電力系統(tǒng)遠動與調度自動化

1、贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院123電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的組成GP+jQ6.3kV11kV121kV110kV6.3kV110kV380V10kV10kV九江發(fā)電廠高壓輸電線路變電站配電網(wǎng)絡發(fā)出的總電能發(fā)出的總電能 = = 消費的總電能消費的總電能電力設備電力設備中轉化為熱能、機械能、聲、光等的能量中轉化為熱能、機械能、聲、光等的能量所需求的功率所需求的功率有功功率有功功率無功功率無功功率電力設備中電力設備中為了建立電磁場為了建立電磁場所需求的功率所需求的功率如加熱裝置、電風扇中電機的轉動等如加熱裝置、電風扇中電機的轉動等如電力變壓器

2、的繞組、輸電線路中的電感如電力變壓器的繞組、輸電線路中的電感負荷負荷工業(yè)和民用中的電力、電子設備工業(yè)和民用中的電力、電子設備能量不斷地由電源發(fā)出，不斷地被負荷消耗能量不斷地由電源發(fā)出，不斷地被負荷消耗有功功率有功功率無功功率無功功率能量在電源和負荷之間來回傳遞，一個工頻周能量在電源和負荷之間來回傳遞，一個工頻周期內不消耗能量期內不消耗能量電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的無功功率平衡無功功率平衡電壓電壓頻率頻率電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的有功功率平衡有功功率平衡調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流就地增設無功功率補償裝置就地增設無功功率補償裝置調節(jié)發(fā)電機的出力調節(jié)發(fā)電機的出力水力發(fā)電廠：水輪發(fā)電機的進水量水力發(fā)

3、電廠：水輪發(fā)電機的進水量火力發(fā)電廠：汽輪機的煤燃燒量火力發(fā)電廠：汽輪機的煤燃燒量改變變壓器變比、改變電力線路參數(shù)改變變壓器變比、改變電力線路參數(shù)發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電機并網(wǎng)運行技術運行技術運行管理運行管理經(jīng)營管理經(jīng)營管理電壓調節(jié)電壓調節(jié)頻率調節(jié)頻率調節(jié)技術管理技術管理“統(tǒng)一調度，分級管理統(tǒng)一調度，分級管理”原則原則華中系統(tǒng)頻率聯(lián)絡線電壓聯(lián)絡線潮流GG國家網(wǎng)絡總公司大區(qū)域網(wǎng)絡聯(lián)絡線系統(tǒng)頻率聯(lián)絡線電壓聯(lián)絡線潮流大區(qū)網(wǎng)絡公司省網(wǎng)聯(lián)絡線大區(qū)網(wǎng)絡公司省網(wǎng)聯(lián)絡線省網(wǎng)線省網(wǎng)線系統(tǒng)頻率省網(wǎng)電壓用電功率電能電壓電壓波形地區(qū)供電局發(fā)電廠上網(wǎng)功率電壓資源發(fā)電廠地區(qū)供電局華東湖北湖南福建江蘇長沙福州華中全網(wǎng)安全分析全網(wǎng)動態(tài)監(jiān)

4、測暫態(tài)穩(wěn)定監(jiān)視GG國家調度總局大區(qū)安全調度大區(qū)動態(tài)監(jiān)測暫態(tài)穩(wěn)定監(jiān)視網(wǎng)絡經(jīng)濟運行大區(qū)調度局大區(qū)調度局省調度局省調度局省網(wǎng)安全調度省網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測暫態(tài)穩(wěn)定監(jiān)視省網(wǎng)經(jīng)濟運行安全調度經(jīng)濟運行地區(qū)調度局發(fā)電廠經(jīng)濟負荷分配發(fā)電廠地區(qū)供電局華東湖北湖南福建江蘇長沙福州12 并網(wǎng)同步發(fā)電機的自動準同期（Chap 1） 電壓穩(wěn)定電力系統(tǒng)電壓的自動調節(jié)(Chap 2) 調度電力系統(tǒng)調度自動化引論(Chap 4) 電力系統(tǒng)運行的狀態(tài)估計(Chap 5) 電力系統(tǒng)安全調度與運行動態(tài)檢測(Chap 6) 頻率穩(wěn)定電力系統(tǒng)自動調頻與經(jīng)濟調度(Chap 7) 電力系統(tǒng)低頻自動減負荷(Chap 8)123380/220（V）6，

5、10，35，110，220，500，750，1000（kV）我國電力系統(tǒng)的電壓等級我國電力系統(tǒng)的電壓等級電力系統(tǒng)的潮流電力系統(tǒng)的潮流GP2+jQ2P1+jQ1U1U2同步發(fā)電機的等效電路同步發(fā)電機的等效電路負反饋控制的基本原理負反饋控制的基本原理E+Xd_U+_贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院1231.1.什么是并列操作？什么是并列操作？2.2.什么是準同期并列操作？什么是準同期并列操作？GG1WQF1發(fā)電機發(fā)電機投入系統(tǒng)參加并列運行投入系統(tǒng)參加并列運行的操作的操作同步發(fā)電機以同步發(fā)電機以近于同步運行的條件近于同步運行的條件進行并列進行并列理想理想的并列條件是什么？

6、的并列條件是什么？GG1WQF1待并發(fā)電機頻率與母線頻率相等待并發(fā)電機頻率與母線頻率相等, ,滑差為滑差為0 0待并發(fā)電機電壓與母線電壓的幅值相等待并發(fā)電機電壓與母線電壓的幅值相等, ,壓差為壓差為0 0合閘瞬間合閘瞬間, ,瞬時相角差為瞬時相角差為0 0)sin(tAu為什么并列操作要滿足這些條件？為什么并列操作要滿足這些條件？1.1.減小對發(fā)電機本身的沖擊減小對發(fā)電機本身的沖擊2.2.減小對電網(wǎng)的沖擊減小對電網(wǎng)的沖擊為什么會有沖擊？為什么會有沖擊？運用電路理論進行分析運用電路理論進行分析1）同步發(fā)電機以近于同步運行的條件進行并列稱為_。2）同步發(fā)電機并網(wǎng)的理想的并列條件是_。12幾個約定幾

7、個約定待并發(fā)電機電壓待并發(fā)電機電壓待并發(fā)電機頻率待并發(fā)電機頻率gU發(fā)電機側發(fā)電機側電網(wǎng)側電網(wǎng)側gf電網(wǎng)側電壓電網(wǎng)側電壓電網(wǎng)側頻率電網(wǎng)側頻率sUsf定義：定義：兩者頻率差兩者頻率差sgssfff兩者頻率差兩者頻率差sgssfff兩者瞬時相角差兩者瞬時相角差sg滑差角速度滑差角速度dtddtdsgs)(滑差角速度滑差角速度dtddtdsgs)(dtttdsg)(dttftfdsg)22(sgff22ssf2滑差角速度滑差角速度sssf2gUsU0s0s滑差標幺值滑差標幺值5022ssssssfffgUsU0s0s滑差周期滑差周期ssssfT12滑差大，則滑差周期短滑差大，則滑差周期短滑差小，則滑差

8、周期長滑差小，則滑差周期長在有滑差的情況下，將機組投入電網(wǎng)，需經(jīng)一在有滑差的情況下，將機組投入電網(wǎng)，需經(jīng)一段加速或減速的過程，才能使機組與系統(tǒng)在段加速或減速的過程，才能使機組與系統(tǒng)在頻率上頻率上“同步同步”?；钪芷谠介L，滑差越小，并列時的沖擊越小滑差周期越長，滑差越小，并列時的沖擊越小gUsU壓差壓差=0=0滑差滑差=0=0機組越大，對角差限制越嚴機組越大，對角差限制越嚴U當當并網(wǎng)條件取決于角差，如右圖并網(wǎng)條件取決于角差，如右圖準同期裝置合閘時間誤差準同期裝置合閘時間誤差最大并列誤差相角的影響因素最大并列誤差相角的影響因素斷路器的合閘時間斷路器的合閘時間maxQFtmaxzt希望滿足希望滿足

9、)(maxmaxmaxmaxzQFssdttt因此，最大允許滑差周期因此，最大允許滑差周期maxmaxmaxmax22ddytT因此，在角差允許值減小的情況下，要滿足因此，在角差允許值減小的情況下，要滿足滑差周期在允許的范圍（滑差周期在允許的范圍（6-7s6-7s），要求所），要求所用并列斷路器的合閘時間也相應減小用并列斷路器的合閘時間也相應減小maxmaxmaxmax22ddytT最大允許滑差周期最大允許滑差周期滑差滑差gUsU0s0s隨著時間的增加隨著時間的增加, ,兩個兩個相量的相量的角差不斷增大角差不斷增大tft2gUsUU角差角差=0=0滑差滑差=0=0當當并網(wǎng)條件取決于壓差，如右圖

10、并網(wǎng)條件取決于壓差，如右圖123微機同期裝置微機同期裝置當壓差和頻差條件滿足時，當壓差和頻差條件滿足時，提前提前發(fā)出斷路器合閘命令發(fā)出斷路器合閘命令模擬式同期裝置模擬式同期裝置1.1.自動檢查并列條件是否滿足，提前發(fā)出合閘脈沖自動檢查并列條件是否滿足，提前發(fā)出合閘脈沖 2.2.當并列條件不滿足時，自動調節(jié)待并發(fā)電機的當并列條件不滿足時，自動調節(jié)待并發(fā)電機的電壓和頻率電壓和頻率提前的時間稱為提前的時間稱為越前時間越前時間越前時間固定越前時間固定, ,又稱為又稱為恒定越前時間恒定越前時間功能功能123同或運算法同或運算法1.1. 對待并發(fā)電機的電壓波形進行過零檢測，大于對待并發(fā)電機的電壓波形進行過

11、零檢測，大于零輸出高電平，小于零輸出低電平，得波形零輸出高電平，小于零輸出低電平，得波形1 1怎樣檢測相角差怎樣檢測相角差? ?2.2. 對電網(wǎng)電壓的電壓波形，同樣操作，得波形對電網(wǎng)電壓的電壓波形，同樣操作，得波形2 23.3. 將波形將波形1 1、2 2進行同或操作進行同或操作什么叫越前時間的預報？什么叫越前時間的預報？微分預報法微分預報法如何預報越前時間？如何預報越前時間？積分預報法積分預報法當壓差和頻差條件滿足時，當壓差和頻差條件滿足時，提前提前發(fā)出斷路器合閘命令發(fā)出斷路器合閘命令按照越前時間檢測滿足要求的角差按照越前時間檢測滿足要求的角差就稱為越前時間的就稱為越前時間的預報預報1）滑差

12、越大，則滑差周期_，并列時的沖擊_ 。2）同步發(fā)電機并網(wǎng)的理想的并列條件是_。3）自動準同期裝置分為_和模擬式同期裝置兩種。4）預報越前時間有_和_兩種方法。tdtdiis12計算機已經(jīng)獲取第計算機已經(jīng)獲取第i-2i-2、i-1i-1次角差次角差假設滑差為恒值，即假設滑差為恒值，即12ii、若斷路器的合閘時間為若斷路器的合閘時間為dt1iidtt2i當檢測到當檢測到dsdittdtd1idti滿足滿足時時斷路器發(fā)出合閘命令斷路器發(fā)出合閘命令，經(jīng)過固定合閘時間經(jīng)過固定合閘時間t td d后，后，角差近于角差近于0 0，此時待并發(fā)電機正好與電網(wǎng)相連，此時待并發(fā)電機正好與電網(wǎng)相連，并網(wǎng)成功并網(wǎng)成功并

13、網(wǎng)并網(wǎng)成功成功i合閘合閘考慮考慮i i值離散后的誤差值離散后的誤差dsdittdtd則要求則要求由于由于測量測量i -1i -1、i-2 i-2 時有誤差，若斷路器合時有誤差，若斷路器合閘時間閘時間t td d較長，則較長，則s s與與t td d的乘積增大，即誤的乘積增大，即誤差增大差增大微分預報的缺點：微分預報的缺點：因此因此:1:1、當、當斷路器的合閘時間較長斷路器的合閘時間較長時，不適合時，不適合用該預報方法；用該預報方法； 2 2、當、當s s非恒值非恒值時，不適合用該方法。時，不適合用該方法。Tdtdkiis計算機已經(jīng)獲取第計算機已經(jīng)獲取第i-ki-k、i i次角差次角差假設滑差為

14、恒值，即假設滑差為恒值，即iki、又又 、kiittT考察：考察：iki 2TkiT2當當i i為何值時合閘為何值時合閘，能夠使當，能夠使當2T2T后的角差后的角差i +2ki +2k= =0 0，此時，此時恰好能夠保證并網(wǎng)成功恰好能夠保證并網(wǎng)成功。ikittT22dtkiittsiki22計算第計算第i+2ki+2k次角差次角差同理，有同理，有iki 2TkiT2聯(lián)立，得聯(lián)立，得)(2ikisittTsi2Tskiikii32當檢測到當檢測到kii32i滿足滿足時時斷路器發(fā)出合閘命令斷路器發(fā)出合閘命令，經(jīng)過時間經(jīng)過時間2T2T后，角差近后，角差近于于0 0，此時待并發(fā)電機正好與電網(wǎng)相連，此時

15、待并發(fā)電機正好與電網(wǎng)相連，并網(wǎng)并網(wǎng)成功成功kiT2i合閘合閘并網(wǎng)成功并網(wǎng)成功ki 2T操作步驟：操作步驟：1.1.計算機每存入一次計算機每存入一次i i后，向前調出數(shù)據(jù)后，向前調出數(shù)據(jù)i -ki -k，驗算，驗算i i與與i -ki -k的關系，的關系， 如果滿足如果滿足2.2.斷路器發(fā)出合閘命令斷路器發(fā)出合閘命令，經(jīng)過時間經(jīng)過時間2T2T后，角差后，角差近于近于0 0，此時待并發(fā)電機正好與電網(wǎng)相連，此時待并發(fā)電機正好與電網(wǎng)相連，并并網(wǎng)成功網(wǎng)成功kii32微分預報法微分預報法dsdittdtd1idt并網(wǎng)并網(wǎng)成功成功i合閘合閘積分預報法積分預報法kii32kiT2i合閘合閘并網(wǎng)成功并網(wǎng)成功ki

16、 2T因此積分預報法因此積分預報法優(yōu)于優(yōu)于微分預報法。微分預報法。1.1.合閘判據(jù)合閘判據(jù)i i有誤差有誤差微分預報法微分預報法積分預報法積分預報法2.2.只能用于滑差為恒值的情況只能用于滑差為恒值的情況1.1.合閘判據(jù)合閘判據(jù)i i有僅與有僅與i-ki-k有關系，誤差小有關系，誤差小2.2.恒值滑差、加速度滑差、隨機滑差均適用恒值滑差、加速度滑差、隨機滑差均適用2T2T與與t td d 的關系的關系因此積分預報法選取因此積分預報法選取T T是有要求的。是有要求的。)(maxmaxmaxmaxzQFssdittt因為因為i i需滿足需滿足因此因此maxmaxmax2zQFtttT即即maxma

17、x2zdtttT12線性整步電壓線性整步電壓指其幅值在一定周期內與角差指其幅值在一定周期內與角差分段按比例變化的電分段按比例變化的電壓，主要用于壓，主要用于模擬自動準同期裝置模擬自動準同期裝置中。中。=0=0，矩形波的寬，矩形波的寬度最大，度最大， =180=180，矩形波的寬度最矩形波的寬度最小。小。將該矩形波將該矩形波進行濾波，即可進行濾波，即可得到線性整步電得到線性整步電壓壓。uGusuottyu a boesLusLmU c oto o123滑差檢測滑差檢測要求滿足要求滿足dsdittdtdkii32s s小于最大允許值小于最大允許值壓差檢測壓差檢測u ug g、u us s整流濾波整

18、流濾波A-DA-D轉換轉換編程比較編程比較輸出輸出1231.1.滑差、電壓差均合格時，在恒定越前時間瞬間發(fā)滑差、電壓差均合格時，在恒定越前時間瞬間發(fā)出合閘命令出合閘命令2.2.滑差或電壓差任一不合格時，即使恒定越前時滑差或電壓差任一不合格時，即使恒定越前時間到達，不發(fā)出合閘命令間到達，不發(fā)出合閘命令技術要求技術要求3.3.滑差或電壓差不合格時，調節(jié)發(fā)電機的頻率或滑差或電壓差不合格時，調節(jié)發(fā)電機的頻率或電壓，使之滿足要求電壓，使之滿足要求硬件電路框圖硬件電路框圖電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓濾波、濾波、 AD AD增速命令增速命令過零脈沖過零脈沖減速命令減速命令升壓命令升壓命令減壓命令減壓命令發(fā)電機電壓發(fā)電機

19、電壓濾波、濾波、 AD AD過零脈沖過零脈沖單板機單板機12幾點說明幾點說明1.1.裝置在發(fā)電機開機后運行裝置在發(fā)電機開機后運行2.2.角差角差的采樣周期為的采樣周期為10ms10ms3.3.需監(jiān)測需監(jiān)測是否在減小是否在減小4.4.需監(jiān)測是否連續(xù)處于勻速需監(jiān)測是否連續(xù)處于勻速滑差狀態(tài)滑差狀態(tài)123均頻均頻均壓均壓1.1.檢查滑差的方向檢查滑差的方向2.2.調節(jié)發(fā)電機的頻率調節(jié)發(fā)電機的頻率1.1.判斷發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓的判斷發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓的大小關系大小關系2.2.調節(jié)發(fā)電機的電壓調節(jié)發(fā)電機的電壓1）理解發(fā)電機并網(wǎng)的理想并列條件2）理解微分預報法、積分預報法的基本原理及優(yōu)缺點3）理解對自動

20、準同期裝置的基本技術要求贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院1）當斷路器的合閘時間較長時，不適合用_預報法。2）_預報法對于恒值滑差、加速度滑差、隨機滑差均適用。3）在同步發(fā)電機并網(wǎng)中的理想并列條件中，待并發(fā)電機頻率與母線頻率相等，指的是_。4） _指其幅值在一定周期內與角差分段按比例變化的電壓。贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院123如何調節(jié)電力系統(tǒng)的電壓？調節(jié)發(fā)電機端電壓增設無功功率補償裝置改變變壓器變比改變電力線路參數(shù) 同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)的電壓資源，而改變同步發(fā)電機的勵磁電流能夠改變其端電壓，因此同步電機的勵磁電流是建立電力系統(tǒng)電壓的唯

21、一資源。勵磁電流是直流勵磁電流是直流，又稱轉子電流，又稱轉子電流 為了改善電力系統(tǒng)的電壓質量，必須為了改善電力系統(tǒng)的電壓質量，必須在勵磁系統(tǒng)中增設自動控制與自動調節(jié)的在勵磁系統(tǒng)中增設自動控制與自動調節(jié)的設備。設備。Ed+Xd_Ug+_Ig公式推導公式推導定義定義負荷電流負荷電流發(fā)電機的發(fā)電機的d d軸感抗軸感抗gIdX由由KVLKVL，得，得ddggEXI jU定義定義無功負荷電流無功負荷電流電動勢與端電壓相角電動勢與端電壓相角rI畫出向量圖畫出向量圖EdUgIgjIgXd因為因為很小，所以很小，所以ddrgEXIUjIrXdEdUgIgIrjIgXd 負荷電流的無功分量，是造成端電壓負荷電流

22、的無功分量，是造成端電壓降落的主要原因。降落的主要原因。2.2.當負荷電流的無功分量當負荷電流的無功分量I Ir r增大時，發(fā)電機的感應增大時，發(fā)電機的感應電動勢電動勢E Ed d 與端電壓與端電壓U Ug g大差值增大，即端電壓降落大差值增大，即端電壓降落增大。增大。1.1.改變勵磁電流改變勵磁電流I Ie e，即改變發(fā)電機的感應電動勢，即改變發(fā)電機的感應電動勢E Ed d ， I Ie e增大，則增大，則E Ed d增大。增大。3.3.實際應用中，通過改變勵磁機的勵磁電流實際應用中，通過改變勵磁機的勵磁電流I IEEEE，使轉子回路的端電壓改變，從而改變勵磁電流使轉子回路的端電壓改變，從而

23、改變勵磁電流I Ie e。結論結論3.3.當負荷無功電流減小，如果保持勵磁電流當負荷無功電流減小，如果保持勵磁電流I Ie e不變，不變，則端電壓則端電壓U Ug g升高。升高。1.1.同步發(fā)電機的外特性是下降的。同步發(fā)電機的外特性是下降的。2.2.當負荷無功電流增大，如果不調節(jié)勵磁電流當負荷無功電流增大，如果不調節(jié)勵磁電流I Ie e，則端電壓則端電壓U Ug g降低。降低。ddrgEXIUgUrI1rI2rINU2gU1eI2eIGIEEUgIerLGRe自動調壓器自動調壓器IZAEGGUbus為常數(shù)Ig常數(shù)sinddbusXEUP常數(shù)cosgbusIUPEdUsIgIrjIgXd 在發(fā)電

24、機發(fā)出有功功率恒定的條件下，在發(fā)電機發(fā)出有功功率恒定的條件下，由于無由于無窮大母線的電壓是恒定的，因此窮大母線的電壓是恒定的，因此調節(jié)發(fā)電機的勵磁調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流電流I Ie e，只能改變發(fā)電機送入系統(tǒng)的無功功率，只能改變發(fā)電機送入系統(tǒng)的無功功率，不，不能改變母線的電壓。能改變母線的電壓。GGUs為常數(shù)Ig 同步發(fā)電機并聯(lián)運行，它們發(fā)送的無功電流之同步發(fā)電機并聯(lián)運行，它們發(fā)送的無功電流之和必須等于母線總負荷電流的無功分量，即和必須等于母線總負荷電流的無功分量，即GG1UbusIg1GG2Ig221rrrIII 當母線電壓為當母線電壓為U1U1時，時，G1G1發(fā)出的無功電流為發(fā)出的無功電流為

25、I Ir1r1， G2 G2的的為為I Ir2r2，有，有I Ir1r1 I 00靜止無功補償器靜止無功補償器SVCSVC如何分析電感的電壓和電流波形？如何分析電感的電壓和電流波形？掌握以下關鍵點掌握以下關鍵點T TL LU US SSVCSVC1.1.晶閘管觸發(fā)角的概念晶閘管觸發(fā)角的概念（兩個晶閘管在一起）（兩個晶閘管在一起）2.2.晶閘管導通時，電感晶閘管導通時，電感兩端才有電壓，電感兩端才有電壓，電感兩端先有電壓，才會兩端先有電壓，才會有電流流過電感有電流流過電感T TL LU US SSVCSVC5.5.A-,K+A-,K+時時，如果如果此時此時從從A A到到K K方向的電感電方向的電

26、感電流續(xù)流流續(xù)流，那么晶閘管那么晶閘管依然導通依然導通如何分析電感的電壓和電流波形？如何分析電感的電壓和電流波形？4.A+,K-4.A+,K-時，有觸發(fā)信時，有觸發(fā)信號，則管子導通號，則管子導通3.3.一個公式一個公式dtuLiL1 4 4、5 5、6 6三條三條是分析波是分析波形時出現(xiàn)的三種情況，可形時出現(xiàn)的三種情況，可以以判斷晶閘管的導通情況判斷晶閘管的導通情況T TL LU US SSVCSVC如何分析電感的電壓和電流波形？如何分析電感的電壓和電流波形？6.6.A-,K+A-,K+時時，若不存在，若不存在電感續(xù)流的情況，即電感續(xù)流的情況，即電感電流為電感電流為0 0時，則管時，則管子截止

27、子截止 無論哪種情況，電感無論哪種情況，電感電流均滯后于電壓電流均滯后于電壓90 90 T TL LU US SSVCSVC分析電感的電壓和電流波形分析電感的電壓和電流波形1.1.當觸發(fā)角為當觸發(fā)角為90 90 時，時，U UL L= =U US S/K/K，K K為變壓器變比為變壓器變比2.2.當觸發(fā)角為當觸發(fā)角為180 180 時，時，U UL L=0=03.3.當觸發(fā)角為當觸發(fā)角為90 90 -180 -180 時，時，U UL L 0 0，且不是正，且不是正弦波，它含有諧波弦波，它含有諧波1）發(fā)電機端電壓增大時，需_（減小或增大）勵磁電流，以保持端電壓的恒定。無功功率發(fā)生器無功功率發(fā)生

28、器SVGSVGStatic Var GeneratorStatic Var GeneratorT TU US SSVGSVGGTOGTO1.1.SVGSVG是一個逆變器是一個逆變器，將電，將電容上的直流電壓轉換成容上的直流電壓轉換成交流電壓交流電壓2.2.通過改變通過改變GTOGTO的導通角，的導通角，使得使得SVGSVG的輸出電壓幅值的輸出電壓幅值改變、相位改變改變、相位改變3.3.因而因而SVGSVG輸出的無功功率輸出的無功功率既既可以是感性的，也可可以是感性的，也可以是容性的以是容性的無功功率發(fā)生器無功功率發(fā)生器SVGSVG1.1.直流側電容兩端的電壓從直流側電容兩端的電壓從何而來？何而

29、來？電網(wǎng)電壓經(jīng)降壓整流得到電網(wǎng)電壓經(jīng)降壓整流得到T TU US SSVGSVGGTOGTO2.2.如何改變如何改變SVGSVG輸出電壓的輸出電壓的相位？相位？檢測到電網(wǎng)電壓的相位，檢測到電網(wǎng)電壓的相位，讓控制信號讓控制信號SPWMSPWM的相位與的相位與之不同即可之不同即可SPWMSPWM：正弦波脈沖寬度調制：正弦波脈沖寬度調制贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院1）掌握勵磁系統(tǒng)滅磁的分類及各自優(yōu)缺點2）掌握自動調壓器的基本原理3）掌握無功補償裝置SVC的工作原理贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院123特點特點: :1.1.單輸入、單輸出系統(tǒng)單

30、輸入、單輸出系統(tǒng)2.2.采用經(jīng)典的傳遞函數(shù)分析方法采用經(jīng)典的傳遞函數(shù)分析方法功率放大功率放大電壓測量電壓測量UrUgTV前置放大前置放大勵磁機勵磁機發(fā)電機發(fā)電機根軌跡法根軌跡法頻率特性法頻率特性法特點特點: :3.3.該系統(tǒng)是多階系統(tǒng)（大于二階）該系統(tǒng)是多階系統(tǒng)（大于二階）功率放大功率放大電壓測量電壓測量UrUgTV前置放大前置放大勵磁機勵磁機發(fā)電機發(fā)電機多階系統(tǒng)怎樣分析？多階系統(tǒng)怎樣分析？二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)多階系統(tǒng)多階系統(tǒng)二階系統(tǒng)如何分析二階系統(tǒng)如何分析主要研究內容主要研究內容1.1.穩(wěn)定性穩(wěn)定性2.2.動態(tài)特性動態(tài)特性勞斯判據(jù)勞斯判據(jù)根軌跡法根軌跡法奈奎斯特判據(jù)奈奎斯特判據(jù)頻域分析法頻域分析

31、法抓住主導極點抓住主導極點時間時間t tr r上上 升升峰峰值時間值時間t tp pA AB B超超調調量量% =% =A AB B100%100%調節(jié)時間調節(jié)時間t ts s 怎樣描述怎樣描述二階系統(tǒng)的動二階系統(tǒng)的動態(tài)特性？態(tài)特性？ 輸入為階躍輸入為階躍信號時，系統(tǒng)的信號時，系統(tǒng)的輸出曲線輸出曲線1.1.上升時間上升時間 響應曲線響應曲線10%10%穩(wěn)態(tài)值上升到穩(wěn)態(tài)值上升到90%90%穩(wěn)態(tài)值所需的時間穩(wěn)態(tài)值所需的時間2.2.穩(wěn)定時間穩(wěn)定時間 響應曲線首次落入響應曲線首次落入2%2%誤差帶的時間誤差帶的時間3.3.峰值時間峰值時間 響應曲線首次上升到最大值的時間響應曲線首次上升到最大值的時間4

32、.4.超調量超調量 響應曲線超過穩(wěn)態(tài)響應的最大值占穩(wěn)定值的百分比響應曲線超過穩(wěn)態(tài)響應的最大值占穩(wěn)定值的百分比理想情況下，系統(tǒng)應滿足理想情況下，系統(tǒng)應滿足穩(wěn)定時間短穩(wěn)定時間短上升時間短上升時間短超調量小超調量小實際上是實際上是矛盾的矛盾的1.1.上升時間短，則超調量大上升時間短，則超調量大2.2.上升時間長，則超調量小，穩(wěn)定時間也長上升時間長，則超調量小，穩(wěn)定時間也長如何確定評價指標，目前在電力系統(tǒng)中沒有定論如何確定評價指標，目前在電力系統(tǒng)中沒有定論123分析方法分析方法1.1.建立如上圖所示的閉環(huán)負反饋系統(tǒng)框圖建立如上圖所示的閉環(huán)負反饋系統(tǒng)框圖功率放大功率放大電壓測量電壓測量UrUgTV前置放

33、大前置放大勵磁機勵磁機發(fā)電機發(fā)電機2.2.分析分析每一個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)每一個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)3.3.計算計算系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)4.4.用根軌跡的方法分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性用根軌跡的方法分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性自動勵磁調節(jié)系統(tǒng)舉例自動勵磁調節(jié)系統(tǒng)舉例GIAEUgrLGR電壓互感器電壓互感器和整流器和整流器測量元件測量元件放大器放大器U11.1.勵磁機的傳遞函數(shù)（自勵）勵磁機的傳遞函數(shù)（自勵）LLLLLLLLSsKSsKsKsH1111)(1 S SL LUr(s)Ede(s)sKLL12.2.同步發(fā)電機的傳遞函數(shù)同步發(fā)電機的傳遞函數(shù)sKsHgg1)(23.3.電流互感器和整流元件的傳遞

34、函數(shù)電流互感器和整流元件的傳遞函數(shù)sKsHRR1)(33.3.放大元件的傳遞函數(shù)放大元件的傳遞函數(shù)sKsHAA1)(4Ue(s)UR(s)sKKAA1自動勵磁系統(tǒng)框圖（閉環(huán)）自動勵磁系統(tǒng)框圖（閉環(huán)）UREFUR(s)sKKAA1 sKLL1sKKgg1Ug(s)sKKRR1LS)()(1)()(sHsGsGsW前向通道的傳遞函數(shù)前向通道的傳遞函數(shù))1)()(1 ()()()()(421ssKsKKsHsHsHsGgLLAgA反饋通道的傳遞函數(shù)反饋通道的傳遞函數(shù)sKsHRR1)(自動勵磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（閉環(huán)）自動勵磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（閉環(huán)）)()(1)()(sHsGsGsW忽略放大器的飽和限制忽略

35、放大器的飽和限制RgARgLLARgAKKKsssKssKK)1)(1)()(1 ()1 (怎樣分析此系統(tǒng)的穩(wěn)定性？怎樣分析此系統(tǒng)的穩(wěn)定性？ 代入具體數(shù)值代入具體數(shù)值，用根軌跡的方法，用根軌跡的方法分析上述開環(huán)傳遞函數(shù)的零點和極點分析上述開環(huán)傳遞函數(shù)的零點和極點, ,得出能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)。得出能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)。)1)(1)()(1 ()()(sssKsKKKsHsGRgLLARgA贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院1）了解自動勵磁調節(jié)系統(tǒng)的基本特性2）了解自動勵磁調節(jié)系統(tǒng)的性能指標1）自動勵磁調節(jié)系統(tǒng)中，上升時間是指響應曲線從10%穩(wěn)態(tài)值上升到_穩(wěn)態(tài)值所需的時

36、間。2）自動勵磁調節(jié)系統(tǒng)是_輸入_輸出系統(tǒng)。贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院12 中國國電集團公司九江發(fā)電廠（以下簡稱九江發(fā)電廠）位于江西省九江市東郊，廬山北麓，北臨長江，西靠九江長江大橋和京九鐵路，水源充足，交通便利，地理環(huán)境十分優(yōu)越，整個廠區(qū)占地面積約351萬平方米。 一期工程動工興建于1977年6月，安裝兩臺125MW機組，最初設計為燃油，后因國家能源政策調整改為燒煤，改建工程獲一次性成功后，兩臺機組先后于1983年9月和1984年9月投產發(fā)電。 二期工程安裝兩臺200萬MW機組，分別于1991年11月和1992年9月并網(wǎng)發(fā)電。 三期擴建工程是江西省首家利用外

37、資建設的電力項目，該工程利用日本海外協(xié)力基金貸款及國內部分融資興建，采用國際招標建設，兩臺350MV發(fā)電機組分別于2003年7月和12月正式進入商業(yè)運營。目前，總裝機容量為1350MW，是江西暨華中地區(qū)最大的火力發(fā)電廠。2003年1月21日，劃入中國國電集團公司，為集團公司下屬內部核算單位。自動按頻率減負荷自動按頻率減負荷 當系統(tǒng)頻率降到某值以下時，采取切除當系統(tǒng)頻率降到某值以下時，采取切除相應用戶的辦法來減少系統(tǒng)中的有功缺額，相應用戶的辦法來減少系統(tǒng)中的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允許的限額之內。使系統(tǒng)頻率保持在事故允許的限額之內。自動重合閘自動重合閘 自動重合閘裝置是將因故障跳開后的斷自

38、動重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。路器按需要自動投入的一種自動裝置。自動解列自動解列 當電力系統(tǒng)受到干擾當電力系統(tǒng)受到干擾, ,其穩(wěn)定性遭到破其穩(wěn)定性遭到破壞壞, ,發(fā)電機之間失去同步發(fā)電機之間失去同步，當無法恢復同步，當無法恢復同步時時, ,則將兩個不同步部分之間的聯(lián)系切斷，則將兩個不同步部分之間的聯(lián)系切斷，分解成兩個互不聯(lián)系的部分，稱為解列。分解成兩個互不聯(lián)系的部分，稱為解列。12中心調度中心調度220kV220kV以上以上網(wǎng)絡、主要電廠網(wǎng)絡、主要電廠省級調度省級調度220kV220kV以下以下網(wǎng)絡及有關電廠網(wǎng)絡及有關電廠供電局供電局城市用電城市用電分級調度

39、分級調度為什么要分級調度？為什么要分級調度？1.1.高壓網(wǎng)絡影響范圍比低壓網(wǎng)絡大高壓網(wǎng)絡影響范圍比低壓網(wǎng)絡大2.2.高壓網(wǎng)絡線路比低壓網(wǎng)絡少、簡單高壓網(wǎng)絡線路比低壓網(wǎng)絡少、簡單219電網(wǎng)集團電網(wǎng)集團廣東、廣西廣東、廣西海南、云南海南、云南貴州貴州國家電網(wǎng)公司國家電網(wǎng)公司 南方電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司根據(jù)廠網(wǎng)分離的原則，國家組建了兩大電網(wǎng)公司根據(jù)廠網(wǎng)分離的原則，國家組建了兩大電網(wǎng)公司220國家電網(wǎng)公司組成國家電網(wǎng)公司組成221發(fā)電集團發(fā)電集團分級調度分級調度隸屬結構隸屬結構中心調度中心調度省級調度省級調度地區(qū)調度地區(qū)調度發(fā)電廠發(fā)電廠直屬變電站直屬變電站省屬變電站省屬變電站供電局供電局直屬電廠直屬電廠

40、省屬電廠省屬電廠變電站變電站分區(qū)調度分區(qū)調度聯(lián)調聯(lián)調A A系統(tǒng)（火電）系統(tǒng)（火電）B B系統(tǒng)（水電）系統(tǒng)（水電）中心調度中心調度省級調度省級調度地區(qū)調度地區(qū)調度發(fā)電廠發(fā)電廠直屬變電站直屬變電站省屬變電站省屬變電站供電局供電局直屬電廠直屬電廠省屬電廠省屬電廠變電站變電站中心調度中心調度省級調度省級調度地區(qū)調度地區(qū)調度發(fā)電廠發(fā)電廠直屬變電站直屬變電站省屬變電站省屬變電站供電局供電局直屬電廠直屬電廠省屬電廠省屬電廠變電站變電站1）當系統(tǒng)頻率降到某值以下時，采取切除相應用戶的辦法來減少系統(tǒng)中的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允許的限額之內稱為_。2）一般而言，大機組的效率比小機組_，新機組效率比舊機組_

41、。3）當電力系統(tǒng)受到干擾,其穩(wěn)定性遭到破壞,發(fā)電機之間失去同步，當無法恢復同步時,則將兩個不同步部分之間的聯(lián)系切斷，分解成兩個互不聯(lián)系的部分，稱為_。4）我國電力系統(tǒng)調度管理的原則是_、 _調度管理123協(xié)調的概念協(xié)調的概念1.1.調度中心調度中心根據(jù)各直屬電廠和各省級調度根據(jù)各直屬電廠和各省級調度傳送的信息，傳送的信息，得到得到了各地的負荷分布、了各地的負荷分布、電廠的運行出力、線路的潮流分布及母電廠的運行出力、線路的潮流分布及母線電壓等線電壓等實時信息，實時信息，2.2.加上加上調度中心經(jīng)過離線計算后調度中心經(jīng)過離線計算后存儲的檢存儲的檢修計劃、負荷預報等信息，修計劃、負荷預報等信息，3.

42、3.就可以根據(jù)一定的控制規(guī)律，就可以根據(jù)一定的控制規(guī)律，協(xié)調各廠協(xié)調各廠及有關網(wǎng)絡的運行方式及有關網(wǎng)絡的運行方式，4.4.其目的是使整個系統(tǒng)的安全水平與經(jīng)濟其目的是使整個系統(tǒng)的安全水平與經(jīng)濟性都達到最佳的狀態(tài)。性都達到最佳的狀態(tài)。SCADASCADA電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng) 與所屬電廠及省級調度等進行與所屬電廠及省級調度等進行測量讀測量讀值、開關狀態(tài)及控制信號的遠距離的可靠值、開關狀態(tài)及控制信號的遠距離的可靠性高的性高的雙向交流雙向交流雙向交流表現(xiàn)為：雙向交流表現(xiàn)為：1.1.下級單位把所屬設備的運行信息、測下級單位把所屬設備的運行信息、測量讀值等發(fā)送給調度中心；量讀值等發(fā)送給調度中心；

43、2.2.調度中心發(fā)送控制指令給下級單位，調度中心發(fā)送控制指令給下級單位，并使之可靠實施。并使之可靠實施。調度中心調度中心下級單位下級單位EMSEMS能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)EMSEMS功能組合示意圖功能組合示意圖協(xié)調功能協(xié)調功能SCADASCADA人工輸入人工輸入管理資料管理資料遠方發(fā)電廠遠方發(fā)電廠SCADASCADA遠方省調遠方省調EMSEMSEMSEMS（調度中心）（調度中心）變電站的發(fā)展變電站的發(fā)展1.1.變電站自動化變電站自動化a.a.變電站戶外設備與監(jiān)控室之間變電站戶外設備與監(jiān)控室之間通過總通過總線完成通信線完成通信，基本沒有模擬量的直接，基本沒有模擬量的直接傳送；傳送；b.b.用于

44、微機保護的電壓、電流信號傳送用于微機保護的電壓、電流信號傳送模擬量給監(jiān)控室，以保證信號的精確模擬量給監(jiān)控室，以保證信號的精確度和不受干擾；度和不受干擾；c.c.監(jiān)控室的命令經(jīng)過總線傳送給變電站監(jiān)控室的命令經(jīng)過總線傳送給變電站戶外各設備；戶外各設備；1.1.變電站自動化變電站自動化戶外其他設備戶外其他設備監(jiān)控室監(jiān)控室戶外設備戶外設備用于保護的電壓電流用于保護的電壓電流模擬量模擬量總線（數(shù)字量）總線（數(shù)字量） 分層式結構是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三個級分層布置。 分層式結構是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三個級分層布置。 間隔層按一次設備組織，一般按斷

45、路器的間隔劃分，具有測量、控制和繼電保護部分。 站控層的主要功能是作為數(shù)據(jù)集中處理和保護管理，擔負著上傳下達的重要任務。 管理層由一臺或多臺微機組成，具體功能有：數(shù)據(jù)處理、畫面顯示、打印、諧波分析計算。2.2.智能變電站智能變電站戶外所有設備戶外所有設備監(jiān)控室監(jiān)控室光纖光纖a.a.電流互感器、電壓互感器采用電子式；電流互感器、電壓互感器采用電子式；b.b.采用光纖通過網(wǎng)絡傳輸所有數(shù)據(jù)。采用光纖通過網(wǎng)絡傳輸所有數(shù)據(jù)。a.a.電子式互感器的體積減小很多；電子式互感器的體積減小很多；b.b.光纖傳輸不易受到干擾；光纖傳輸不易受到干擾；c.c.電纜大為簡化，原有常規(guī)電線全部取消。電纜大為簡化，原有常規(guī)

46、電線全部取消。優(yōu)點：優(yōu)點： 智能變電站是構成智能電網(wǎng)的典型單位。 智能電網(wǎng)實質上是將近代計算機網(wǎng)絡通信的理念與技術應用于電力系統(tǒng)的二次聯(lián)系，用數(shù)字通信代替電線聯(lián)系。 電力系統(tǒng)調度自動化與變電站自動化的電力系統(tǒng)調度自動化與變電站自動化的主要區(qū)別：主要區(qū)別：調度中心必須具備協(xié)調功能調度中心必須具備協(xié)調功能12電力系統(tǒng)調度自動化的發(fā)展電力系統(tǒng)調度自動化的發(fā)展1.1.人工電話調度人工電話調度1.1.人工電話調度人工電話調度a.a.各廠站不能同時向調度中心通話，耗時長；各廠站不能同時向調度中心通話，耗時長；b.b.數(shù)據(jù)帶有數(shù)據(jù)帶有“歷史性歷史性”，不能實時反映。，不能實時反映。特點：特點：2.2.遠動化

47、遠動化EMSEMS2.2.遠動化遠動化EMSEMSa.a.傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要按先后順序，并且兩端保持傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要按先后順序，并且兩端保持同步同步；b.b.模擬計算機與遠動裝置的硬件的信息交換需要模擬計算機與遠動裝置的硬件的信息交換需要人工完成；人工完成；特點：特點：c.c.可以實現(xiàn)可以實現(xiàn)三遙三遙（遙測、遙信、遙控）。（遙測、遙信、遙控）。3.3.微機調度微機調度a.a.用數(shù)字計算機（微型計算機）取代模擬計算機，用數(shù)字計算機（微型計算機）取代模擬計算機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的隨時隨意提取，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的隨時隨意提取，同步制改為問答制同步制改為問答制；b.b.計算機的功能按照程序進行，換一個程序即改計算機的功能按照程

48、序進行，換一個程序即改為執(zhí)行另一種功能。為執(zhí)行另一種功能。特點：特點：4.4.智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)a.a.信息傳送，無論遠近，都采用光纖網(wǎng)絡傳輸；信息傳送，無論遠近，都采用光纖網(wǎng)絡傳輸；b.b.容量大、抗干擾強、在線監(jiān)測某些設備，如變容量大、抗干擾強、在線監(jiān)測某些設備，如變壓器油的質量等。壓器油的質量等。特點：特點：4.4.智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)a.a.加強對設備運行工況的檢測；利用柔性電網(wǎng)設加強對設備運行工況的檢測；利用柔性電網(wǎng)設備，進行預防性調度，加強電網(wǎng)的安全性；備，進行預防性調度，加強電網(wǎng)的安全性；b.b.加強與用戶的溝通及用電的智能化管理，比如加強與用戶的溝通及用電的智能化管理，比如用戶的計電

49、設備通過用戶的計電設備通過LANLAN與變電站溝通，達到與變電站溝通，達到經(jīng)濟用電的目的。經(jīng)濟用電的目的。發(fā)展重點：發(fā)展重點：c.c.使微電網(wǎng)的再生能源在電網(wǎng)整體調度上，能得使微電網(wǎng)的再生能源在電網(wǎng)整體調度上，能得到充分而經(jīng)濟的利用。到充分而經(jīng)濟的利用。調度中心區(qū)域網(wǎng)調度中心區(qū)域網(wǎng)a.a.將將SCADASCADA功能與調度中心的協(xié)調功能分別由兩功能與調度中心的協(xié)調功能分別由兩臺計算機擔任；臺計算機擔任；b.b.微機本身具有充裕的存儲空間，完善的計算機微機本身具有充裕的存儲空間，完善的計算機功能，如人及聯(lián)系，預報或計劃運營與維修；功能，如人及聯(lián)系，預報或計劃運營與維修；c.c.雙機配置系統(tǒng)的可用

50、率是調度計算機的重要指雙機配置系統(tǒng)的可用率是調度計算機的重要指標。標。調度中心計算機網(wǎng)絡有下述要點：調度中心計算機網(wǎng)絡有下述要點：調度中心區(qū)域網(wǎng)調度中心區(qū)域網(wǎng)雙機配置雙機配置前置機前置機調度中心以太網(wǎng)調度中心以太網(wǎng)前置機前置機RTURTURTURTURTURTUPCPCPCPC打印機打印機雙機如何協(xié)調工作？雙機如何協(xié)調工作？a.a.兩臺計算機采集的信息是一樣的；兩臺計算機采集的信息是一樣的；b.b.只有一臺計算機進行調度，另一臺完成離線計只有一臺計算機進行調度，另一臺完成離線計算任務。算任務。雙機配置系統(tǒng)的可用率達到雙機配置系統(tǒng)的可用率達到99.9%99.9%123 為滿足調度自動化要求而進行

51、的電力系統(tǒng)運行方式實時數(shù)據(jù)的科學處理方法之一，是狀態(tài)估計。 經(jīng)過狀態(tài)估計后的運行數(shù)據(jù)是齊全的，可以隨意調取，壞的數(shù)據(jù)被修正，精確度得到提高。 微電網(wǎng)中再生能源出力的不確定性會給電網(wǎng)的事故預想帶來困難，比如無日無風時，微電網(wǎng)的事故電流也由供電網(wǎng)供給，在微電網(wǎng)電力充足的時候，微電網(wǎng)會反向供電網(wǎng)供應事故電流； 如果再生能源的比重大，由于其不確定性大較難規(guī)劃某些預定的反事故方案。贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院1）理解電力系統(tǒng)調度的主要任務、我國電力系統(tǒng)的調度管理2）理解電力系統(tǒng)調度自動化控制系統(tǒng)的基本功能3）理解電力系統(tǒng)調度自動化的主要內容1）我國220kV以上的網(wǎng)絡歸屬

52、_管轄。2）在電力系統(tǒng)調度中，SCADA的中文名稱是_ 。3）遠動EMS具有的功能是_ 、 _和遙控。贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院123cvxhz測量數(shù)值測量數(shù)值z z與變量與變量x x的關系的關系cc系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差vv隨機誤差隨機誤差通常情況下，通常情況下，h=1h=1，則，則vxz忽略系統(tǒng)誤差時，有忽略系統(tǒng)誤差時，有vxhz量測方程式量測方程式12幾個概念幾個概念1.1.概率密度概率密度1.p(z)1.p(z)即為概率密度即為概率密度 描述某個隨機變量的輸出值，在某個描述某個隨機變量的輸出值，在某個確定的取值點附近的可能性確定的取值點附近的可能性x)(zp

53、右圖反映：右圖反映：2.2.1)(dzzp幾個概念幾個概念x)(zp2.2.期望期望 試驗中每次可能結果的概率乘以其結試驗中每次可能結果的概率乘以其結果的總和，果的總和，在測量中反映測量讀值的平均在測量中反映測量讀值的平均值值dzzpzEz)(幾個概念幾個概念2.2.期望期望dzzpzEz)(1.1.多次測量讀值的平均值能夠如實地反映多次測量讀值的平均值能夠如實地反映被測量量被測量量x x的真值的真值；2.2.無偏測量時，測量儀器的隨機誤差的平無偏測量時，測量儀器的隨機誤差的平均值為均值為0 0。幾個概念幾個概念x)(zp3.3.方差方差 各個數(shù)據(jù)分別與其平均數(shù)之差的平方各個數(shù)據(jù)分別與其平均數(shù)

54、之差的平方的和的平均數(shù)，的和的平均數(shù)，用來度量隨機變量和其數(shù)用來度量隨機變量和其數(shù)學期望（即均值）之間的偏離程度學期望（即均值）之間的偏離程度x)(zp幾個概念幾個概念3.3.方差方差 誤差的離散度越小，即方差越小，因誤差的離散度越小，即方差越小，因此此方差能表示測量的準確度方差能表示測量的準確度2)(varEzzEz2)(zEdzzpz)()(2幾個概念幾個概念4.4.誤差二乘值誤差二乘值 誤差的離散度越小，即方差越小，因誤差的離散度越小，即方差越小，因此此誤差二乘值也能表示測量的準確度誤差二乘值也能表示測量的準確度niiEzzzJ12)()(2)(varEzzEz可以看出，可以看出，方差是

55、誤差二乘值的平均值方差是誤差二乘值的平均值123前提條件前提條件無偏測量無偏測量以正態(tài)分布為例以正態(tài)分布為例可以證明：可以證明：1.1.正態(tài)分布下，測量讀值正態(tài)分布下，測量讀值z z的期望值為的期望值為2.2.正態(tài)分布下，測量讀值正態(tài)分布下，測量讀值z z對平均值的離對平均值的離散度為散度為，即，即測量的準確度決定于方差測量的準確度決定于方差值值varzvarz。123問題提出：問題提出： 已知有隨機誤差的儀表的多次讀值，已知有隨機誤差的儀表的多次讀值，科學地對科學地對x x的真值進行估計的真值進行估計例：例：右圖電路中，已知右圖電路中，已知電阻電阻1010。測量時，。測量時，電流表讀數(shù)電流表

56、讀數(shù)1.05A1.05A，電，電壓表讀數(shù)為壓表讀數(shù)為9.8V9.8V。試試根據(jù)兩個讀數(shù)估計電根據(jù)兩個讀數(shù)估計電流流I I的真值。的真值。AV10電流值電流值I I可以估計出來嗎？怎樣估計？可以估計出來嗎？怎樣估計？希望：希望： 1. 1.估計值估計值I I能反映測量的平均值，即能反映測量的平均值，即電流值電流值I I可以估計出來嗎？怎樣估計？可以估計出來嗎？怎樣估計？ 2. 2.估計值估計值I I有很高的精確度，即估計值有很高的精確度，即估計值的方差值或誤差二乘值最小的方差值或誤差二乘值最小0)(hIzEi滿足上述兩個條件的估計值滿足上述兩個條件的估計值I I是符合要求的是符合要求的定義下列算

57、式：定義下列算式：例例1 1：右圖電路中，已知電阻右圖電路中，已知電阻1010。測量時，。測量時，電流表讀數(shù)電流表讀數(shù)1.05A1.05A，電壓表讀數(shù)為，電壓表讀數(shù)為9.8V9.8V。試根據(jù)兩個讀數(shù)估計電流試根據(jù)兩個讀數(shù)估計電流I I的真值。的真值。2221)()()(IhzIhzIJvi上式中，上式中，z zi i=1.05=1.05為電流表讀數(shù)的標幺值，為電流表讀數(shù)的標幺值，z zv v=0.98=0.98為電壓表讀數(shù)的標幺值，為電壓表讀數(shù)的標幺值， 為電為電流的估計值流的估計值I顯然有，顯然有，h h1 1=1=1，h h2 2=1=12221)()()(IhzIhzIJvi 為了使得估

58、計值為了使得估計值I I有很高的精確度，有很高的精確度，求求上式的最小值，那么最小值對應的電流估上式的最小值，那么最小值對應的電流估計值則為所希望的值計值則為所希望的值)()min()(min)(2221IhzIhzIJIJviLS代入數(shù)據(jù)，有代入數(shù)據(jù)，有如何求得最小值？如何求得最小值？)()min()(min)(2221IhzIhzIJIJviLS0)(IdIJ0)98. 0()05. 1()(22IdIIdIdIdJ因此因此整理，得整理，得098. 005. 1II0)98. 0()05. 1()(22IdIIdIdIdJ015. 1298. 005. 1I015. 1298. 005.

59、1I 顯然，該估計值是誤差二乘法的算式具顯然，該估計值是誤差二乘法的算式具有最小值，因而有很高的精確度。有最小值，因而有很高的精確度。驗證：驗證：0)(hIzEi但它能反映測量的平均值嗎？即下式成立嗎？但它能反映測量的平均值嗎？即下式成立嗎？02)015. 1198. 0()015. 1105. 1 ()(hIzEi因此，電流估計值因此，電流估計值1.0151.015即為符合要求的值。即為符合要求的值。 是否發(fā)現(xiàn)，最小二乘法求得的電流估計是否發(fā)現(xiàn)，最小二乘法求得的電流估計值為對應的兩個電流讀值的平均值？值為對應的兩個電流讀值的平均值？015. 1IILS這具有普遍適用性嗎？這具有普遍適用性嗎？

60、 上述求得電流估計值的方法稱為上述求得電流估計值的方法稱為最小二最小二乘法估計乘法估計有，但前提條件是估計值有，但前提條件是估計值I I的次數(shù)是的次數(shù)是1 1最小二乘法估計最小二乘法估計假設只有一個變量的情形假設只有一個變量的情形設對變量設對變量x x進行了進行了j j次測量，每次測量的讀值為次測量，每次測量的讀值為jjjvxhzh hj j所用儀表的量程比例所用儀表的量程比例v vj j各次測量的隨機誤差各次測量的隨機誤差最小二乘法估計最小二乘法估計最小二乘法估計要求最小二乘法估計要求x x的估計值的估計值 能使能使z zj j及其及其相應的估計值相應的估計值h hj j 之間的誤差平方和達