電力系統(tǒng)自動(dòng)化____第三版(王葵、孫瑩編)緒論.ppt

1、Introduction,電力系統(tǒng)物理構(gòu)成 電力系統(tǒng)運(yùn)行特性,1,現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn),電力系統(tǒng)構(gòu)成,2,高電壓 交流：500kV，750kV，1000kV；直流：500kV， 800kV， 1000kV 大機(jī)組 600MW, 1000MW, 1250MW 大電網(wǎng) 區(qū)域聯(lián)網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大 電源類型多 火電、水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能、潮汐、生物發(fā)電等,構(gòu)成特點(diǎn),3,中國(guó)電網(wǎng),4,發(fā)電、輸電、用電同時(shí)完成 目前還沒(méi)法實(shí)現(xiàn)電能的大規(guī)模存儲(chǔ) 負(fù)荷總是在不斷變化 趨勢(shì)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(dòng)之下 雷擊、風(fēng)、樹(shù) 車輛、飛行物 鳥(niǎo)、小動(dòng)物、誤操作 惡劣天氣（冰）,運(yùn)行特點(diǎn),5,分層分

2、級(jí)控制 地區(qū)級(jí)電網(wǎng)、省級(jí)電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)、國(guó)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(dòng)裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用 自備投、重合閘、并列、勵(lì)磁、調(diào)速等,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(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 降低運(yùn)行成本、防止安全事故的大停電的發(fā)生,電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的目標(biāo),7,頻率和有功功率綜合自動(dòng)控制 通過(guò)電廠的基本調(diào)頻(調(diào)速)裝置(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng))，維持系統(tǒng)頻率在額定值運(yùn)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(shí)在滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，控制參與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的電

3、廠或機(jī)組出力為最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。 電壓和無(wú)功功率綜合自動(dòng)控制 通過(guò)電廠或變電所的基本調(diào)節(jié)裝置(同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng))或無(wú)功補(bǔ)償裝置等，維持監(jiān)視點(diǎn)電壓為給定值，盡量使無(wú)功功率就地平衡，避免長(zhǎng)距離輸送較大的無(wú)功功率引起過(guò)多的電壓損耗和線損，使無(wú)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(dòng)控制分類,8,時(shí)間尺度差異巨大,電力系統(tǒng)控制的特點(diǎn),圖2 不同控制類別的時(shí)間尺度特征,9,Case Study,“8.14” 大停電 直流輸電,10,2003.8.14北美大停電波及到美國(guó)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(gè)州）

4、以及加拿大的安大略省，估計(jì)有5000余萬(wàn)居民受到影響，停電負(fù)荷約為6180萬(wàn)千瓦；美國(guó)估計(jì)損失40-100億美元，加拿大在8月份GDP下降0.7%,失去1890萬(wàn)工作小時(shí)，安大略的制造業(yè)銷售量下降了23億加元； 8月15日，美國(guó)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(yùn)聯(lián)合特別調(diào)查工作組對(duì)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(guó)能源部長(zhǎng)斯賓塞亞伯拉罕（Spencer Abraham）和加拿大自然資源部長(zhǎng)赫布達(dá)利瓦(Herb Dhaliwal)共同領(lǐng)導(dǎo)美加特別調(diào)查工作組（加方第2階段后由John Efford繼任）。,“8.14”大停電概況,11,13

5、:31 EDT，第一能源公司（FE）的Eastlake的5號(hào)機(jī)組跳閘。 14:14 EDT之后不久， FE控制室的警報(bào)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(zhǎng)得過(guò)高的樹(shù)木發(fā)生接觸而開(kāi)始跳線。 大約到15:46 EDT，當(dāng)FE、MISO和鄰近的電力公司開(kāi)始認(rèn)識(shí)到FE系統(tǒng)處于危險(xiǎn)當(dāng)中的時(shí)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15002500MW的負(fù)荷，然而這種做法卻沒(méi)有得到實(shí)施。 15:46 EDT后，位于北俄亥俄州的FE的幾條關(guān)鍵345kV線路的斷開(kāi)導(dǎo)致下一級(jí)138KV的線路開(kāi)始失效，進(jìn)而導(dǎo)致了

6、FE的Sammis-Star345kV線路在16:06 EDT的跳開(kāi),“8.14”大停電基本過(guò)程,12,對(duì)樹(shù)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,Thomas A. Edison: “My personal desire would be to prohibit entirely the use of alternating currents. They are as unnecessary as they are dangerous. I can therefore see no justi

7、fication for the introduction of a system which has no element of permanency and every element of danger to life and property.”,直流輸電,Nikola Tesla,Thomas A. Edison,15,無(wú)無(wú)功 無(wú)頻率 潮流完全可控 減少損耗,優(yōu)點(diǎn),16,高壓直流輸電 不同系統(tǒng)頻率 對(duì)相連電網(wǎng)無(wú)額外短路功率 潮流完全可控,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,Cont,18,交直流互聯(lián) 超高壓、低壓電網(wǎng) 控制策略改進(jìn) 無(wú)頻率控制 限流控制

8、 保護(hù)措施改進(jìn) 直流保護(hù) 直流斷路器,啟示,19,本課程主要內(nèi)容,后續(xù)課程簡(jiǎn)介,20,第一章講發(fā)電機(jī)同步并列的自動(dòng)化原理。這是將同步發(fā)電機(jī)一臺(tái)臺(tái)投入系統(tǒng)進(jìn)行并列運(yùn)行，以組成電力系統(tǒng)的基本步驟。 第二章將電力系統(tǒng)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要講勵(lì)磁系統(tǒng)構(gòu)成、基本原理，以及發(fā)電機(jī)端電壓的自動(dòng)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(wèn)題展開(kāi)討論，闡述經(jīng)濟(jì)調(diào)度和自動(dòng)調(diào)頻的問(wèn)題，以及按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置的動(dòng)作原理。,21,第四章講電力系統(tǒng)電壓調(diào)整和無(wú)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(wú)功電源的最優(yōu)控制展開(kāi)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(dòng)化問(wèn)題。第五章介紹能量管理系統(tǒng)（EMS）的基本監(jiān)視與控制功