1、2021-11-251智慧積成智慧積成精彩人生精彩人生電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述2021-11-25目錄目錄2電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1 1電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求2 2電力系統(tǒng)的參量量綱電力系統(tǒng)的參量量綱3 3電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述4 4電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述5 53數(shù)據(jù)采集和傳輸數(shù)據(jù)采集和傳輸4超高壓遠(yuǎn)距超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)離輸電網(wǎng)地方電網(wǎng)地方電網(wǎng)區(qū)域電網(wǎng)區(qū)域電網(wǎng)110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠變電所變電所A：樞紐

2、樞紐變電所變電所C：地方地方變電所變電所D：終端終端變電所變電所B：中間中間5 并網(wǎng)運(yùn)行 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，運(yùn)行及調(diào)度方式靈活，實(shí)現(xiàn)水電火電互濟(jì)，節(jié)約化石能源；形成電力交易市場(chǎng)。 缺點(diǎn)：發(fā)生事故時(shí)波及面大；大電網(wǎng)恢復(fù)難度更大。6目錄目錄7電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1 1電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求2 2電力系統(tǒng)的參量量綱電力系統(tǒng)的參量量綱3 3電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述4 4電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述5 5 運(yùn)行的特點(diǎn) 平衡性：電能不能存儲(chǔ)（抽水蓄能） 瞬時(shí)性：以光速傳播 隨機(jī)性：負(fù)荷隨機(jī)變化 與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活密切相關(guān)8 保證

3、供電可靠性 停電售電量的損失遠(yuǎn)低于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的損失 分為、類負(fù)荷 類負(fù)荷：中斷發(fā)電會(huì)造成人身傷亡危險(xiǎn)或重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給政治上和經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者 類負(fù)荷：中斷供電將長(zhǎng)生大量廢品，大量材料報(bào)廢，大量減產(chǎn)，或?qū)l(fā)生重大設(shè)備損壞事故，但采取適當(dāng)措施能夠避免者 類負(fù)荷：所有不屬于一類及二類的用電負(fù)荷9 保證電能質(zhì)量 電能質(zhì)量指標(biāo)電能質(zhì)量指標(biāo)：電壓、頻率、諧波、三相電壓不平衡 電壓：電壓偏移不超過(guò)額定電壓值的5%，否則會(huì)使用電設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降，甚至不能正常工作 頻率：頻率偏移應(yīng)不超過(guò)0.2 0.5Hz，否則會(huì)影響用戶設(shè)備的正常工作，如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 諧波：控制219次諧波，總諧

4、波畸變率要求依電壓等級(jí)差別對(duì)待，超標(biāo)將引起設(shè)備損耗增大、過(guò)熱等異常 三相電壓不平衡：負(fù)序電壓不平衡度2%，短時(shí)4% 此外還有公用電網(wǎng)間諧波、波動(dòng)和閃變等指標(biāo)。10 提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 現(xiàn)狀：現(xiàn)狀：電能生產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大，消耗一次能源（煤、石油、天然氣、水能等）。其中化石能源（不可再生資源）占發(fā)電主導(dǎo)地位。 采用高效節(jié)能的發(fā)電設(shè)備，降低發(fā)電過(guò)程的能源消耗 降低電能在輸送、分配過(guò)程中的損耗，如無(wú)功補(bǔ)償 大力發(fā)展電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，合理分配電廠之間的負(fù)荷，讓經(jīng)濟(jì)性能好的電廠多發(fā)電 充分利用水電資源，注意水、火電廠之間的合理調(diào)配11目錄目錄12電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1 1電力系統(tǒng)運(yùn)

5、行的特點(diǎn)和要求電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求2 2電力系統(tǒng)的參量量綱電力系統(tǒng)的參量量綱3 3電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述4 4電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述5 513 總裝機(jī)容量 系統(tǒng)中實(shí)際安裝發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和 千瓦kW、兆瓦M(jìn)W、吉瓦GW 2015年末全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量150,828萬(wàn)kW，比2014年末增長(zhǎng)10.5% 火電裝機(jī)容量99021萬(wàn)千瓦，增長(zhǎng)7.8%； 水電裝機(jī)容量31937萬(wàn)千瓦，增長(zhǎng)4.9%； 核電裝機(jī)容量2608萬(wàn)千瓦，增長(zhǎng)29.9%； 并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量12934萬(wàn)千瓦，增長(zhǎng)33.5%； 并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量4318萬(wàn)千瓦，增長(zhǎng)73.7%。 年

6、發(fā)電量 系統(tǒng)所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能總和（2015年56184億kWh） kWh（千瓦時(shí)）、MWh（兆瓦時(shí)）、GWh（吉瓦時(shí)）、TWh（太瓦時(shí) 年售電量 售電公司（供電公司）使用，計(jì)量單位同年發(fā)電量。14 最大負(fù)荷 規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)（年、月、日），系統(tǒng)總的有功功率負(fù)荷的最大值 單位同裝機(jī)容量 額定頻率 國(guó)內(nèi)電網(wǎng)額定頻率50Hz， 國(guó)外美國(guó)、日本等為60Hz 電壓等級(jí) 電力系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)電力線路的額定電壓 單位是kV（千伏）15 電壓等級(jí) 電力系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)電力線路的額定電壓 單位是kV（千伏） 等級(jí)劃分 低壓網(wǎng)：電壓等級(jí)在1kV以下 中壓網(wǎng)：110kV 高壓網(wǎng)：高于10kV、低于33

7、0kV 超高壓網(wǎng)：低于750kV 特高壓網(wǎng)：1000kV及以上16 電流 A（安培）、 kA（千安培） 無(wú)功功率 Var（乏）、kVar（千乏）、MVar（兆乏） 視在功率 VA（伏安）， kVA（千伏安）， MVA（兆伏安）目錄目錄17電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1 1電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求2 2電力系統(tǒng)的參量量綱電力系統(tǒng)的參量量綱3 3電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述4 4電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述5 518 為滿足電能生產(chǎn)、輸送和分配的需要，在電力系統(tǒng)中安裝各類電氣設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換、監(jiān)視、測(cè)量、調(diào)整、保護(hù)、切換和停止等操

8、作 按電壓等級(jí)分：高壓電氣設(shè)備和低壓電氣設(shè)備。 按作用分：一次設(shè)備和二次設(shè)備。19 一次設(shè)備 直接生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和輸配電能的高壓電氣設(shè)備 包括：發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、 自動(dòng)開(kāi)關(guān)、接觸器、刀開(kāi)關(guān)、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動(dòng)機(jī)等 二次設(shè)備 對(duì)一次設(shè)備的工作進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)以及為運(yùn)行、維護(hù)人員提供運(yùn)行工況或生產(chǎn)指揮信號(hào)所需的低壓電氣設(shè)備 例如：測(cè)量表計(jì)，如電壓表、電流表、功率表、電能表；繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、直流電源等；變電站自動(dòng)化系統(tǒng)各組成設(shè)備。20 二次設(shè)備（系統(tǒng)類） 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 配電管理系統(tǒng) 變電站自動(dòng)化系統(tǒng) 變電站直流電源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸數(shù)據(jù)采集和傳輸2

9、1目錄目錄22電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1 1電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求2 2電力系統(tǒng)的參量量綱電力系統(tǒng)的參量量綱3 3電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述電力系統(tǒng)的設(shè)備及功能概述4 4電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述5 523 電力系統(tǒng) 組成：由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。 功能：將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。 電力自動(dòng)化系統(tǒng) 為實(shí)現(xiàn)以上功能，考慮到電能不能存儲(chǔ)、電力系統(tǒng)變化非常迅速、電力系統(tǒng)非常重要這些運(yùn)行的特點(diǎn)，為了使電力系統(tǒng)更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)和人們生活，需要自動(dòng)化系統(tǒng)。 電

10、力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。24 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化能量管理系統(tǒng)（EMS），針對(duì)發(fā)電和輸電系統(tǒng)。 配電管理系統(tǒng)（DMS）針對(duì)配電和用電系統(tǒng)，即10kV以下的電網(wǎng)。 變電站自動(dòng)化 分為各不同電壓等級(jí)的變電站(10kV-1000kV）2526 五級(jí)電力調(diào)度 國(guó)調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào) 調(diào)度基本原則 統(tǒng)一調(diào)度 分級(jí)管理 分層控制27 電網(wǎng)公司： 兩大電網(wǎng)公司：國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng) 地方電力公司 陜西地方電力集團(tuán)公司（陜西地電） 四川省地方電力局公司（四川地電） 內(nèi)蒙古電力集團(tuán)有限責(zé)

11、任公司（蒙西） 發(fā)電企業(yè) 五大發(fā)電集團(tuán)：華能、大唐、華電、國(guó)電、中電投 其他發(fā)電集團(tuán)：華潤(rùn)電力、國(guó)華電力、國(guó)投電力、中廣核、神華、魯能28 電力系統(tǒng)自動(dòng)化分類 調(diào)度自動(dòng)化 配電自動(dòng)化 變電站自動(dòng)化 調(diào)度自動(dòng)化（主網(wǎng)）對(duì)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的變電站進(jìn)行監(jiān)視（遙測(cè)、遙信采集）調(diào)度控制中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)行人員對(duì)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算分析根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果判斷系統(tǒng)狀態(tài)，做出調(diào)節(jié)控制決策命令，通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)信息通道傳送至各電廠和變電站，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化調(diào)度控制（遙控、遙調(diào)） 調(diào)度控制目的，保證系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)地供電。 調(diào)度自動(dòng)化包括四遙（遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)）。 配電自動(dòng)化（配網(wǎng)） 利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)

12、技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行智能化監(jiān)控管理，對(duì)配電網(wǎng)上的設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制功能。 目的：目的：提高供電可靠性和供電電能質(zhì)量，始終處于安全、經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電廠輸電線變電站配電網(wǎng)用戶AGC調(diào)度自動(dòng)化SCADA需方管理能量管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化配電自動(dòng)化 調(diào)度自動(dòng)化與配電自動(dòng)化關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)32 電力系統(tǒng)理論 以電路、電磁場(chǎng)、電機(jī)學(xué)為基礎(chǔ)，研究電力系統(tǒng)自身的特性。 輸配電技術(shù) 研究超高壓輸電線路、遠(yuǎn)距離交直流輸電系統(tǒng)，以及提高輸電線路輸送能力等方面的問(wèn)題。 電力系統(tǒng)保護(hù) 故障分析、元件保護(hù)、線路保護(hù)、系統(tǒng)性故障保護(hù)和過(guò)電壓及其防護(hù)。 電力系統(tǒng)控制 數(shù)據(jù)采集、變量調(diào)節(jié)、電能質(zhì)量控制

13、、運(yùn)行優(yōu)化控制、能量管理系統(tǒng)。33 EMS 能量管理系統(tǒng) Energy Manage System SAS 變電站自動(dòng)化系統(tǒng) Substation Automation System SCADA 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng) Supervisory Control And Data Acquisition34 AGC 自動(dòng)發(fā)電控制（Automatic Generation Control） AVC： 自動(dòng)電壓控制（Automatic Voltage Control） DTS： 調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)（Dispatcher Training System） DMS 配電管理系統(tǒng)（Distribution Management System）35 RTU 遠(yuǎn)動(dòng)終端單元（Remote Terminal Unit） TTU 配電變壓器監(jiān)測(cè)終端單元（distribution Transformer supervisory Terminal Unit） FTU 饋線終端單元：具有遙控、遙信，故障檢測(cè)功能，并與配電自動(dòng)化主站通信，提供配電系統(tǒng)運(yùn)行情況和各種參數(shù)即監(jiān)測(cè)控制所需信息，包括開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電能參數(shù)、相間故障、接地故障以及故障時(shí)的參數(shù),并執(zhí)行配電主站下發(fā)的命令，對(duì)