電力系統(tǒng)保護(hù)與控制技術(shù)

電力系統(tǒng)保護(hù)與控制技術(shù)匯報人：2024-01-29電力系統(tǒng)保護(hù)概述電力系統(tǒng)控制技術(shù)基礎(chǔ)輸電線路保護(hù)與故障定位變壓器保護(hù)與差動保護(hù)原理發(fā)電機組保護(hù)與勵磁控制配電網(wǎng)自動化與智能保護(hù)技術(shù)新能源接入與微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)目錄01電力系統(tǒng)保護(hù)概述03提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性通過合理的保護(hù)配置和整定，減少設(shè)備損壞和停電時間，降低維修和恢復(fù)成本。01確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行通過快速、準(zhǔn)確地檢測和切除故障，防止故障擴大，保證電力系統(tǒng)的連續(xù)供電。02保護(hù)電力設(shè)備和人身安全防止故障電流對電力設(shè)備的損壞，減少火災(zāi)、觸電等事故發(fā)生的可能性。保護(hù)的目的與意義電力系統(tǒng)故障類型包括三相短路、兩相短路、單相接地短路等，是電力系統(tǒng)中最為常見的故障類型。由于負(fù)荷過重或設(shè)備老化等原因引起的故障。輸電線路或設(shè)備因外力破壞、老化等原因斷開。由于系統(tǒng)穩(wěn)定性問題導(dǎo)致的振蕩和發(fā)電機失步現(xiàn)象。短路故障過負(fù)荷故障斷線故障振蕩和失步選擇性速動性靈敏性可靠性保護(hù)裝置基本要求保護(hù)裝置應(yīng)能準(zhǔn)確區(qū)分被保護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)的故障范圍，只切除故障部分，盡量縮小停電范圍。保護(hù)裝置應(yīng)對其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常運行狀態(tài)有足夠的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減輕設(shè)備和系統(tǒng)的損壞程度，加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù)。保護(hù)裝置應(yīng)能可靠地工作，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，不應(yīng)因其本身的缺陷而誤動或拒動。02電力系統(tǒng)控制技術(shù)基礎(chǔ)基于預(yù)設(shè)模型和參數(shù)，無反饋機制，簡單但易受干擾。開環(huán)控制閉環(huán)控制最優(yōu)控制引入反饋機制，根據(jù)系統(tǒng)輸出調(diào)整控制輸入，精度高但設(shè)計復(fù)雜?；趦?yōu)化算法，尋求系統(tǒng)性能最優(yōu)解，適用于多變量、非線性系統(tǒng)。030201控制技術(shù)分類及特點通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流，改善系統(tǒng)阻尼和穩(wěn)定性。勵磁控制在系統(tǒng)失穩(wěn)時切除部分負(fù)荷，恢復(fù)穩(wěn)定后再逐步恢復(fù)負(fù)荷。負(fù)荷切除與恢復(fù)通過快速關(guān)閉汽輪機汽門，減少機械功率輸入，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性?？礻P(guān)汽門電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制策略

自動化控制技術(shù)應(yīng)用自動電壓控制（AVC）實時監(jiān)測和調(diào)整系統(tǒng)電壓，確保電壓質(zhì)量。自動頻率控制（AFC）通過調(diào)整發(fā)電機出力，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。自動發(fā)電控制（AGC）根據(jù)負(fù)荷變化自動調(diào)節(jié)發(fā)電機出力，維持功率平衡。03輸電線路保護(hù)與故障定位如雷擊、暴風(fēng)雪、冰雹等極端天氣條件可能導(dǎo)致線路故障。自然災(zāi)害長時間運行的設(shè)備可能因老化、磨損導(dǎo)致性能下降，引發(fā)故障。設(shè)備老化施工誤操作、外力破壞（如盜竊、交通事故）等人為原因也可能造成線路故障。人為因素輸電線路故障原因分析選擇性原則速動性原則靈敏性原則可靠性原則輸電線路保護(hù)配置原則01020304保護(hù)裝置應(yīng)能準(zhǔn)確判斷故障類型和位置，只切除故障部分，盡量減小停電范圍。保護(hù)裝置應(yīng)快速動作，以減小故障對系統(tǒng)和設(shè)備的影響。保護(hù)裝置應(yīng)對各種故障具有足夠的靈敏度，確保在故障發(fā)生時能可靠動作。保護(hù)裝置應(yīng)具有良好的可靠性和穩(wěn)定性，減少誤動和拒動的可能性。行波法利用故障產(chǎn)生的行波信號進(jìn)行定位，通過測量行波到達(dá)時間差來計算故障距離。這種方法需要高精度的時鐘同步和高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。阻抗法根據(jù)故障時測量到的電壓和電流計算故障回路的阻抗，進(jìn)而推算出故障距離。這種方法簡單實用，但受系統(tǒng)參數(shù)和過渡電阻影響較大。故障分析法利用故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過比較故障前后的電氣量變化來定位故障。這種方法需要完善的錄波設(shè)備和強大的數(shù)據(jù)分析能力。智能定位技術(shù)基于人工智能、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的故障定位方法，通過對大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和分析，實現(xiàn)對故障的智能識別和定位。這種方法具有自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力，但需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和計算資源。01020304故障定位方法及實現(xiàn)04變壓器保護(hù)與差動保護(hù)原理鐵芯故障如鐵芯多點接地、鐵芯過熱等，會影響變壓器的正常運行，降低效率，甚至引發(fā)事故。繞組故障包括匝間短路、繞組接地等，可能導(dǎo)致局部過熱、絕緣損壞，嚴(yán)重時會造成變壓器損壞。油箱及附件故障如油箱滲漏、油位異常、冷卻系統(tǒng)故障等，可能影響變壓器的散熱和絕緣性能，危及變壓器的安全運行。變壓器故障類型及危害01020304瓦斯保護(hù)用于反映變壓器油箱內(nèi)的故障和油面的降低，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳閘。差動保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，反映變壓器繞組和引出線的相間短路故障，瞬時動作于跳閘。過電流保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)，反映外部相間短路引起的過電流，并作為瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)的后備。零序電流保護(hù)反映大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的保護(hù)。變壓器保護(hù)配置方案利用基爾霍夫電流定理，當(dāng)變壓器正常工作或區(qū)外故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動繼電器不動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，兩側(cè)（或三側(cè)）向故障點提供短路電流，差動保護(hù)感受到的二次電流和的正比于故障點電流，差動繼電器動作。差動保護(hù)原理差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，廣泛應(yīng)用于各種電壓等級的變壓器保護(hù)中。在實際應(yīng)用中，為了提高差動保護(hù)的靈敏度和可靠性，常采用比率制動式差動保護(hù)、標(biāo)積制動式差動保護(hù)等改進(jìn)措施。同時，還需要注意差動保護(hù)的接線方式、電流互感器及其二次回路的配置等問題。差動保護(hù)應(yīng)用差動保護(hù)原理及應(yīng)用05發(fā)電機組保護(hù)與勵磁控制電氣故障包括定子繞組短路、轉(zhuǎn)子繞組接地等，可能導(dǎo)致機組停機或損壞。機械故障如軸承磨損、氣隙不均等，會引起振動、噪音等問題，影響機組穩(wěn)定運行。熱故障由于冷卻系統(tǒng)故障或過載引起的溫升過高，可能導(dǎo)致絕緣老化、設(shè)備損壞等。發(fā)電機組故障類型及影響通過比較發(fā)電機中性點和出口處的電流差值，實現(xiàn)定子繞組內(nèi)部短路故障的保護(hù)。差動保護(hù)過流保護(hù)接地保護(hù)失磁保護(hù)根據(jù)發(fā)電機額定電流和故障電流的大小，設(shè)置過流保護(hù)定值，實現(xiàn)發(fā)電機外部短路故障的保護(hù)。通過檢測發(fā)電機定子繞組的接地電流，實現(xiàn)發(fā)電機定子繞組接地故障的保護(hù)。通過檢測發(fā)電機的勵磁電流和電壓，判斷發(fā)電機是否失磁，實現(xiàn)失磁故障的保護(hù)。發(fā)電機組保護(hù)配置策略強勵功能在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動增加勵磁電流，提高發(fā)電機的暫態(tài)穩(wěn)定性。故障診斷與處理實時監(jiān)測勵磁系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對異常情況進(jìn)行診斷和處理，確保勵磁系統(tǒng)的安全可靠運行。滅磁功能在發(fā)電機解列或停機時，自動切斷勵磁電流，使發(fā)電機快速滅磁。自動電壓調(diào)節(jié)（AVR）根據(jù)發(fā)電機端電壓和給定值的比較結(jié)果，自動調(diào)節(jié)勵磁電流，維持發(fā)電機端電壓穩(wěn)定。勵磁控制系統(tǒng)功能實現(xiàn)06配電網(wǎng)自動化與智能保護(hù)技術(shù)隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，配電網(wǎng)自動化水平不斷提升，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障定位、自動隔離等功能。自動化水平提升人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在配電網(wǎng)自動化中的應(yīng)用，提高了故障診斷和處理的智能化程度，減少了人工干預(yù)。智能化技術(shù)應(yīng)用通過自動化技術(shù)實現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化運行，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，降低線損和運維成本。配電網(wǎng)優(yōu)化運行配電網(wǎng)自動化發(fā)展現(xiàn)狀123智能保護(hù)技術(shù)采用先進(jìn)的保護(hù)算法和高速通信技術(shù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)故障的快速、準(zhǔn)確識別和定位。保護(hù)原理智能保護(hù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)的饋線、變壓器、電容器等設(shè)備的保護(hù)，以及分布式電源、微電網(wǎng)等新型電力系統(tǒng)的保護(hù)。應(yīng)用范圍智能保護(hù)技術(shù)具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自組織等特點，能夠適應(yīng)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行方式的變化，提高保護(hù)性能和可靠性。技術(shù)優(yōu)勢智能保護(hù)技術(shù)原理及應(yīng)用ABCD配電網(wǎng)自愈功能實現(xiàn)故障定位與隔離通過自動化技術(shù)實現(xiàn)故障的快速定位和隔離，減少停電范圍和停電時間。自適應(yīng)保護(hù)與控制根據(jù)配電網(wǎng)實時運行狀態(tài)，自適應(yīng)調(diào)整保護(hù)定值和控制策略，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。負(fù)荷轉(zhuǎn)移與恢復(fù)供電在故障隔離后，通過負(fù)荷轉(zhuǎn)移和恢復(fù)供電策略，盡快恢復(fù)非故障區(qū)域的供電。信息交互與協(xié)同控制實現(xiàn)配電網(wǎng)各設(shè)備之間的信息交互和協(xié)同控制，提高系統(tǒng)的整體性能和自愈能力。07新能源接入與微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)諧波污染新能源發(fā)電設(shè)備中大量使用電力電子器件，會產(chǎn)生諧波電流，注入電網(wǎng)后引起諧波污染。孤島效應(yīng)當(dāng)電網(wǎng)故障或檢修時，新能源發(fā)電設(shè)備可能繼續(xù)向電網(wǎng)送電，形成孤島，對檢修人員和設(shè)備構(gòu)成安全威脅。電壓波動與閃變新能源發(fā)電（如風(fēng)電、光伏）受天氣影響，出力具有波動性，大量接入會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動和閃變。新能源接入對電網(wǎng)的影響微電網(wǎng)中包含多種分布式電源和負(fù)荷，傳統(tǒng)保護(hù)配置方法難以適用。需研究適用于微電網(wǎng)的保護(hù)配置方案，提高保護(hù)的選擇性和速動性。保護(hù)配置難題微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障定位困難。需采用先進(jìn)的故障定位技術(shù)，快速準(zhǔn)確地定位故障點，并通過合理的隔離措施減小故障影響范圍。故障定位與隔離微電網(wǎng)中分布式電源出力具有不確定性，需研究有效的能源管理策略，實現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部能源的優(yōu)化配置和高效利用。能源管理與優(yōu)化微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案自適應(yīng)保護(hù)策略01根據(jù)分布式能源的出力特性和電網(wǎng)運行