电力系统自动化重点整理

第1章发电机的自动并列1、掌握并列操作的概念及对并列操作的要求。☞并列的概念：将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。发电机的并列操作又称为“并车”、“并网”、“同期”。☞对并列操作的基本要求：①并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值不宜超过1~2倍的额定电流。②发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，进入同步运行的暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。2、掌握并列操作的两种方式及各自的特点。☞并列操作的两种方式：准同期并列（一般采用）、自同期并列（很少采用）。☞准同期并列的概念：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，这种方式称为准同期。☞自同期并列概念：将一台未加励磁的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，机组的加速度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器QF，接着合励磁开关，给转子加励磁电流，在发电机电势逐步增长的过程中，由电力系统将并列机组拉入同步运行。优点：操作简单，并列迅速，易于实现自动化。缺点:冲击电流大，对电力系统扰动大，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。适用：只有在电力系统事故、频率降低时使用。自同期并列不能用于两个系统之间的并列，也不用于汽轮发电机组。3、掌握准同期并列的三个理想条件，了解并列误差对并列的影响。☞(1)fG=fX或wG=wX：待并发电机频率与系统频率相等，即滑差(频差)为零；(2)UG=UX：待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零；(3)δe=0：断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。☞①电压幅值差对并列的影响：产生的冲击电流，在只存在电压差的情况下，并列机组产生的冲击电流主要为无功冲击电流。冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害，必须限制冲击电流。②合闸相角差对并列的影响：当相角差较小时，冲击电流主要为有功电流分量。说明合闸后发电机立刻向电网输出有功功率，使机组联轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不利的。③合闸频率差对并列的影响：在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减速力矩会对机组造成冲击。（滑差越大，并列时的冲击就越大，因而应该严格限制并列时的滑差。）4、掌握自动准同期装置的组成及各组成部分的任务。☞自动准同期装置的组成①频率差控制单元；检测UG与UX间的滑差角频率，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近于系统频率。②电压差控制单元；检测UG与UX间的电压差，且调节发电机电压UG，使它与UX间的电压差小于规定值。③合闸信号控制单元；检测并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，合闸控制单元就选择合适的时间，即在相角差δe等于零的时刻，提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号。第2章同步发电机励磁自动控制系统1、理解电力系统无功功率控制的必要性；☞发电机是系统中主要的无功电源。为了保证系统的电压质量和无功潮流合理分布,要求“合理控制”电力系统中并联运行发电机输出的无功功率。2、掌握同步发电机励磁系统的任务；①电压控制：在发电机不经升压直接向用户供电的简单系统中，若供电线路不长，线路上电压损耗不大，单靠调节发电机的励磁来控制发电机的端电压就能满足负荷对电压质量的要求。②控制无功功率的分配：发电机是系统中主要的无功电源。为了保证系统的电压质量和无功潮流合理分布,要求“合理控制”电力系统中并联运行发电机输出的无功功率。“合理控制”的含义：(1)每台发电机发出的无功功率数量要合理；(2)当系统电压变化时，每台发电机输出的无功功率要随之自动调节，而且调节量要合理。1.同步发电机与无穷大系统母线并联运行的有关问题2.并联运行各发电机间无功功率的分配③提高同步发电机并联运行的稳定性④改善电力系统的运行条件：当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，发电机的励磁自动控制系统可发挥其调节功能，即大幅度地快速增加励磁电流以提高系统电压来改善系统运行条件。⑤水轮发电机组要求实现强行减磁：水轮发电机在因系统故障被切除或突然甩负荷时，一方面由于水轮发电机组的机械转动惯量很大，另一方面为了引水管道的安全，不能迅速关闭水轮机的导水叶，致使发电机的转速急剧上升。如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流，则发电机感应电势有可能升高到危及定子绕组绝缘的程度。因此要求励磁自动控制系统能实现强行减磁功能。3、掌握同步发电机励磁控制系统的组成及各组成部分的作用。☞同步发电机励磁控制系统的组成：①励磁功率单元（励磁功率单元向同步发电机提供直流电流。）②励磁调节器（检测和综合系统运行状态的信息，经相应处理后，产生控制信号，控制励磁功率单元，以得到所要求的发电机励磁电流。）☞对励磁调节器的要求：①具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。②系统正常运行时，励磁调节器应能反映发电机电压高低，以维持发电机电压在给定水平。在调差装置不投入的情况下，励磁控制系统的自然调差系数一般在1%以内。③励磁调节器应能合理分配机组的无功功率。为此，励磁调节器应保证同步发电机端电压调差系数可以在±10%以内进行调整。④对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区。⑤励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能，以提高暂态稳定和改善系统运行条件。☞对励磁控制单元的要求：①要求励磁控制单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。在电力系统运行中，发电机依靠励磁电流的变化进行系统电压和本身无功功率的控制。因此，励磁功率控制单元应具备足够的调节容量以适应电力系统中各种运行工况的要求。②具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。从改善电力系统运行条件和提高电力系统暂态稳定性来说，希望励磁功率单元具有较大的强励能力和快速的响应能力。因此，在励磁系统中励磁顶值电压和电压上升速度是两项重要的技术指标。4、他励交流励磁机励磁系统他励交流励磁机系统的主副励磁机的频率都大于50Hz，主励磁机的频率为100Hz，副励磁机的频率一般为500Hz，以组成快速的励磁系统。在图所示的他励式交流励磁机系统中，副励磁机是一个500Hz的中频发电机。它是自励式的交流发电机，为保持其端电压的恒定，有自励恒压单元（一个简单的自动调节器）调整其励磁电流，其励磁绕组由本机电压经晶闸管整流后供电，由于晶闸管的可靠起励电压偏高，所以在启动时必须外加一个直流起励电压，直到副励磁机的交流电压值足以使晶闸管导通时，副励磁机才能可靠工作，起励电源才可退出。5、静止励磁系统（发电机自并励系统）☞优点：（1）励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用较少，可靠性高。（2）不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可减小基建投资。（3）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可近似认为具有阶跃函数那样的响应速度。（4）由发电机端取得励磁能量，机端电压与机组转速的一次方成比例。而同轴励磁机励磁系统输出的励磁电压与转速的平方成正比，这样，当机组甩负荷时静态励磁系统机组的过电压就低；缺点：（1）静止励磁系统的顶值电压受发电机端和系统侧故障的影响，在发电机近端三相短路而切除时间又较长的情况下。不能及时提供足够的励磁，以致于影响电力系统的暂态稳定。（2）由于短路电流迅速衰减，带时限的继电保护能否正确的动作。6、自动励磁调节器的辅助控制①最小励磁限制（也称“欠励磁限制”）②瞬时电流限制③最大励磁限制第3章电力系统频率及有功功率的自动调节1、一次、二次、三次调频的概念及区别。第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调频器参与控制和调整，这称为频率的二次调整。第三种负荷变化，调度部门预先编制的的日负荷曲线，按照经济原则分配到各个发电厂间。2、电力系统中发电量的控制，一般分为三种情况：由同步发电机的调速器实现的控制、由自动发电控制（简称AGC）、按照经济调度（简称EDC）3、什么是AGC调频？可以完成什么任务？☞AGC是自动发电控制调频☞可以完成的任务：1）维持系统频率为额定值2）控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相等，使有功功率就地平衡3）在安全运行的前提下，在所管辖的范围内，机组间负荷实现经济分配。4、掌握电力系统经济调度的原则，掌握自动发电控制的原理。☞最经济的分配是按等微增率分配负荷。微增率是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值。☞等微增率法则就是运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗（或费用）为最小。☞自动发电控制（AGC/EDC功能）原理：①单台发电机组的AGC系统②具有多台发电机的AGC系统（负荷分配器根据输入的控制信号大小并且根据等微增率准则或其他原则来控制各台发电机输出功率的大小。）5、低频减载(1)按频率自动减负荷:在系统频率降到某值以下时,采取切除相应用户的方法来减少系统的有功缺额,使系统频率保持在事故允许的限额之内。(2)频率降低较大对电力系统运行的危害:①系统频率降低使厂用机械的输出功率大为下降,从而使系统所有发电机的有功输出功率进一步降低②系统频率降低使励磁机等的转速相应降低③对用户有不利影响④汽轮机对频率的限制⑤频率升高对大机组的影响⑥频率降低对核能电厂的影响6、自动低频减载（按频率自动减负荷装置“ZPJH”）的工作原理点1：系统发生了大量的有功功率缺额点2：频率下降到f1，第一轮继电器起动，经一定时间Δt1，点3：断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进行的计算。点3-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率将按3-4的曲线而不是3-3'曲线继续下降。点4：当频率下降到f2时，ZPJH的第二轮频率继电器启动，经一定时间Δt2后，点5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。点5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿5～6曲线回升，最后稳定在f∞(2)。第4章电力系统电压调整和无功功率控制技术1、电力系统的无功功率电源有哪些？①同步发电机②同步调相机及同步电动机③并联电容器④静止无功功率补偿器（StaticVARCompensator，简称SVC）⑤高压输电线路的充电功率⑥线路本身对地存在电容第5章电力系统调度自动化1、掌握电网调度的任务及电网调度自动化的任务。☞电力系统调度的任务：控制整个电力系统的运行方式。①保证供电的质量优良②保证系统运行的经济性③保证较高的安全水平——选用具有足够的承受事故冲击能力的运行方式④保证提供强有力的事故处理措施。☞电力系统调度自动化的任务：综合利用电子计算机、远动和远程通信技术，实现电力系统调度管理自动化，有效的帮助电力系统调度员完成调度任务。2、掌握电网调度自动化的结构及各组成部分的功能。☞电网调度自动化的结构：①信息采集和命令执行子系统，即远动终端RTU（作用：采集各发电厂、变电所中各种表征电力系统运行状态的实时信息，并根据运行需要将有关信息通过信息传输通道传送到调度中心，同时也接受调度端发来的控制命令，并执行相应的操作。）②信息传输子系统（信道）；作用：信息传输子系统是调度中心和厂站端(RTU)信息沟通的桥梁。将远动终端的各种实时信息上传给主站，把主站发出的各种调度命令下达到各有关厂站，即完成主站与远动终端之间信息与命令可靠、准确地传输。③信息收集处理与控制子系统（调度端）；作用：信息收集处理与控制子系统，是整个电力调度自动化系统的核心。3、电力系统调度中心计算机具备的两个功能①与所属电厂及省级调度等进行测量读值、状态信息及控制信号的远距离、高可靠性的双向交换，简称为电力系统监控系统。即SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）②本身应具有的协调功能。具有这两种功能的