變電站綜合自動化系統(tǒng)的自動控制與調(diào)節(jié)

第五章變電站運(yùn)行的自動化控制與調(diào)節(jié)變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，電力系統(tǒng)中不少運(yùn)行控制是在變電站內(nèi)完成的。隨著自動化程度的提高，站內(nèi)自動化納入綜合自動化監(jiān)控范圍。變電站內(nèi)自動控制的主要內(nèi)容有：電壓無功控制負(fù)荷頻率控制

備用電源自投控制

故障錄波控制例：1、電壓無功控制的基本原理系統(tǒng)§5-1變電站電壓無功綜合控制變電站線路負(fù)載忽略橫分量負(fù)荷PL

、QL變化時，線路電壓損耗△UL

亦變化，維持UL則調(diào)整U2跳過設(shè)負(fù)載的自然功率因數(shù)不變或變化范圍不大∴只有真正實行按負(fù)載（視在功率）大小進(jìn)行逆調(diào)壓，才能保證用戶電壓質(zhì)量中樞點電壓調(diào)節(jié)的方式：※

逆調(diào)壓

負(fù)荷的變動較大（即最大、最小負(fù)荷的差別較大），在最大負(fù)荷時要提高中樞點的電壓以抵償線路上因最大負(fù)荷而增加的電壓損失；在最小負(fù)荷時，因線路上電壓損耗減小，可將中樞點電壓降低一些，以防止負(fù)荷點電壓過高?！?/p>

恒調(diào)壓

負(fù)荷的變動較小，線路上電壓損耗也較小，只要把中樞點電壓保持在較線路額定電壓高（2—5）%的數(shù)值，不必隨負(fù)荷變化來調(diào)整中樞點電壓。※

順調(diào)壓

負(fù)荷變動甚小，線路電壓損耗小。在最大負(fù)荷時，允許中樞點電壓低一些，但不得低于額定電壓的102.5%；在最小負(fù)荷時，允許中樞點電壓高一些，但不得高于線路額定電壓的107.5%。2、電壓無功控制的方式發(fā)電廠發(fā)電廠內(nèi)的同步發(fā)電機(jī)，可以發(fā)出感性無功功率，也可發(fā)出容性無功功率，取決于發(fā)電機(jī)勵磁狀態(tài)。輸電線路并聯(lián)電抗器補(bǔ)償線路電容，控制空載或輕載線路上過高的末端電壓；線路串聯(lián)電容器，補(bǔ)償架空輸電線路的感抗，用以控制電壓。變電站可用多種設(shè)備和方法調(diào)整電壓水平電力系統(tǒng)的電壓無功綜合控制方式①集中控制

調(diào)度中心對各個變電站的主變分接頭位置和無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的控制集中優(yōu)化控制，難度大②分散控制

在變電站或發(fā)電廠中，自動調(diào)節(jié)，以控制地區(qū)的電壓和無功功率在規(guī)定的范圍內(nèi)局部優(yōu)化，無法全局優(yōu)化③關(guān)聯(lián)分散控制

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，分散控制，控制范圍和定值是從整個系統(tǒng)的安全，穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行出發(fā)，事先由電壓、無功優(yōu)化程序計算好的；

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，可由調(diào)度中心直接操作控制，或由調(diào)度中心修改下屬變電站應(yīng)維持的母線電壓和無功功率的定值。3、變電站電壓無功控制的一次設(shè)備⑴有載調(diào)壓變壓器根據(jù)調(diào)整分接頭位置改變K達(dá)到改變電壓系統(tǒng)不缺乏無功時使用⑵并聯(lián)電電容器器并聯(lián)電電容器器可以以發(fā)出出感性性無功功功率率，改改善局局部地地區(qū)無無功的的缺額額，以以減少少線路路的無無功傳傳輸，，有利利于節(jié)節(jié)點電電壓的的提高高和穩(wěn)穩(wěn)定。。與變壓壓器連連接與線路路連接接⑶靜止無無功補(bǔ)補(bǔ)償器器靜止無無功補(bǔ)補(bǔ)償器器主要要由電電容器器、電電抗器器和控控制部部分組組成。。TCR和TSC組成的的靜止止無功功補(bǔ)償償器4、電壓壓無功功綜合合控制制策略略九區(qū)圖圖法變電站站運(yùn)行行狀態(tài)態(tài)分成成9個區(qū)域域0區(qū)域為為電壓壓和無無功合合格區(qū)區(qū)域負(fù)荷無無功主變低壓母母線5、微機(jī)電電壓無無功綜綜合控控制系系統(tǒng)的的原理理圖§5-2電力系系統(tǒng)低低頻低低壓減減載控控制在正常狀狀態(tài)下，電電力系系統(tǒng)通通過儲儲備容容量和和調(diào)節(jié)節(jié)機(jī)組組有功功出力力來實實現(xiàn)頻頻率調(diào)調(diào)整，，這種種調(diào)頻頻都是是由發(fā)發(fā)電廠廠承擔(dān)擔(dān)的。。當(dāng)系系統(tǒng)統(tǒng)受受到到巨巨大大的的負(fù)負(fù)荷荷沖沖擊擊或或系系統(tǒng)統(tǒng)出出現(xiàn)現(xiàn)故障障時，，系系統(tǒng)統(tǒng)有有可可能能產(chǎn)產(chǎn)生生極極為為嚴(yán)嚴(yán)重重的的功功率率缺缺額額，，導(dǎo)導(dǎo)致致系系統(tǒng)統(tǒng)頻頻率率的的大大幅幅下下降降。。在在這這種種情情況況下下，，若若系系統(tǒng)統(tǒng)儲儲備備不不足足以以彌彌補(bǔ)補(bǔ)功功率率缺缺額額，，系系統(tǒng)統(tǒng)只只有有減減少少負(fù)負(fù)荷荷來來維維持持頻頻率率的的穩(wěn)穩(wěn)定定。。減少少負(fù)負(fù)荷荷的的頻頻率率控制制，由由調(diào)調(diào)度度員員發(fā)發(fā)出出命命令令，，斷斷開開變變電電站站內(nèi)內(nèi)的的負(fù)負(fù)荷荷線線路路斷斷路路器器，，或或由由變變電電站站內(nèi)內(nèi)的的低低頻頻減減負(fù)負(fù)荷荷裝裝置置自自動動來來完完成成。。低頻低壓壓減載的的控制方方式變電站饋饋電母線線上有多多條負(fù)荷荷線路按重要程程度分：：基本級（（一般））和特殊殊級（重重要）低頻低壓壓減載裝裝置基本本級可設(shè)設(shè)定4輪或8輪。當(dāng)P缺額→f下降，到到第1輪的啟動動值，且且延時時時限已到到，低頻頻減負(fù)荷荷裝置動動作出口口，切除除第1輪的的線線路路。。此此時時頻頻率率恢恢復(fù)復(fù)，，則則動動作作成成功功；；若若頻頻率率還還不不能能恢恢復(fù)復(fù)，，說說明明功功率率仍仍缺缺額額。。①切除除固固定定線線路路當(dāng)頻頻率率低低于于第第2輪的的整整定定值值，，且且第第2輪的的動動作作延延時時已已到到，，則則低低頻頻減減負(fù)負(fù)荷荷裝裝置置再再次次啟啟動動，，切切除除第第2輪的的負(fù)負(fù)荷荷（（線線路路））。。如此此反反復(fù)復(fù)對對頻頻率率采采樣樣、、計計算算、、判判斷斷，，直直到到頻頻率率恢恢復(fù)復(fù)或或基基本本級級的的1~8輪的的負(fù)負(fù)荷荷全全部部切切完完。。基本本切切除除后后，，頻頻率率仍仍停停留留在在較較低低水水平平，，則則經(jīng)經(jīng)過過一一定定的的時時間間延延時時后后，，啟啟動動切切除除特特殊殊輪輪負(fù)負(fù)荷荷。。②根根據(jù)據(jù)功功率率切切除除線線路路當(dāng)有有故故障障發(fā)發(fā)生生時時，，根根據(jù)據(jù)穩(wěn)穩(wěn)定定控控制制器器的的策策略略表表中中預(yù)預(yù)先先計計算算好好的的功功率率定定值值，，切切除除運(yùn)運(yùn)行行負(fù)負(fù)荷荷線線路路。。低頻頻減減負(fù)負(fù)荷荷的的實實現(xiàn)現(xiàn)方方法法①專用用的的低低頻頻低低壓壓減減載載裝裝置置②把功功能能分分散散在在每每回回饋饋電電線線路路的的保保護(hù)護(hù)裝裝置置中中第n輪動動作作的的頻頻率率和和延延時時定定值值設(shè)設(shè)置置在在某某回回線線路路的的保保護(hù)護(hù)裝裝置置中中，，則則該該回回路路便便屬屬于于第第n輪切切除除的的負(fù)負(fù)荷荷。。變電電站站內(nèi)內(nèi)的的低低頻頻低低壓壓減減載載裝裝置置傳統(tǒng)統(tǒng)的的裝裝置置———主要要由由頻頻率率繼繼電電器器組組成成現(xiàn)代代的的裝裝置置———微機(jī)機(jī)組組成成③由變變電電站站監(jiān)監(jiān)控控系系統(tǒng)統(tǒng)實實現(xiàn)現(xiàn)功功能能硬件件原原理理框框圖圖①主機(jī)機(jī)模模塊塊MCS-96系列列單單片片機(jī)機(jī)80C196高速速輸輸入入/輸出出HSI/HSO8通道道的的10位A/D轉(zhuǎn)換換器器異步步、、同同步步串串行行口口存儲儲器器（（RAM、EPROM、EEPROM）②頻率率的的檢檢測測TV————電壓壓變變換換器器（（±5V范圍圍））同同頻頻率率的的電電壓壓信信號號———低通通濾濾波波和和整整形形———矩形形波波———HSI-0作為測測頻的的啟動動信號號啟動計計數(shù)結(jié)束計計數(shù)半周期期→頻頻率HSI-1檢測進(jìn)進(jìn)行比比較，，提高高準(zhǔn)確確度③閉鎖信信號的的輸入入df/dt閉鎖，，低電電壓和和低電電流閉閉鎖④功能能設(shè)置置和定定值修修改⑤開關(guān)關(guān)量輸輸出⑥串行行通信信備用電電源自自投裝裝置是是電力力系統(tǒng)統(tǒng)故障障或其其他原原因使使工作作電源源被斷斷開后后，能能迅速速將備備用電電源或或備用用設(shè)備備或其其他正正常工工作的的電源源自動動投入入工作作，使使原來來工作作電源源被斷斷開的的用戶戶能迅迅速恢恢復(fù)供供電的的一種種自動動控制制裝置置。作用：：保證配配電系系統(tǒng)連連續(xù)可可靠供供電配置：：明備用用、暗暗備用用§5-3變電站站備用用電源源自投投控制制1、明備用用——系統(tǒng)正正常時時，備備用電電源不不工作作如一個個工作作電源源和一一個備備用電電源的的變電電站1L——工作電電源，，1QF合閘2L——備用電電源，，2QF斷開備用電電源自自投裝裝置控控制的的是備備用電電源進(jìn)進(jìn)線的的斷路路器2QF，即當(dāng)當(dāng)變電電站正正常運(yùn)運(yùn)行時時，由由1L進(jìn)線供供電，，當(dāng)1L因故障障被切切除時時，即即1QF跳開時時，使使備用用進(jìn)線線斷路路器2QF自動合合閘，，保證證變電電站的的繼續(xù)續(xù)供電電。備用電電源自自投裝裝置控控制的的是高高壓母母線分分段斷斷路器器3QF。即當(dāng)當(dāng)一個個工作作電源源發(fā)生生故障障被切切除后后，如如2L進(jìn)線故故障，，2QF跳開后后，3QF自動合合閘，，由另另一個個工作作電源源1L供給變變電站站的負(fù)負(fù)荷。。2、暗備用用——系統(tǒng)正正常時時備用用電源源也投投入運(yùn)運(yùn)行如兩個個工作作電源源的變變電站站運(yùn)行方方式一一，高高壓分分段斷斷路器器3QF斷開當(dāng)兩臺臺主變變壓器器中有有一臺臺發(fā)生生故障障而跳跳閘時時，備備用電電源自自投裝裝置則則發(fā)出出控制制指令令，使使低壓壓母聯(lián)聯(lián)斷路路器5QF合上，保證證Ⅰ、Ⅱ段母線上負(fù)負(fù)荷的供電電。低壓側(cè)側(cè)Ⅰ段和Ⅱ段母線線上的的負(fù)荷荷分別別由1#T和2#T供電運(yùn)行方方式二二，低低壓母母聯(lián)斷斷路器器5QF斷開根據(jù)配配電網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)和線線路容容量不不同，，分為為有主、、備的的備自自投以一種種供電電方式式為主主供電電方式式，一一側(cè)電電源為為主供供電源源，另另一側(cè)側(cè)電源源為備備用電電源。。當(dāng)主主供電電源失失電時時，備備用電電源自自動投投入；；主供供電源源得電電后，，仍然然恢復(fù)復(fù)由主主供電電源供供電，，備用用電源源退出出運(yùn)行行。無主、、備的的備自自投雙側(cè)電電源互互為備備用，，在當(dāng)當(dāng)前供供電電電源失失電時時，自自動切切換為為另一一側(cè)電電源供供電。。備用電電源自自投的的動作作邏輯輯①充電電條件件系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定在在一個個正常常的供供電方方式，，并持持續(xù)一一定時時間（（10～15s）,則認(rèn)為為充電電成功功，允允許備備自投投動作作。②閉鎖鎖條件件在檢測測到備備用電電源無無壓或或有故故障電電流或或人工工操作作等情情況況下，，不允允許備備自投投動作作。③動動作條條件在已充充電的的情況況下，，若主主電源源失電電并確確認(rèn)已已無壓壓而備備用電電源有有壓，，且經(jīng)經(jīng)過一一定的的延時時后，，則備備自投投動作作④動動作過過程在滿足足動作作條件件后，，經(jīng)確確認(rèn)原原主電電源斷斷路器器已斷斷開，，且斷斷路器器分閘閘到位位后，，方可可合備備用電電源進(jìn)進(jìn)線斷斷路器器⑤供電電恢復(fù)復(fù)過程程在主、、備的的備自自投方方式下下，備備自投投動作作之后后，當(dāng)當(dāng)主供供電電電源又又得電電，則則應(yīng)斷斷開備備用電電源進(jìn)進(jìn)線斷斷路器器，閉閉合主主供電電源斷斷路器器，恢恢復(fù)主主供電電方式式。概念：：當(dāng)電力力系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生生故障障或震震蕩時時能自自動記記錄電電力系系統(tǒng)中中有關(guān)關(guān)電氣氣參