1、第五章第五章變電站運行的自動化控制與調(diào)節(jié)變電站運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)中不少運行控制是在變電站內(nèi)完成的。力系統(tǒng)中不少運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。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：變電站內(nèi)自動控制的主要內(nèi)容有： 電壓無功控制電壓無功控制 負荷頻率控制負荷頻率控制 備用電源自投控制備用電源自投控制 故障錄波控制故障錄波控制例：例：1、電壓無功控制的基本原理、電壓無功控制的基本原理系統(tǒng)系統(tǒng)5-1 5-1 變電站電壓

2、無功綜合控制變電站電壓無功綜合控制變電站變電站線路線路負載負載LLUUU2忽略橫分量忽略橫分量LLLLLLUXQRPUU2負荷負荷 PL 、QL變化時，線路電壓損耗變化時，線路電壓損耗UL 亦亦變化，維持變化，維持 UL 則調(diào)整則調(diào)整U2LNLLLLLNUXQRPUU2負負載載要要求求維維持持的的電電壓壓LNU跳過設負載的自然功率因數(shù)不變或變化范圍不大設負載的自然功率因數(shù)不變或變化范圍不大LLNLLLNSUXRUUsincos2則而線性變化隨負載視在功率的變化即有：2U 只有真正實行按負載（視在功率）大小只有真正實行按負載（視在功率）大小進行進行逆調(diào)壓逆調(diào)壓，才能保證用戶電壓質(zhì)量，才能保證用戶

3、電壓質(zhì)量中樞點電壓調(diào)節(jié)的方式：中樞點電壓調(diào)節(jié)的方式： 逆調(diào)壓逆調(diào)壓 負荷的變動較大（即最大、最小負荷的差別負荷的變動較大（即最大、最小負荷的差別較大），在最大負荷時要提高中樞點的電壓以抵償線路較大），在最大負荷時要提高中樞點的電壓以抵償線路上因最大負荷而增加的電壓損失；在最小負荷時，因線上因最大負荷而增加的電壓損失；在最小負荷時，因線路上電壓損耗減小，可將中樞點電壓降低一些，以防止路上電壓損耗減小，可將中樞點電壓降低一些，以防止負荷點電壓過高。負荷點電壓過高。 恒調(diào)壓恒調(diào)壓 負荷的變動較小，線路上電壓損耗也較小，負荷的變動較小，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（只要

4、把中樞點電壓保持在較線路額定電壓高（25）%的數(shù)值，不必隨負荷變化來調(diào)整中樞點電壓。的數(shù)值，不必隨負荷變化來調(diào)整中樞點電壓。 順調(diào)壓順調(diào)壓 負荷變動甚小，線路電壓損耗小。負荷變動甚小，線路電壓損耗小。 在最大負荷時，允許中樞點電壓低一些，但不得低于在最大負荷時，允許中樞點電壓低一些，但不得低于額定電壓的額定電壓的102.5%；在最小負荷時，允許中樞點電壓；在最小負荷時，允許中樞點電壓高一些，但不得高于線路額定電壓的高一些，但不得高于線路額定電壓的107.5%。2、電壓無功控制的方式、電壓無功控制的方式發(fā)電廠發(fā)電廠發(fā)電廠內(nèi)的同步發(fā)電機，可以發(fā)出感性發(fā)電廠內(nèi)的同步發(fā)電機，可以發(fā)出感性無功功率，也可

5、發(fā)出容性無功功率，取無功功率，也可發(fā)出容性無功功率，取決于發(fā)電機勵磁狀態(tài)。決于發(fā)電機勵磁狀態(tài)。輸電線路輸電線路并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器補償線路電容，控制空載或補償線路電容，控制空載或輕載線路上過高的末端電壓；輕載線路上過高的末端電壓；線路線路串聯(lián)電容器串聯(lián)電容器，補償架空輸電線路的，補償架空輸電線路的感抗，用以控制電壓。感抗，用以控制電壓。變電站變電站可用多種設備和方法調(diào)整電壓水平可用多種設備和方法調(diào)整電壓水平電力系統(tǒng)的電壓無功綜合控制方式電力系統(tǒng)的電壓無功綜合控制方式 集中控制集中控制 調(diào)度中心對各個變電站的主變分接頭位調(diào)度中心對各個變電站的主變分接頭位置和無功補償設備進行統(tǒng)一的控制置和無功補償

6、設備進行統(tǒng)一的控制 集中優(yōu)化控制，難度大集中優(yōu)化控制，難度大 分散控制分散控制 在變電站或發(fā)電廠中，自動調(diào)節(jié)，以控制在變電站或發(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)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)化局部優(yōu)化，無法全局優(yōu)化 關(guān)聯(lián)分散控制關(guān)聯(lián)分散控制 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)正常運行正常運行時，分散控制，控制時，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)范圍和定值是從整個系統(tǒng)的安全，穩(wěn)定和經(jīng)濟運行出發(fā)，事先由電壓、無功優(yōu)化程序計濟運行出發(fā)，事先由電壓、無功優(yōu)化程序計算好的；算好的； 系統(tǒng)負荷系統(tǒng)負荷變化較大變化較大或或緊急情況緊急情況或或運行方運行方

7、式發(fā)生大的變動式發(fā)生大的變動時，可由調(diào)度中心直接操作時，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維持控制，或由調(diào)度中心修改下屬變電站應維持的母線電壓和無功功率的定值。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備、變電站電壓無功控制的一次設備 有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器根據(jù)根據(jù)KUU12調(diào)整分接頭位置調(diào)整分接頭位置改變改變K K達到改變電壓達到改變電壓系統(tǒng)不缺乏無功時使用系統(tǒng)不缺乏無功時使用 并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器可以發(fā)出感性無功功率，改善局部并聯(lián)電容器可以發(fā)出感性無功功率，改善局部地區(qū)無功的缺額，以減少線路的無功傳輸，有地區(qū)無功的缺額，以減少線路的無功

8、傳輸，有利于節(jié)點電壓的提高和穩(wěn)定。利于節(jié)點電壓的提高和穩(wěn)定。與變壓器連接與變壓器連接與線路連接與線路連接 靜止無功補償器靜止無功補償器靜止無功補償器主要由電容器、電抗器和控制部分組成。靜止無功補償器主要由電容器、電抗器和控制部分組成。TCR和和TSC組成的靜止無功補償器組成的靜止無功補償器4、電壓無功綜合控制策略、電壓無功綜合控制策略九區(qū)圖法九區(qū)圖法變電站運行狀態(tài)變電站運行狀態(tài)分成分成9個區(qū)域個區(qū)域0區(qū)域為電壓和區(qū)域為電壓和無功合格區(qū)域無功合格區(qū)域負荷無功負荷無功主變主變低壓母線低壓母線5、 微機電壓無功綜合控制系統(tǒng)的原理圖微機電壓無功綜合控制系統(tǒng)的原理圖5-2 5-2 電力系統(tǒng)低頻低壓減載控

9、制電力系統(tǒng)低頻低壓減載控制在在正常狀態(tài)正常狀態(tài)下，電力系統(tǒng)通過儲備容量和調(diào)節(jié)機下，電力系統(tǒng)通過儲備容量和調(diào)節(jié)機組有功出力來實現(xiàn)頻率調(diào)整，這種調(diào)頻都是由發(fā)組有功出力來實現(xiàn)頻率調(diào)整，這種調(diào)頻都是由發(fā)電廠承擔的。電廠承擔的。當系統(tǒng)受到巨大的負荷沖擊或系統(tǒng)出現(xiàn)當系統(tǒng)受到巨大的負荷沖擊或系統(tǒng)出現(xiàn)故障故障時，時，系統(tǒng)有可能產(chǎn)生極為嚴重的功率缺額，導致系統(tǒng)系統(tǒng)有可能產(chǎn)生極為嚴重的功率缺額，導致系統(tǒng)頻率的大幅下降。在這種情況下，若系統(tǒng)儲備不頻率的大幅下降。在這種情況下，若系統(tǒng)儲備不足以彌補功率缺額，系統(tǒng)只有減少負荷來維持頻足以彌補功率缺額，系統(tǒng)只有減少負荷來維持頻率的穩(wěn)定。率的穩(wěn)定。減少負荷的頻率減少負荷的頻

10、率控制控制，由調(diào)度員發(fā)出命令，斷開，由調(diào)度員發(fā)出命令，斷開變電站內(nèi)的負荷線路斷路器，或由變電站內(nèi)的低變電站內(nèi)的負荷線路斷路器，或由變電站內(nèi)的低頻減負荷裝置自動來完成。頻減負荷裝置自動來完成。低頻低壓減載的控制方式低頻低壓減載的控制方式變電站饋電母線上有多條負荷線路變電站饋電母線上有多條負荷線路按重要程度分：按重要程度分：基本級（一般）和特殊級（重要）基本級（一般）和特殊級（重要）低頻低壓減載裝置基本級可設定低頻低壓減載裝置基本級可設定4輪或輪或8輪。輪。當當P缺額缺額f下降，到第下降，到第1輪的啟動值，且延輪的啟動值，且延時時限已到，低頻減負荷裝置動作出口，切時時限已到，低頻減負荷裝置動作出口

11、，切除第除第1輪的線路。此時頻率恢復，則動作成輪的線路。此時頻率恢復，則動作成功；若頻率還不能恢復，說明功率仍缺額。功；若頻率還不能恢復，說明功率仍缺額。 切除固定線路切除固定線路當頻率低于第當頻率低于第2輪的整定值，且第輪的整定值，且第2輪的動作延輪的動作延時已到，則低頻減負荷裝置再次啟動，切除第時已到，則低頻減負荷裝置再次啟動，切除第2輪的負荷（線路）。輪的負荷（線路）。如此反復對頻率采樣、計算、判斷，直到頻率如此反復對頻率采樣、計算、判斷，直到頻率恢復或基本級的恢復或基本級的18輪的負荷全部切完。輪的負荷全部切完。基本切除后，頻率仍停留在較低水平，則經(jīng)過基本切除后，頻率仍停留在較低水平，

12、則經(jīng)過一定的時間延時后，啟動切除特殊輪負荷。一定的時間延時后，啟動切除特殊輪負荷。 根據(jù)功率切除線路根據(jù)功率切除線路 當有故障發(fā)生時，根據(jù)穩(wěn)定控制器的策略表中當有故障發(fā)生時，根據(jù)穩(wěn)定控制器的策略表中預先計算好的功率定值，切除運行負荷線路。預先計算好的功率定值，切除運行負荷線路。低頻減負荷的實現(xiàn)方法低頻減負荷的實現(xiàn)方法專用的低頻低壓減載裝置專用的低頻低壓減載裝置把功能分散在每回饋電線路的保護裝置中把功能分散在每回饋電線路的保護裝置中第第n輪動作的頻率和延時定值設置在某回線路的輪動作的頻率和延時定值設置在某回線路的保護裝置中，則該回路便屬于第保護裝置中，則該回路便屬于第n輪切除的負荷。輪切除的負荷

13、。變電站內(nèi)的低頻低壓減載裝置變電站內(nèi)的低頻低壓減載裝置傳統(tǒng)的裝置傳統(tǒng)的裝置主要由頻率繼電器組成主要由頻率繼電器組成現(xiàn)代的裝置現(xiàn)代的裝置微機組成微機組成由變電站監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)功能由變電站監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)功能硬件原理框圖硬件原理框圖主機模塊主機模塊MCS-96系列單片機系列單片機80C196高速輸入高速輸入/輸出輸出HSI/HSO8通道的通道的10位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器異步、同步串行口異步、同步串行口存儲器（存儲器（RAM、EPROM、EEPROM）頻率的檢測頻率的檢測TV電壓變換器（電壓變換器（5V范圍）同頻率范圍）同頻率的電壓信號的電壓信號低通濾波和整形低通濾波和整形矩矩形波形波HSI-0作為測頻的

14、啟動信號作為測頻的啟動信號啟動計數(shù)啟動計數(shù)結(jié)束計數(shù)結(jié)束計數(shù)半周期半周期頻率頻率HSI-1檢測進行比較，提高準確度檢測進行比較，提高準確度閉鎖信號的輸入閉鎖信號的輸入 df/dtdf/dt閉鎖，低電壓和低電流閉鎖閉鎖，低電壓和低電流閉鎖功能設置和定值修改功能設置和定值修改開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出串行通信串行通信 備用電源自投裝置是電力系統(tǒng)故障或其他原備用電源自投裝置是電力系統(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設備或其他正常工作的電源自動投入或備用設備或其他正常工作的電源自動投入工作，使原來工作電源被斷開的用戶能迅速工作，使原來工作電源被斷開

15、的用戶能迅速恢復供電的一種自動控制裝置。恢復供電的一種自動控制裝置。 作用：作用：保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電 配置：配置：明備用、暗備用明備用、暗備用5-3 5-3 變電站備用電源自投控制變電站備用電源自投控制1、明備用明備用系統(tǒng)正常時，備用電源不工作系統(tǒng)正常時，備用電源不工作如一個工作電源和一個備用電源的變電站如一個工作電源和一個備用電源的變電站1L1L工作電源，工作電源，1QF1QF合閘合閘2L2L備用電源，備用電源，2QF2QF斷開斷開備用電源自投裝置控備用電源自投裝置控制的是備用電源進線制的是備用電源進線的斷路器的斷路器2QF，即當，即當變電站正常運行時，變電站正

16、常運行時，由由1L進線供電，當進線供電，當1L因故障被切除時，即因故障被切除時，即1QF跳開時，使備用跳開時，使備用進線斷路器進線斷路器2QF自動自動合閘，保證變電站的合閘，保證變電站的繼續(xù)供電。繼續(xù)供電。備用電源自投裝置控制備用電源自投裝置控制的是高壓母線分段斷路的是高壓母線分段斷路器器3QF。即當一個工作。即當一個工作電源發(fā)生故障被切除后，電源發(fā)生故障被切除后，如如2L進線故障，進線故障，2QF跳跳開后，開后，3QF自動合閘，自動合閘，由另一個工作電源由另一個工作電源1L供供給變電站的負荷。給變電站的負荷。2、暗備用暗備用系統(tǒng)正常時備用電源也投入運行系統(tǒng)正常時備用電源也投入運行如兩個工作電

17、源的變電站如兩個工作電源的變電站運行方式一，高壓分段斷路器運行方式一，高壓分段斷路器3QF斷開斷開當兩臺主變壓器中有當兩臺主變壓器中有一臺發(fā)生故障而跳閘一臺發(fā)生故障而跳閘時，備用電源自投裝時，備用電源自投裝置則發(fā)出控制指令，置則發(fā)出控制指令，使低壓母聯(lián)斷路器使低壓母聯(lián)斷路器5QF合上，保證合上，保證、段母線上負荷的供段母線上負荷的供電。電。低壓側(cè)低壓側(cè)段和段和段母線上的負段母線上的負荷分別由荷分別由1 1# #T T和和2 2# #T T供電供電運行方式二，低壓母聯(lián)斷路器運行方式二，低壓母聯(lián)斷路器5QF5QF斷開斷開根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和線路容量不同，分為根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和線路容量不同，分為有主、備的

18、備自投有主、備的備自投 以一種供電方式為主供電方式，一側(cè)電源為主供以一種供電方式為主供電方式，一側(cè)電源為主供電源，另一側(cè)電源為備用電源。當主供電源失電電源，另一側(cè)電源為備用電源。當主供電源失電時，備用電源自動投入；主供電源得電后，仍然時，備用電源自動投入；主供電源得電后，仍然恢復由主供電源供電，備用電源退出運行。恢復由主供電源供電，備用電源退出運行。無主、備的備自投無主、備的備自投雙側(cè)電源互為備用，在當前供電電源失電時，自雙側(cè)電源互為備用，在當前供電電源失電時，自動切換為另一側(cè)電源供電。動切換為另一側(cè)電源供電。備用電源自投的動作邏輯備用電源自投的動作邏輯充電條件充電條件 系統(tǒng)穩(wěn)定在一個正常的供

19、電方式，并持續(xù)一定時間系統(tǒng)穩(wěn)定在一個正常的供電方式，并持續(xù)一定時間（10 15s）,則認為充電成功，允許備自投動作。則認為充電成功，允許備自投動作。閉鎖條件閉鎖條件 在檢測到備用電源無壓或有故障電流或人工操作等在檢測到備用電源無壓或有故障電流或人工操作等 情情況下，不允許備自投動作。況下，不允許備自投動作。 動作條件動作條件 在已充電的情況下，若主電源失電并確認已無壓而備在已充電的情況下，若主電源失電并確認已無壓而備用電源有壓，且經(jīng)過一定的延時后，則備自投動作用電源有壓，且經(jīng)過一定的延時后，則備自投動作 動作過程動作過程在滿足動作條件后，經(jīng)確認原主電源斷路器已斷開，在滿足動作條件后，經(jīng)確認原主電源斷路器已斷開，且斷路器分閘到位后，方可合備用電源進線斷路器且斷路器分閘到位后，方可合備用電源進線斷路器供電恢復過程供電恢復過程在主、備的備自投方式下，備自投動作之后，當主供在主、備的備自投方式下，備自投動作之后，當主供電電源又得電，則應斷開備用電源進線斷路器，閉合電電源又得電，則應斷開備用電源進線斷路器，閉合主供電源斷路器，恢復主供電方式。主供電源斷路器，恢復主供電方式。概念：概念：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或震蕩時能自動記當電