电力系统自动装置原理_第章.pptVIP

电力系统自动装置原理 第一讲：电力系统自动装置概述 内容提要 本章重点解决如下几个问题 电力系统的运行特点 电力系统运行要求 电力系统自动控制所包含的内容 电力系统自动装置的构成 采样定理 1.1 电力系统结构 电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电负荷构成的网络 发电 火力发电机组 水力发电机组 核电 新型发电形式：风电、太阳能、生物质能、燃气轮机等分布式电源 电力网 输电网：将电能从一个区域输送到另一个区域，是电力网的主干网络。 次输电网：将电力从枢纽变电站输送到配电变电站 配电网：实现电力在负荷间的分配。 负荷 电动机负荷、阻性负荷、非线性负荷等。 1.2 电力系统运行特点 功率必须平衡 电力系统的功率不能大量储存，运行时必须控制发电跟踪负荷的变化，保持电力系统有功功率和无功功率的平衡。 当功率不平衡时，轻则导致电力系统运行不正常，即电压和频率等指标超出了允许范围。 重则导致电力系统失去稳定性（功角稳定和电压稳定）最终导致系统崩溃。 电力系统的暂态过程非常短暂 暂态过程指系统从一个状态到另一个状态的过渡过程。 包括机电暂态和电磁暂态（前者s级，后者ms级） 两个暂态过程实际上是同时发生的，但为了分析问题的方便，将两个暂态过程割裂开来。 机电暂态忽略电磁暂态，反之亦然。 这个假设是合理的。 电力系统设备操作需要进行控制 电力系统为高电压、大电流运行，对电力系统元件的任何操作，诸如断路器的开断、闭合，发电机的投入和切除，负荷的投入和切除等，如不加以控制，都将产生巨大的冲击，都必须采用自动控制装置来实现。 可见，当系统受到扰动后，功率平衡被打破（额定频率和额定电压下的有功功率、无功功率的平衡），电压和频率指标都将发生变化，最坏的情况是，电压和频率失去稳定。必须对电力系统进行实时的监视、控制和调整。 由于暂态过程非常短暂，必须借助自动装置对系统进行控制和调整。 1.2 电力系统运行要求 正常 电压不越限； 频率不越限； 支路功率不越限（没有过负荷）； 安全 在正常的基础上 假定一个合理的事故，系统仍然正常就成为安全，安全分析又称N-1校验 经济性 在保证正常、安全的前提下，保证经济性。 通常以某个指标为目标函数的系统优化。 电力市场化运营是保证经济性的一种方法。 高质量 频率、谐波、对称度、电压降落、闪变、供电可靠性等。 此外，对于系统的安全稳定运行，提出了构筑三道防线的要求： 小扰动不停电； 较大扰动尽量减少停电面积 大扰动下，尽量保证系统稳定性。 上述电力系统运行要求都是靠自动控制装置和监控系统来完成和实现的。 1.3 自动控制装置的内容 分为如下几类 完成操作控制的自控装置，比如准同期合闸、自动重合闸等。 对电力元件进行调整和控制类的自控装置，例如发电机组的励磁调节系统、调速系统、直流输电的功率调整等。 保证电网的正常运行的控制以及电压、频率的调整与控制，如AGC、ACE、AVC等。 保证电网安全性的自动装置，如低压、低频减载、保护装置、稳定性控制装置等。 1.4 自动装置的硬件结构 从硬件角度看，目前电力系统的自动装置分为三种结构类型 单CPU结构：对于采集量不多，数据处理较为简单的控制系统。 多CPU结构：控制功能要求较高，数据处理量大，采用多CPU结构。 网络型：网络型的装置到集散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）：适用于控制对象多且分散的成套监控。 1.4.1 单CPU结构的装置构成 数据采集系统 采样保持电路的原理 A/D转换原理 D/A转换原理 A/D转换的分辨率 若满量程为FSR，A/D的位数为n，则最小的量化单位为： 位数n称为分辨率，量化误差为±Q/2 除了分辨率外，转换速度也是评价A/D的一个指标 1.4.2 多CPU结构 实现了板级功能的分散 1.4.3 分散控制系统和总线控制系统 每个完成不同功能的装置通过网络通信构成下位机； 称为智能化测控单元ICU； 通过网络通信控制装置和接口，与上位机形成分层分布式的分散控制系统 现场总线控制系统，则是把分散的现场测量控制设备变为总线网络系统的节点，以总线为纽带，共同完成多功能的网络型控制系统。 随着计算机和网络通信技术的发展，自控装置已经被集成为一个监控系统，成为电力系统监控系统网络中的一个数据采集和处理的单元。 如电厂中，将锅炉、汽机、调速等控制集成在DCS控制系统中，所有的电气控制，诸如励磁调节、并列、保护等都集成在ECS系统中，这一部分和变电站综自系统一样，集成为一个厂/站自动化系统。而对于电网的控制和调整，都集成在调度自动化系统中。 1.5 采样定理 问题的提出 为什么在采样前需要加低通滤波？ 如果不加低通滤波会产生频率的混叠。 假设被采样信号为x(t),采样间隔为Ts，采样后的数字信号为x(n),离散时间信号表示为 采样后的傅里