電力系統(tǒng)自動化第三版(王葵、孫瑩編)緒論課件

Introduction電力系統(tǒng)物理構(gòu)成電力系統(tǒng)運行特性1Introduction電力系統(tǒng)物理構(gòu)成1現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點電力系統(tǒng)構(gòu)成2現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點電力系統(tǒng)構(gòu)成2高電壓交流：500kV，750kV，1000kV；直流：±500kV，±800kV，±1000kV大機組600MW,1000MW,1250MW大電網(wǎng)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)規(guī)模越來越大電源類型多火電、水電、核電、風(fēng)電、太陽能、潮汐、生物發(fā)電等構(gòu)成特點3高電壓構(gòu)成特點3中國電網(wǎng)4中國電網(wǎng)4發(fā)電、輸電、用電同時完成目前還沒法實現(xiàn)電能的大規(guī)模存儲負(fù)荷總是在不斷變化趨勢的規(guī)律性和短期的偶然性并存大部分系統(tǒng)暴露于外部擾動之下雷擊、風(fēng)、樹車輛、飛行物鳥、小動物、誤操作惡劣天氣（冰）運行特點5發(fā)電、輸電、用電同時完成運行特點5分層分級控制地區(qū)級電網(wǎng)、省級電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)、國家電網(wǎng)直接控制器、監(jiān)督控制、尋優(yōu)功能（多設(shè)備）、協(xié)調(diào)控制（全系統(tǒng)范圍）安全自動裝置在電力系統(tǒng)運行中發(fā)揮著重要作用自備投、重合閘、并列、勵磁、調(diào)速等6分層分級控制6保證供電質(zhì)量電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、諧波質(zhì)量提高供電可靠性可靠持續(xù)供電，不停電保證電力系統(tǒng)安全運行和經(jīng)濟運行。降低運行成本、防止安全事故的大停電的發(fā)生電力系統(tǒng)自動控制的目標(biāo)7保證供電質(zhì)量電力系統(tǒng)自動控制的目標(biāo)7頻率和有功功率綜合自動控制通過電廠的基本調(diào)頻(調(diào)速)裝置(發(fā)電機轉(zhuǎn)速自動控制系統(tǒng))，維持系統(tǒng)頻率在額定值運行，控制地區(qū)系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線上的交換功率為協(xié)議限定的數(shù)值。同時在滿足系統(tǒng)安全運行的前提下，控制參與經(jīng)濟運行的電廠或機組出力為最經(jīng)濟狀態(tài)。電壓和無功功率綜合自動控制通過電廠或變電所的基本調(diào)節(jié)裝置(同步發(fā)電機的自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng))或無功補償裝置等，維持監(jiān)視點電壓為給定值，盡量使無功功率就地平衡，避免長距離輸送較大的無功功率引起過多的電壓損耗和線損，使無功旋轉(zhuǎn)備用在系統(tǒng)各地區(qū)均勻分布，防止因局部故障造成電壓崩潰。電力系統(tǒng)自動控制分類8頻率和有功功率綜合自動控制電力系統(tǒng)自動控制分類8時間尺度差異巨大電力系統(tǒng)控制的特點圖2不同控制類別的時間尺度特征9時間尺度差異巨大電力系統(tǒng)控制的特點圖2不同控制類別的時間尺CaseStudy“8.14”大停電直流輸電10CaseStudy“8.14”大停電102003.8.14北美大停電波及到美國的俄亥俄州、密歇根州、賓夕法尼亞州、紐約州、佛蒙特州、麻薩諸賽州、康涅狄格州、新澤西州(8個州）以及加拿大的安大略省，估計有5000余萬居民受到影響，停電負(fù)荷約為6180萬千瓦；美國估計損失40-100億美元，加拿大在8月份GDP下降0.7%,失去1890萬工作小時，安大略的制造業(yè)銷售量下降了23億加元；

8月15日，美國總統(tǒng)布什、加拿大總理克雷蒂安提出成立美加電力系統(tǒng)停運聯(lián)合特別調(diào)查工作組對此次大停電事件的原因進(jìn)行調(diào)查，并研究如何減少今后大停電的可能性；任命美國能源部長斯賓塞·亞伯拉罕（SpencerAbraham）和加拿大自然資源部長赫布·達(dá)利瓦(HerbDhaliwal)共同領(lǐng)導(dǎo)美加特別調(diào)查工作組（加方第2階段后由JohnEfford繼任）?！?.14”大停電概況112003.8.14北美大停電波及到美國的俄亥俄州、密歇根州、13:31EDT，第一能源公司（FE）的Eastlake的5號機組跳閘。14:14EDT之后不久，F(xiàn)E控制室的警報和記錄系統(tǒng)失效，在大停電發(fā)生之后才得以恢復(fù)。15:05EDT后，某些FE的345KV輸電線路由于與輸電通道上長得過高的樹木發(fā)生接觸而開始跳線。大約到15:46EDT，當(dāng)FE、MISO和鄰近的電力公司開始認(rèn)識到FE系統(tǒng)處于危險當(dāng)中的時候，應(yīng)該采取的措施是緊急甩掉克利夫蘭和阿克倫城(Akron)周邊至少1500－2500MW的負(fù)荷，然而這種做法卻沒有得到實施。15:46EDT后，位于北俄亥俄州的FE的幾條關(guān)鍵345kV線路的斷開導(dǎo)致下一級138KV的線路開始失效，進(jìn)而導(dǎo)致了FE的Sammis-Star345kV線路在16:06EDT的跳開“8.14”大停電基本過程1213:31EDT，第一能源公司（FE）的Eastlake的對樹放電跳閘事故成因之一13對樹放電跳閘事故成因之一13元件（設(shè)備）保護(hù)與系統(tǒng)保護(hù)的協(xié)調(diào)；信息與決策系統(tǒng)；第三道防線；在線安全穩(wěn)定分析與控制。啟示14元件（設(shè)備）保護(hù)與系統(tǒng)保護(hù)的協(xié)調(diào)；啟示14ThomasA.Edison:“Mypersonaldesirewouldbetoprohibitentirelytheuseofalternatingcurrents.Theyareasunnecessaryastheyaredangerous.Icanthereforeseenojustificationfortheintroductionofasystemwhichhasnoelementofpermanencyandeveryelementofdangertolifeandproperty.”直流輸電NikolaTeslaThomasA.Edison15ThomasA.Edison:“Mypersonal無無功無頻率潮流完全可控減少損耗優(yōu)點16無無功優(yōu)點16高壓直流輸電不同系統(tǒng)頻率對相連電網(wǎng)無額外短路功率潮流完全可控應(yīng)用領(lǐng)域17高壓直流輸電應(yīng)用領(lǐng)域17直流微電網(wǎng)面向用戶與新能源發(fā)

電結(jié)合電壓控制Con’t18直流微電網(wǎng)Con’t18交直流互聯(lián)超高壓、低壓電網(wǎng)控制策略改進(jìn)無頻率控制限流控制保護(hù)措施改進(jìn)直流保護(hù)直流斷路器啟示19交直流互聯(lián)啟示19本課程主要內(nèi)容后續(xù)課程簡介20本課程主要內(nèi)容后續(xù)課程簡介20第一章講發(fā)電機同步并列的自動化原理。這是將同步發(fā)電機一臺臺投入系統(tǒng)進(jìn)行并列運行，以組成電力系統(tǒng)的基本步驟。第二章將電力系統(tǒng)勵磁自動控制系統(tǒng)，主要講勵磁系統(tǒng)構(gòu)成、基本原理，以及發(fā)電機端電壓的自動調(diào)整等。第三章講電力系統(tǒng)頻率和有功功率的調(diào)節(jié)。就電力系統(tǒng)的頻率特性和調(diào)頻的有關(guān)問題展開討論，闡述經(jīng)濟調(diào)度和自動調(diào)頻的問題，以及按頻率自動減負(fù)荷裝置的動作原理。21第一章講發(fā)電機同步并列的自動化原理。這是將同步發(fā)電機一臺臺投第四章講電力系統(tǒng)電壓調(diào)整和無功功率控制技術(shù)。就電力系統(tǒng)電壓控制的措施、電壓的綜合控制及無功電源的最優(yōu)控制展開討論，闡述了電壓控制的意義和方法。第五、六、七章均講圖調(diào)度所功能的自動化問題。第五章介紹能量管理系統(tǒng)（EMS）的基本監(jiān)視與控制功能以及能量管理級功能和網(wǎng)絡(luò)分析級功能。第六章講配電自動化系統(tǒng)。配電管理系統(tǒng)（DMS）是根據(jù)能量管理系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展的，主要針對配電和用電系統(tǒng)。第七章講變電站綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)對變電站傳統(tǒng)的繼電報戶、控制方式、測量手段、通信和管理模式的全面變革。22第四章講電力系統(tǒng)電壓調(diào)整和無功功率控制技術(shù)。就電力系統(tǒng)電壓控Introduction電力系統(tǒng)物理構(gòu)成電力系統(tǒng)運行特性23Introduction電力系統(tǒng)物理構(gòu)成1現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點電力系統(tǒng)構(gòu)成24現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點電力系統(tǒng)構(gòu)成2高電壓交流：500kV，750kV，1000kV；直流：±500kV，±800kV，±1000kV大機組600MW,1000MW,1250MW大電網(wǎng)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)規(guī)模越來越大電源類型多火電、水電、核電、風(fēng)電、太陽能、潮汐、生物發(fā)電等構(gòu)成特點25高電壓構(gòu)成特點3中國電網(wǎng)26中國電網(wǎng)4發(fā)電、輸電、用電同時完成目前還沒法實現(xiàn)電能的大規(guī)模存儲負(fù)荷總是在不斷變化趨勢的規(guī)律性和短期的偶然性并存大部分系統(tǒng)暴露于外部擾動之下雷擊、風(fēng)、樹車輛、飛行物鳥、小動物、誤操作惡劣天氣（冰）運行特點27發(fā)電、輸電、用電同時完成運行特點5分層分級控制地區(qū)級電網(wǎng)、省級電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)、國家電網(wǎng)直接控制器、監(jiān)督控制、尋優(yōu)功能（多設(shè)備）、協(xié)調(diào)控制（全系統(tǒng)范圍）安全自動裝置在電力系統(tǒng)運行中發(fā)揮著重要作用自備投、重合閘、并列、勵磁、調(diào)速等28分層分級控制6保證供電質(zhì)量電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、諧波質(zhì)量提高供電可靠性可靠持續(xù)供電，不停電保證電力系統(tǒng)安全運行和經(jīng)濟運行。降低運行成本、防止安全事故的大停電的發(fā)生電力系統(tǒng)自動控制的目標(biāo)29保證供電質(zhì)量電力系統(tǒng)自動控制的目標(biāo)7頻率和有功功率綜合自動控制通過電廠的基本調(diào)頻(調(diào)速)裝置(發(fā)電機轉(zhuǎn)速自動控制系統(tǒng))，維持系統(tǒng)頻率在額定值運行，控制地區(qū)系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線上的交換功率為協(xié)議限定的數(shù)值。同時在滿足系統(tǒng)安全運行的前提下，控制參與經(jīng)濟運行的電廠或機組出力為最經(jīng)濟狀態(tài)。電壓和無功功率綜合自動控制通過電廠或變電所的基本調(diào)節(jié)裝置(同步發(fā)電機的自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng))或無功補償裝置等，維持監(jiān)視點電壓為給定值，盡量使無功功率就地平衡，避免長距離輸送較大的無功功率引起過多的電壓損耗和線損，使無功旋轉(zhuǎn)備用在系統(tǒng)各地區(qū)均勻分布，防止因局部故障造成電壓崩潰。電力系統(tǒng)自動控制分類30頻率和有功功率綜合自動控制電力系統(tǒng)自動控制分類8時間尺度差異巨大電力系統(tǒng)控制的特點圖2不同控制類別的時間尺度特征31時間尺度差異巨大電力系統(tǒng)控制的特點圖2不同控制類別的時間尺CaseStudy“8.14”大停電直流輸電32CaseStudy“8.14”大停電102003.8.14北美大停電波及到美國的俄亥俄州、密歇根州、賓夕法尼亞州、紐約州、佛蒙特州、麻薩諸賽州、康涅狄格州、新澤西州(8個州）以及加拿大的安大略省，估計有5000余萬居民受到影響，停電負(fù)荷約為6180萬千瓦；美國估計損失40-100億美元，加拿大在8月份GDP下降0.7%,失去1890萬工作小時，安大略的制造業(yè)銷售量下降了23億加元；

8月15日，美國總統(tǒng)布什、加拿大總理克雷蒂安提出成立美加電力系統(tǒng)停運聯(lián)合特別調(diào)查工作組對此次大停電事件的原因進(jìn)行調(diào)查，并研究如何減少今后大停電的可能性；任命美國能源部長斯賓塞·亞伯拉罕（SpencerAbraham）和加拿大自然資源部長赫布·達(dá)利瓦(HerbDhaliwal)共同領(lǐng)導(dǎo)美加特別調(diào)查工作組（加方第2階段后由JohnEfford繼任）?！?.14”大停電概況332003.8.14北美大停電波及到美國的俄亥俄州、密歇根州、13:31EDT，第一能源公司（FE）的Eastlake的5號機組跳閘。14:14EDT之后不久，F(xiàn)E控制室的警報和記錄系統(tǒng)失效，在大停電發(fā)生之后才得以恢復(fù)。15:05EDT后，某些FE的345KV輸電線路由于與輸電通道上長得過高的樹木發(fā)生接觸而開始跳線。大約到15:46EDT，當(dāng)FE、MISO和鄰近的電力公司開始認(rèn)識到FE系統(tǒng)處于危險當(dāng)中的時候，應(yīng)該采取的措施是緊急甩掉克利夫蘭和阿克倫城(Akron)周邊至少1500－2500MW的負(fù)荷，然而這種做法卻沒有得到實施。15:46EDT后，位于北俄亥俄州的FE的幾條關(guān)鍵345kV線路的斷開導(dǎo)致下一級138KV的線路開始失效，進(jìn)而導(dǎo)致了FE的Sammis-Star345kV線路在16:06EDT的跳開“8.14”大停電基本過程3413:31EDT，第一能源公司（FE）的Eastlake的對樹放電跳閘事故成因之一35對樹放電跳閘事故成因之一13元件（設(shè)備）保護(hù)與系統(tǒng)保護(hù)的協(xié)調(diào)；信息與決策系統(tǒng)；第三道防線；在線安全穩(wěn)定分析與控制。啟示36元件（設(shè)備）保護(hù)與系統(tǒng)保護(hù)的協(xié)調(diào)；啟示14ThomasA.Edison:“Mypersonaldesirewouldbetoprohibitentirelytheuseofalternatingcurrents.Theyareasunnecessaryastheyaredangerous.Icanthereforeseenojustificationfortheintroductionofasystemwhichhasnoelementofpermanencyandeveryelementofdangertolifeandproperty.”直流輸電NikolaTeslaThomasA.Edison37ThomasA.Edison:“Mypersonal無無功無頻率潮流完全可控減少損耗優(yōu)點38無無功優(yōu)點16高壓直流輸電不同系統(tǒng)頻率對相連電網(wǎng)無額外短路功率潮流完全可控應(yīng)用領(lǐng)域39高壓直流輸電應(yīng)用領(lǐng)域17直流微電網(wǎng)面向用戶與新能源發(fā)