Ch电力系统自动化绪论课件

电气与电子工程学院主讲谢荣军联系方式O）

Xierj@1电力系统自动化绪论2主要参考书目[1]商国才．电力系统自动化，天津大学出版社．[2]郭培源．电力系统自动控制新技术，科学出版社．[3]盛寿麟．电力系统远程监控原理，中国电力出版社．[4]于尔铿等．能量管理系统（EMS），科学出版社．[5]Kunder．PowerSystemStabilityandControl，电力科学出版社[6]JanMachowski.POWERSYSTEMDYNAMICSStabilityandControlSecondEd3一、性质、结构及问题电力性质电力系统结构电力系统问题自动化目的不可或缺的重要能源，使用可靠充足的电力是人们的基本权利发电、输电、配电与用电设备构成庞大复杂的系统电力系统的安全、可靠及经济运行45截至2005年，国调中心国调直接调度的500千伏厂站18个，直调500千伏线路21条，其中直流4条；国调直接调度的发电装机容量为1050万千瓦，其中，水电840万千瓦，火电210万千瓦，其直调范围包括：三峡电厂及其送出系统、阳城电厂及其送出系统、东北-华北联网系统、华北-华中联网系统、华中-华东直流联网系统、华中-西北联网系统、国网-南方直流联网系统等。6二、电力系统自动化体系结构直接控制器监督优化协调经营管理复杂系统分层递阶控制示意图7三、课程的主要内容发电机的自动并列同步发电机励磁自动控制系统频率及有功功率的自动调节电压调整和无功功率控制电力系统调度自动化配电管理系统变电站综合自动化8四、电力系统自动化基本问题1、电力系统自动化是什么？应用各种自动化装置，通过通信系统、信号处理系统和执行机构对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、控制、调整，以保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量的自动化系统。9电力系统自动化＝电力系统或设备

+控制技术

+计算机技术

+通信和网络技术

+其它新技术

102、为什么要实现电力系统自动化？

（1）电能不能储存

PG

PLD+PfQGQLD+QU

（2）电力系统变化非常迅速（3）电力系统非常重要（4）系统复杂而庞大必须借助自动化系统111、正常状态电压、频率满足要求安全水平适当－经济运行微分方程功率方程不等约束122、紧戒状态安全储备系数减小，抗干扰能力弱体现在：发电机备用出力下降，有非计划线路断开，自然灾害3、紧急状态足够严重的干扰（短路、大容量机组的切除）4、系统崩溃系统失稳，解列成几个子系统5、恢复状态隔离故障区后，系统大体稳定后，逐步恢复131、单一自动化阶段的特点（1）继电保护、远动和自动化自成体系；（2）对单一设备或单一过程用分立的自动装置实现单一功能；（3）各发电厂和变电站之间的自动装置没有联系；（4）调度员靠远动送来的信息，根据经验通过电话或远动调度。2、综合自动化阶段的特点用一套自动化系统完成以往多套系统才能完成的工作。3、网络化和智能化五、电力系统自动化的发展历程141、规模越来越大大电网的优越性：时差、季节差、错开负荷高峰，减少装机容量利于采用大机组、节省投资和运行费用故障时出力互相支持，提高可靠性经济合理利用水力、火力、核能；解决能源与负荷分布不平衡2、复杂化规模大导致结构复杂矿口、水电厂：长距离高压交流、直流输电电压等级层次多、电站类型多样化部件多、环网重叠现代电力系统的特点现代电力系统的特点15典型停电事故1965年11月，美国东北部和加拿大联营电力系统停电。美东北部8个州，加拿大一部分，约2500万kW负荷，最长恢复时间13.5h。由于纽约州系统调度并不了解事故起因，对事故处理不力，影响了恢复时间→电力系统控制中心的改造1977年7月13日美国纽约市电力系统，主要原因：两次雷击使线路跳开，运行人员缺乏事故预想加操作失误，停电59m，前后25h，影响900万居民，损失3亿5千万美元→对运行人员培训1972年湖北电力系统，保护误动作，丹江－汉口线路断开，引起振荡，运行人员判断错误，造成武汉、黄石电压崩溃，使受端系统瓦解162003年8月14日16时11分，美国东部时间(北京时间8月15日4时11分)，美国东北部和加拿大联合电网发生大面积停电事故。这是一起由电网局部故障，扩大到电网稳定破坏，电压崩溃，最后造成电网瓦解，引起大面积停电的严重恶性事故。从8·14停电事件本身来看，反映了北美在电网规划、建设、调度和管理等方面存在一些突出问题。17中国2006年７月１日２０时４７分，５００千伏嵩郑Ⅰ、Ⅱ回线装置故障相继跳闸，电力调度员紧急迫停豫西电网合计２１５万千瓦的发电机组。２０时５９分，河南电网突然出现波动，豫西、豫中电网先后有多台发电机组跳闸，电力调度员下令紧急拉限负荷，维持河南电网发供电平衡，电网波动逐渐平息。２１时０３分，电力调度员令小浪底、三门峡水电厂迅速开机，解列的火电机组相继点火启动并网。２１时３８分，重要用户基本恢复供电，２３时２０分，损失负荷全部恢复，全省供电恢复正常。处置得当免除更大事故。18绪论－中国电网10起大停电事故（2003）

～1.浙江1972年7月20日电网瓦解事故，损失负荷35万千瓦(占事故前全网负荷的71.5%)，经济损失约200万元。2.湖北1972年7月27日大面积停电事故，造成武汉、黄石、黄冈地区全部停电，经济损失2400余万元。3.安徽1980年7月27日大面积停电事故，造成合肥以南及皖南大部分地区停电20—30分钟，经济损失60万元。4.华中1982年8月7日电网稳定破坏事故，造成湖北地区大面积停电，武钢、冶钢等重要用户严重受损，部分设备损坏，10小时后恢复正常。5.贵州1989年8月4日大面积停电事故，造成北部电网和清镇、贵阳、水城、都匀等电厂与主网解列，损失负荷47.4万千瓦，损失电量14.6万千瓦时。6.广东1990年9月20日大面积停电事故，造成广东北部电网与主网解列，北部电网频率崩溃，韶关、清远、肇庆三市全部停电，韶关、广州、南水、长湖四厂失去厂用电。事故历时3小时02分，损失负荷80万千瓦，损失电量177.1万千瓦时。7.新疆1993年3月14日大面积停电事故，造成系统瓦解事故，系统解列成三片运行。8.海南1993年4月24日大面积停电事故，造成海南全网瓦解，烧毁高压开关柜6面，波及16面；损失电量137万千瓦时。9.宁夏1995年9月9日大面积停电事故，损失负荷42万千瓦。10.西北1997年2月27日大面积停电事故，造成西安东部、咸阳、渭南地区大面积停电，商洛地区全部停电。19电网和电源必须统一规划，适度超前建设，这是保证电网安全的前提。只有统一规划，才能优化电源布局，优化电网结构，做到电源与电网相协调，送端和受端相协调，有功和无功相协调；只有启示一统一规划，才能做到输电网与配电网协调发展，二次系统与一次系统同步发展、协调动作；只有统一规划，才能使区域电网之间、省级电网之间以及省级电网与区域电网之间相互协调。长期以来，我国一直注重电网和电源的统一规划，在电网结构薄弱的情况下，对于保证电网安全发挥了重要作用。

20厂网分开后，电网必须实行统一调度，各方协调配合，才能提高防御事故的能力。历次电网事故都证明，在事故处理和恢复过程中，统一调度、统一指挥和协调配合非常重要，包括统一安排“黑启动”电源恢复方式和与其他互联电网的配合等，任何指挥和技术措施配合上的不协调，都会造成事故扩大，延缓恢复的时间。启示二21启示三：要加快建立和完善重大电网事故的应急处理机制。电网是涉及公共安全的基础设施，关系公众利益，必须从国家安全的角度，重视电网安全问题。国家要统筹考虑，建立健全电网重大事故的应急处理机制，保证公共安全。启示四：局部利益要服从全局利益。当电网的安全性和经济性发生矛盾时，要以保护国家和广大人民群众的根本利益为重，把保证电网安全放在第一位。尤其在事故发生时，要顾全大局，按照电网的统一调度和指挥，严格执行调度运行方案及反事故预案，采取有效措施，维护电网安全稳定运行，避免事故扩大。221、调度自动化目的控制整个电力系统的运行方式，使电力系统在正常状态下能满足安全、优质和经济地向用户供电的要求在缺电状态下做好负荷管理在异常和事故状态下迅速恢复正常供电六、调度自动化的基本内容23调度自动化系统过程：借助远动系统收集各个发电厂和变电所的信息，如开关状态、线路潮流等，经过调度分析与决策，对电力系统实施控制和调整，控制和调整命令经过远动系统下送执行。调度自动化分为：发电和输电调度自动化配电自动化24发电和输电调度自动化平台（1）SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）：主要实现数据采集、信息显示、监视控制、告警处理、事件顺序记录、数据计算、事故追忆等功能。（2）SCADA＋AGC＋EDC：

AGC（AutomaticGenerationControl）

EDC（EconomicDispatchControl）维持电力系统的频率水平，使发电出力跟踪系统负荷，维持联络线交换功率为规定值，使发电成本为最小地分配发电出力。25（3）EMS（EnergyManagementSystem）：

SCADA＋AGC＋EDC＋安全分析等高级功能。（4）EEMS（ExtendEMS）：适应电力市场需求的EMS。（5）AEMS(卢强院士)（6）PMU（同步相量测量）与WAMS（广域测量系统）（7）电网智能化262、火电厂自动化（1）火电厂自动化的发展过程

从机旁到集中到分散。27（2）火电厂自动化的主要功能自动检测和监视自动保护顺序控制连续控制管理和信息处理28（3）火电厂自动化系统计算机监视系统机炉协调主控制系统锅炉自动控制系统汽轮机自动控制系统发电机和电气控制系统辅助设备及其支持系统的自动控制系统293、水电厂自动化（1）水轮发电机组自动控制（2）水电厂自动电压控制（3）水电厂自动发电控制（4）水电厂计算机监控系统（5）水电厂自动化的发展简史304、变电站自动化5、配