電力系統(tǒng)自動(dòng)化-緒論n

電力系統(tǒng)自動(dòng)化

1課前工作任課教師：薛永端聯(lián)系方式xueyd70@126.com辦公室：工科樓E座14樓1403房間課程基本情況：26課時(shí)（1-7周）周二，1/2節(jié)，東廊-103（1-6周）周四，1/2節(jié)，東廊-103學(xué)生聯(lián)系人：成績計(jì)算方法：30%平時(shí)成績+70%考試成績平時(shí)成績與考勤掛鉤2電力系統(tǒng)自動(dòng)化

-緒論

3電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)輸電+配電發(fā)電+輸電+變電+配電+用電各部分的功能和結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，但又不絕對4中國的電壓等級(jí)交流電壓等級(jí)（kV）：常規(guī)：1000-500-220-110-35-10-6-0.4，西北地區(qū)：750-330-…….東北地區(qū)：……-66-……部分城市大負(fù)荷區(qū)域：……-20-……直流（kV）：±800，±

660，±500，±100，電壓等級(jí)的劃分特高壓、超高壓、高壓、中壓、低壓5國內(nèi)主要電網(wǎng)結(jié)構(gòu)6電力系統(tǒng)的特點(diǎn)電能不能大量存儲(chǔ)電能供應(yīng)的重要性暫態(tài)過渡過程十分迅速電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性7關(guān)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化自動(dòng)裝置發(fā)展的客觀要求運(yùn)行中出現(xiàn)問題，若處理不及時(shí)或處理不正確都會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至造成大面積停電；局部發(fā)生的故障，如處理不當(dāng)，會(huì)影響整個(gè)電力系統(tǒng)。隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量及電力系統(tǒng)容量的不斷擴(kuò)大，對運(yùn)行水平的要求越來越高。只有借助自動(dòng)裝置的幫助，才能達(dá)到現(xiàn)代電力系統(tǒng)要求的運(yùn)行水平電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)條件通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)電力電子技術(shù)……8關(guān)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化定義應(yīng)用各種具有自動(dòng)檢測、決策和控制功能的裝置系統(tǒng)，通過信號(hào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方的自動(dòng)監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制，保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和向電力用戶提供合格的電能。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的目標(biāo)（要求、主要任務(wù)）安全：保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性質(zhì)量：保證供電質(zhì)量供電質(zhì)量=電能質(zhì)量+供電可靠性電能質(zhì)量=電壓幅值+頻率+諧波+電壓驟降+閃變+……經(jīng)濟(jì)：保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性自動(dòng)記錄故障過程，有利于分析處理事故如故障錄波器等9

電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及相應(yīng)的調(diào)度控制10電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程局部自動(dòng)化階段對單個(gè)設(shè)備和單一過程用分立的自動(dòng)裝置來完成自動(dòng)化的某項(xiàng)功能各發(fā)電廠與變電站之間的自動(dòng)裝置沒有聯(lián)系調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的興起遙測、遙信為自動(dòng)方式調(diào)度員根據(jù)遙測、遙信信息，加上自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)通過電話或遙控和遙調(diào)來指揮部分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遙控和遙調(diào)電力系統(tǒng)自動(dòng)化成熟應(yīng)用和快速發(fā)展在變電站，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用,用一套自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置來完成以往兩套或多套單一功能的自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置所完成的工作調(diào)度中心的各類涉及電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線分析功能的軟件得到應(yīng)用調(diào)度系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)存在信息化孤島現(xiàn)象11傳統(tǒng)自動(dòng)控制裝置總體結(jié)構(gòu)控制對象自動(dòng)控制裝置運(yùn)行狀態(tài)信息（測量信息）發(fā)出控制信息12現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)13現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)14發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制示意圖15自動(dòng)裝置的硬件結(jié)構(gòu)形式（1）硬件結(jié)構(gòu)分類：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集散系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）16自動(dòng)裝置的硬件結(jié)構(gòu)形式（2）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)適用：控制功能單一的自動(dòng)裝置示例：同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置難以準(zhǔn)確定義特點(diǎn)：借助特定開發(fā)平臺(tái)才能編程的系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成：傳感器、采樣保持器、模擬多路開關(guān)、A/D、存儲(chǔ)器、通信單元、CPU、其它外設(shè)17自動(dòng)裝置的硬件結(jié)構(gòu)形式（4）工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制機(jī)：專門應(yīng)用于工業(yè)控制的PC機(jī)功能更簡單，但可靠性更高適用：控制功能要求較高、軟件開發(fā)任務(wù)繁重的系統(tǒng)示例：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點(diǎn)：以工業(yè)PC機(jī)為平臺(tái)，PC機(jī)編程環(huán)境構(gòu)成：……+不同功能的總線模塊優(yōu)點(diǎn)：開發(fā)方便、速度快缺點(diǎn)：硬件可靠性得不到保障，軟件易感染病毒18自動(dòng)裝置的硬件結(jié)構(gòu)形式（5）集散控制系統(tǒng)（DCS）適用：對分散的多對象的成套監(jiān)控基本原則：集中控制，分散管理示例：調(diào)度自動(dòng)化、配網(wǎng)自動(dòng)化、變電所綜合自動(dòng)化特點(diǎn)：眾多地理上分散、功能上獨(dú)立的設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的統(tǒng)一系統(tǒng)構(gòu)成：若干終端+通信網(wǎng)絡(luò)+主站，

or下位機(jī)+通信+上位機(jī)終端：一般為嵌入式裝置安裝位置：被監(jiān)測設(shè)備附近功能：數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，上傳信息，接受命令執(zhí)行操作主站：工業(yè)PC機(jī)、工作站、服務(wù)器安裝位置：調(diào)度或控制中心關(guān)鍵設(shè)備一般為雙機(jī)熱備方式功能：數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)、決策，下發(fā)操作命令，高級(jí)應(yīng)用功能通信：串行線、電話線、無線、載波、光纖19信號(hào)采樣對連續(xù)的模擬信號(hào)，按一定時(shí)間間隔抽取相應(yīng)的瞬時(shí)值輸入：時(shí)間和幅值連續(xù)的模擬信號(hào)輸出：時(shí)間上離散的脈沖信號(hào)，仍然是模擬信號(hào)采樣定理（香農(nóng)定理）

信號(hào)的時(shí)域特征與頻域特征間的對應(yīng)關(guān)系時(shí)域有限長度->頻域無限長度，反之亦然時(shí)域周期—>頻域離散，反之亦然時(shí)域離散—>頻域周期，反之亦然20輸入數(shù)據(jù)的前置處理標(biāo)度變換直接AD結(jié)果是無意義的，可以表示電壓、電流、氣壓等AD結(jié)果乘以不同系數(shù)，恢復(fù)到原來的量值數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)：剔除壞數(shù)據(jù)變化量過大，與規(guī)律不符利用相關(guān)參數(shù)間關(guān)系相互校驗(yàn)多測量點(diǎn)或多臺(tái)變送器結(jié)果相互校驗(yàn)限制判斷：超過最大變化范圍線性化處理：克服變送器非線性因素?cái)?shù)字濾波：算術(shù)平均加權(quán)平均中值濾波其它數(shù)字濾波器：橢圓、車比雪夫、梳狀濾波器等。21交流采樣的電量計(jì)算電壓/電流量計(jì)算有功功率/無功功率計(jì)算用各分量正弦系數(shù)和余弦系數(shù)的方法，P15用經(jīng)典公式功角計(jì)算用各分量余弦定理的方法用經(jīng)典方法22基本的控制理論開環(huán)or閉環(huán)？PID？如何判定控制系統(tǒng)穩(wěn)定？23各種電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化火力發(fā)電廠自動(dòng)化水力發(fā)電站綜合自動(dòng)化電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)

電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置

供電系統(tǒng)自動(dòng)化

電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動(dòng)化

24電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置防止電力系統(tǒng)的事故危及系統(tǒng)和電氣設(shè)備的運(yùn)行繼電保護(hù)裝置：保護(hù)線路、母線、發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備為過電流保護(hù)、方向保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)和高頻保護(hù)等類型。系統(tǒng)安全保護(hù)裝置保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，防止出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩、失步解列、全網(wǎng)性頻率崩潰和電壓崩潰等災(zāi)害性事故。分為4種形式一：備用設(shè)備的自動(dòng)投入，如備用電源自動(dòng)投入，輸電線路的自動(dòng)重合閘等；二：控制受電端功率缺額，如低周波自動(dòng)減負(fù)荷裝置、低電壓自動(dòng)減負(fù)荷裝置、機(jī)組低頻自起動(dòng)裝置等；三：控制送電端功率過剩，如快速自動(dòng)切機(jī)裝置、快關(guān)汽門裝置、電氣制動(dòng)裝置等；四：控制系統(tǒng)振蕩失步，如系統(tǒng)振蕩自動(dòng)解列裝置、自動(dòng)并列裝置等。25本課程的主要內(nèi)容同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列:發(fā)電機(jī)組的一項(xiàng)重要操作，是自動(dòng)操作裝置的一個(gè)典型例子同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng):發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)的一個(gè)典型應(yīng)用。裝置的原理和它的靜態(tài)特性電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制:有功功率潮流是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和系統(tǒng)運(yùn)行方式的重要問題。側(cè)重于闡述控制系統(tǒng)特性及功率分配等問題電壓調(diào)整和無功功率控制調(diào)度自動(dòng)化綜合自動(dòng)化26課程特點(diǎn)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)專業(yè)的主干課程需要較強(qiáng)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)《高等數(shù)學(xué)》、《電路》、《電子技術(shù)》、《自動(dòng)控制》《電機(jī)學(xué)》、《電力系統(tǒng)分析》《電力電氣設(shè)備》、《信號(hào)與系統(tǒng)》在學(xué)習(xí)本課程的同時(shí)應(yīng)兼顧補(bǔ)充基礎(chǔ)知識(shí)才能得心應(yīng)手

避繁就簡，抓住重點(diǎn)有些自動(dòng)裝置原理復(fù)雜，理論推導(dǎo)繁瑣，應(yīng)結(jié)合對裝置的基本要求，學(xué)清楚概念，掌握好基本指標(biāo)不要過分追求理論推導(dǎo)的完整性，從而迷失在推導(dǎo)過程中技術(shù)發(fā)展快是電力系統(tǒng)理論、計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制、電力電子等多項(xiàng)技術(shù)發(fā)展結(jié)合的產(chǎn)物智能電網(wǎng)的發(fā)展提出更高的要求