电力系统自动化专题报告

一、电力系统自动化电力主要来源于水电、火电和核电，其他如太阳能、风能、海洋能、生物能等产生的电力目前还只能是一种补充。电力系统包含发电、输电、变电、配电等多个环节，而且地域分布广，系统结构复杂，如何保障电力系统的稳定运行至关重要。电力系统自动化是采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置，对电力系统进行就地或远方的自动监视、调节、控制和管理，保证电力系统的安全经济运行和具有合格的电能质量。电力系统自动化输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制，系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化，电力调度的自动化和配电的自动化。电力系统复杂而庞大，在电力系统中任何一点发生的故障，都会在瞬间影响和波及全系统，往往引起连锁反应，导致事故扩大，造成大面积停电，因此电力系统要求进行快速的自动控制：控制的参数很多，包括频率、电压、有功和无功功率、功率平衡等，监视和控制成千上万个运行参数必须依靠自动化；•存在各种干扰，包括系统故障等，系统故障有时会使电力系统失去稳定，造成灾难性后果，因此，如何控制才能保证稳定，或出现不稳定后怎样恢复稳定，已成为电力系统自动化的重大课题之—•；•正是由于采用了自动监控和远动控制技术，才使得电力系统的规模能不断扩大；•要保证电力系统安全、优质、经济运行，单靠运行值班人员进行人工监视和操作是无法实现的，必须依靠自动化装置和设备；•安全供电、保证良好的电能质量、经济运营都需要自动化。电力系统自动化是二次系统的一个组成部分。通常是指电力设备及系统（或局部系统）的自动监视、控制和调度。电力系统自动化是一个总称，他有许多子系统组成，每个子系统完成一项或者几项功能。从电力系统运行管理来区分，可以讲电力系统自动化的内容划分为几个部分：电网调度自动化、发电场综合自动化、变电站综合自动化和配电网综合自动化。发电厂综合自动化又分为火电厂综合自动化和水电厂综合自动化。二、对电网电压以及无功功率的控制（一）电压控制的必要性•电压偏移对电力用户的影响异步电动机转矩泛U2；电炉有功功率％U2；电压高，电气设备绝缘受损，变压器、电动机等铁损增大白炽灯，对电压变化敏感;冲击负荷（如轧钢机等）会引起电压突然下降和恢复，产生电压闪变，引起附近用户灯光闪烁等。•电压偏移对电力系统的影响电压（__.电厂的厂用机械出力1——-电厂出力I；电压过低时，低于临界值时，母线电压有微小下降时，负荷的无功消耗量的增加值大于系统向该节点提供的无功功率的增加值＞无功缺额进一步加大＞电压进一步下降＞恶性循环产生“电压崩溃”（母线电压下降到很低的水平）。（二）无功功率控制的必要性•维持电力系统电压在允许范围之内电力系统中无功电源发出的无功功率等于电力系统负荷在额定电压时所需要消耗的无功功率时，电压是稳定的，可稳定在额定电压下，当无功缺额时，电压下降，可稳定在一个较低的电压。维持电力系统电压在允许范围之内是靠控制电力系统无功电源的出力实现的。QAUUUx（三）电力系统的电压控制•电力系统的无功负荷系统正常运行时电压变化主要由负荷无功功率变化引起。电力系统无功负荷变化分两类：变化周期长、波及面大的负荷变化，可预测；冲击性造成间歇性负荷变化，不可预测。•电力系统的电压控制任务：①£Q=习Q+工NQ（线损、变压器损耗）；i=1Giej=1Ljek=1£ke②U<U（允许电压）。y负荷引起的电压波动，采用：a、设置串联电容器；b、设置调相机和电抗器；c、设置静止补偿器。仅控制各电压中枢点的电压偏移不超过允许值。（四）电力系统的无功功率控制任务：①£Q=£Q+£AQ（损耗）；

i=1Giej=1Ljek=1£kk②优化电力系统中无功功率分布。优化内容：a、负荷所需的无功功率让哪些无功功率电源提供最好，即无功电源的最优分布问题；b、负荷所需的无功功率是让已投入运行的无功电源供给好，还是装设新的无功电源更好，即无功功率的优化补偿问题。优化目的：保证电压质量的前提下获得更多的经济效益。三、电网调度自动化电网调度的主要任务可以概括为：控制整个电力系统的运行方式，使其在正常状态下能满足安全、优质和经济供电的要求；在缺电状态下做好负荷管理；在事故状态下能迅速消除故障，恢复供电。调度自动化是综合利用电子计算机、远动和远程通信技术，实现电力系统调度管理自动化，有效地帮助电力系统调度员完成调度任务。调度自动化系统的结构主站MS安装在调度所，远动终端RTU安装在各发电厂和变电站，MS和RTU之间通过远动通道相互通信，实现数据采集、监视和控制。RTU采集所在厂（站）设备的运行状态和运行参数，如电压、电流、有功和无功功率、有功和无功电量、频率、断路器分合信号、继电保护动作信号等，送至主站，并接收来自主站的调度命令，输出断路器控制信号、功率调节信号或改变设备整定值的信号给其所在厂（站）的自动控制装置，并向主站返回已完成的操作信息。四、电力系统自动化的发展前景电力系统是典型的大系统和复杂系统，各种先进控制理论和方法的应用越来越普遍，电力系统的自动控制技术正趋向于：•在控制策略上日益向最优化、自适应化、智能化、协调化发展；•在理论工具上越来越多地借助于各种先进控制理论；•在设计分析上日益要求面对多机系统模型处理问题；•在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。电力系统自动化的总体发展趋势：•由开环监测向闭环控制发展；•由高电压等级向低电压扩展；•由单个元件向部分区域及全系统发展，如数据采集与监控系统和区域稳定控制的发展；•