電力系統自動化

1課前工作任課教師：薛永端聯系方式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（1-7周）周二，1/2節，東廊-103（1-6周）周四，1/2節，東廊-103學生聯系人：成績計算方法：30%平時成績+70%考試成績平時成績與考勤掛鉤2電力系統自動化

-緒論

3電力系統的結構輸電+配電發電+輸電+變電+配電+用電各部分的功能和結構各有特點，但又不絕對4中國的電壓等級交流電壓等級（kV）：常規：1000-500-220-110-35-10-6-0.4，西北地區：750-330-…….東北地區：……-66-……部分城市大負荷區域：……-20-……直流（kV）：±800，±

660，±500，±100，電壓等級的劃分特高壓、超高壓、高壓、中壓、低壓5國內主要電網結構6電力系統的特點電能不能大量存儲電能供應的重要性暫態過渡過程十分迅速電力系統結構的復雜性7關于電力系統自動化自動裝置發展的客觀要求運行中出現問題，若處理不及時或處理不正確都會影響電力系統的正常運行，甚至造成大面積停電；局部發生的故障，如處理不當，會影響整個電力系統。隨著發電機單機容量及電力系統容量的不斷擴大，對運行水平的要求越來越高。只有借助自動裝置的幫助，才能達到現代電力系統要求的運行水平電力系統自動裝置實現條件通信技術、計算機技術自動控制技術電力電子技術……8關于電力系統自動化電力系統自動化定義應用各種具有自動檢測、決策和控制功能的裝置系統，通過信號系統和數據傳輸系統對電力系統各元件、局部系統或全系統進行就地或遠方的自動監視、調節和控制，保證電力系統安全、可靠、經濟運行和向電力用戶提供合格的電能。電力系統自動化的目標（要求、主要任務）安全：保證電力系統運行的安全可靠性質量：保證供電質量供電質量=電能質量+供電可靠性電能質量=電壓幅值+頻率+諧波+電壓驟降+閃變+……經濟：保證電力系統運行的經濟性自動記錄故障過程，有利于分析處理事故如故障錄波器等9

電力系統運行狀態及相應的調度控制10電力系統自動化的發展歷程局部自動化階段對單個設備和單一過程用分立的自動裝置來完成自動化的某項功能各發電廠與變電站之間的自動裝置沒有聯系調度自動化系統的興起遙測、遙信為自動方式調度員根據遙測、遙信信息，加上自己的知識和經驗通過電話或遙控和遙調來指揮部分系統實現了遙控和遙調電力系統自動化成熟應用和快速發展在變電站，綜合自動化系統得到廣泛的應用,用一套自動化系統或裝置來完成以往兩套或多套單一功能的自動化系統或裝置所完成的工作調度中心的各類涉及電力系統實時在線分析功能的軟件得到應用調度系統能實現遙測、遙信、遙控、遙調存在信息化孤島現象11傳統自動控制裝置總體結構控制對象自動控制裝置運行狀態信息（測量信息）發出控制信息12現代自動化系統的總體結構13現代自動化系統的總體結構14發電機自動控制示意圖15自動裝置的硬件結構形式（1）硬件結構分類：微型計算機系統工業控制計算機系統集散系統（DCS）和現場總線系統（FCS）16自動裝置的硬件結構形式（2）微型計算機系統適用：控制功能單一的自動裝置示例：同步發電機自動并列裝置難以準確定義特點：借助特定開發平臺才能編程的系統，嵌入式系統構成：傳感器、采樣保持器、模擬多路開關、A/D、存儲器、通信單元、CPU、其它外設17自動裝置的硬件結構形式（4）工業控制機系統工業控制機：專門應用于工業控制的PC機功能更簡單，但可靠性更高適用：控制功能要求較高、軟件開發任務繁重的系統示例：發電機勵磁自動調節系統特點：以工業PC機為平臺，PC機編程環境構成：……+不同功能的總線模塊優點：開發方便、速度快缺點：硬件可靠性得不到保障，軟件易感染病毒18自動裝置的硬件結構形式（5）集散控制系統（DCS）適用：對分散的多對象的成套監控基本原則：集中控制，分散管理示例：調度自動化、配網自動化、變電所綜合自動化特點：眾多地理上分散、功能上獨立的設備通過通信網絡構成的統一系統構成：若干終端+通信網絡+主站，

or下位機+通信+上位機終端：一般為嵌入式裝置安裝位置：被監測設備附近功能：數據采集和預處理，上傳信息，接受命令執行操作主站：工業PC機、工作站、服務器安裝位置：調度或控制中心關鍵設備一般為雙機熱備方式功能：數據分析、存儲、決策，下發操作命令，高級應用功能通信：串行線、電話線、無線、載波、光纖19信號采樣對連續的模擬信號，按一定時間間隔抽取相應的瞬時值輸入：時間和幅值連續的模擬信號輸出：時間上離散的脈沖信號，仍然是模擬信號采樣定理（香農定理）

信號的時域特征與頻域特征間的對應關系時域有限長度->頻域無限長度，反之亦然時域周期—>頻域離散，反之亦然時域離散—>頻域周期，反之亦然20輸入數據的前置處理標度變換直接AD結果是無意義的，可以表示電壓、電流、氣壓等AD結果乘以不同系數，恢復到原來的量值數據有效性檢驗：剔除壞數據變化量過大，與規律不符利用相關參數間關系相互校驗多測量點或多臺變送器結果相互校驗限制判斷：超過最大變化范圍線性化處理：克服變送器非線性因素數字濾波：算術平均加權平均中值濾波其它數字濾波器：橢圓、車比雪夫、梳狀濾波器等。21交流采樣的電量計算電壓/電流量計算有功功率/無功功率計算用各分量正弦系數和余弦系數的方法，P15用經典公式功角計算用各分量余弦定理的方法用經典方法22基本的控制理論開環or閉環？PID？如何判定控制系統穩定？23各種電力系統自動化系統電網調度自動化火力發電廠自動化水力發電站綜合自動化電力系統信息自動傳輸系統

電力系統反事故自動裝置

供電系統自動化

電力工業管理系統自動化

24電力系統反事故自動裝置防止電力系統的事故危及系統和電氣設備的運行繼電保護裝置：保護線路、母線、發電機、變壓器、電動機等電氣設備為過電流保護、方向保護、差動保護、距離保護和高頻保護等類型。系統安全保護裝置保證電力系統安全運行，防止出現系統振蕩、失步解列、全網性頻率崩潰和電壓崩潰等災害性事故。分為4種形式一：備用設備的自動投入，如備用電源自動投入，輸電線路的自動重合閘等；二：控制受電端功率缺額，如低周波自動減負荷裝置、低電壓自動減負荷裝置、機組低頻自起動裝置等；三：控制送電端功率過剩，如快速自動切機裝置、快關汽門裝置、電氣制動裝置等；四：控制系統振蕩失步，如系統振蕩自動解列裝置、自動并列裝置等。25本課程的主要內容同步發電機自動并列:發電機組的一項重要操作，是自動操作裝置的一個典型例子同步發電機勵磁自動控制系統:發電機自動調節的一個典型應用。裝置的原理和它的靜態特性電力系統頻率和有功功率自動控制:有功功率潮流是電力系統經濟運行和系統運行方式的重要問題。側重于闡述控制系統特性及功率分配等問題電壓調整和無功功率控制調度自動化綜合自動化26課程特點電力系統及其自動專業的主干課程需要較強的基礎知識和專業基礎知識《高等數學》、《電路》、《電子技術》、《自動控制》《電機學》、《電力系統分析》《電力電氣設備》、《信號與系統》在學習本課程的同時應兼顧補充基礎知識才能得心應手

避繁就簡，抓住重點有些自動裝置原理復雜，理論推導繁瑣，應結合對裝置的基本要求，學清楚概念，掌握好基本指標不要過分追求理論推導的完整性，從而迷失在推導過程中技術發展快是電力系統理論、計算機、通信、自動控制、電力電子等多項技術發展結合的產物智能電網的發展提出更高的要求