電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化研討課件

電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化

任課教師：馮健1電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化任課教師參考教材《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》，商國才編著，天津大學(xué)出版社，2002.《電力系統(tǒng)自動(dòng)控制新技術(shù)》，郭培源編著，科學(xué)出版社，2003.2參考教材《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》，商國才編著，天津大學(xué)出版社，20第一章諸論1-1電力系統(tǒng)概述背景：到2007年底我國發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?1329萬千瓦，同比增長14.36%。其中，水電達(dá)到14526萬千瓦，約占總?cè)萘?0.36%，同比增長11.49%；火電達(dá)到55442萬千瓦，約占總?cè)萘?7.73%，同比增長14.59%；發(fā)電總能量已經(jīng)達(dá)到32559億千瓦時(shí)，居全世界第二位，僅次于美國。3第一章諸論1-1電力系統(tǒng)概述3電力系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)示意圖(虛框內(nèi)為電網(wǎng)，包括輸電網(wǎng)和配電網(wǎng))4電力系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)示意圖(虛框內(nèi)為電網(wǎng)，包括輸電網(wǎng)和配電電力系統(tǒng)簡圖5電力系統(tǒng)簡圖5國家電網(wǎng)（STATEGRID）概況國家電網(wǎng)區(qū)域分布圖6國家電網(wǎng)（STATEGRID）概況國家電網(wǎng)區(qū)域分布圖6國家電網(wǎng)公司成立于2002年12月29日，以建設(shè)運(yùn)營電網(wǎng)為核心業(yè)務(wù)，負(fù)責(zé)所轄各區(qū)域電網(wǎng)之間的電力交易和調(diào)度，承擔(dān)著為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)電力保障的基本使命。公司經(jīng)營區(qū)域覆蓋26個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，覆蓋國土面積的88%以上，直接服務(wù)客戶1.45億戶，供電人口超過10億，管理員工150.4萬人。五大發(fā)電集團(tuán)——華能、大唐、華電、國電、中電投7國家電網(wǎng)公司成立于2002年12月29日，以建設(shè)運(yùn)營電網(wǎng)為核國家電網(wǎng)公司組成8國家電網(wǎng)公司組成8國網(wǎng)系統(tǒng)區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量

電網(wǎng)名稱2006年底統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量（兆瓦）總?cè)萘炕痣娝娖渌麌W(wǎng)系統(tǒng)43586735540075403.55063.5華北11878011550032800東北41360352505740370華東128970109900148704200華中9108062840282400西北428902920013310380南方電網(wǎng)1095403298062740138209國網(wǎng)系統(tǒng)區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量電網(wǎng)名稱2006年底統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量我國主要各區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量對(duì)比10我國主要各區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量對(duì)比10目前我國已經(jīng)初步形成了以500kV（330kV）和220kV為骨干的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，初步形成北、中、南三大“西電東送”通道，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)省間及跨區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)。截至2006年底，全國220千伏及以上輸電線路回路長度28.15萬公里，220千伏及以上變電設(shè)備容量98131萬千伏安。11目前我國已經(jīng)初步形成了以500kV（330kV）和220kV電力系統(tǒng)特點(diǎn)及組成

電力系統(tǒng)特點(diǎn)：1、被控制對(duì)象復(fù)雜且龐大；2、被控制參數(shù)很多；3、干擾嚴(yán)重。電力系統(tǒng)組成：為了保證電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要靠發(fā)電廠、變電站、配電線路和電能用戶來實(shí)現(xiàn)。12電力系統(tǒng)特點(diǎn)及組成

電力系統(tǒng)特點(diǎn)：12火力發(fā)電火電廠火電廠中的汽輪機(jī)組13火力發(fā)電火電廠火電廠中的汽輪機(jī)組13水力發(fā)電三峽電站（效果圖）14水力發(fā)電三峽電站14發(fā)電的其它一次能源主要有：

潮汐發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、風(fēng)能、核能發(fā)電、垃圾發(fā)電變電站包括：升壓變電站（靠近電能起始端）降壓變電站（靠近電能用戶）配電站：沒有變壓器，電站兩端電壓相同~~（10KV）10.5KV升壓變壓器220-500KV(330)一次降壓變電站（地區(qū)降）35-110KV二次降壓變電站6-10KV220/380V10.5V指空載時(shí)端子電壓15發(fā)電的其它一次能源主要有：~~（10KV）10.5KV升壓變變電站的輸配電系統(tǒng)16變電站的輸配電系統(tǒng)16電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備簡介主設(shè)備有： 電力變壓器、高壓斷路器、隔離開關(guān)、 負(fù)荷開關(guān)、母線、電抗器、 電流互感器、電壓互感器、電容器、 避雷器以及繼電保護(hù)裝置等。17電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備簡介主設(shè)備有：17電力變壓器是變電站的核心設(shè)備，通過它將一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換成另一種電壓的交流電能，以滿足輸電或用電的需要。18電力變壓器是變電站的核心設(shè)備，通過它將一種電壓的交流電1919高壓斷路器慣稱開關(guān),是變電站的重要設(shè)備，用于1kV以上的高壓電路中。由于它有熄滅電弧的機(jī)構(gòu)，故作為閉合和開斷電路的設(shè)備。與相應(yīng)的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置相配合能快速切斷故障電流，防止事故擴(kuò)大，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。20高壓斷路器慣稱開關(guān),是變電站的重要設(shè)備，用于1kV以上的高壓2121隔離開關(guān)隔離開關(guān)是與高壓斷路器配合使用的設(shè)備，它沒有熄弧機(jī)構(gòu)，其主要功能是起隔離電壓的作用。隔離開關(guān)必須在斷路器開斷后才允許拉開，而合閘時(shí)，隔離開關(guān)應(yīng)先閉合，然后再將斷路器接通。22隔離開關(guān)隔離開關(guān)是與高壓斷路器配合使用的設(shè)備，它沒有熄弧機(jī)構(gòu)2323負(fù)荷開關(guān)是介于高壓斷路器之間的開關(guān)設(shè)備。在結(jié)構(gòu)上它與隔離開關(guān)相似，但具有特殊的滅弧裝置，能夠斷開相應(yīng)的負(fù)荷電流，但不具有切斷短路電流的能力，一般與高壓熔斷器配合使用。目前，負(fù)荷開關(guān)均制成為10kV及以下的額定電壓等級(jí)，用于次要網(wǎng)路系統(tǒng)。24負(fù)荷開關(guān)是介于高壓斷路器之間的開關(guān)設(shè)備。在結(jié)構(gòu)上它與隔離開關(guān)負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)實(shí)物25負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)實(shí)物25母線實(shí)際母線理論上的是匯集和分配電流的主要環(huán)節(jié)，它由鋼芯鋁絞線（用于戶外35kV及以上）或矩形鋁（銅）導(dǎo)線（用于戶內(nèi)電壓20kV及以下）構(gòu)成。26母線實(shí)際母線理論上的是匯集和分配電流的主要環(huán)節(jié)，它由母線作用：匯集和分配電流圖形符號(hào)：27母線作用：匯集和分配電流圖形符號(hào)：27電抗器用途：抑制短路電流，電網(wǎng)中性點(diǎn)接地28電抗器用途：抑制短路電流，電網(wǎng)中性點(diǎn)接地28電流互感器電壓互感器電能變換器件，前者用以將大電流變換成小電流（通常為5A），后者用以將高電壓變換成低電壓（通常為100V），供計(jì)量檢測(cè)儀表和繼電保護(hù)裝置使用。電壓互感器及電流互感器29電流互感器電壓互感器電能變換器件，前者用以將大電流變換成小電—電流互感器的變比電流互感器原理30—電流互感器的變比電流互感器原理30耦合電容器電容器用途：減小無功負(fù)荷，改善功率因數(shù)31耦合電容器電容器用途：減小無功負(fù)荷，改善功率因數(shù)31避雷器32避雷器32由互感器及一個(gè)或幾個(gè)繼電器組成的裝置。繼電保護(hù)裝置的任務(wù)：借助斷路器，自動(dòng)迅速、有選擇的將故障元件從供電系統(tǒng)切除，以防事故擴(kuò)大。給出不正常運(yùn)行信號(hào)與其它自動(dòng)化裝置配合，提高電力系統(tǒng)可靠性受感元件啟動(dòng)元件保護(hù)的中間環(huán)節(jié)出口原件執(zhí)行元件采樣判斷變換、閉鎖、延時(shí)、放大發(fā)出命令脈沖跳閘指示信號(hào)繼電保護(hù)裝置33受感元件啟動(dòng)元件保護(hù)的中間環(huán)節(jié)出口原件執(zhí)行元件采樣判斷變換、電能產(chǎn)生、分配過程的特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大；2、電能不能大量存儲(chǔ)；3、過度（暫態(tài)）過程非常迅速，電波傳播速度米/秒（與光速一樣）；4、與國民經(jīng)濟(jì)各部門關(guān)系密切，特別重要。電力系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)34電能產(chǎn)生、分配過程的特點(diǎn)：電力系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)341、保證供電可靠性

電能用戶按對(duì)供電可靠性的要求分為：一級(jí)負(fù)荷（保安負(fù)荷）二級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷2、保證電能質(zhì)量3、保證運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求351、保證供電可靠性電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求35電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向2006年，全國全社會(huì)用電總量達(dá)到了28344億千瓦時(shí)，比上年同期增長14.54%。其中，水電發(fā)電量4167億千瓦時(shí)，約占全部發(fā)電量14.7%，增長5.1%；火電發(fā)電量23573億千瓦時(shí)，約占全部發(fā)電量83.2%，增長15.3%；核電發(fā)電量543億千瓦時(shí)，約占全部發(fā)電量1.9%，增長2.4%。2006年電力行業(yè)完成銷售收入20808億元，同比增長20%，實(shí)現(xiàn)利潤1446億元，增長43%。36電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向2006年，全國全社會(huì)用電總量達(dá)到了電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向截止2006年底按發(fā)電量全國電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)37電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向截止2006年底按發(fā)電量全國電力供應(yīng)電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向年度裝機(jī)容量(萬千瓦)發(fā)電量(億千瓦時(shí))發(fā)電量增長率(%)用電量(億千瓦時(shí))用電量增長率(%)200031932136858.00134668.00200133849148398.43146839.042002359001640010.521620010.332003384501908016.341891016.732004440702187014.622173514.942005508412474713.162468913.592006622002834414.542824814.422007713293255914.443233914.56近年我國發(fā)電裝機(jī)容量、發(fā)電量及用電量情況38電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向年度裝機(jī)容量發(fā)電量發(fā)電量增長率世界主要國家電力工業(yè)發(fā)展指標(biāo)（2002）2149（2006年）39世界主要國家電力工業(yè)發(fā)展指標(biāo)（2002）214939電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向40電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向40國家發(fā)展和改革委員會(huì)能源局指出：

提高能源利用效率和效益，保護(hù)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20年電力工業(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配、用電設(shè)備的發(fā)展重點(diǎn)。

電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向41國家發(fā)展和改革委員會(huì)能源局指出：電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向41國家電力發(fā)展規(guī)劃2006年和2007年兩年，我國新增電力裝機(jī)規(guī)模就超過了2億千瓦，總裝機(jī)規(guī)模2007年底超過7億千瓦。根據(jù)中國電力工業(yè)最新發(fā)展規(guī)劃，按“十一五”期間GDP年均增長8.5%考慮，同時(shí)考慮萬元GDP能耗下降20%左右的約束性要求，到2010年，全國電力裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)8.4億千瓦，其中水電裝機(jī)將達(dá)1.9億千瓦，核電裝機(jī)1000萬千瓦，風(fēng)電裝機(jī)500萬千瓦，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)550萬千瓦，天然氣發(fā)電裝機(jī)3600萬千瓦，煤電裝機(jī)5.93億千瓦。根據(jù)國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司分別編制的各自“十一五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，“十一五”期間，我國電網(wǎng)建設(shè)總投資將超過1萬億元，其中國家電網(wǎng)公司8500億元左右，南方電網(wǎng)公司2500億元左右，兩家企業(yè)“十一五”期間規(guī)劃電網(wǎng)投資為“十五”期間的1.2倍。根據(jù)規(guī)劃，“十一五”期間，全國將投產(chǎn)330千伏及以上交流線路3.8萬公里，變電容量1.8億千伏安，平均每年新增交流線路7600公里，新增變電容量3600萬千伏安；建成直流線路3420公里，換流容量1500萬千瓦（含背靠背換流站）。到2010年，全國330千伏及以上交流線路達(dá)11.4萬公里，變電容量達(dá)4.7億千伏安，直流線路8200公里，直流換流容量4000萬千瓦。電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向42國家電力發(fā)展規(guī)劃電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向42電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(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、坑口發(fā)電等新的能源發(fā)電技術(shù)。

1千克鈾-235裂變釋放的能量=2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的能量一座100萬千瓦的火電站一年燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤約300萬噸,而一座100萬千瓦的核電站一年消耗核燃料僅約30噸。（2）提高單臺(tái)機(jī)組容量；

國內(nèi)最大機(jī)組——華能玉環(huán)電廠6×100萬kW其鍋爐效率為９３．８８％、供電煤耗為２８３．２克／千瓦時(shí)，機(jī)組熱效率高達(dá)４５．４％，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

據(jù)測(cè)算，如果國內(nèi)燃煤發(fā)電廠熱效率都達(dá)到４５％的水平，按２００６年全國火電發(fā)電量計(jì)算，相當(dāng)于全年可以少燒約２億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放約５．４億噸。43電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向具體發(fā)展方向43電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向具體發(fā)展方向（3）提高投運(yùn)機(jī)組容量，減少備用設(shè)備（4）提高輸電電壓，減少損耗，節(jié)約有色金屬用量；（5）擴(kuò)大整個(gè)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(gè)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(gè)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)。44電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向具體發(fā)展方向44自動(dòng)化：誕生于工業(yè)生產(chǎn)，是指用自動(dòng)進(jìn)行調(diào)解、檢查、加工和控制的機(jī)器及設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，以替代人人直接的操作。電力系統(tǒng)自動(dòng)化：是自動(dòng)化的一種具體形式是指應(yīng)用各種具有自動(dòng)檢測(cè)、決策和控制功能的裝置并通過信號(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、協(xié)調(diào)、調(diào)節(jié)和控制，保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和具有合格的電能質(zhì)量。電力系統(tǒng)自動(dòng)化45自動(dòng)化：誕生于工業(yè)生產(chǎn)，是指用自動(dòng)進(jìn)行調(diào)解、檢查、加工和控制電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程（一）單一功能自動(dòng)化階段1）初級(jí)階段（初期，小規(guī)模電廠）2）單一功能的自動(dòng)化裝置（發(fā)電設(shè)備和出力增加，供電范圍擴(kuò)大）

故障自動(dòng)切除裝置自動(dòng)操作和調(diào)解裝置遠(yuǎn)距離信息自動(dòng)傳輸裝置3）電力系統(tǒng)調(diào)度中心（跨地區(qū)電力系統(tǒng)）電話調(diào)度“四遙”（為了解決調(diào)度的實(shí)時(shí)性）遙信（YX）、遙測(cè)（YC）、遙調(diào)（YT）、遙控（YK）。

46電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程46電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程

電力系統(tǒng)自動(dòng)化的三門主要技術(shù)：

故障自動(dòng)切除裝置電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)自動(dòng)操作和調(diào)解裝置電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)遠(yuǎn)距離信息自動(dòng)傳輸裝置遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)從電力系統(tǒng)自動(dòng)化獨(dú)立出來之后，電力系統(tǒng)自動(dòng)化只包括電力設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)視、控制及與其相關(guān)的問題。

從高層次來分類，三門技術(shù)仍然同屬于“電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化”中的“自動(dòng)化”范疇。47電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程47單一功能自動(dòng)化階段的特點(diǎn)1.三門技術(shù)各自自成體系，分別完成各自的功能；2.對(duì)單個(gè)電力設(shè)備和單一過程用分立的自動(dòng)化裝置來完成；3.電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電站的自動(dòng)裝置之間無聯(lián)系；4.電力系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)行靠調(diào)度員經(jīng)驗(yàn)完成。48單一功能自動(dòng)化階段的特點(diǎn)1.三門技術(shù)各自自成體系，分別完成各（二）綜合自動(dòng)化階段電力系統(tǒng)信息電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)和遙信裝置信息處理做出模糊決策確定數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)調(diào)度計(jì)算機(jī)YX，YCYK，YTYX，YCYK，YT電力系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)工作模式圖用一套自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置來完成以往兩套或多套分立的自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置所完成的工作遙信（YX）遙測(cè)（YC）遙調(diào)（YT）遙控（YK）遙視（YS）+=電力系統(tǒng)五“遙”49（二）綜合自動(dòng)化階段電力系統(tǒng)信息電力系統(tǒng)信息處理做出模糊決策

1-2電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容通常所說的電力系統(tǒng)是指電能生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)所需的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路、斷路器、母線和用電設(shè)備等互相聯(lián)結(jié)而成的系統(tǒng)。能量系統(tǒng)——電工一次系統(tǒng)其中的電力設(shè)備稱為一次設(shè)備信息系統(tǒng)——電工二次系統(tǒng)其中的電力設(shè)備稱為二次設(shè)備電力系統(tǒng)自動(dòng)化屬于二次系統(tǒng)，它包含若干個(gè)子系統(tǒng)。501-2電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容50電力系統(tǒng)自動(dòng)化內(nèi)容的劃分按電力系統(tǒng)運(yùn)行管理區(qū)劃分

1、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化；包括發(fā)電和輸電調(diào)度自動(dòng)化、配電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化。2、發(fā)電廠自動(dòng)化；3、變電站自動(dòng)化。從電力系統(tǒng)自動(dòng)控制角度劃分

1、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制；2、電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動(dòng)控制；3、電力系統(tǒng)安全自動(dòng)控制；4、電力系統(tǒng)中斷路器自動(dòng)控制。51電力系統(tǒng)自動(dòng)化內(nèi)容的劃分按電力系統(tǒng)運(yùn)行管理區(qū)劃分51一、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化功能：信息收集與執(zhí)行和信息處理與分析1）調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)成人機(jī)聯(lián)系設(shè)備主計(jì)算機(jī)通信控制器下層調(diào)度所上層調(diào)度中心RTU1RTUn主站系統(tǒng)框圖主站（MS）RTURTURTURTU下層主站上層主站調(diào)度中心發(fā)電廠發(fā)電廠變電站變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)簡圖RTU——遠(yuǎn)動(dòng)終端，RemoteTerminalUnit52一、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化人機(jī)聯(lián)系設(shè)備主計(jì)算機(jī)2）調(diào)度自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)層次a)集中控制，廠站數(shù)量較少（不多于10個(gè)）b)分級(jí)（層）控制中心調(diào)度所：對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)做出綜合判斷及控制，負(fù)責(zé)與地區(qū)調(diào)度所和發(fā)電廠及變電所保持信息交換和控制。地區(qū)調(diào)度所：接受中心調(diào)度所的控制指令，對(duì)本地區(qū)的系統(tǒng)做出綜合判斷和控制，對(duì)發(fā)電廠及變電所控制中心進(jìn)行信息交換和控制。532）調(diào)度自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)層次53

發(fā)電廠（變電所）控制中心：接受中心調(diào)度所或地區(qū)調(diào)度所的指令，直接對(duì)所屬機(jī)組和設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視及控制。AB1BnC1D1DnC1D1DnD2DnD1D2D1Dn地區(qū)集控站廠站中心分層控制結(jié)構(gòu)示意圖A——中心調(diào)度所（SCADA主站系統(tǒng)）；B——地區(qū)調(diào)度所（SCADA主站系統(tǒng)）；C——集控站（SCADA主站系統(tǒng)）；D——被控變電所（變電所自動(dòng)化系統(tǒng)）54發(fā)電廠（變電所）控制中心：接受中心調(diào)度所或地區(qū)調(diào)度所的分級(jí)控制優(yōu)勢(shì)：

滿足實(shí)時(shí)性需要；有利于通訊的實(shí)現(xiàn)；減少通訊流量。3)調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展過程SCADA——SupervisoryControlandDataAcquisition監(jiān)視控制及數(shù)據(jù)采集（SCADA）+安全分析+安全控制+其他調(diào)度管理和計(jì)劃管理=能量管理系統(tǒng)（EMS）以經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為主以安全控制為主55分級(jí)控制優(yōu)勢(shì)：SCADA——SupervisoryCont二、火電廠自動(dòng)化火電廠分為：蒸氣動(dòng)力發(fā)電廠

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠機(jī)組最大容量1300MW火電廠最大裝機(jī)容量4800MW1）發(fā)展過程目的：a)保障機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；b)增加機(jī)組對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度和負(fù)荷變化的適應(yīng)能力，保證發(fā)電質(zhì)量；c)改革勞動(dòng)條件，提高運(yùn)行速率；d)提高生產(chǎn)效率；e)監(jiān)視和控制發(fā)電過程對(duì)環(huán)境的污染。爐、機(jī)、電：就地——〉集中——〉計(jì)算機(jī)56二、火電廠自動(dòng)化爐、機(jī)、電：就地——〉集中——〉計(jì)算機(jī)562）主要功能a)自動(dòng)檢測(cè)；b)自動(dòng)保護(hù)；c)順序控制；d)連續(xù)控制；e)管理和信息處理。3）包括的內(nèi)容a)計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)；b)機(jī)爐協(xié)調(diào)主控制系統(tǒng)；c)鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)；d)汽輪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)；e)發(fā)電機(jī)和電氣控制系統(tǒng)；f)旁路控制系統(tǒng)；g）輔助設(shè)備及各支持系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)；h）就地控制系統(tǒng)。572）主要功能57

火電廠機(jī)組自動(dòng)控制示意圖斷路器控制G勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)同期并列裝置汽輪機(jī)電壓無功轉(zhuǎn)速有功發(fā)電機(jī)同期并列母線YH1YH2YH3YH4DL電壓互感器發(fā)電機(jī)和電氣控制系統(tǒng)舉例58火電廠機(jī)組自動(dòng)控制示意圖斷路器控制G勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)同三、水電廠自動(dòng)化1）水輪發(fā)電機(jī)組和電壓自動(dòng)控制2）水電廠自動(dòng)發(fā)電控制

a)按上游來水量發(fā)電；b)按給定的發(fā)電機(jī)負(fù)荷曲線；c)按電力系統(tǒng)維持在一定頻率下運(yùn)行；d)按綜合因素。靜止發(fā)電調(diào)相水輪發(fā)電機(jī)組工況及其轉(zhuǎn)換示意圖從電力系統(tǒng)吸收有功功率；向電力系統(tǒng)輸送無功功率；目的是補(bǔ)償獨(dú)立系統(tǒng)無功功率不足，維持電力系統(tǒng)電壓水平。分配和調(diào)節(jié)各機(jī)組的無功功率；目的是維持電廠高壓母線電壓水平。59三、水電廠自動(dòng)化靜止發(fā)電調(diào)相水輪發(fā)電機(jī)組工況及其轉(zhuǎn)換示意圖從3）水電廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)兩種應(yīng)用模式：a)以計(jì)算機(jī)為輔的監(jiān)控系統(tǒng)；b)以計(jì)算機(jī)為主的監(jiān)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)參加決策與否是區(qū)分這兩種模式的關(guān)鍵。通信設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I/O進(jìn)程通道生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備人機(jī)聯(lián)系設(shè)備至電力系統(tǒng)調(diào)度中心水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖兩種結(jié)構(gòu)模式：集中式分布式603）水電廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通信設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I/四、變電站自動(dòng)化1）發(fā)展過程階段一：變電站常規(guī)的二次回路（主要由有觸點(diǎn)的繼電器構(gòu)成）；階段二：監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、繼電保護(hù)分別實(shí)現(xiàn)微機(jī)化，但依然分別工作，自成體系；階段三：構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（變電站綜合自動(dòng)化）。2）變電站常規(guī)二次回路包括的內(nèi)容：a)控制系統(tǒng)；b)信號(hào)系統(tǒng)；c)測(cè)量系統(tǒng)；d)同步系統(tǒng)；e)二次回路電源。61四、變電站自動(dòng)化613）變電站自動(dòng)化內(nèi)容：a)微機(jī)監(jiān)控b)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)具體包括：1)巡回監(jiān)測(cè)和召喚測(cè)量；2)脈沖量計(jì)數(shù)、開關(guān)量狀態(tài)判別、被測(cè)量越界判別、功率總加和電能量累計(jì)；3)顯示變電站運(yùn)行情況，如越限和事故報(bào)警、打印以及順序記錄等；4)報(bào)表打??；5)漢字人機(jī)對(duì)話及提示功能；6)變電站遠(yuǎn)動(dòng)終端。623）變電站自動(dòng)化內(nèi)容：62五、配電網(wǎng)自動(dòng)化（110KV~220/380KV之間）

配電自動(dòng)化分為：配電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化配電變電站自動(dòng)化配電線路自動(dòng)化用戶自動(dòng)化功能：a)數(shù)據(jù)采集與控制；b)負(fù)荷管理（包括負(fù)荷監(jiān)視和負(fù)荷控制（直接控制、間接控制））；c)電壓/無功綜合控制；d)可靠性管理；e)信息管理；f)配電網(wǎng)圖示系統(tǒng)；g)安全和節(jié)能。63五、配電網(wǎng)自動(dòng)化（110KV~220/380KV之間）63六、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制國標(biāo)：50Hz0.2Hz0.05~0.15Hz（現(xiàn)代化裝置應(yīng)用后）兩種稱謂：電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制；負(fù)荷與頻率控制。主要任務(wù)：一次調(diào)頻（原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制）；二次調(diào)頻（發(fā)電機(jī)頻率控制）；合理分配發(fā)電出力。64六、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制64七、電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制國標(biāo)：1、35KV及以上（正負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不大于10%額定電壓）；2、10KV以下（不大于7%額定電壓）；3、220V單相供電（不大于+7%,不小于-10%額定電壓）。電壓偏差計(jì)算公式：

維持電力系統(tǒng)電壓在規(guī)定范圍內(nèi)是以全系統(tǒng)內(nèi)無功功率平衡為前提的。65七、電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制65八、電力系統(tǒng)安全控制安全分析：事故預(yù)想安全控制：預(yù)防性的安全調(diào)度控制；緊急狀態(tài)下的安全控制。九、電力系統(tǒng)中斷路器控制正常運(yùn)行時(shí)斷路器控制；電力系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)的斷路器控制；電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)的斷路器控制。66八、電力系統(tǒng)安全控制66電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化

任課教師：馮健67電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化任課教師參考教材《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》，商國才編著，天津大學(xué)出版社，2002.《電力系統(tǒng)自動(dòng)控制新技術(shù)》，郭培源編著，科學(xué)出版社，2003.68參考教材《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》，商國才編著，天津大學(xué)出版社，20第一章諸論1-1電力系統(tǒng)概述背景：到2007年底我國發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?1329萬千瓦，同比增長14.36%。其中，水電達(dá)到14526萬千瓦，約占總?cè)萘?0.36%，同比增長11.49%；火電達(dá)到55442萬千瓦，約占總?cè)萘?7.73%，同比增長14.59%；發(fā)電總能量已經(jīng)達(dá)到32559億千瓦時(shí)，居全世界第二位，僅次于美國。69第一章諸論1-1電力系統(tǒng)概述3電力系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)示意圖(虛框內(nèi)為電網(wǎng)，包括輸電網(wǎng)和配電網(wǎng))70電力系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)示意圖(虛框內(nèi)為電網(wǎng)，包括輸電網(wǎng)和配電電力系統(tǒng)簡圖71電力系統(tǒng)簡圖5國家電網(wǎng)（STATEGRID）概況國家電網(wǎng)區(qū)域分布圖72國家電網(wǎng)（STATEGRID）概況國家電網(wǎng)區(qū)域分布圖6國家電網(wǎng)公司成立于2002年12月29日，以建設(shè)運(yùn)營電網(wǎng)為核心業(yè)務(wù)，負(fù)責(zé)所轄各區(qū)域電網(wǎng)之間的電力交易和調(diào)度，承擔(dān)著為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)電力保障的基本使命。公司經(jīng)營區(qū)域覆蓋26個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，覆蓋國土面積的88%以上，直接服務(wù)客戶1.45億戶，供電人口超過10億，管理員工150.4萬人。五大發(fā)電集團(tuán)——華能、大唐、華電、國電、中電投73國家電網(wǎng)公司成立于2002年12月29日，以建設(shè)運(yùn)營電網(wǎng)為核國家電網(wǎng)公司組成74國家電網(wǎng)公司組成8國網(wǎng)系統(tǒng)區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量

電網(wǎng)名稱2006年底統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量（兆瓦）總?cè)萘炕痣娝娖渌麌W(wǎng)系統(tǒng)43586735540075403.55063.5華北11878011550032800東北41360352505740370華東128970109900148704200華中9108062840282400西北428902920013310380南方電網(wǎng)10954032980627401382075國網(wǎng)系統(tǒng)區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量電網(wǎng)名稱2006年底統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量我國主要各區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量對(duì)比76我國主要各區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量對(duì)比10目前我國已經(jīng)初步形成了以500kV（330kV）和220kV為骨干的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，初步形成北、中、南三大“西電東送”通道，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)省間及跨區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)。截至2006年底，全國220千伏及以上輸電線路回路長度28.15萬公里，220千伏及以上變電設(shè)備容量98131萬千伏安。77目前我國已經(jīng)初步形成了以500kV（330kV）和220kV電力系統(tǒng)特點(diǎn)及組成

電力系統(tǒng)特點(diǎn)：1、被控制對(duì)象復(fù)雜且龐大；2、被控制參數(shù)很多；3、干擾嚴(yán)重。電力系統(tǒng)組成：為了保證電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要靠發(fā)電廠、變電站、配電線路和電能用戶來實(shí)現(xiàn)。78電力系統(tǒng)特點(diǎn)及組成

電力系統(tǒng)特點(diǎn)：12火力發(fā)電火電廠火電廠中的汽輪機(jī)組79火力發(fā)電火電廠火電廠中的汽輪機(jī)組13水力發(fā)電三峽電站（效果圖）80水力發(fā)電三峽電站14發(fā)電的其它一次能源主要有：

潮汐發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、風(fēng)能、核能發(fā)電、垃圾發(fā)電變電站包括：升壓變電站（靠近電能起始端）降壓變電站（靠近電能用戶）配電站：沒有變壓器，電站兩端電壓相同~~（10KV）10.5KV升壓變壓器220-500KV(330)一次降壓變電站（地區(qū)降）35-110KV二次降壓變電站6-10KV220/380V10.5V指空載時(shí)端子電壓81發(fā)電的其它一次能源主要有：~~（10KV）10.5KV升壓變變電站的輸配電系統(tǒng)82變電站的輸配電系統(tǒng)16電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備簡介主設(shè)備有： 電力變壓器、高壓斷路器、隔離開關(guān)、 負(fù)荷開關(guān)、母線、電抗器、 電流互感器、電壓互感器、電容器、 避雷器以及繼電保護(hù)裝置等。83電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備簡介主設(shè)備有：17電力變壓器是變電站的核心設(shè)備，通過它將一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換成另一種電壓的交流電能，以滿足輸電或用電的需要。84電力變壓器是變電站的核心設(shè)備，通過它將一種電壓的交流電8519高壓斷路器慣稱開關(guān),是變電站的重要設(shè)備，用于1kV以上的高壓電路中。由于它有熄滅電弧的機(jī)構(gòu)，故作為閉合和開斷電路的設(shè)備。與相應(yīng)的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置相配合能快速切斷故障電流，防止事故擴(kuò)大，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。86高壓斷路器慣稱開關(guān),是變電站的重要設(shè)備，用于1kV以上的高壓8721隔離開關(guān)隔離開關(guān)是與高壓斷路器配合使用的設(shè)備，它沒有熄弧機(jī)構(gòu)，其主要功能是起隔離電壓的作用。隔離開關(guān)必須在斷路器開斷后才允許拉開，而合閘時(shí)，隔離開關(guān)應(yīng)先閉合，然后再將斷路器接通。88隔離開關(guān)隔離開關(guān)是與高壓斷路器配合使用的設(shè)備，它沒有熄弧機(jī)構(gòu)8923負(fù)荷開關(guān)是介于高壓斷路器之間的開關(guān)設(shè)備。在結(jié)構(gòu)上它與隔離開關(guān)相似，但具有特殊的滅弧裝置，能夠斷開相應(yīng)的負(fù)荷電流，但不具有切斷短路電流的能力，一般與高壓熔斷器配合使用。目前，負(fù)荷開關(guān)均制成為10kV及以下的額定電壓等級(jí)，用于次要網(wǎng)路系統(tǒng)。90負(fù)荷開關(guān)是介于高壓斷路器之間的開關(guān)設(shè)備。在結(jié)構(gòu)上它與隔離開關(guān)負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)實(shí)物91負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)實(shí)物25母線實(shí)際母線理論上的是匯集和分配電流的主要環(huán)節(jié)，它由鋼芯鋁絞線（用于戶外35kV及以上）或矩形鋁（銅）導(dǎo)線（用于戶內(nèi)電壓20kV及以下）構(gòu)成。92母線實(shí)際母線理論上的是匯集和分配電流的主要環(huán)節(jié)，它由母線作用：匯集和分配電流圖形符號(hào)：93母線作用：匯集和分配電流圖形符號(hào)：27電抗器用途：抑制短路電流，電網(wǎng)中性點(diǎn)接地94電抗器用途：抑制短路電流，電網(wǎng)中性點(diǎn)接地28電流互感器電壓互感器電能變換器件，前者用以將大電流變換成小電流（通常為5A），后者用以將高電壓變換成低電壓（通常為100V），供計(jì)量檢測(cè)儀表和繼電保護(hù)裝置使用。電壓互感器及電流互感器95電流互感器電壓互感器電能變換器件，前者用以將大電流變換成小電—電流互感器的變比電流互感器原理96—電流互感器的變比電流互感器原理30耦合電容器電容器用途：減小無功負(fù)荷，改善功率因數(shù)97耦合電容器電容器用途：減小無功負(fù)荷，改善功率因數(shù)31避雷器98避雷器32由互感器及一個(gè)或幾個(gè)繼電器組成的裝置。繼電保護(hù)裝置的任務(wù)：借助斷路器，自動(dòng)迅速、有選擇的將故障元件從供電系統(tǒng)切除，以防事故擴(kuò)大。給出不正常運(yùn)行信號(hào)與其它自動(dòng)化裝置配合，提高電力系統(tǒng)可靠性受感元件啟動(dòng)元件保護(hù)的中間環(huán)節(jié)出口原件執(zhí)行元件采樣判斷變換、閉鎖、延時(shí)、放大發(fā)出命令脈沖跳閘指示信號(hào)繼電保護(hù)裝置99受感元件啟動(dòng)元件保護(hù)的中間環(huán)節(jié)出口原件執(zhí)行元件采樣判斷變換、電能產(chǎn)生、分配過程的特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大；2、電能不能大量存儲(chǔ)；3、過度（暫態(tài)）過程非常迅速，電波傳播速度米/秒（與光速一樣）；4、與國民經(jīng)濟(jì)各部門關(guān)系密切，特別重要。電力系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)100電能產(chǎn)生、分配過程的特點(diǎn)：電力系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)341、保證供電可靠性

電能用戶按對(duì)供電可靠性的要求分為：一級(jí)負(fù)荷（保安負(fù)荷）二級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷2、保證電能質(zhì)量3、保證運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求1011、保證供電可靠性電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求35電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向2006年，全國全社會(huì)用電總量達(dá)到了28344億千瓦時(shí)，比上年同期增長14.54%。其中，水電發(fā)電量4167億千瓦時(shí)，約占全部發(fā)電量14.7%，增長5.1%；火電發(fā)電量23573億千瓦時(shí)，約占全部發(fā)電量83.2%，增長15.3%；核電發(fā)電量543億千瓦時(shí)，約占全部發(fā)電量1.9%，增長2.4%。2006年電力行業(yè)完成銷售收入20808億元，同比增長20%，實(shí)現(xiàn)利潤1446億元，增長43%。102電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向2006年，全國全社會(huì)用電總量達(dá)到了電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向截止2006年底按發(fā)電量全國電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)103電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向截止2006年底按發(fā)電量全國電力供應(yīng)電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向年度裝機(jī)容量(萬千瓦)發(fā)電量(億千瓦時(shí))發(fā)電量增長率(%)用電量(億千瓦時(shí))用電量增長率(%)200031932136858.00134668.00200133849148398.43146839.042002359001640010.521620010.332003384501908016.341891016.732004440702187014.622173514.942005508412474713.162468913.592006622002834414.542824814.422007713293255914.443233914.56近年我國發(fā)電裝機(jī)容量、發(fā)電量及用電量情況104電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向年度裝機(jī)容量發(fā)電量發(fā)電量增長率世界主要國家電力工業(yè)發(fā)展指標(biāo)（2002）2149（2006年）105世界主要國家電力工業(yè)發(fā)展指標(biāo)（2002）214939電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向106電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向40國家發(fā)展和改革委員會(huì)能源局指出：

提高能源利用效率和效益，保護(hù)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20年電力工業(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配、用電設(shè)備的發(fā)展重點(diǎn)。

電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向107國家發(fā)展和改革委員會(huì)能源局指出：電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向41國家電力發(fā)展規(guī)劃2006年和2007年兩年，我國新增電力裝機(jī)規(guī)模就超過了2億千瓦，總裝機(jī)規(guī)模2007年底超過7億千瓦。根據(jù)中國電力工業(yè)最新發(fā)展規(guī)劃，按“十一五”期間GDP年均增長8.5%考慮，同時(shí)考慮萬元GDP能耗下降20%左右的約束性要求，到2010年，全國電力裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)8.4億千瓦，其中水電裝機(jī)將達(dá)1.9億千瓦，核電裝機(jī)1000萬千瓦，風(fēng)電裝機(jī)500萬千瓦，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)550萬千瓦，天然氣發(fā)電裝機(jī)3600萬千瓦，煤電裝機(jī)5.93億千瓦。根據(jù)國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司分別編制的各自“十一五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，“十一五”期間，我國電網(wǎng)建設(shè)總投資將超過1萬億元，其中國家電網(wǎng)公司8500億元左右，南方電網(wǎng)公司2500億元左右，兩家企業(yè)“十一五”期間規(guī)劃電網(wǎng)投資為“十五”期間的1.2倍。根據(jù)規(guī)劃，“十一五”期間，全國將投產(chǎn)330千伏及以上交流線路3.8萬公里，變電容量1.8億千伏安，平均每年新增交流線路7600公里，新增變電容量3600萬千伏安；建成直流線路3420公里，換流容量1500萬千瓦（含背靠背換流站）。到2010年，全國330千伏及以上交流線路達(dá)11.4萬公里，變電容量達(dá)4.7億千伏安，直流線路8200公里，直流換流容量4000萬千瓦。電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向108國家電力發(fā)展規(guī)劃電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向42電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(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、坑口發(fā)電等新的能源發(fā)電技術(shù)。

1千克鈾-235裂變釋放的能量=2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的能量一座100萬千瓦的火電站一年燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤約300萬噸,而一座100萬千瓦的核電站一年消耗核燃料僅約30噸。（2）提高單臺(tái)機(jī)組容量；

國內(nèi)最大機(jī)組——華能玉環(huán)電廠6×100萬kW其鍋爐效率為９３．８８％、供電煤耗為２８３．２克／千瓦時(shí)，機(jī)組熱效率高達(dá)４５．４％，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

據(jù)測(cè)算，如果國內(nèi)燃煤發(fā)電廠熱效率都達(dá)到４５％的水平，按２００６年全國火電發(fā)電量計(jì)算，相當(dāng)于全年可以少燒約２億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放約５．４億噸。109電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向具體發(fā)展方向43電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向具體發(fā)展方向（3）提高投運(yùn)機(jī)組容量，減少備用設(shè)備（4）提高輸電電壓，減少損耗，節(jié)約有色金屬用量；（5）擴(kuò)大整個(gè)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(gè)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(gè)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)。110電力工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向具體發(fā)展方向44自動(dòng)化：誕生于工業(yè)生產(chǎn)，是指用自動(dòng)進(jìn)行調(diào)解、檢查、加工和控制的機(jī)器及設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，以替代人人直接的操作。電力系統(tǒng)自動(dòng)化：是自動(dòng)化的一種具體形式是指應(yīng)用各種具有自動(dòng)檢測(cè)、決策和控制功能的裝置并通過信號(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、協(xié)調(diào)、調(diào)節(jié)和控制，保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和具有合格的電能質(zhì)量。電力系統(tǒng)自動(dòng)化111自動(dòng)化：誕生于工業(yè)生產(chǎn)，是指用自動(dòng)進(jìn)行調(diào)解、檢查、加工和控制電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程（一）單一功能自動(dòng)化階段1）初級(jí)階段（初期，小規(guī)模電廠）2）單一功能的自動(dòng)化裝置（發(fā)電設(shè)備和出力增加，供電范圍擴(kuò)大）

故障自動(dòng)切除裝置自動(dòng)操作和調(diào)解裝置遠(yuǎn)距離信息自動(dòng)傳輸裝置3）電力系統(tǒng)調(diào)度中心（跨地區(qū)電力系統(tǒng)）電話調(diào)度“四遙”（為了解決調(diào)度的實(shí)時(shí)性）遙信（YX）、遙測(cè)（YC）、遙調(diào)（YT）、遙控（YK）。

112電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程46電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程

電力系統(tǒng)自動(dòng)化的三門主要技術(shù)：

故障自動(dòng)切除裝置電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)自動(dòng)操作和調(diào)解裝置電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)遠(yuǎn)距離信息自動(dòng)傳輸裝置遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)從電力系統(tǒng)自動(dòng)化獨(dú)立出來之后，電力系統(tǒng)自動(dòng)化只包括電力設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)視、控制及與其相關(guān)的問題。

從高層次來分類，三門技術(shù)仍然同屬于“電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化”中的“自動(dòng)化”范疇。113電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程47單一功能自動(dòng)化階段的特點(diǎn)1.三門技術(shù)各自自成體系，分別完成各自的功能；2.對(duì)單個(gè)電力設(shè)備和單一過程用分立的自動(dòng)化裝置來完成；3.電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電站的自動(dòng)裝置之間無聯(lián)系；4.電力系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)行靠調(diào)度員經(jīng)驗(yàn)完成。114單一功能自動(dòng)化階段的特點(diǎn)1.三門技術(shù)各自自成體系，分別完成各（二）綜合自動(dòng)化階段電力系統(tǒng)信息電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)和遙信裝置信息處理做出模糊決策確定數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)調(diào)度計(jì)算機(jī)YX，YCYK，YTYX，YCYK，YT電力系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)工作模式圖用一套自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置來完成以往兩套或多套分立的自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置所完成的工作遙信（YX）遙測(cè)（YC）遙調(diào)（YT）遙控（YK）遙視（YS）+=電力系統(tǒng)五“遙”115（二）綜合自動(dòng)化階段電力系統(tǒng)信息電力系統(tǒng)信息處理做出模糊決策

1-2電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容通常所說的電力系統(tǒng)是指電能生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)所需的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路、斷路器、母線和用電設(shè)備等互相聯(lián)結(jié)而成的系統(tǒng)。能量系統(tǒng)——電工一次系統(tǒng)其中的電力設(shè)備稱為一次設(shè)備信息系統(tǒng)——電工二次系統(tǒng)其中的電力設(shè)備稱為二次設(shè)備電力系統(tǒng)自動(dòng)化屬于二次系統(tǒng)，它包含若干個(gè)子系統(tǒng)。1161-2電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容50電力系統(tǒng)自動(dòng)化內(nèi)容的劃分按電力系統(tǒng)運(yùn)行管理區(qū)劃分

1、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化；包括發(fā)電和輸電調(diào)度自動(dòng)化、配電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化。2、發(fā)電廠自動(dòng)化；3、變電站自動(dòng)化。從電力系統(tǒng)自動(dòng)控制角度劃分

1、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制；2、電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動(dòng)控制；3、電力系統(tǒng)安全自動(dòng)控制；4、電力系統(tǒng)中斷路器自動(dòng)控制。117電力系統(tǒng)自動(dòng)化內(nèi)容的劃分按電力系統(tǒng)運(yùn)行管理區(qū)劃分51一、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化功能：信息收集與執(zhí)行和信息處理與分析1）調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)成人機(jī)聯(lián)系設(shè)備主計(jì)算機(jī)通信控制器下層調(diào)度所上層調(diào)度中心RTU1RTUn主站系統(tǒng)框圖主站（MS）RTURTURTURTU下層主站上層主站調(diào)度中心發(fā)電廠發(fā)電廠變電站變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)簡圖RTU——遠(yuǎn)動(dòng)終端，RemoteTerminalUnit118一、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化人機(jī)聯(lián)系設(shè)備主計(jì)算機(jī)2）調(diào)度自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)層次a)集中控制，廠站數(shù)量較少（不多于10個(gè)）b)分級(jí)（層）控制中心調(diào)度所：對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)做出綜合判斷及控制，負(fù)責(zé)與地區(qū)調(diào)度所和發(fā)電廠及變電所保持信息交換和控制。地區(qū)調(diào)度所：接受中心調(diào)度所的控制指令，對(duì)本地區(qū)的系統(tǒng)做出綜合判斷和控制，對(duì)發(fā)電廠及變電所控制中心進(jìn)行信息交換和控制。1192）調(diào)度自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)層次53

發(fā)電廠（變電所）控制中心：接受中心調(diào)度所或地區(qū)調(diào)度所的指令，直接對(duì)所屬機(jī)組和設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視及控制。AB1BnC1D1DnC1D1DnD2DnD1D2D1Dn地區(qū)集控站廠站中心分層控制結(jié)構(gòu)示意圖A——中心調(diào)度所（SCADA主站系統(tǒng)）；B——地區(qū)調(diào)度所（SCADA主站系統(tǒng)）；C——集控站（SCADA主站系統(tǒng)）；D——被控變電所（變電所自動(dòng)化系統(tǒng)）120發(fā)電廠（變電所）控制中心：接受中心調(diào)度所或地區(qū)調(diào)度所的分級(jí)控制優(yōu)勢(shì)：

滿足實(shí)時(shí)性需要；有利于通訊的實(shí)現(xiàn)；減少通訊流量。3)調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展過程SCADA——SupervisoryControlandDataAcquisition監(jiān)視控制及數(shù)據(jù)采集（SCADA）+安全分析+安全控制+其他調(diào)度管理和計(jì)劃管理=能量管理系統(tǒng)（EMS）以經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為主以安全控制為主121分級(jí)控制優(yōu)勢(shì)：SCADA——SupervisoryCont二、火電廠自動(dòng)化火電廠分為：蒸氣動(dòng)力發(fā)電廠

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠機(jī)組最大容量1300MW火電廠最大裝機(jī)容量4800MW1）發(fā)展過程目的：a)保障機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；b)增加機(jī)組對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度和負(fù)荷變化的適應(yīng)能力，保證發(fā)電質(zhì)量；c)改革勞動(dòng)條件，提高運(yùn)行速率；d)提高生產(chǎn)效率；e)監(jiān)視和控制發(fā)電過程對(duì)環(huán)境的污染。爐、機(jī)、電：就地——〉集中——〉計(jì)算機(jī)122二、火電廠自動(dòng)化爐、機(jī)、電：就地——〉集中——〉計(jì)算機(jī)562）主要功能a)自動(dòng)檢測(cè)；b)自動(dòng)保護(hù)；c)順序控制；d)連續(xù)控制；e)管理和信息處理。3）包