电力系统自动化概述.ppt

电力系统自动化电力系统自动化 电力系统是一个非常复杂的大系统。电力系统中的各类发电厂，电力系统是一个非常复杂的大系统。电力系统中的各类发电厂，主要有火力发电厂、水力发电厂、核电厂等，将燃料、水力、核能等一主要有火力发电厂、水力发电厂、核电厂等，将燃料、水力、核能等一次能源转变为电能，再通过高压变电所、输电线路、低压变电所、配电次能源转变为电能，再通过高压变电所、输电线路、低压变电所、配电线路变换、传输并分配到各个用电设备，完成由一次能源生产电能、输线路变换、传输并分配到各个用电设备，完成由一次能源生产电能、输送电能、再使用电能的过程。这些生产、变换、输送、分配、消费电能送电能、再使用电能的过程。这些生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、电力线路和用电设备联系在一起的整体就是电力系的发电机、变压器、电力线路和用电设备联系在一起的整体就是电力系统，又称为统，又称为一次系统一次系统。为了保证电力系统安全、经济、可靠运行和保证。为了保证电力系统安全、经济、可靠运行和保证电能质量，在电力系统中还必须有信号监测、继电保护、调度控制、自电能质量，在电力系统中还必须有信号监测、继电保护、调度控制、自动装置等设备，它们也是电力系统中不可缺少的部分，通常称为动装置等设备，它们也是电力系统中不可缺少的部分，通常称为二次系二次系统统。若再计及电力系统中发电机的原动力设施，如水电厂的水轮机和水。若再计及电力系统中发电机的原动力设施，如水电厂的水轮机和水库，火电厂的锅炉、汽轮机和热力管道等，与电力系统共同组成库，火电厂的锅炉、汽轮机和热力管道等，与电力系统共同组成动力系动力系统统。而电力系统中输送和分配电能的变压器和电力线路构成电力网。而电力系统中输送和分配电能的变压器和电力线路构成电力网。 一电力系统概念一电力系统概念二电力系统的特点二电力系统的特点 1.与国民经济、人民日常生活联系紧密与国民经济、人民日常生活联系紧密 现代工业、农业、交通、商贸、市政等各个部门、人民物质文现代工业、农业、交通、商贸、市政等各个部门、人民物质文化生活都离不开电能。供电不充足和故障中断往往会给国民经济造化生活都离不开电能。供电不充足和故障中断往往会给国民经济造成巨大损失，给人民生活带来很大影响。例如：震惊世界的成巨大损失，给人民生活带来很大影响。例如：震惊世界的2003年年“8.11美加大停电美加大停电”事故使美国中西部到东北部的事故使美国中西部到东北部的8个州和加拿大安个州和加拿大安大略省的电力中断，大略省的电力中断，5000万人无电可用，给美国造成万人无电可用，给美国造成40亿到亿到100亿美亿美元的经济损失，加拿大元的经济损失，加拿大2003年年8月份国内生产总值也因停电下降了月份国内生产总值也因停电下降了0.7。世界各国普遍都将电力系统放在国民经济中优先发展的地位，。世界各国普遍都将电力系统放在国民经济中优先发展的地位，以确保国民经济正常、健康的发展和社会的稳定。以确保国民经济正常、健康的发展和社会的稳定。 2 系统结构庞大复杂系统结构庞大复杂 现代电力系统规模庞大，总装机容量达到数千万至上亿千瓦，现代电力系统规模庞大，总装机容量达到数千万至上亿千瓦，覆盖地区达到数百万平方公里，电压等级达到数百至上千千伏。有覆盖地区达到数百万平方公里，电压等级达到数百至上千千伏。有人说，电力系统是现代社会最庞大最复杂的工业生产系统，这一说人说，电力系统是现代社会最庞大最复杂的工业生产系统，这一说法并不过分。就中国大陆而言，电力工业经过多年的发展建设，发法并不过分。就中国大陆而言，电力工业经过多年的发展建设，发电总装机容量已突破电总装机容量已突破4 4亿千瓦（亿千瓦（2004.12.272004.12.27），居世界第二位。形成），居世界第二位。形成了若干个以了若干个以500kV500kV电压等级为主干网、装机容量达数千万千瓦的跨省电压等级为主干网、装机容量达数千万千瓦的跨省大地区电力系统，并且已经在进行大地区电力系统间的互联和大地区电力系统，并且已经在进行大地区电力系统间的互联和1000kV1000kV特高压输电的研究，全国规模的电力联网指日可待。特高压输电的研究，全国规模的电力联网指日可待。3 各种暂态过程非常短促各种暂态过程非常短促 当电力系统受到扰动后，由一种运行状态过渡到另一种运行状当电力系统受到扰动后，由一种运行状态过渡到另一种运行状态的时间非常短暂。一般，电力系统机电暂态过程时间以秒计或不态的时间非常短暂。一般，电力系统机电暂态过程时间以秒计或不足秒计，电磁暂态过程更仅仅以毫秒乃至以微秒计。足秒计，电磁暂态过程更仅仅以毫秒乃至以微秒计。4 电能不能大量储存电能不能大量储存 即电能的生产、输送、分配及消费几乎是同时进行的，在任一即电能的生产、输送、分配及消费几乎是同时进行的，在任一时刻，发电机发出的电能等于负荷消费的电能（在发电机容量允许时刻，发电机发出的电能等于负荷消费的电能（在发电机容量允许范围内）。近年来出现的抽水蓄能电厂能够储能范围内）。近年来出现的抽水蓄能电厂能够储能但本质上是将电但本质上是将电能转化为水力能储存的，并且规模不可能很大。能转化为水力能储存的，并且规模不可能很大。三电力系统运行基本要求三电力系统运行基本要求 1 保证供电的可靠性保证供电的可靠性 对用户供电的中断将会使生产停止，会使人民的生活秩序、生对用户供电的中断将会使生产停止，会使人民的生活秩序、生活质量受到影响，甚至会危及人身、设备的安全，造成严重后果。活质量受到影响，甚至会危及人身、设备的安全，造成严重后果。因此，保证供电的可靠性从来都是电力系统运行最基本的要求。但因此，保证供电的可靠性从来都是电力系统运行最基本的要求。但是在某些特殊情况下，当电力系统无法满足全部负荷的需要时，应是在某些特殊情况下，当电力系统无法满足全部负荷的需要时，应有选择性的保证重要用户的供电。有选择性的保证重要用户的供电。 根据负荷允许停电程度的不同，将负荷分为三级：根据负荷允许停电程度的不同，将负荷分为三级： 一级负荷：若停电将造成人身伤亡和设备事故、产生废品，使生产一级负荷：若停电将造成人身伤亡和设备事故、产生废品，使生产秩序长期不能恢复或产生严重政治影响，使人民生活发生混乱等。对一秩序长期不能恢复或产生严重政治影响，使人民生活发生混乱等。对一级负荷，要保证不间断供电。级负荷，要保证不间断供电。 二级负荷：停电将造成大量减产，使人民生活受到影响。二级负荷：停电将造成大量减产，使人民生活受到影响。 三级负荷：不属于一、二级的负荷，如工厂的附属车间、小城镇等。三级负荷：不属于一、二级的负荷，如工厂的附属车间、小城镇等。 对二、三级负荷，在电能不足时，应优先保证二级负荷的供电。对二、三级负荷，在电能不足时，应优先保证二级负荷的供电。 从电力系统角度来看，目前保证可靠供电的措施主要有：提高系统从电力系统角度来看，目前保证可靠供电的措施主要有：提高系统运行的稳定性及可靠性指标，采用微机监视和控制，应用微机保护等。运行的稳定性及可靠性指标，采用微机监视和控制，应用微机保护等。 2 保证良好的电能质量保证良好的电能质量 电压和频率是衡量电能质量的两个主要指标，我国规定，用户电压和频率是衡量电能质量的两个主要指标，我国规定，用户供电电压的允许偏移量是额定值的供电电压的允许偏移量是额定值的-7+5；额定频率是；额定频率是50Hz，允许的偏移量为允许的偏移量为-0.2Hz+0.2Hz。近年来，由于电力电子装置的大。近年来，由于电力电子装置的大量应用，交流电的波形也为人们所关注，成为电能质量的指标之一。量应用，交流电的波形也为人们所关注，成为电能质量的指标之一。 电压和频率偏离额定值过大或波动较大、交流电的波形畸变电压和频率偏离额定值过大或波动较大、交流电的波形畸变（谐波含量大）都会对电力用户和电力系统自身造成不良影响，甚（谐波含量大）都会对电力用户和电力系统自身造成不良影响，甚至危害电力系统运行和电力用户。至危害电力系统运行和电力用户。 3 保证系统运行的经济性保证系统运行的经济性 电能的用途广、耗量大，因此生产电能耗费的一次能源占国民电能的用途广、耗量大，因此生产电能耗费的一次能源占国民经济能源总耗费的比重大。电力系统在保证安全、优质供电的前提经济能源总耗费的比重大。电力系统在保证安全、优质供电的前提下，通过将单一电力系统联合组成联合电力系统、合理安排各类发下，通过将单一电力系统联合组成联合电力系统、合理安排各类发电厂所承担的负荷、组织电力系统经济运行、降低机组发电量单位电厂所承担的负荷、组织电力系统经济运行、降低机组发电量单位能源消耗、对无功功率进行就地补偿等等措施，可以有效的降低电能源消耗、对无功功率进行就地补偿等等措施，可以有效的降低电力生产成本，获得最大的经济效益。力生产成本，获得最大的经济效益。 必须借助自动化系统必须借助自动化系统 （1）电能不能储存）电能不能储存 P G PLD + P f Q G QLD + Q U （2）电力系统变化非常迅速）电力系统变化非常迅速 （3）电力系统非常重要）电力系统非常重要 （4）系统复杂而庞大）系统复杂而庞大 四电力系统自动化电力系统自动化 自动化是指用特定的仪器、设备对生产过程、工作流程等进行自动化是指用特定的仪器、设备对生产过程、工作流程等进行调节和控制，以代替人工直接操作控制。自动化可以有效地提高生调节和控制，以代替人工直接操作控制。自动化可以有效地提高生产过程、工作流程的效率和改善生产工作人员的劳动条件，在许多产过程、工作流程的效率和改善生产工作人员的劳动条件，在许多情况下可以完成人力难以直接胜任的工作。典型的自动化控制系统情况下可以完成人力难以直接胜任的工作。典型的自动化控制系统应该包括控制对象、自动控制装置以及它们之间的监测和控制信息应该包括控制对象、自动控制装置以及它们之间的监测和控制信息通道组成。如下图所示。通道组成。如下图所示。控制信息控制信息监测信息监测信息自动控自动控 制装置制装置控制对象控制对象 电力系统自动化是以电力系统（一次系统）为控制对象的自动化，电力系统自动化是以电力系统（一次系统）为控制对象的自动化，是自动化的一种具体形式。为适应电力系统的特点和满足其基本要求，是自动化的一种具体形式。为适应电力系统的特点和满足其基本要求，对电力系统自动化提出了很高的要求，即在电力系统中，应用各种具有对电力系统自动化提出了很高的要求，即在电力系统中，应用各种具有自动检测、信息处理和传输、自动操作和控制功能的装置对电力系统中自动检测、信息处理和传输、自动操作和控制功能的装置对电力系统中设备、子系统或全系统进行就地或远方的自动监测、调节和控制，从而设备、子系统或全系统进行就地或远方的自动监测、调节和控制，从而保证电力系统正常运行，安全、经济、稳定地向所有用户提供质量良好保证电力系统正常运行，安全、经济、稳定地向所有用户提供质量良好的电能；在电力系统发生偶然事故时，迅速切除故障防止事故扩大，尽的电能；在电力系统发生偶然事故时，迅速切除故障防止事故扩大，尽快恢复系统正常运行，保证供电可靠性。电力系统自动化是随着电力系快恢复系统正常运行，保证供电可靠性。电力系统自动化是随着电力系统的发展而逐步发展进步的。结合电力系统运行的特点，按照其它复杂统的发展而逐步发展进步的。结合电力系统运行的特点，按照其它复杂系统控制的一般规律，电力系统自动化也是分层实现的。系统控制的一般规律，电力系统自动化也是分层实现的。 电力系统自动化是什么？电力系统自动化是什么？ 应用各种自动化装置，通过通信系统、信号系统和执行应用各种自动化装置，通过通信系统、信号系统和执行机构对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方机构对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、控制、调整，以保证电力系统安全经济运行和的自动监视、控制、调整，以保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量的自动化系统。具有合格的电能质量的自动化系统。电力系统自动化电力系统化设备电力系统自动