5-fullenglishcourse

1、Wide-area Measurement System of Power Systems and Its Application,School of Electrical and Electronic Engineering, HUST,Prof. Shaorong WANG,2013 -Wuhan,INTRODUCTION TO THE COURSE,1 Course Type: Master Specialized Course 2 Teaching Type: Lecturing in English 3 Total Hours: 32 4 Credit: 2 5 Exam Type:

2、 Report in English 6 Teacher Team: Prof. Shaorong WANG, 16h Prof. Xiangning LIN, 8h Prof. Lin JIANG, 8h (University of Liverpool,UK) 7 Content: Part 1 Principle and Implementation Technology,16h Part 2 Applications, 16h,My Business Card: Shaorong Wang Prof. , Ph.D School of Electrical and Electronic

3、 Engineering, HUST, Wuhan, 430074, P. R. China Tel:Email: ,Principles of synchronous mapping,Chapter 5,What is mapping ？,A function is a kind of mapping.,如果X和Y为非空集合, 存在法则f, 对于X中的每个元素x, Y中存在唯一确定的元素y与之对应, 则称f为从X到Y的映射, 记为 f : XY,定义：,定义：,如果f是从集合X到集合Y的映射，那么， （1）对于Y中的任一元素y都是X中某元素x的像, 则称f是

4、X到Y的满射。 （2）如果对于X中任意两个不同元素x1x2, 总满足f(x1)f(x2), 则称f为X到Y的单射。 （3）如果f不仅是单射, 而且是满射, 则称f为双射。,定义：,如果f是X到Y的单射, 则对每个像y Rf （f的值域）, 存在唯一的元素x X, 满足f(x)y。定义新映射g g : R f X 则对于y Rf ，有 g(y)x , 且满足f(x)y。g称为f的逆映射。,监测的实质：,是实际物理系统状态到监测系统有定义的数据集合的映射过程。,切记：,Here and there things all are of the same characteristics.,Case:

5、power system state mapping,surjective mapping(满射)？ injective mapping(单射)？ bijective mapping(双射)？ Inverse mapping(逆映射)？,监测系统作为映射，时间有什 么要求呢？ 我们提出了同步映射的概念。,同步映射描述,N/X,t,O,偏大,偏小,提前,延迟,映射的数学描述,异步,同步,An implemented system of WAMS,Chapter 6,湖南电力系统状态GPS同步监测系统,6.1 应用背景 监测对象： 凤滩水电厂、柘溪水电厂、东江水电厂、 五强溪水电厂、石门火电厂、华

6、能岳阳火电厂； 云田500kV变电站、复兴500kV变电站（益阳）、 阳塘220kV变电站、天顶220kV变电站。,6.2 系统描述 A 系统构成 如图6.1所示。,6.2 系统描述 B 系统功能 （1）数据同步采集功能 （2）监视功能 （3）录波功能 （4）数据库功能 （5）数据共享功能 （6）监测系统本身的运行维护功能,6.2 系统描述 C 性能指标 （1）同步工作节拍：40Hz。 （2）同步时间误差：GPS信号正常时，时钟 同步误差小于10s，GPS信号连续失效8小 时内，时钟同步误差小于50s 。 （3）远程数据交换最大时延：25ms（在信道有 足够带宽的情况下）。 （4）发电机功角测

7、量误差：不大于10。,（5）电压相量测量误差：相位误差不大于10， 频率误差不大于0.01Hz，幅值误差不大于2。 （6）功率测量误差：不大于2。 （7）录波持续时间：长期连续录波，保留最近时间 10天的数据。 （8）监视计算机显示器数据刷新时间：1s。 （9）子站扩展能力：32个功能单元。 （10）中心站扩展能力：50个子站。 （11）服务器能力：允许30个用户同时访问。,中心站设备,子站监测屏,GPS 接收机天线,水电厂转子位置传感装置（一期）,水电厂转子位置传感装置（二期）,火电厂转子位置传感装置,Application fields of WAMS,Chapter 7,Acquire

8、dynamic process of power systems,CASE 1,问题1：你知道它在振荡吗?,电网振荡事故实例,1992年河北电网“1.15”事故 1992年东北电网“8.20”事故 1996年华北电网“5.28事故” 1996年8月10日美国电网大停电事故,电网振荡事故实例:1992年河北电网“1.15”事故,事故经过：1992年1月15日13点58分，河北南网220kV羊范变电站值班人员在完成用旁路202断路器转带292断路器的操作后，进行范柏线292断路器转停电的隔离开关操作时，因误操作造成范柏线出口三相短路。由于202断路器主保护拒动，使故障延时切除，引起系统振荡，使电网

9、解列，造成稳定破坏事故。,事故主要数据： (1)总故障电流：14731A (2)故障点弧光电阻(0.04+j0.04) (3)电网各控制点残余电压,电网振荡事故实例: 1992年河北电网“1.15”事故,(4) 系统振荡过程中，故障录波器最长者记录到故障后17s,共录有33个振荡周期，振荡周期最长为1.6s，最短为0.14s (5)高碑店振荡解列装置动作跳闸后，本网内振荡加剧，其振荡周期 由0.8s缩短为0.24s。上安电厂1号机停运后本网内振荡更加严重，其振荡周期 由0.24s缩短为0.14s。,电网振荡事故实例: 1992年河北电网“1.15”事故,电网振荡事故实例: 1992年东北电网“

10、8.20”事故,事故经过： 1992年8月20日13点01分，东北辽南电网220kV水(丰)草（河口）线C相对树放电引起水丰电厂和太平湾电厂与主系统失去稳定。系统振荡近90个周期甩掉部分负荷，约20s后系统拉入同步。,电网振荡事故实例: 1996年华北电网“5.28事故”,事故经过： 1996年5月28日，由于沙岭子电厂高压试验人员的误接线，使得沙岭子电厂三条500kV线路相继跳闸，造成系统失去稳定,系统振荡持续时间达1min44s,损失负荷800MW的稳定破坏事故。,1996年8月10日美国电网大停电事故,事故经过： 由于BPA电力公司输电走廊未对对电网有危险的树木进行修剪，使得事故前30m

11、in-1h内，3条500kV线路对树多次闪络而退出运行，恶化了运行条件。 1996年8月10日15点42分，因3条500kV线路跳闸，引发了与之相连的2-3条230kV线路相继过载跳闸。 临近电厂机组13台发电机在潮流大量变化的情况下，由于励磁系统问题而先后跳闸，系统出现0.224Hz的增幅振荡，其振幅逐渐发展为1000MW。,15点48分，2条太平洋交流联络线跳开，另一条随后跳开，大量潮流涌向东部，全网稳定破坏，发生不可控连锁反应，振荡解列装置和大量继电保护装置动作，电网裂解为4片。,1996年8月10日美国电网大停电事故,知道一些，不很清楚！,问题2：什么是电力系统振荡？,各并列运行的同步

12、发电机： 转子以相同的角频率旋转；转 子间摆开的电角度在允许的范围内； 出口电压标幺值近似相等。,电力系统同步运行的概念 （正常运行）,电力系统安全稳定导则的相关定义,静态稳定 是指电力系统受到小干扰后，不发生周期 性失步，自动恢复到初始运行状态的能力。,电力系统安全稳定导则的相关定义,暂态稳定 是指电力系统受到大干扰后，各同步发电 机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来运 行方式的能力。通常指保持第一或第二个振荡 周期不失步的功角稳定。,电力系统安全稳定导则的相关定义,动态稳定 是指电力系统受到小的或大干扰后，在自动调节 和自动控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性 的能力。动态稳定的过程

13、可能持续数十秒至几分钟。 后者包括锅炉、带负荷调节变压器分接头、负荷自动 恢复等更长响应时间的动力系统调整，又称为长过程 动态稳定性。电压失稳问题有时与长过程动态有关。,电力系统安全稳定导则的相关定义,与快速励磁系统有关的负阻尼或弱阻尼低频增 幅振荡可能出现在正常情况下，系统受到小干 扰后的动态过程中（称为小干扰动态稳定）， 或系统受到大干扰后的动态过程中，一般可持 续发展10s20s后，进一步导致保护动作，使 其它元件跳闸，问题进一步恶化。,电力系统安全稳定导则的相关定义,电压稳定 是指电力系统受到小的或大干扰后，系统 电压能够保持或恢复到允许的范围内，不发生 电压崩溃的能力。无功功率的分层

14、分区供需平 衡是电压稳定的基础。电压失稳可表现在静态 小干扰失稳、暂态大干扰失稳及大扰动动态失,电力系统安全稳定导则的相关定义,稳或长过程失稳。电压稳定可能发生在正常工 况，电压基本正常的情况下，也可能发生在正 常工况，母线电压已明显降低的情况下，还可 能发生在受扰动以后。,电力系统的同步振荡和异步振荡,当发电机转速偏离同步转速较小时的振荡称为同步振荡，此时发电机未失步。 当发电机转速偏离同步转速较大时的振荡称为异步振荡，此时发电机失步，处于异步运行状态。,同步发电机功角曲线,o,a,b,P,关于低频振荡的解释,o,问题3：传统监控系统能监控 电力系统振荡吗？,电力系统监控系统的功能 -电力系

15、统运行状态记录 -电力系统运行状态监视 -电力系统运行状态控制,（1）电力系统运行状态记录 采集和处理反映电力系统一次系统运行状态的各种信号，提取并记录有用信息的过程。电力系统运行状态记录系统主要包括以下装置或系统：, 用于记录和监视电力系统电能质量的相关装置或系统。例如，电网电压质量监测装置、电网频率质量监测装置、电网谐波监测装置等。, 用于记录电力系统正常运行状态的系统。例如，SCADA系统的数据库等。, 用于记录电力系统异常或故障状态的相关装置或系统。例如，电力系统故障录波装置、电力系统事件顺序记录装置、电力系统状态同步监测系统（在异常和故障情况下记录母线电压相量和发电机功角）等。, 用

16、于专门研究而设置的记录装置。如：为辨识发电机参数而装设的记录装置、为辨识负荷模型的而装设的记录装置等。,（2）电力系统运行状态监视 电力系统运行状态监视是采集和处理反映电力系统一次系统运行状态的各种信号，提取有用信息并将其与设定值进行比较，进而显示和告知当前电力系统所处状态的过程。电力系统运行状态监视系统可分为以下三个层次的设施：, 第一个层次的设施是装设在设备上或附近的反映相应设备运行状态的各类仪器仪表。在这一层次上实施监视需要人工巡视或安排人员在现场值班。显然，仅有这一层次的设施，监视一个发电厂或一个变电站已经很不方便，想要监视整个电力系统更是不可能。, 第二个层次的设施是各发电厂的集中监

17、视系统、各变电站的集中监视系统和电力系统调度中心的远程监视系统。仅处于这个层次时，设备的异常和故障必须靠人工识别。, 第三个层次的设施是各发电厂、各变电站和电力系统调度中心的计算机自动监视系统。,（3）电力系统运行状态控制 电力系统运行状态控制是通过反馈控制、改变设备的运行工况、投切设备和输电线路等手段使电力系统维持原来的稳定运行状态或使其进入新的稳定运行状态的过程。电力系统运行状态控制系统的内容非常丰富，但其中的装置或系统可归纳为如下几类：, 为满足在电力系统各种运行状态下的现场人工操作、中控室值班人工操作以及远程值班人工操作而装设的装置和设施。, 为保证电气设备运行特性而装设的各种自动控制装置（反馈控制）。例如，发电机励磁调节器、发电机组调速系统等。, 为保证电能质量和优化电力系统运行工况而装设的控制装置或系统。例如，变电站的自动电压/无功控制装置、全网电压/无功控制系统（AVC）、自动发电控制系统（AGC）等。, 用于切除和