电力系统自动化____第三版(王葵、孙莹编)绪论.ppt

1、Introduction,电力系统物理构成 电力系统运行特性,1,现代电力系统的特点,电力系统构成,2,高电压 交流：500kV，750kV，1000kV；直流：500kV， 800kV， 1000kV 大机组 600MW, 1000MW, 1250MW 大电网 区域联网规模越来越大 电源类型多 火电、水电、核电、风电、太阳能、潮汐、生物发电等,构成特点,3,中国电网,4,发电、输电、用电同时完成 目前还没法实现电能的大规模存储 负荷总是在不断变化 趋势的规律性和短期的偶然性并存 大部分系统暴露于外部扰动之下 雷击、风、树 车辆、飞行物 鸟、小动物、误操作 恶劣天气（冰）,运行特点,5,分层分

2、级控制 地区级电网、省级电网、区域电网、国家电网 直接控制器、监督控制、寻优功能（多设备）、协调控制（全系统范围） 安全自动装置在电力系统运行中发挥着重要作用 自备投、重合闸、并列、励磁、调速等,6,保证供电质量 电压质量、频率质量、谐波质量 提高供电可靠性 可靠持续供电，不停电 保证电力系统安全运行和经济运行。 降低运行成本、防止安全事故的大停电的发生,电力系统自动控制的目标,7,频率和有功功率综合自动控制 通过电厂的基本调频(调速)装置(发电机转速自动控制系统)，维持系统频率在额定值运行，控制地区系统间联络线上的交换功率为协议限定的数值。同时在满足系统安全运行的前提下，控制参与经济运行的电

3、厂或机组出力为最经济状态。 电压和无功功率综合自动控制 通过电厂或变电所的基本调节装置(同步发电机的自动调节励磁系统)或无功补偿装置等，维持监视点电压为给定值，尽量使无功功率就地平衡，避免长距离输送较大的无功功率引起过多的电压损耗和线损，使无功旋转备用在系统各地区均匀分布，防止因局部故障造成电压崩溃。,电力系统自动控制分类,8,时间尺度差异巨大,电力系统控制的特点,图2 不同控制类别的时间尺度特征,9,Case Study,“8.14” 大停电 直流输电,10,2003.8.14北美大停电波及到美国的俄亥俄州、密歇根州、宾夕法尼亚州、纽约州、佛蒙特州、麻萨诸赛州、康涅狄格州、新泽西州(8个州）

4、以及加拿大的安大略省，估计有5000余万居民受到影响，停电负荷约为6180万千瓦；美国估计损失40-100亿美元，加拿大在8月份GDP下降0.7%,失去1890万工作小时，安大略的制造业销售量下降了23亿加元； 8月15日，美国总统布什、加拿大总理克雷蒂安提出成立美加电力系统停运联合特别调查工作组对此次大停电事件的原因进行调查，并研究如何减少今后大停电的可能性； 任命美国能源部长斯宾塞亚伯拉罕（Spencer Abraham）和加拿大自然资源部长赫布达利瓦(Herb Dhaliwal)共同领导美加特别调查工作组（加方第2阶段后由John Efford继任）。,“8.14”大停电概况,11,13

5、:31 EDT，第一能源公司（FE）的Eastlake的5号机组跳闸。 14:14 EDT之后不久， FE控制室的警报和记录系统失效，在大停电发生之后才得以恢复。 15:05EDT后，某些FE的345KV输电线路由于与输电通道上长得过高的树木发生接触而开始跳线。 大约到15:46 EDT，当FE、MISO和邻近的电力公司开始认识到FE系统处于危险当中的时候，应该采取的措施是紧急甩掉克利夫兰和阿克伦城(Akron)周边至少15002500MW的负荷，然而这种做法却没有得到实施。 15:46 EDT后，位于北俄亥俄州的FE的几条关键345kV线路的断开导致下一级138KV的线路开始失效，进而导致了

6、FE的Sammis-Star345kV线路在16:06 EDT的跳开,“8.14”大停电基本过程,12,对树放电跳闸,事故成因之一,13,元件（设备）保护 与 系统保护的协调； 信息与决策系统； 第三道防线； 在线安全稳定分析与控制。,启示,14,Thomas A. Edison: “My personal desire would be to prohibit entirely the use of alternating currents. They are as unnecessary as they are dangerous. I can therefore see no justi

7、fication for the introduction of a system which has no element of permanency and every element of danger to life and property.”,直流输电,Nikola Tesla,Thomas A. Edison,15,无无功 无频率 潮流完全可控 减少损耗,优点,16,高压直流输电 不同系统频率 对相连电网无额外短路功率 潮流完全可控,应用领域,17,直流微电网 面向用户 与新能源发 电结合 电压控制,Cont,18,交直流互联 超高压、低压电网 控制策略改进 无频率控制 限流控制

8、 保护措施改进 直流保护 直流断路器,启示,19,本课程主要内容,后续课程简介,20,第一章讲发电机同步并列的自动化原理。这是将同步发电机一台台投入系统进行并列运行，以组成电力系统的基本步骤。 第二章将电力系统励磁自动控制系统，主要讲励磁系统构成、基本原理，以及发电机端电压的自动调整等。 第三章讲电力系统频率和有功功率的调节。就电力系统的频率特性和调频的有关问题展开讨论，阐述经济调度和自动调频的问题，以及按频率自动减负荷装置的动作原理。,21,第四章讲电力系统电压调整和无功功率控制技术。就电力系统电压控制的措施、电压的综合控制及无功电源的最优控制展开讨论，阐述了电压控制的意义和方法。 第五、六、七章均讲图调度所功能的自动化问题。第五章介绍能量管理系统（EMS）的基本监视与控制功