變電站綜合自動化內(nèi)容功能和要求PPT課件

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 變電站綜合自動化概述變電站綜合自動化概述 變電站綜合自動化系統(tǒng)的內(nèi)容變電站綜合自動化系統(tǒng)的內(nèi)容 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和要求變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和要求 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信技術(shù)變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信技術(shù) 提高變電站自動化系統(tǒng)的可靠性措施提高變電站自動化系統(tǒng)的可靠性措施 變電站綜合自動化系統(tǒng)實(shí)例變電站綜合自動化系統(tǒng)實(shí)例 智能變電站及其相關(guān)技術(shù)智能變電站及其相關(guān)技術(shù) 第1頁/共93頁第2頁/共93頁1. 1. 變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究內(nèi)容變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究內(nèi)容 2. 2. 變電站綜合自動化

2、系統(tǒng)的基本功能變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能第3頁/共93頁1. 對220kV及以下中低壓變電站，采用自動化系統(tǒng)，利用計算機(jī)和通信技術(shù)，對變電站的二次設(shè)備進(jìn)行全面技術(shù)改造，取消常規(guī)的保護(hù)、監(jiān)視、測量、控制屏，實(shí)現(xiàn)綜合自動化；2. 對220kV及以上的變電站，主要是采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提高運(yùn)行管理水平，同時采用新的保護(hù)技術(shù)和控制方式，促進(jìn)技術(shù)協(xié)調(diào)，提高自動化水平；第4頁/共93頁一電氣量的采集和電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視二電氣設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)（正常運(yùn)行狀態(tài)）三繼電保護(hù)和故障錄波功能（事故狀態(tài)）四站級監(jiān)控系統(tǒng)（站級 SCADA）五與遠(yuǎn)方調(diào)度（控制）中心的通信系統(tǒng)第5頁/共93頁 國際大電網(wǎng)會議在研究變電站的

3、數(shù)據(jù)流時，分析了變電站自動化需完成的功能大概有63種，歸納為一些幾種功能組：一 監(jiān)視、控制功能；二 自動控制功能（電壓無功控制，備自投等） ；三 測量表計功能；四 繼電保護(hù)功能；五 與繼電保護(hù)有關(guān)的其他功能（接地選線，低頻減載，故障錄波，故障測距等） ；六接口功能；七系統(tǒng)功能（調(diào)度端通信等）；第6頁/共93頁變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能：一 監(jiān)控子系統(tǒng)二 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)三 電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)四 電力系統(tǒng)的低頻減負(fù)荷控制子系統(tǒng)五 備用電源自投控制子系統(tǒng)六 通信子系統(tǒng)第7頁/共93頁 監(jiān)控子系統(tǒng)取代常規(guī)的測量系統(tǒng)，取代指針式儀表；改變常規(guī)的操作機(jī)構(gòu)和模擬盤，取代常規(guī)的告警、報警、中央信號、

4、光子牌等；取代常規(guī)的遠(yuǎn)動裝置等； 監(jiān)控子系統(tǒng)應(yīng)完成數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的全部功能，即SCADA（supervisory control and data acquisition）功能； 第8頁/共93頁 SCADA（supervisory control and data acquisition）功能： 1. 對全變電站設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和測量； 2. 對全變電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、記錄； 3. 對變電站主要設(shè)備進(jìn)行自動控制或遠(yuǎn)方操作控制； 4. 當(dāng)變電站的主要設(shè)備或輸配電線路發(fā)生故障時能及時記錄和提供故障信息； 5. 能利用通信技術(shù)及時與上級調(diào)度或控制中心通信并執(zhí)行調(diào)度下達(dá)的命令；第9頁/

5、共93頁監(jiān)控子系統(tǒng)的功能應(yīng)包括以下幾部分內(nèi)容： （一）數(shù)據(jù)采集 （二）事件順序記錄SOE （三）故障記錄、故障錄波和測距 （四）操作控制功能 （五）安全監(jiān)視功能 （六）人機(jī)聯(lián)系功能 （七）打印功能 （八）數(shù)據(jù)處理與記錄功能 （九）諧波分析與監(jiān)視 第10頁/共93頁變電站的數(shù)據(jù)采集包括：模擬量、開關(guān)量和電能量。1. 模擬量的采集 采集內(nèi)容包括： 各段母線電壓，線路電壓、電流、有功功率、無功功率，主變壓器電流、有功功率、無功功率，電容器的電流、無功功率，饋線的電流、電壓、功率及系統(tǒng)頻率、相位等。此外，還有主變壓器的油溫、直流電源電壓、站用變壓器的電流、電壓、有功功率和無功功率等。（一）數(shù)據(jù)采集第1

6、1頁/共93頁變電站的數(shù)據(jù)采集包括：模擬量、開關(guān)量和電能量。1. 模擬量的采集 模擬量的三種類型：1）. 快速變化的交流量，如交流電壓和交流電流；2）. 變化緩慢的直流量，如發(fā)電機(jī)的勵磁電壓、電流和控制電源和操作電源的直流電壓；3）. 變化緩慢的非電量，如頻率、溫度、壓力、水位等；（一）數(shù)據(jù)采集第12頁/共93頁模擬量的采集方式：有直流采樣和交流采樣兩種方式。1. 模擬量的采集第13頁/共93頁直流采樣方式: 將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為適合A/D轉(zhuǎn)換器輸 入電平的直流信號；1. 模擬量的采集3種類型的模擬量如何實(shí)現(xiàn)測量？第14頁/共93頁1）. 對于直流量的測量：利用直流電壓和直流電流變換器，將

7、實(shí)際的電壓和電流轉(zhuǎn)換成05V的直流電壓，作為A/D轉(zhuǎn)換器的輸入；2）. 對于交流量的測量：利用交流電壓和交流電流變化器，把實(shí)際的交流信號轉(zhuǎn)換成05V的直流電壓或420mA的電流，送給A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；3）. 對于非電量的測量：通過相應(yīng)的傳感器變成電信號，經(jīng)過放大濾波等處理，送給A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；目前也可直接用頻率變送器、溫度變送器和壓力變送器等；1. 模擬量的采集第15頁/共93頁交流采樣方式: 將交流電壓和交流電流轉(zhuǎn)換為與系統(tǒng)的一次一次電壓和電流同頻率，大小成比例的交流電壓信號，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器；1. 模擬量的采集第16頁/共93頁1）. 區(qū)別：直流采樣必須把交流電流和電壓經(jīng)過整流

8、和濾波變成直流，再送給A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；2）. 直流采樣的特點(diǎn)：對轉(zhuǎn)換速率要求不高，軟件算法簡單，可靠性較好；經(jīng)過整流和濾波環(huán)節(jié)，抗干擾能力強(qiáng)；由于濾波電路的影響，采樣結(jié)果的實(shí)時性差，不適用于微機(jī)保護(hù)和故障錄波；兩種采樣方式的區(qū)別和特點(diǎn)第17頁/共93頁3）. 交流采樣的特點(diǎn)：實(shí)時性好，在微機(jī)保護(hù)中必須采用交流采樣；能真實(shí)的反應(yīng)輸入信號的實(shí)際波形，便于進(jìn)行波形分析，在需要諧波分析或故障錄波的場合必須采用交流采樣；通過采樣得到的電壓和電流計算出有功功率和無功功率，省去了功率變送器，節(jié)約投資并縮小設(shè)備體積；對A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率和采樣保持器要求較高；交流采樣的測量準(zhǔn)確性，取決于輸入通道的硬件

9、和軟件算法，采樣和計算程序復(fù)雜；智能電網(wǎng)中要求采集全景信息，必須采用交流采樣；兩種采樣方式的區(qū)別和特點(diǎn)第18頁/共93頁max2 ffs采樣定理：第19頁/共93頁2. 開關(guān)量的采集（一）數(shù)據(jù)采集光電隔離電路變電站的開關(guān)量有：斷路器的狀態(tài)、隔離開關(guān)的狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭位置、同期檢測狀態(tài)、繼電保護(hù)動作信號、運(yùn)行告警信號等。一般經(jīng)過光電隔離電路輸入到計算機(jī)。第20頁/共93頁3. 電能計量（1）電能脈沖計量法：是傳統(tǒng)的感應(yīng)式的電能表與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，電能表轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周，便輸出一個或兩個脈沖。（2）軟件計算法：利用采集到的u、i 直接計算P、Q，但電能計量作為計費(fèi)的依據(jù)，不易被大家接受

10、。（3）智能型電度表：有串口輸出功能。（一）數(shù)據(jù)采集第21頁/共93頁（二）事件順序記錄 SOE 事件順序記錄 SOE（Sequence of Event）包括斷路器跳、合閘順序記錄、保護(hù)動作順序記錄，以及自動裝置的動作情況記錄等，不僅需要記錄所發(fā)生事件的性質(zhì)和狀態(tài)，還需要記錄發(fā)生事件的時間（精確到毫秒級）。詳細(xì)指標(biāo)見調(diào)度自動化規(guī)范。第22頁/共93頁（二）事件順序記錄 SOE第23頁/共93頁（三）故障記錄、故障錄波和測距1. 故障錄波和測距 110kV及以上系統(tǒng)一般配置專用的故障錄波器，故障錄波器應(yīng)有串行通信功能，可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信。 35kV及以下電壓等級，一般不配置專用錄波器，主要靠微

11、機(jī)保護(hù)裝置的錄波功能。第24頁/共93頁（三）故障記錄、故障錄波和測距2. 故障記錄 記錄繼電保護(hù)動作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓。 記錄時間一般為故障前2個周波和故障后10個周波及保護(hù)動作和重合閘的全過程情況。第25頁/共93頁（三）故障記錄、故障錄波和測距第26頁/共93頁（四）操作控制功能 主要包括：對斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行分、合操作；對變壓器分接頭開關(guān)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；對電容器進(jìn)行投切控制，同時要能接受遙控操作命令，進(jìn)行遠(yuǎn)方操作；為了防止計算機(jī)系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，應(yīng)保留人工直接跳、合閘手段。第27頁/共93頁（四）操作控制功能斷路器操作應(yīng)有閉鎖功能。操作閉鎖包括：1. 斷路器

12、操作時，應(yīng)閉鎖自動重合閘。2. 當(dāng)?shù)夭僮骱瓦h(yuǎn)方操作要相互閉鎖。3. 根據(jù)實(shí)時信息，自動實(shí)現(xiàn)斷路器與隔離開關(guān)閘的閉鎖操作。4. 無論當(dāng)?shù)夭僮鬟€是遠(yuǎn)方操作，都應(yīng)有防誤操作的閉鎖措施。5. 智能變電站中要有順序控制功能；第28頁/共93頁（五）安全監(jiān)視功能 監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，對采集的電流、電壓、主變溫度、頻率等量，要不斷進(jìn)行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值，并傳送給控制中心； 另外，還要監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電，自控裝置工作是否正常，自檢結(jié)果、通信是否正常，控制回路是否失電，并監(jiān)視自動裝置的工作狀態(tài)和動作次數(shù)等。第29頁/共93頁第30頁/共93頁（六）人機(jī)聯(lián)系

13、功能 1、人機(jī)聯(lián)系的橋梁：CRT顯示器，鼠標(biāo)和鍵盤。 2、CRT顯示畫面的內(nèi)容： 1）顯示采集和計算的實(shí)時運(yùn)行參數(shù)。如U、I、P、Q、主變溫度、系統(tǒng)頻率等。 2）顯示實(shí)時主接線圖； 3）事件順序記錄（SOE）顯示； 4）越限報警顯示； 5）值班記錄顯示； 6）歷史趨勢顯示：如負(fù)荷曲線，母線電壓曲線等； 7）保護(hù)定值和自動裝置的定值顯示； 8）其他，如故障記錄顯示，設(shè)備運(yùn)行狀況顯示等。第31頁/共93頁（六）人機(jī)聯(lián)系功能 3、輸入數(shù)據(jù)： 通過人機(jī)聯(lián)系可以輸入下列數(shù)據(jù)： （1）TA，TV變比； （2）保護(hù)定值，越限報警定值； （3）自動裝置的定值； （4）運(yùn)行人員密碼；第32頁/共93頁第33頁/

14、共93頁（七）打印功能 對于有人值班變電所，監(jiān)控系統(tǒng)可以配置打印機(jī)，完成下列打印功能： （1）定時打印報表和運(yùn)行日志； （2）開關(guān)操作記錄打印； （3）事件順序記錄打??； （4）越限打?。?（5）召喚打?。?（6）抄屏打??； （7）事故追憶打?。?對于無人值班站，各變電所的運(yùn)行報表集中在調(diào)度（控制）中心打印。第34頁/共93頁第35頁/共93頁（八）數(shù)據(jù)處理與記錄功能 電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有四個重要的性質(zhì): 數(shù)據(jù)的實(shí)時性； 數(shù)據(jù)的可靠性； 數(shù)據(jù)的一致性； 系統(tǒng)的易維護(hù)性；第36頁/共93頁（八）數(shù)據(jù)處理與記錄功能根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特征，數(shù)據(jù)類型主要分為6類:1.實(shí)時數(shù)據(jù)；2.歷史數(shù)據(jù)；3.統(tǒng)計數(shù)據(jù)；4.

15、設(shè)備數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；5.圖形數(shù)據(jù)信息；6.高級應(yīng)用信息數(shù)據(jù)； 第37頁/共93頁（八）數(shù)據(jù)處理與記錄功能根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特征，數(shù)據(jù)類型主要分為6類:1.實(shí)時數(shù)據(jù)： 主要指監(jiān)控系統(tǒng)采集到的實(shí)時信息，包括電流、電壓、有功功率、無功功率等模擬量，斷路器位置等開關(guān)量，事件順序記錄，繼電保護(hù)動作信息，報警信息及其他控制信息等； 實(shí)時數(shù)據(jù)存放在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中，供實(shí)時顯示和傳送給上級調(diào)度中心用，存放的原則是便于數(shù)據(jù)的查找和提取。 第38頁/共93頁（八）數(shù)據(jù)處理與記錄功能根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特征，數(shù)據(jù)類型主要分為6類:2. 歷史數(shù)據(jù) 主要是各種日、月報表、歷史趨勢曲線等數(shù)據(jù)； 實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的每一個點(diǎn)都可以選定存儲周期

16、稱為歷史記錄；類型主要有電壓、電流、有功功率、無功功率等模擬量、電能量，及一些計算量和狀態(tài)量；用戶可設(shè)定存儲周期。 第39頁/共93頁（八）數(shù)據(jù)處理與記錄功能3.統(tǒng)計數(shù)據(jù)：1、主變壓器分接頭每天調(diào)節(jié)的次數(shù)；2、主變和輸電線路的P、Q每天的最大值和最小值及相應(yīng)時間；3、母線電壓每天的電壓合格率；4、母線電壓每天的最高值和最低值及相應(yīng)時間；5、計算受、配電負(fù)荷平衡率；6、統(tǒng)計斷路器動作次數(shù)；7、斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計值；8、控制操作和修改定值記錄。第40頁/共93頁（八）數(shù)據(jù)處理與記錄功能根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特征，數(shù)據(jù)類型主要分為6類:4. 設(shè)備數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 設(shè)備數(shù)據(jù)信息指一次和二次設(shè)備的

17、基本信息，如變壓器、線路、母線、斷路器、隔離開關(guān)、保護(hù)裝置及自動裝置等有關(guān)信息； 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括計算機(jī)軟件和硬件配置，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元、保護(hù)單元和其他自動化設(shè)備與前置機(jī)通信，網(wǎng)絡(luò)硬件和硬件配置信息，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及其狀態(tài)信息等； 第41頁/共93頁（八）數(shù)據(jù)處理與記錄功能根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特征，數(shù)據(jù)類型主要分為6類:5. 圖形數(shù)據(jù)信息 圖形數(shù)據(jù)主要包括圖形基本信息、圖形靜態(tài)數(shù)據(jù)、圖形動態(tài)數(shù)據(jù)、圖元庫信息等；6. 高級應(yīng)用信息數(shù)據(jù) 包括網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)時遙測數(shù)據(jù)確定整個電網(wǎng)的電氣連接狀態(tài)，為狀態(tài)估計、潮流、能量管理系統(tǒng)等高級應(yīng)用軟件提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖、節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)表和主要運(yùn)行參數(shù)、負(fù)荷、潮流分析等數(shù)據(jù)信息

18、；第42頁/共93頁（九）諧波分析與監(jiān)視 1、諧波源 1）. 發(fā)電機(jī)、變壓器制造方面的缺陷；2) . 風(fēng)能、太陽能發(fā)電造成的；3）. 大功率電力電子設(shè)備（高壓直接輸電中心換流站）；4）. 非線性不平衡負(fù)荷（電氣化鐵路、地鐵、電弧煉鋼爐、 大型整流設(shè)備等）。 第43頁/共93頁（九）諧波分析與監(jiān)視 1、諧波源 第44頁/共93頁第45頁/共93頁（九）諧波分析與監(jiān)視 2、諧波的危害 1）對電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配電設(shè)備的危害： 增加電氣設(shè)備的附加損耗，引起局部過熱； 消耗無功功率儲備； 產(chǎn)生附加力矩造成振動，發(fā)生噪音； 加速絕緣的老化，縮短設(shè)備壽命； 引起測量儀表的計量誤差； 第46頁/共93頁（九）

19、諧波分析與監(jiān)視 2、諧波的危害 2）諧波會引起繼電保護(hù)和自動裝置誤動：發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)誤動；變壓器后備保護(hù)中負(fù)序電壓啟動元件易誤啟動；母線差動保護(hù)的負(fù)序電壓閉鎖元件誤動；線路高頻保護(hù)中負(fù)序啟動元件誤動引起誤跳閘；線路距離保護(hù)中負(fù)序啟動振蕩閉鎖裝置誤動引起保護(hù)誤動； 第47頁/共93頁（九）諧波分析與監(jiān)視 2、諧波的危害 3）諧波對通信系統(tǒng)的影響： 對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生靜電干擾和電磁干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通話的清晰度，嚴(yán)重時引起信號丟失，使通信系統(tǒng)無法工作； 第48頁/共93頁（九）諧波分析與監(jiān)視 3、諧波的檢測方法 1）基于傅里葉變換的測量方法； 2）基于小波變換的諧波檢測； 3

20、）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的諧波檢測； 其他檢測方法：Prony算法、基于瞬時無功功率的諧波檢測、瞬時功率矢量法、自適應(yīng)檢測法等；第49頁/共93頁（九）諧波分析與監(jiān)視 4、諧波的抑制與消除第50頁/共93頁（一）微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性（1）靈敏性強(qiáng)； 不同原理的保護(hù)硬件可以是一樣的，只改變軟件就可以改變保護(hù)功能，還可以同時改變多種功能，如保護(hù)、重合閘等。（2）綜合判斷能力強(qiáng)； 可以考慮較復(fù)雜的邏輯，解決常規(guī)保護(hù)不易解決的難題。第51頁/共93頁（一）微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性（3）性能穩(wěn)定，可靠性高；（4）有記憶功能和智能，改善保護(hù)性能；（5）良好的自檢、自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能；（6）體積小、功能全；（7）運(yùn)行維護(hù)

21、工作量小，現(xiàn)場調(diào)試方便；（8）可以進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控；第52頁/共93頁北京四方公司董事長中國工程院院士華北電力大學(xué)楊奇遜教授 南京南瑞繼保董事長中國工程院院士沈國榮（左一）第53頁/共93頁（二）微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的功能包括：（1）高壓輸電線路的主保護(hù)和后備保護(hù)（2）變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)（3）無功補(bǔ)償電容器組的保護(hù)（4）配電線路的保護(hù)（5）母線保護(hù)（6）不完全接地系統(tǒng)的單相接地的選線第54頁/共93頁（三）對微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的要求 （1）滿足“四性”要求：可靠、靈敏、快速、選擇，各保護(hù)功能相對獨(dú)立。（2）具有故障記錄功能。包括故障前后電位、電壓、保護(hù)動作情況。（3）具有與統(tǒng)一時鐘對時功能。如GPS（Gl

22、obal Position System全球定位系統(tǒng)）對時，以便準(zhǔn)確記錄發(fā)生故障和保護(hù)動作的時間。第55頁/共93頁（三）對微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的要求（4）可以儲存多套保護(hù)定值；（5）可以當(dāng)?shù)仫@示或者多處觀察和授權(quán)修改保護(hù) 定值；（6）具有通訊功能，保護(hù)功能決不依賴于通訊網(wǎng)；（7）有完善的故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能；第56頁/共93頁（一）電壓和無功控制的重要性 電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，發(fā)、變電設(shè)備及用電設(shè)備都是按額定電壓設(shè)計的，電壓過高或者過低都會影響這些設(shè)備的壽命和效率； 另一方面，系統(tǒng)的無功功率對電壓水平影響極大，維持電網(wǎng)正常運(yùn)行下無功功率的平衡，對提高供電質(zhì)量、保證系統(tǒng)安全、可靠

23、和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要意義。第57頁/共93頁（二）電壓、無功綜合調(diào)控的目標(biāo)（1）維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi) 500（330）kV變電站的220kV母線： 正常時，010；事故時，510 220kV變電站的35110kV母線： 正常時，37；事故時，10 配電網(wǎng)的10kV母線：10.010.7kV第58頁/共93頁（二）電壓、無功綜合調(diào)控的目標(biāo)（2）保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡 主輸電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)無功分層平衡；地區(qū)供電網(wǎng)路應(yīng)實(shí)現(xiàn)無功分區(qū)就地平衡的原則，才能保持各級供電母線電壓合格。（3）保證在電壓合格的前提下使電能損耗為最小 必須增強(qiáng)對無功功率和電壓的調(diào)控能力，充分發(fā)揮無功補(bǔ)償設(shè)備和調(diào)壓設(shè)備的

24、作用，對它們進(jìn)行合理的優(yōu)化調(diào)控。第59頁/共93頁1無功功率負(fù)荷（以異步電動機(jī)為例）QU特性2無功電源（以同步發(fā)電機(jī)為例）QU特性在某一無功負(fù)荷下，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功與負(fù)荷吸收的無功平衡，由1和2的關(guān)系得系統(tǒng)電壓為UA。如果無功負(fù)荷增加，曲線1變?yōu)榍€1，而系統(tǒng)發(fā)出的無功不變，系統(tǒng)電壓就會由UA UA 。只有發(fā)電機(jī)發(fā)出無功也增加，曲線2變?yōu)榍€2，才能維持系統(tǒng)電壓在不變。電力系統(tǒng)的無功功率與電壓的關(guān)系：第60頁/共93頁（三）變電站電壓、無功綜合控制的原理LLUUU2LLLLLLUXQRPUU2第61頁/共93頁第62頁/共93頁（三）電壓、無功綜合控制的方式（1）集中控制 指在調(diào)度中心對各變電

25、站的主變壓器分接頭位置和無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制；（2）分散控制 各場站獨(dú)立進(jìn)行，自動調(diào)節(jié)以便將該地區(qū)的電壓和無功功率控制在規(guī)定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)局部優(yōu)化。（3）關(guān)聯(lián)分散控制 系統(tǒng)正常運(yùn)行時，由分散安裝在各廠站的控制裝置或軟件進(jìn)行自動控制；在系統(tǒng)負(fù)荷變化較大或緊急情況或運(yùn)行方式發(fā)生大的變動時，由調(diào)度中心直接操作控制；第63頁/共93頁（四）電壓、無功綜合控制的實(shí)現(xiàn)方法（1）變電站監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電壓無功控制（VQC）簡稱軟件VQC，在變電站的監(jiān)控機(jī)中設(shè)有專用的VQC控制軟件，是監(jiān)控系統(tǒng)的一個子模塊，通過遠(yuǎn)動裝置或數(shù)據(jù)采集裝置獲取所需數(shù)據(jù)，VQC系統(tǒng)軟件根據(jù)信息進(jìn)行分析計算后確定調(diào)控策略，并發(fā)出調(diào)控指令。

26、優(yōu)點(diǎn)：1）.調(diào)試方便； 2）.經(jīng)濟(jì)性好，可以實(shí)現(xiàn)信息共享；缺點(diǎn)：1）.靈活性和獨(dú)立性小，必須依賴于監(jiān)控系統(tǒng)； 2）.增加了監(jiān)控系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性；第64頁/共93頁（四）電壓、無功綜合控制的實(shí)現(xiàn)方法（2）獨(dú)立的VQC成套裝置具有獨(dú)立的微計算機(jī)系統(tǒng)和模擬量采集、信號采集、I/O系統(tǒng)和控制輸出電路，并設(shè)置了測量、顯示、統(tǒng)計、打印等功能。有專門的控制軟件，可以獨(dú)立進(jìn)行控制。優(yōu)點(diǎn)：1）.能夠自動判斷運(yùn)行方式并自適應(yīng)跟蹤工況變化，選擇最優(yōu)的調(diào)控策略； 2）.可靠性高，實(shí)時性好，不受RTU或自動化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響； 3）.可以實(shí)現(xiàn)比較完善和快速的閉鎖功能；第65頁/共93頁（四）電壓、無功綜合控制的實(shí)現(xiàn)

27、方法（2）獨(dú)立的VQC成套裝置具有獨(dú)立的微計算機(jī)系統(tǒng)和模擬量采集、信號采集、I/O系統(tǒng)和控制輸出電路，并設(shè)置了測量、顯示、統(tǒng)計、打印等功能。有專門的控制軟件，可以獨(dú)立進(jìn)行控制。優(yōu)點(diǎn)：4）.獨(dú)立性、靈活性好，易于實(shí)現(xiàn)控制功能的升級和擴(kuò)展； 5）.便于實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)分散控制；缺點(diǎn)：1）.增加投資； 2）.必須單獨(dú)一面屏柜，占用面積增大； 3）.變電站需要增加鋪設(shè)電纜，必須單獨(dú)安裝調(diào)試；第66頁/共93頁（五）電壓無功綜合控制策略（1）九區(qū)圖法 變電站電壓無功綜合控制的目標(biāo)是保證電壓合格，在無功功率基本平衡的前提下，盡量減少對有載分接開關(guān)和并聯(lián)電容器的調(diào)節(jié)次數(shù)。第67頁/共93頁（五）電壓無功綜合控制策略

28、0區(qū)：目標(biāo)區(qū)，不控制；1區(qū)：電壓越上限，無功功率正常；調(diào)節(jié) 分接頭檔位，降電壓；若檔位跳到極限電壓仍高則強(qiáng)切電容器；2區(qū)：電壓越上限，無功越上限（Q缺額）；調(diào)節(jié)分接頭檔位，降電壓；若檔位調(diào)到極限電壓仍高則強(qiáng)切電容器；3區(qū)：電壓正常，無功功率越上限，投電容器；4區(qū)：電壓越下限，無功越上限；先投電容器，若全部電容器都投入電壓仍越下限，則調(diào)分接頭升電壓；5區(qū)：電壓越下限，無功功率正常；調(diào)節(jié)分接頭升電壓；若檔位調(diào)到極限電壓仍低則強(qiáng)投電容器；第68頁/共93頁（五）電壓無功綜合控制策略6區(qū)：電壓越下限，無功功率低于下限；調(diào)節(jié)分接頭升電壓；若檔位調(diào)到極限則強(qiáng)投電容器；7區(qū)：電壓合格，無功功率低于下限；應(yīng)切

29、電容器；8區(qū)：電壓越上限，無功功率低于下限；先切電容，若全部電容器都投入電壓仍越下限，則調(diào)分接頭升電壓；九區(qū)圖法的調(diào)控策略簡單，程序設(shè)計容易；但可靠性較差，當(dāng)電壓和無功的值落在限值邊界附件時調(diào)節(jié)分接頭或投切電容，可能引起過調(diào)，容易出現(xiàn)投切振蕩或頻繁投切；改進(jìn)策略：多區(qū)圖法、12區(qū)圖法或17區(qū)圖法；第69頁/共93頁（三）變電站電壓、無功綜合控制的原理第70頁/共93頁第71頁/共93頁第72頁/共93頁 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，必須維持頻率在50（0.10.2）Hz的范圍內(nèi)。系統(tǒng)頻率偏移過大時，發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備都會受到嚴(yán)重影響。嚴(yán)重可以甚至導(dǎo)致“頻率崩潰”，造成大面積停電。第73頁/共93頁（一

30、）電力系統(tǒng)頻率偏移的原因 電力系統(tǒng)的頻率是反映系統(tǒng)有功是否平衡的質(zhì)量指標(biāo)。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出的有功功率有盈余時，系統(tǒng)頻率就要上升；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出的有功功率缺額時，頻率就會下降； 由于有功負(fù)荷經(jīng)常變化，引起發(fā)電機(jī)輸出電磁功率的變化，而原動機(jī)輸入功率不能隨負(fù)荷波動做相應(yīng)的變化，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，系統(tǒng)的頻率隨之發(fā)生偏移；第74頁/共93頁（一）電力系統(tǒng)頻率偏移的原因 對于負(fù)荷變化幅度小，變化周期短（一般10s內(nèi)）所引起的頻率偏移，一般由發(fā)電機(jī)調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，即電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻。 對于負(fù)荷變化幅度大，變化周期較長（10s-3min）所引起的頻率偏移，單靠調(diào)速器的作用，不能把頻率偏移限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，必須

31、由調(diào)頻器參加調(diào)頻，這種有調(diào)頻器參與控制調(diào)速器的設(shè)定轉(zhuǎn)速的頻率調(diào)整稱為二次調(diào)頻。第75頁/共93頁（一）電力系統(tǒng)頻率偏移的原因 然而，有些突發(fā)事故，如大型機(jī)組突然切除，輸電線路發(fā)生故障跳閘，或負(fù)荷的突然大幅度增加，致使電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的功率缺額，使頻率急劇下降，單靠一、二次調(diào)頻已解決不了頻率下降的問題，必須采取低頻減載措施，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。第76頁/共93頁（二）電力系統(tǒng)頻率降低的危害（1）系統(tǒng)頻率降低，使發(fā)電廠的廠用機(jī)械出力大為下降，使發(fā)電機(jī)的有功出力減小，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的進(jìn)一步降低。（2）系統(tǒng)頻率降低，勵磁機(jī)的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)降低，當(dāng)勵磁電流一定時，勵磁機(jī)發(fā)出的無功功率就會減小，而頻率降低時

32、，電動機(jī)、變壓器勵磁電流增大，無功損耗增加，系統(tǒng)的電壓水平就會受到嚴(yán)重的影響（下降），甚至造成電壓的崩潰。（3）系統(tǒng)頻率下降，會導(dǎo)致各用戶的生產(chǎn)率降低。第77頁/共93頁（二）電力系統(tǒng)頻率降低的危害因此，運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：電力系統(tǒng)的允許頻率偏差為0.2Hz；系統(tǒng)頻率不能長時間運(yùn)行在49.549Hz以下；事故情況下，不能較長時間停留在47Hz以下；系統(tǒng)頻率的瞬時值不能低于45Hz；低頻減載裝置的作用：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生有關(guān)功率缺額時，必須迅速斷開部分負(fù)荷，使系統(tǒng)頻率維持在正常的水平或允許的范圍內(nèi)；第78頁/共93頁（三）低頻減負(fù)荷的控制方式 1. 切除固定線路 假定變電站饋電母線上有多余配電線路，根據(jù)這些線

33、路所供負(fù)荷的重要程度，分為基本級和特殊級兩大類。基本級中為一般負(fù)荷的饋電線，特殊級為重要負(fù)荷；第79頁/共93頁（三）低頻減負(fù)荷的控制方式 2. 根據(jù)功率定值切除線路 當(dāng)故障發(fā)生時，根據(jù)穩(wěn)定控制器的策略表中預(yù)先計算好的功率定值，切除運(yùn)行負(fù)荷線路，使切除的運(yùn)行負(fù)荷線路的功率累加值稍大于功率定值； 當(dāng)切除的負(fù)荷線路功率與功率定值相差不多時，可以保證電力系統(tǒng)很快恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)； 這種方式所切除的負(fù)荷線路不是固定的，由穩(wěn)定控制器根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)決定；第80頁/共93頁（四）對低頻減負(fù)荷裝置的基本要求（1）能在各種運(yùn)行方式且功率缺額的情況下，有計劃地切除負(fù)荷，有效地防止系統(tǒng)頻率下降至危險點(diǎn)以

34、下。（2）切除地負(fù)荷應(yīng)盡可能小，應(yīng)防止超調(diào)和懸?，F(xiàn)象。（3）變電站地饋電線路故障或變壓器跳閘造成的失壓時，低頻減負(fù)荷裝置應(yīng)可靠閉鎖，不應(yīng)誤動。（4）電力系統(tǒng)發(fā)生低頻震蕩時，不應(yīng)誤動。（5）電力系統(tǒng)受諧波干擾時，不應(yīng)誤動。第81頁/共93頁為了滿足以上要求，常用的閉鎖條件有： 帶時限的低電壓閉鎖； 低電流閉鎖； 滑差閉鎖，也即頻率變化閉鎖； 雙測頻回路串聯(lián)閉鎖； 低頻減負(fù)荷裝置故障閉鎖。第82頁/共93頁（五）低頻減負(fù)荷裝置的實(shí)現(xiàn)方法：1.采用專用的低頻減載裝置；優(yōu)點(diǎn)：測頻精度高；具有多級減載出口，可實(shí)現(xiàn)精細(xì)的控制；裝置具有良好的快速性和防誤動措施；容易擴(kuò)充重合閘功能；適用于不同電壓等級的各類變電站；缺點(diǎn)：需要鋪設(shè)復(fù)雜的電纜，增加硬件投資成本；2.把低頻減載的控制分散裝設(shè)在每回饋電線路的保護(hù)裝置中；優(yōu)點(diǎn)：容易實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單；節(jié)約成本；一般用在中低壓線路保護(hù)裝置中；適用于要求較低的場合；3.由變電站的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低頻減載功能；第83頁/共93頁（一）備用電源自投的作用 備用電源自投裝置是因電力系統(tǒng)故障或其它原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設(shè)