電力系統(tǒng)自動(dòng)化概念

1、緒論電力系統(tǒng)的基本概念直流輸電的特點(diǎn)優(yōu)：無(wú)無(wú)功 無(wú)頻率 潮流完全可控 減少損耗缺：第一章發(fā)電機(jī)并列為什么要并列正常運(yùn)行時(shí)，為了維持電力系統(tǒng)頻率、電壓在允許的范圍內(nèi)，運(yùn)行中要根據(jù)負(fù)荷波動(dòng)必要時(shí)投入或切除發(fā) 電機(jī)；在檢修完，要將機(jī)組重新投入；故障情況下，為了保護(hù)發(fā)電機(jī)，或?yàn)榱吮３种飨到y(tǒng)的穩(wěn)定，需要切除發(fā)電機(jī)，并在合適時(shí)候?qū)⑵渲匦峦度?運(yùn)行；有時(shí)需要將備用發(fā)電機(jī)迅速投入運(yùn)行。并列的條件準(zhǔn)同步并列理想條件并列斷路器主觸頭閉合瞬間，脈動(dòng)電壓為零：發(fā)電機(jī)電壓幅值與系統(tǒng)電壓幅值相等；發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等；發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間相角差為零。并列條件是否能夠直接檢測(cè)整步電壓的同步信息、與脈動(dòng)區(qū)別整步電壓的同

2、步信息：整步電壓含有頻差信息：整步電壓的周期就是滑差周期，可用于檢測(cè)頻差的大??；由于線性整步電壓的最大值一定，所以其斜率與 頻差成正比。整步電壓含有相位差信息：整步電壓與隨時(shí)間變化的任一時(shí)刻相位差有對(duì)應(yīng)關(guān)系。脈動(dòng)電壓為什么不能檢測(cè)、直接用恒定越前時(shí)間含義越前一相對(duì)于發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓之間相角差8 e=0提前。越前時(shí)間一相對(duì)于8 e=0提前的時(shí)間。恒定越前時(shí)間一相對(duì)于8e=0提前的時(shí)間，此時(shí)間一經(jīng)整定則不隨壓差和頻差變化。為什么需要恒定越前時(shí)間同期裝置有動(dòng)作時(shí)間，即程序發(fā)出命令到繼電器動(dòng)作完成的時(shí)間；斷路器有合閘時(shí)間，即斷路器接收到合 閘命令到接通一次系統(tǒng)（理想應(yīng)對(duì)應(yīng)8 e=0）的時(shí)間。因此，

3、合閘命令的發(fā)出應(yīng)有提前量，即越前時(shí)間?？?慮到兩者的時(shí)間是確定的，所以越前時(shí)間也應(yīng)是恒定的，即恒定越前時(shí)間。第二章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁基本概念：勵(lì)磁系統(tǒng)：與同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路電壓建立、調(diào)整及在必要時(shí)使其電壓消失的有關(guān)設(shè)備和電路。勵(lì)磁系統(tǒng) 一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)部分組成發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用空載電勢(shì)發(fā)電機(jī)空載電勢(shì)決定于勵(lì)磁電流，改變勵(lì)磁電流就可影響同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行特性；電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)可以通過控制勵(lì)磁電流來(lái)控制電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率的分配；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)迅速增大勵(lì)磁電流，可以改善電網(wǎng)的電壓水平及穩(wěn)定性。怎樣實(shí)現(xiàn)這些作用發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)還有特殊的要求，要知道為什么需

4、要實(shí)現(xiàn)這些特殊的要求對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求具有較小的時(shí)間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能維持發(fā)電機(jī)電壓在給定的水平。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的自然調(diào)差率一般在1% 以內(nèi)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機(jī)組的無(wú)功功率，為此，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)保證同步發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率可以在土 10 % 以內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機(jī)組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，要求勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件。對(duì)勵(lì)磁功率單元的要求要求勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量。具有足夠的勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度。為什么

5、需要實(shí)現(xiàn)這些特殊的要求事故情況下，系統(tǒng)母線電壓極度降低，這說(shuō)明電力系統(tǒng)無(wú)功功率的缺額增大，為了使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常， 就要求有關(guān)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)能夠迅速增加，達(dá)到盡可能高的數(shù)值，以彌補(bǔ)系統(tǒng)無(wú)功功率的缺額。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)已經(jīng)建立起來(lái)后，如果由于某種原因，如發(fā)電機(jī)繞組內(nèi)部故障等，需要發(fā)電機(jī)立即退出工作時(shí)， 在斷開發(fā)電機(jī)的同時(shí)，必須使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)盡快消失，否則發(fā)電機(jī)會(huì)因過勵(lì)磁而產(chǎn)生過電壓，或者會(huì)使定子繞 組內(nèi)部的故障繼續(xù)擴(kuò)大。如何能在很短的時(shí)間內(nèi)，使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)內(nèi)存儲(chǔ)的大量能量迅速消釋，而不致在發(fā)電 機(jī)內(nèi)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，這也是一個(gè)很重要的問題，一般稱為滅磁問題。強(qiáng)勵(lì)、滅磁等特殊要求、作用當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓因故障降低到

6、約(8085)%額定值時(shí)，希望同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁能迅速上升到頂值。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的速度增大，有利于繼電保護(hù)、系統(tǒng)電壓恢復(fù)、電機(jī)自起動(dòng)。機(jī)端電壓降低時(shí)迅速將勵(lì)磁增加到頂值的措施稱之為強(qiáng)行勵(lì)磁，簡(jiǎn)稱強(qiáng)勵(lì)。滅磁就是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的磁場(chǎng)盡快的減弱到最小程度。方法：勵(lì)磁回路斷開；將轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組自動(dòng)接到放電電阻滅磁。對(duì)滅磁要求滅磁時(shí)間要短，這是評(píng)價(jià)滅磁裝置的重要技術(shù)指標(biāo)滅磁過程中轉(zhuǎn)子電壓不應(yīng)超過允許值，通常取額定勵(lì)磁電壓的45倍。第三章有功和頻率電力系統(tǒng)的頻率-負(fù)荷特性有功負(fù)荷是和頻率相關(guān)的，即PL = F (f)有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性叫做負(fù)荷的功率-頻率特性，是負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性，也稱作負(fù)荷的調(diào)節(jié)效

7、應(yīng)。負(fù)荷的綜合功率-頻率特性一般可表示為f I將上式除以 P，則得標(biāo)么值形式，即LNPl* :山J;% f* :匚）二七 f.稱為電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性方程。調(diào)頻方法： 一次：二次：經(jīng)濟(jì)調(diào)度-等微增率準(zhǔn)則 低頻減載-系統(tǒng)最大功率缺額、恢復(fù)頻率低頻減載在系統(tǒng)頻率降到某值以下，采取切除相應(yīng)負(fù)荷的辦法來(lái)減少系統(tǒng)的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允許 的限額之內(nèi)，這種辦法稱為按頻率自動(dòng)減負(fù)荷。第四章無(wú)功與電壓電壓控制的意義：電壓偏移帶來(lái)的不利影響電壓控制的意義電力系統(tǒng)的電壓和頻率一樣，都是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。用電設(shè)備只有在額定電壓下運(yùn)行才能取得最佳的 工作效率。當(dāng)電壓偏離額定值較大時(shí)，會(huì)對(duì)負(fù)荷的

8、運(yùn)行帶來(lái)不良影響。影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，損壞設(shè)備， 甚至引起電力系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。A、對(duì)發(fā)電機(jī)和變壓器的影響電力系統(tǒng)電壓降低時(shí)，為了維持恒定功率，發(fā)電機(jī)的定子電流增大。為了使發(fā)電機(jī)定子繞組不致過熱，不 得不減少發(fā)電機(jī)所發(fā)有功功率。類似的，電力系統(tǒng)電壓降低后，也不得不減少變壓器所帶的有功負(fù)荷。B、對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響電壓降低，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率將增大。因而，電動(dòng)機(jī)各繞組中的電流也將增大，溫升將增加，效率將降 低，壽命會(huì)縮短。轉(zhuǎn)差增大轉(zhuǎn)速下降輸出功率減少影響鍋爐、汽輪機(jī)的工作最終影響發(fā)電廠所發(fā)出的功率。電壓降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程增加，可能在啟動(dòng)過程中因溫度過高而燒毀。電壓偏高將加速設(shè)備絕緣老化，影響電動(dòng)機(jī)壽命。C、對(duì)電熱設(shè)備的影響電爐等電熱設(shè)備的發(fā)熱量與電壓平方成正比，電壓降低將大大降低發(fā)熱量，使效率降低。照明負(fù)荷，對(duì)電壓變化反應(yīng)靈敏。電壓過高，白熾燈的壽命將大為縮短；電壓過低，亮度和發(fā)光效率要大 幅度下降。D、損耗和絕緣電壓降低時(shí)，會(huì)使電網(wǎng)中的有功功率損耗和無(wú)功損耗增加，過低還會(huì)危及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性； 而電壓過高，各種電氣設(shè)備的絕緣會(huì)受到損壞，在超高壓輸電線路中還將增加電暈損耗。電壓是怎樣控制的控制負(fù)荷點(diǎn)電壓可采取以下控制方式控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流；控制變壓器變比；改變輸送功率分布P+jQ （主要是Q） 改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX （主要是X）具體見第12次