物理性能、運行方式和運行策略、管理模式、人員信息、實時運行式和運行策略、管理模式、人員信息、實時運行狀態(tài)變量、各自控裝置的動作特性、各主要設(shè)備狀態(tài)變量、各自控裝置的

48、動作特性、各主要設(shè)備的健康狀態(tài)、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、市場信息等數(shù)字地、形的健康狀態(tài)、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、市場信息等數(shù)字地、形象化地和實時地描述與再現(xiàn)。象化地和實時地描述與再現(xiàn)。電力系統(tǒng)發(fā)展v我國電力工業(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”期間期間核電站達到核電站達到90 萬萬kW裝機裝機建成建成50萬直流輸電萬直流輸電裝機容量達到裝機容量達到2.5億億kW建成了七個裝機容量達建成了七個裝機容量達1500萬萬kW以上的規(guī)模電網(wǎng)以上的規(guī)模電網(wǎng)火力發(fā)電單機達到火力發(fā)電單機達到90 萬萬kW裝機裝機返回返回返回返回返回返回 S S B D R 東東部部穩(wěn)穩(wěn)控控 北北部部穩(wěn)穩(wěn)控控 D

49、 R R R R 西部穩(wěn)控 F F F F G RR R 地區(qū)穩(wěn)控 R X X R 地區(qū)穩(wěn)控 E E E E E E E R R R R 地區(qū)穩(wěn)控 R F 南南瑞瑞繼繼保保 RCS 系系列列安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 南南瑞瑞穩(wěn)穩(wěn)控控 FWK 系系列列安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 廣廣東東電電網(wǎng)網(wǎng) 2004 年年新新增增安安穩(wěn)穩(wěn)系系統(tǒng)統(tǒng) 南南方方主主網(wǎng)網(wǎng)安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 能能盛盛公公司司 EMWK 系系列列安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 E S G 國國電電南南自自 SSC 系系列列安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 四四方方公公司司 CSS 系系列列安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 U 南南瑞瑞穩(wěn)穩(wěn)控控 UFV 系系列列安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 韶韶關(guān)關(guān)地地區(qū)區(qū)在在線

50、線預(yù)預(yù)決決策策系系統(tǒng)統(tǒng) 蓄蓄能能電電站站綜綜合合切切機機系系統(tǒng)統(tǒng) X OD B 貴貴州州電電網(wǎng)網(wǎng)北北部部安安穩(wěn)穩(wěn)系系統(tǒng)統(tǒng) 貴貴州州電電網(wǎng)網(wǎng)東東部部安安穩(wěn)穩(wěn)系系統(tǒng)統(tǒng) 圖圖 1.3-1 南南方方電電網(wǎng)網(wǎng)安安全全穩(wěn)穩(wěn)定定控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)簡簡圖圖 注注:廣廣東東電電網(wǎng)網(wǎng)還還有有一一部部分分未未明明確確安安穩(wěn)穩(wěn)系系統(tǒng)統(tǒng),在在此此暫暫不不表表示示 地區(qū)穩(wěn)控 E O 云云南南電電網(wǎng)網(wǎng)安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 貴貴州州電電網(wǎng)網(wǎng)安安穩(wěn)穩(wěn)裝裝置置 南方電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)簡圖 什么是電力系統(tǒng)自動化？電力系統(tǒng)自動化？l電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化：l 指指應(yīng)用應(yīng)用各種具有各種具有自動檢測自動檢測、決策決策和和控制功能控制功能的的裝置裝置并并通過通過信號系統(tǒng)信號系統(tǒng)對對電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)各元件各元件、局部系統(tǒng)局部系統(tǒng)或或全系全系統(tǒng)統(tǒng)進行