電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及前言技術(shù)匯編

1、2022/10/91電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及前言技術(shù)王清亮博士 教授132598092892022/10/92主 要 內(nèi) 容電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)組織模式1變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)2前言技術(shù)34我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度組織2022/10/93我國(guó)的電力系統(tǒng)1電力系統(tǒng)發(fā)電輸變電配電用電電力系統(tǒng)的特點(diǎn)？電力系統(tǒng)基本要求？電力系統(tǒng)基本構(gòu)成？6電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的統(tǒng)一整體，通常覆蓋廣闊的地域。發(fā)電廠輸電線路配電線路變壓器變壓器用戶220kV10kV380V12kV電力系統(tǒng)基本特征電力生產(chǎn)與消費(fèi)的瞬時(shí)平衡性：電的技術(shù)特征是發(fā)電、輸電、供電和用電要時(shí)刻保持平衡，市場(chǎng)特征是生產(chǎn)、輸送、銷售和使用同時(shí)完

2、成。生產(chǎn)不能中斷，產(chǎn)品不能儲(chǔ)存，呈現(xiàn)典型的連續(xù)生產(chǎn)、連續(xù)消費(fèi)的過(guò)程。電力富余時(shí)要以銷定產(chǎn)，電力短缺時(shí)則要以產(chǎn)定銷。因此，電力系統(tǒng)是一個(gè)相互銜接、協(xié)調(diào)有序的有機(jī)整體，發(fā)電、輸電、供電和用電任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。50.0Hz49.850.2發(fā) 電用 電常規(guī)電源用電負(fù)荷電網(wǎng)可再生能源用電負(fù)荷隨機(jī)變化負(fù)荷預(yù)測(cè)精度較高發(fā)電出力可調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)功率可控西藏華中電網(wǎng)臺(tái)灣南方電網(wǎng)華北電網(wǎng)華東電網(wǎng)東北電網(wǎng)西北電網(wǎng)西北電網(wǎng)是全國(guó)六大區(qū)域電網(wǎng)之一，轄區(qū)幅員遼闊，面積占到全國(guó)國(guó)土面積的1/3。電網(wǎng)概況 8華北華中華東東北南方西北新疆藏中2010年11月3日，新疆與西北750千伏

3、聯(lián)網(wǎng)工程建成投運(yùn)。西藏與青海400千伏直流聯(lián)網(wǎng)工程已于2010年7月29日開(kāi)工建設(shè)，2011年建成投產(chǎn)。國(guó)家電網(wǎng)是世界上規(guī)模最大的互聯(lián)電網(wǎng)之一。 目前，華北、華中通過(guò)1000千伏交流聯(lián)網(wǎng)，東北與華北、西北與華中、華中與華東、華中與南方通過(guò)直流實(shí)現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)格局基本形成。9特高壓電網(wǎng)簡(jiǎn)介 特高壓電網(wǎng)，是指1000千伏交流和正負(fù)800千伏直流輸電網(wǎng)絡(luò)，具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗輸送電力和節(jié)約土地資源等特點(diǎn)。高電壓等級(jí)電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)電壓等級(jí)(kV)1242523635507651100波阻抗()380340310260250230自然功率(MW)3214235296222505260輸電能力提高

4、 簡(jiǎn)單判據(jù)自然功率 P=U2/Z發(fā)展高壓電網(wǎng)的效益效益1：輸送容量大: 1000千伏交流線路的自然功率約為500千伏線路的5倍，可穩(wěn)定輸送500萬(wàn)千瓦，在調(diào)試過(guò)程中最大輸送570萬(wàn)千瓦。效益2：走廊利用率高。 對(duì)于1000千伏交流特高壓輸電，單位走廊輸送能力為13.3萬(wàn)千瓦/米，約為同類型500千伏線路的3倍，節(jié)省土地資源。各國(guó)800kV電網(wǎng)的發(fā)展 項(xiàng)目（1）： 1000kV特高壓交流試驗(yàn)示范工程晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)交流特高壓試驗(yàn)示范工程，工程起于山西長(zhǎng)治，經(jīng)河南南陽(yáng)，至湖北荊門(mén)，跨越黃河、漢江兩大河流，全長(zhǎng)約653.8千米，其中河南境內(nèi)長(zhǎng)約349千米，湖北境內(nèi)長(zhǎng)約183千米，工程靜態(tài)總投資約5

5、8.57億元，系統(tǒng)額定電壓1000千伏，最高運(yùn)行電壓1100千伏，自然輸送功率500萬(wàn)千瓦。 特高壓電網(wǎng)簡(jiǎn)介項(xiàng)目（2）： 正負(fù)800kV直流輸電工程，溪洛渡換流站是目前世界上技術(shù)最先進(jìn)、規(guī)模最大的直流輸電項(xiàng)目，是目前我國(guó)電壓等級(jí)最高的直流輸電項(xiàng)目，屬國(guó)家重點(diǎn)工程。主要解決金沙江一期工程溪洛渡、向家壩水電站西電東輸問(wèn)題。受電端換流站項(xiàng)目位于浙江中部地區(qū)的武義縣，輸送功率為640萬(wàn)千瓦，安裝24臺(tái)換流變壓器。線路途經(jīng)四川、貴州、湖南、江西直至浙江武義。經(jīng)換流,與十回500千伏交流電相連輸出，主供浙江、福建。線路全長(zhǎng)1751公里，其中武義縣境內(nèi)9公里，換流站占地面積29.016公頃。項(xiàng)目總投資53億

6、元，預(yù)計(jì)于2015年實(shí)行單極投運(yùn)，2016年完成雙極投運(yùn)。特高壓電網(wǎng)簡(jiǎn)介特高壓電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略：（1）交流特高壓電網(wǎng)簡(jiǎn)介特高壓電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略：（2）直流550靈寶背靠背660千伏送山東500千伏至四川德陽(yáng)359280.1酒泉河西74.1179.1拉西瓦196.2武勝170.5西寧官亭147.5155.5蘭州東白銀144.8150黃河賀蘭山銀川東乾縣寶雞信義161.52691739220013972.31071335372景泰彬長(zhǎng)巴州鳳凰烏北郊吐魯番136.5336209370哈密敦煌日月山35140.7平?jīng)銎經(jīng)龆?523崇信701459018.5寶二大壩靈武水洞溝靈寶背靠背660千伏送山東信義延安

7、榆橫1482692010年底建成750千伏輸變電工程2010年底在建750千伏輸變電工程烏蘭370350格爾木青藏400千伏直流聯(lián)網(wǎng)工程1040到2010年底，西北地區(qū)形成了以750千伏為骨干的西北區(qū)域統(tǒng)一同步電網(wǎng)。五省區(qū)省會(huì)城市負(fù)荷中心以750千伏骨干網(wǎng)架實(shí)現(xiàn)強(qiáng)聯(lián)。西北電網(wǎng)通過(guò)靈寶背靠背、德寶直流與華中電網(wǎng)互聯(lián)，通過(guò)寧東山東直流與華北電網(wǎng)相聯(lián)。2010年西北750千伏電網(wǎng)19中國(guó)能源分布我國(guó)煤炭基地我國(guó)水電基地 規(guī)劃建設(shè)13個(gè)大型水電基地，其中，金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江和怒江等5個(gè)開(kāi)發(fā)程度較低、開(kāi)發(fā)潛力較大。2020年前重點(diǎn)開(kāi)發(fā)西藏以外地區(qū)；2020年后西藏水電進(jìn)入大規(guī)模開(kāi)發(fā)階段。哈密

8、蒙西江蘇沿海吉林酒泉蒙東河北吉林山東 我國(guó)“三北”（東北、華北、西北）地區(qū)、沿海及其島嶼風(fēng)資源相對(duì)豐富。 國(guó)家規(guī)劃建設(shè)哈密、酒泉、蒙西、蒙東、吉林、河北、江蘇沿海、山東八個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，六個(gè)集中在“三北”地區(qū)。預(yù)計(jì)2015年、2020年全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)將分別達(dá)到9746萬(wàn)千瓦和1.6億千瓦。我國(guó)風(fēng)電基地風(fēng)力發(fā)電新疆是中國(guó)風(fēng)力資源最豐富的地區(qū)之一，每年風(fēng)蘊(yùn)藏量為9127億千瓦，僅次于內(nèi)蒙古。新疆正在利用風(fēng)力資源發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電將成為新疆未來(lái)重要的替代能源。 新疆達(dá)板城風(fēng)電廠是中國(guó)第一個(gè)大型風(fēng)電廠，目前安裝有200臺(tái)風(fēng)車，年發(fā)電量為1800萬(wàn)瓦。 青藏高原、甘肅、寧夏北部、新疆南部、蒙西等地區(qū)是我

9、國(guó)太陽(yáng)能資源豐富地區(qū)，年日照小時(shí)數(shù)大于3000小時(shí)，具有利用太陽(yáng)能的良好條件。 規(guī)劃2015年建設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電500萬(wàn)千瓦，2020年達(dá)到2400萬(wàn)千瓦。太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)26電氣系統(tǒng)部分實(shí)物2735kV變電站28變壓器電抗器3035kV供電系統(tǒng)的電容器和電抗器310.4kV系統(tǒng)的電容器、電抗器和低壓母線 32500kV斷路器3435kV斷路器和隔離開(kāi)關(guān)3510kV手車式斷路器36低壓萬(wàn)能式斷路器37低壓塑殼斷路器38高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)和避雷器39高壓真空交流接觸器40高壓開(kāi)關(guān)柜41高壓熔斷器（保險(xiǎn)）42跌落式熔斷器43電纜頭44架空線到電纜供電阻波器46阻波器2022/10/949電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化2一、簡(jiǎn)

10、介電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化是指應(yīng)用各種具有自動(dòng)檢測(cè)、決策和控制功能的裝置系統(tǒng)，（通過(guò)信號(hào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)）對(duì)電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方的自動(dòng)監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制，保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和向電力用戶提供合格的電能。說(shuō)明：是二次系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，完成對(duì)電力系統(tǒng)及設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)視、控制和調(diào)度。二 四遙 遙測(cè)（Tele-measurement，YC） 遙信（Tele-indication，YX） 遙控（Tele-measurement，YC） 遙調(diào)（Tele-indication，YX） 三、電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的必要性 根據(jù)電力系統(tǒng)的“四性”特點(diǎn)及基本要求，去控制、管理一個(gè)現(xiàn)代化

11、的大型電力系統(tǒng)是十分困難和艱巨的，必須借助自動(dòng)化系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)，而且必須有整個(gè)系統(tǒng)或局部系統(tǒng)的自動(dòng)化裝置（控制調(diào)節(jié)電氣設(shè)備自身的自動(dòng)裝置是很不夠的）；電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)也對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)提出了更高的要求（牽一發(fā)動(dòng)全身，如2003.8.15的美加大停電）我國(guó)：在未來(lái)1020年內(nèi)，基本實(shí)現(xiàn)全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)，將面臨大容量遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)問(wèn)題。中部形成沿長(zhǎng)江流域包括四川、華中、華東電網(wǎng)在內(nèi)的三峽交直流電力系統(tǒng)，與此同時(shí)，北方的華北、東北、西北電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，南方電網(wǎng)將進(jìn)一步加強(qiáng)，屆時(shí)，全國(guó)將形成北、中、南三大互聯(lián)電網(wǎng)的格局，通過(guò)它們之間的互聯(lián)，形成全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)。全國(guó)互聯(lián)的電力系統(tǒng)在帶來(lái)巨大好處的同時(shí)，也帶來(lái)了很大的潛在的問(wèn)題。系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性問(wèn)題更為突出，大面積停電的危險(xiǎn)更大了?？傊簺](méi)有自動(dòng)化系統(tǒng)，現(xiàn)代電力系統(tǒng)是不能安全運(yùn)行的。四、電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的發(fā)展歷程 （發(fā)電廠建在用戶附近，獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行）人工監(jiān)視、操作（用電負(fù)荷大幅度增加，供電范圍不斷擴(kuò)大）元件自動(dòng)化：針對(duì)單個(gè)設(shè)備的單一功能的自動(dòng)裝置（簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)出現(xiàn)，出現(xiàn)調(diào)度中心，電力調(diào)度依靠電話了解信息，靠個(gè)人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作、處理事故，實(shí)時(shí)性正確性差安全問(wèn)題）局部自動(dòng)化即單一功能自動(dòng)化階段：計(jì)算機(jī)應(yīng)用在調(diào)度部門(mén)，實(shí)現(xiàn)四遙，繼電保護(hù)、自動(dòng)監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)三大技術(shù)各成體系（進(jìn)一步聯(lián)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)和運(yùn)行更加復(fù)雜）綜合自動(dòng)化階段EMS：調(diào)度部門(mén)采用各類分析軟件