第一章绪论第一节电力系统自动化定义

1第一章绪论第一节电力系统自动化定义1、电力系统（一次系统）：电能生产、输送、分配和消费所需要的发电机、变压器、电力线路、断路器、母线和用电设备等互相连接而成的系统。也称为电工一次系统，其中所包括的电力设备称为“一次设备”。特点：能量系统、主系统、高电压、大电流。2、电工二次系统（二次系统）：由对电工一次系统进行监视、控制、保护和调度所需要的自动监控设备、继电保护装置、远动和通信设备等组成的辅助系统。其中包括的设备装置称为“二次设备”。特点：信息系统、辅助系统、低电压、小电流。3、电力系统（综合）自动化：严格意义上说就是指电工二次系统。因历史原因被分成三部分：继保、远动、自动化，目前普遍意义上讲自动化是不包括继保、远动部分（含通信），本课程也是如此。由于远动课程没有单独设置，本课程也简要介绍远动的内容。定义：电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系2统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、协调、调节和控制，以保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量。3第二节电力系统自动化的重要性电力系统自动化是现代电力系统安全可靠和经济运行的重要保证，可以说，现代电力系统如果没有电力系统自动化是无法运行的。1、保证优质电能电能质量问题理解：导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差、造成用电设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题。电能质量分类：稳态电能质量和暂态电能质量。所谓稳态电能质量即指电力系统在稳态运行方式下所具有的电能质量参数，主要包括5个电能质量指标：电压偏差、频率偏差、波形畸变（谐波）、三相不平衡度、电压波动闪变。而暂态电能质量即指电力系统在暂态过程中所表现出来的电能质量参数，其主要指标有电压的上凸下凹、瞬时电压中断等。一般情况的电能质量指稳态电能质量。①电压偏差：属基波无功范畴。影响因素包括：系统电源阻抗存在、负荷波动、电能传输的导线线径、供电距离、潮流分布、调压手段、无功补偿容量等。无功功率平衡才能保证电压在运行范围内，无功随负荷变化，手动无法跟踪。②频率偏差：属基波有功问题，主要与系统有功储备4有关。有功平衡才能保证频率在运行范围内，有功随负荷变化，手动无法跟踪。③谐波（波形）：属非线性负荷用电特性问题，与系统供电质量水平关系不大。波形畸变有二：故障导致稳定破坏、谐波污染，二者均需通过自动装置解决。④三相不平衡度：属于基波负荷配置问题。其不仅与客户负荷的特性有关，也与系统的规划、负荷分配有关。不平衡度即负序分量有效值U2与正序分量有效值U1之比；％（％）＝10012UU三相不平衡危害：旋转电机的附加发热和振动；引起以负序分量为启动元件的多种保护误动；引起发电机容量利用率下降和变压器使用寿命的缩短；引起网损的加大和正常的通讯质量降低等。⑤电压波动和闪变：属无功冲击问题，主要与负荷用电特性有关。指在稳态运行情况下，由持续性波动的负荷引起的一种周期性电压波动。波动负荷主要有：电弧炉、感应炉的变频电源、电焊机、频繁启动的电焊机。以白炽灯通光量和闪烁频度作为判断。在以上的电能质量指标中，1～3项指标是基本指标，属电力系统长期以来一直关心的问题；而3~5项指标与5客户的用电特性密切相关，近年来逐步被认识并越来越受到重视。2、保证安全可靠运行包括：输变电设备的正常操作、故障的快速切除和恢复，均通过自动装置才能保证安全、可靠。3、保证经济运行最少的一次能源产生更多的电力。电力系统的经济优化调度运行，降低网损等，没有自动化系统的参与是很难实现。6第三节电力系统自动化的发展阶段电力系统自动化的发展史就是电力工业逐步发展壮大的历史。了解自动化发展的历史可更深刻理解自动化是历史的必然选择。1、手工阶段电力工业的初期萌芽阶段，电厂小，就近供电。在发电机、开关设备旁就近监视设备和手工调节操作。特点：单独运行，就近供电、手工操作。2、简单自动装置阶段用电设备增多、发电设备规模扩大，对电能质量和安全可靠性提出了要求，开始出现单一功能的自动装置。包括：继电保护、断路器自动操作、发电机自动调压和调速等。特点：电能质量要求、单一的电力自动装置。3、传统调度中心阶段出现互连电网，保证供电可靠性和经济性的必然选择。电网设立调度中心，统一调度电厂和处理电网的异常和事故。电话是通信联络的主要方式。特点：电网互连、统一调度、电话通信。4、现代调度的初级阶段7出现远动装置，实现“四遥”，满足实时调度的要求。特点：远动四遥、实时调度。5、综合自动化阶段电力工业成为必不可少的支柱产业，电网规模快速扩大，单一功能的自动化装置很难满足电能质量、可靠和安全的需要，出现自动化程度更高的自动化系统。其特点是把多套独立的自动化装置用通信信道或网络互连，实现信息共享，相互协调自动完成指定的功能。特点：装置互连，信息共享。8第四节电力系统自动化的主要内容按管理区域分包括：1)电网调度自动化。2)发电厂自动化（火电厂自动化、水电厂自动化）3)变电站自动化4)配电网自动化本课程由于学时数有限，仅仅讲解和介绍主要、常用的电力系统自动化装置和系统，内容包括：1）电力系统调度自动化2）电力系统远动装置3）电力系统频率与有功功率自动控制（调速器）4）电力系统电压与无功功率自动控制（调压器或励磁系统）5）同步发电机的自动并列装置6）自动低频减载装置7）变电站自动化（可选）8）配电网自动化（可选）9本章小结本章绪论介绍了电力系统自动化的定义、重要性、发展历史、包括的主要内容等，以使同学们对本门课程有一个全局性的认识和了解。本门课程是一门实用专业课程。实际电力系统应用的自动化装置的基本原理是相同，但具体装置由于技术的不断进步和发展，装置类型和型号是千变万化。因此只要学好掌握基本原理，具体装置的细节需要我们在今后的工作中进一步了解。10本章思考题1)什么是电力一次系统？电力系统运行的基本要求有哪些？2)电力系统综合自动化是什么？与电力系统的关系如何？3)为何现代电力系统没有电力系统自动化很难正常运行？4)电能质量包括那5项指标？主要与无功功率有关的有哪些？主要与有功功率有关的有哪些？主要受负荷特性影响的有哪些？