電力系統(tǒng)自動化第1講電力系統(tǒng)自動裝置和系統(tǒng)軟硬件原理

第一講電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)軟硬件原理第一章概述本課程使同窗們對電力系統(tǒng)自動化及其根本問題有一個根底性的了解。NorthChinaElectricPowerUniversitypage22024/1/10中國電力系統(tǒng)及其互聯(lián)運轉(zhuǎn)〔現(xiàn)狀〕世界最大的同步互聯(lián)電網(wǎng)西電東送、三峽中心南直北交、鏈?zhǔn)酵綎|北華北華東華中西藏臺灣西北新疆南方山東川渝福建NorthChinaElectricPowerUniversitypage32024/1/10電力系統(tǒng)：可怕的超級大系統(tǒng)一個脆弱的龐然大物!1882年到如今，120多年過去了。作用越來越重要了系統(tǒng)規(guī)模越來越大了新配備和新技術(shù)的運用越來越多了壟斷下的機制和規(guī)范逐漸不存在了但是,大停電缺點越來越多了NorthChinaElectricPowerUniversitypage42024/1/10保守如此，脆弱依然上個世紀(jì)60年代進(jìn)入大電網(wǎng)互聯(lián)時代后，大停電事故頻繁發(fā)生。NorthChinaElectricPowerUniversitypage52024/1/10美加大停電，就發(fā)生在昨天NorthChinaElectricPowerUniversitypage62024/1/10電力系統(tǒng)的才干NorthChinaElectricPowerUniversitypage72024/1/10電力系統(tǒng)的過程+才干0.0010.010.11101001000Sec.電磁暫態(tài)ElectromagneticSwitchingTransient暫態(tài)穩(wěn)定Transientstability〔angleandvoltage〕系統(tǒng)運轉(zhuǎn)Powersystemoperation小擾動穩(wěn)定Smallsignalstability長期電壓穩(wěn)定Longtermvoltagestability繼電維護(hù)范圍自動安裝范圍自動化系統(tǒng)范圍人員操作范圍部分功能系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)NorthChinaElectricPowerUniversitypage82024/1/10課程涉及的內(nèi)容1同步發(fā)電機的自動準(zhǔn)同期并列2同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)3電力系統(tǒng)頻率及有功功率調(diào)理4變電站綜合自動化5電力系統(tǒng)調(diào)度自動化6配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)與遠(yuǎn)程抄表7智能電網(wǎng)與智能變電站8電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理NorthChinaElectricPowerUniversitypage92024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法1明確系統(tǒng)的設(shè)計義務(wù)和要求2多個系統(tǒng)設(shè)計方案比較和選擇3單元電路設(shè)計、參數(shù)計算、元器件選擇4單元電路及系統(tǒng)的計算機仿真5原理圖和線路板圖的繪制6系統(tǒng)組裝和調(diào)試運用系統(tǒng)的電磁兼容方案NorthChinaElectricPowerUniversitypage102024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法1、明確系統(tǒng)的設(shè)計義務(wù)和要求了解系統(tǒng)的性能、目的、內(nèi)容及技術(shù)要求關(guān)鍵技術(shù)目的要量化各項設(shè)計內(nèi)容和技術(shù)要求落實到設(shè)計文檔案例：穩(wěn)壓電源的設(shè)計1、額定目的：功率、電壓、電流范圍和任務(wù)條件〔溫度、濕度〕2、質(zhì)量目的：電壓穩(wěn)定度〔負(fù)載不變時輸入變化導(dǎo)致輸出變化〕負(fù)載穩(wěn)定度〔負(fù)載變化時輸出電壓的變化〕電源內(nèi)阻〔輸入電壓不變時電壓與電流變化之比〕紋波電壓〔疊加在輸出電壓上的交流分量〕3、維護(hù)和經(jīng)濟技術(shù)目的：過流、過壓、過熱維護(hù)、效率、功率因數(shù)等NorthChinaElectricPowerUniversitypage112024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法2、多個設(shè)計方案的比較和選擇義務(wù)分解,構(gòu)建單元電路方案選擇的重要義務(wù)是針對系統(tǒng)的義務(wù)要求和條件完成系統(tǒng)的功能設(shè)計，使設(shè)計方案到達(dá)設(shè)計合理、可靠、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)和性價比高。案例：穩(wěn)壓電源的設(shè)計開關(guān)電源？線性電源？集成電源？單元電路的分解NorthChinaElectricPowerUniversitypage122024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法3、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇〔1〕單元電路的設(shè)計明確各單元電路的義務(wù)擬訂出單元電路的性能目的確定前后級電路的關(guān)系參考成熟的先進(jìn)電路NorthChinaElectricPowerUniversitypage132024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法3、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇〔2〕電路參數(shù)計算放大電路的增益濾波器中各元件參數(shù)振蕩器中各元件數(shù)值和頻率了解掌握電路任務(wù)原理正確運用計算方法NorthChinaElectricPowerUniversitypage142024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法3、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇〔3〕元器件的選擇電阻NorthChinaElectricPowerUniversitypage152024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法3、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇〔3〕元器件的選擇電容NorthChinaElectricPowerUniversitypage162024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法3、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇〔3〕元器件的選擇電感NorthChinaElectricPowerUniversitypage172024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法3、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇〔3〕元器件的選擇二極管NorthChinaElectricPowerUniversitypage182024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法3、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇〔3〕元器件的選擇三極管NorthChinaElectricPowerUniversitypage192024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法4、單元電路的計算機仿真NorthChinaElectricPowerUniversitypage202024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法5、繪制單元電路的電路原理圖和線路板圖NorthChinaElectricPowerUniversitypage212024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理一、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的設(shè)計方法5、系統(tǒng)組裝和調(diào)試〔1〕通電前檢查〔2〕通電檢查〔3〕分塊調(diào)試〔4〕系統(tǒng)聯(lián)調(diào)6、排除缺點方法〔1〕信號跟蹤法〔2〕對分法〔3〕電容旁路法〔4〕開環(huán)測試法〔5〕對比替代法NorthChinaElectricPowerUniversitypage222024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理二、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)我國電力系統(tǒng)強迫規(guī)定：安裝在變電站的繼電維護(hù)安裝和自動安裝等必需滿足快速瞬變干擾實驗、脈沖群干擾實驗、靜電放電實驗和輻射電磁場騷擾實驗等多項電磁兼容檢測NorthChinaElectricPowerUniversitypage232024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理二、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)NorthChinaElectricPowerUniversitypage242024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理二、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)構(gòu)成干擾的三個要素1、電磁干擾源3、對該干擾能量敏感的接納器2、將電磁干擾源傳輸?shù)浇蛹{器的媒介電磁干擾源傳輸通道接納器NorthChinaElectricPowerUniversitypage252024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理二、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)1、在電磁干擾源處采取措施電流和電壓發(fā)生突變的位置通常就是電磁干擾源〔1〕電流變化大或者大電流任務(wù)場所就是產(chǎn)生電感性耦合噪聲的主要根源〔2〕電壓變化大或者大電壓任務(wù)場所就是電容性耦合噪聲的主要根源〔3〕公共阻抗耦合噪聲也是由于變化猛烈的電流在公共阻抗上所產(chǎn)生的壓降所呵斥的。NorthChinaElectricPowerUniversitypage262024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理二、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)1、在電磁干擾源出采取措施NorthChinaElectricPowerUniversitypage272024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理二、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)2、在接納器處采取措施〔1〕抑制由導(dǎo)線傳導(dǎo)的噪聲，最常用的方法就是串接濾波器〔2〕抑制公共阻抗耦合的方法：一點接地、降低公共阻抗。〔3〕抑制電容性耦合噪聲的最根本方法就是減少與噪聲源之間的分布電容：屏蔽罩、屏蔽板、屏蔽線〔4〕抑制電感性耦合噪聲的方法就是采用電磁屏蔽NorthChinaElectricPowerUniversitypage282024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理二、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)3、在傳輸通道采取措施信號在兩根導(dǎo)體之間往返傳輸就是“差模〞電壓或電流兩根導(dǎo)體與地線之間傳輸就是“共模〞電壓或電流常見的方法有變壓器耦合隔離和光電耦合隔離NorthChinaElectricPowerUniversitypage292024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理NorthChinaElectricPowerUniversitypage302024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理1、微機系統(tǒng)〔1〕基于單片機的微機系統(tǒng)NorthChinaElectricPowerUniversitypage312024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理1、微機系統(tǒng)〔1〕基于單片機的微機系統(tǒng)馮·諾依曼構(gòu)造NorthChinaElectricPowerUniversitypage322024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理1、微機系統(tǒng)〔2〕基于DSP的微機系統(tǒng)NorthChinaElectricPowerUniversitypage332024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理1、微機系統(tǒng)〔2〕基于DSP的微機系統(tǒng)哈佛構(gòu)造NorthChinaElectricPowerUniversitypage342024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理1、微機系統(tǒng)〔2〕基于DSP的微機系統(tǒng)NorthChinaElectricPowerUniversitypage352024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理工控機NorthChinaElectricPowerUniversitypage362024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理1、微機系統(tǒng)〔3〕基于工控機的微機系統(tǒng)〔1〕具有豐富的過程輸入/輸出功能〔2〕實時性強〔3〕高可靠性〔4〕環(huán)境順應(yīng)性強〔5〕豐富的運用軟件〔6〕技術(shù)綜合性高NorthChinaElectricPowerUniversitypage372024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理1、微機系統(tǒng)〔3〕基于工控機的微機系統(tǒng)PC104系統(tǒng)NorthChinaElectricPowerUniversitypage382024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理2、模擬量輸入回路NorthChinaElectricPowerUniversitypage392024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理抗頻率混疊景象RC或LC無源濾波器、基于運算放大器的有源濾波器濾波器類型有巴特沃斯型、契比雪夫型、貝塞爾型2、模擬量輸入回路NorthChinaElectricPowerUniversitypage402024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理NorthChinaElectricPowerUniversitypage412024/1/10第二章電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的軟硬件原理三、電力系統(tǒng)自動安裝和系統(tǒng)的硬件原理2、模擬量輸入回路分辨率精度電源靈敏度轉(zhuǎn)換時間輸出邏輯電平任務(wù)溫度范圍量程A/D變換器主要有逐次逼近型、積分型、計數(shù)型、并行比較