电力系统自动化重点整理

第1章发电机的自动并列1、掌握并列操作的概念及对并列操作的要求。行并列的概念:将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列 操作。发电机的并列操作又称为“并车”、“并网”、“同期”。行对并列操作的基本要求:并列断路器合闸时， 冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值不宜超过12倍的额定电流。发电机组并入电网后，应能迅速进入同步 运行状态，进入同步运行的暂态过程要短,以减少对电力系统的扰动.2、掌握并列操作的两种方式及各自的特点。行并列操作的两种方式:准同期并列（一般采用）、自同期并列（很少 采用）。行准同期并列的概念：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处 系统侧的频率、电压相角、电压大小接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，这种方式称为准同期。行自同期并列概念：将一台未加励磁的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，机组的加速 度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器。片接着合励磁开关，给转子加励磁电流，在发电机电势逐步增长的过 程中，由电力系统将并列机组拉入同步运行。优点:操作简单，并列迅速，易于实现自动化。缺点：冲击电流大，对 电力系统扰动大，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。适用:只有在 电力系统事故、频率降低时使用.自同期并列不能用于两个系统之间的并列，也不用于汽轮发电机组3、掌握准同期并列的三个理想条件，了解并列误差对并列的影响。行（1） fG=fX或wG=wX:待并发电机频率与系 统频率相等,即滑差（频差）为零；（2） UG=UX:待并发电机电压与系统电压的幅值相等即压差为零；（3）6e=0:断路器 主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。的电压幅值差对并列的影响：产生的冲击电 流，在只存在电压差的情况下，并列机组产生的冲击电流主要为无功冲击电流。冲击电流的电动力对发电机绕组产生 影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害，必须限制冲击电流.合闸相角差对 并列的影响：当相角差较小时，冲击电流主要为有功电流分量。说明合闸后发电机立刻向电网输出有功功率，使机组 联轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不利的.合闸频率差对并列的影响：在有滑差的情况下，将机组投入 电网，需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减速力矩会对机组造成冲击。（滑差越大，并列时的冲击就越大，因而应该严格限制并列时的滑差。）4、掌握自动准同期装置的组成及各组成部分的任务。行自动准同期装置的组成频率差控制单元；检测UG与UX间的滑差角频率，且调节发电机转速，使发电机电压的频 率接近于系统频率.电压差控制单元；检测UG与UX间的电压差，且调节发电机电压UG，使它与UX间的电压差 小于规定值。合闸信号控制单元;检测并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，合闸控制单元就选 择合适的时间，即在相角差5 e等于零的时刻U，提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号第2章同步发电机励磁自动控制系统1、理解电力系统无功功率控制的必要性；质发电机是系统中主要的无功电源。为了保证系统的电压质量和无功潮 流合理分布，要求“合理控制电力系统中并联运行发电机输出的无功功率.2、掌握同步发电机励磁系统的任务；电压控制：在发电机不经升压直接向用户供电的简单系统电若供电线路不长，线路上电压损耗不大，单靠调节发 电机的励磁来控制发电机的端电压就能满足负荷对电压质量的要求控制无功功率的分配:发电机是系统中主要的 无功电源。为了保证系统的电压质量和无功潮流合理分布，要求“合理控制”电力系统中并联运行发电机输出的无 功功率。“合理控制”的含义：（1）每台发电机发出的无功功率数量要合理；（2）当系统电压变化时，每台发电机 输出的无功功率要随之自动调节，而且调节量要合理.1。同步发电机与无穷大系统母线并联运行的有关问题2。并 联运行各发电机间无功功率的分配提高同步发电机并联运行的稳定性改善电力系统的运行条件：当电力系统由 于种种原因，出现短时低电压时，发电机的励磁自动控制系统可发挥其调节功能，即大幅度地快速增加励磁电流以 提高系统电压来改善系统运行条件.水轮发电机组要求实现强行减磁:水轮发电机在因系统故障被切除或突然甩负 荷时，一方面由于水轮发电机组的机械转动惯量很大另一方面为了引水管道的安全，不能迅速关闭水轮机的导水叶, 致使发电机的转速急剧上升.如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流,则发电机感应电势有可能升高到危及定子 绕组绝缘的程度。因此要求励磁自动控制系统能实现强行减磁功能。3、掌握同步发电机励磁控制系统的组成及各组成部分的作用。行同步发电机励磁控制系统的组成：励磁功率单元（励磁功率单元向同步发电机提供直流电流.）励磁调节器（检 测和综合系统运行状态的信息，经相应处理后,产生控制信号，控制励磁功率单元，以得到所要求的发电机励磁电 流.）行对励磁调节器的要求：具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。系统正常运行时，励磁调节 器应能反映发电机电压高低，以维持发电机电压在给定水平.在调差装置不投入的情况下，励磁控制系统的自然调差 系数一般在1%以内。励磁调节器应能合理分配机组的无功功率。为此，励磁调节器应保证同步发电机端电压调 差系数可以在10%以内进行调整。对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有 失灵区。励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能，以提高暂态稳定和改善系统运行条件尸对 励磁控制单元的要求：要求励磁控制单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。在电力系统运行中，发电机依 靠励磁电流的变化进行系统电压和本身无功功率的控制.因此，励磁功率控制单元应具备足够的调节容量以适应电力 系统中各种运行工况的要求.具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度.从改善电力系统运行条件和提高电力系统 暂态稳定性来说，希望励磁功率单元具有较大的强励能力和快速的响应能力。因此，在励磁系统中励磁顶值电压和 电压上升速度是两项重要的技术指标.4、他励交流励磁机励磁系统他励交流励磁机系统的主副励磁机的频率都大于50Hz,主励磁机的频率为100Hz，副励磁机的频率一般为500Hz，以 组成快速的励磁系统。在图所示的他励式交流励磁机系统中，副励磁机是一个500Hz的中频发电机。它是自励式的交 流发电机，为保持其端电压的恒定，有自励恒压单元（一个简单的自动调节器调整其励磁电流，其励磁绕组由本机 电压经晶闸管整流后供电，由于晶闸管的可靠起励电压偏高，所以在启动时必须外加一个直流起励电压，直到副励磁 机的交流电压值足以使晶闸管导通时，副励磁机才能可靠工作，起励电源才可退出。5、静止励磁系统（发电机自并励系统）质优点：（1）励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用较少，可靠 性高。（2）不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可减小基建投资。（3）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很 快的励磁电压响应速度，可近似认为具有阶跃函数那样的响应速度。（4）由发电机端取得励磁能量，机端电压与机组 转速的一次方成比例.而同轴励磁机励磁系统输出的励磁电压与转速的平方成正比，这样，当机组甩负荷时静态励磁 系统机组的过电压就低;缺点：（1）静止励磁系统的顶值电压受发电机端和系统侧故障的影响,在发电机近端三相短 路而切除时间又较长的情况下.不能及时提供足够的励磁，以致于影响电力系统的暂态稳定.（2）由于短路电流迅速 衰减，带时限的继电保护能否正确的动作。6、自动励磁调节器的辅助控制最小励磁限制（也称“欠励磁限制”）瞬时电流限制最大励磁限制第3章电力系统频率及有功功率的自动调节1、一次、二次、三次调频的概念及区别。第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。第二种负荷变化 引起的频率偏移较大，必须由调频器参与控制和调整，这称为频率的二次调整.第三种负荷变化,调度部门预先编制的 的日负荷曲线，按照经济原则分配到各个发电厂间。2、电力系统中发电量的控制，一般分为三种情况：由同步发电机的调速器实现的控制、由自动发电控制（简称AGC）、 按照经济调度（简称EDC）3、什么是AGC调频?可以完成什么任务？行AGC是自动发电控制调频行可以完成的任务：1）维持系统频率为额定 值2）控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相等，使有功功率就地平衡3）在安全运行的前提下，在所管辖的范 围内，机组间负荷实现经济分配。4、掌握电力系统经济调度的原则,掌握自动发电控制的原理。-最经济的分配是按等微增率分配负荷。微增率是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值.皆等微增率法则就是 运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗（或费用）为最小。皆自动发电控制（AGC/EDC功能）原理:单台发电机组的AGC系统具有多台发电机的AGC系统（负荷分配器根据 输入的控制信号大小并且根据等微增率准则或其他原则来控制各台发电机输出功率的大小。）5、低频减载（1）按频率自动减负荷：在系统频率降到某值以下时，采取切除相应用户的方法来减少系统的有功缺额，使系统频率 保持在事故允许的限额之内。（2）频率降低较大对电力系统运行的危害系统频率降低使厂用机械的输出功率大 为下降，从而使系统所有发电机的有功输出功率进一步降低系统频率降低使励磁机等的转速相应降低对用户有 不利影响汽轮机对频率的限制频率升高对大机组的影响频率降低对核能电厂的影响6、自动低频减载（按频率自动减负荷装置“ZPJH）的工作原理 点1:系统发生了大量的有功功率缺额点2：频率 下降到fl，第一轮继电器起动，经一定时间 t1，点3:断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进行的计算。点3 -4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然由于 切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率将按3-4的曲线而不是3-3曲线继续下降。点4：当频率下降到 f2时，ZPJH的第二轮频率继电器启动，经一定时间 t2后，点5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。点5 -6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿56曲线回升，最后稳定在f8（2）.第4章电力系统电压调整和无功功率控制技术1、电力系统的无功功率电源有哪些？同步发电机同步调相机及同步电动机并联电容器静止无功功率补偿 器（Static VAR Compensator,简称SVC）高压输电线路的充电功率线路本身对地存在电容第5章电力系统调度自动化1、掌握电网调度的任务及电网调度自动化的任务.咳电力系统调度的任务:控制整个电力系统的运行方式。保证 供电的质量优良保证系统运行的经济性保证较高的安全水平一一选用具有足够的承受事故冲击能力的运行方 式保证提供强有力的事故处理措施。电力系统调度自动化的任务：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，有效的帮助电力系统调度员完成调度任务。2、掌握电网调度自动化的结构及各组成部分的功能.-电网调度自动化的结构：信息采集和命令执行子系统，即远动终端RTU （作用：采集各发电厂、变电所中各种 表征电力系统运行状态的实时信息，并根据运行需要将有关信息通过信息传输通道传送到调度中心，同时也接受调度 端发来的控制命令，并执行相应的操作。）信息传输子系统（信道）；作用:信息传输子系统是调度中心和厂站端 （RTU）信息沟通的桥梁。将远动终端的各种实时信息上传给主站，把主站发出的各种调度命令下达到各有关厂站， 即完成主站与远动终端之间信息与命令可靠、准确地传输。信息收集处理与控制子系统（调度端）；作用：信息 收集处理与控制子系统，是整个电力调度自动化系统的核心。3、电力系统调度中心计算机具备的两个功能口与所属电厂及省级调度等进行测量读值、状态信息及控制信号的远距离、高可靠性的双向交换简称为电力系统监 控系统.即 SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）本身应具有的协调功能。具有这两种功能的电力系统调度自动化系统称为能量管理系统EMS（Energy Management System）.4、行远方终端RTU的任务数据采集，模拟量，开关量，数字量，脉冲量数据通信执行命令其他功能：当 地功能，自诊断功能行掌握RTU的“四遥”功能及实现方法皆可以实现“四遥”功能遥测（YC）、遥信（YX）、遥 控（YK）和遥调（YT）.遥测：采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息；遥信:采集并传送电力系统中开关量的 实时信息；遥控：指接收调度中心主站发送的命令信息，执行对断路器的分合闸、发电机的开停、并联电容器的 投切等操作；遥调：指接收并执行调度中心主站计算机发送的遥调命令，如调整发电机的有功出力或无功出力、 发电机组的电压、变压器的分接头等。第6章配电管理系统1、输电网与配电网的区别。（1）配电网络多为辐射形或少环网，输电系统为多环网；（2）配电设备（如分段器、 重合开关和电容器等）沿线分散配置，输电设备多集中在变电站；（3）配电系统远程终端数量大，每个远程终端采 集量少，但总的采集量大，输电系统相反；（4）配电系统中的许多野外设备需要人工进行操作，而输电设备多为远程操 作；（5）配电系统的非预想接线变化要多于输电系统，配电系统设备扩展频繁，检修工作量大2、配电系统的SCADA有何特点？（1）基本监控对象为变电站10kV出线开关及以下配电网的环网开关、分段开关、 开闭所、公用配电变压器和电力用户,数据量通常要比输电系统多一个数量级。系统要求比输电SCADA系统对数 据实时性的要求更高.（3）系统对远动通信规约具有特殊的要求。（4）配电网为三相不平衡网络。（5）配电网直接面向 用户，对可维护性的要求也更高。（6）集成了管理信息系统（MIS）的许多功能，对系统互连性的要求更高，配电SCADA 系统必须具有更好的开放性。（7）必须和配电地理信息系统（AM/FM/GIS）紧密集成3、 配电系统通信方案有哪些？ （1）主站与子站之间，使用单模光纤子站与FTU之间，使用多模光纤。（3）TTU 与电量集抄系统的数据的转发，可以利用有线（屏蔽双绞线）方式采用现场总线（如RS485,CAN总线、LonWorks总 线等）通信。4、配电网自动化系统远方终端有几类？配电网自动化系统远方终端有馈线远方终端（包括 FTU，Feeder TerminalUnit 和 DTU, Distribution Terminal Unit）* FTU 分为三类：户外柱上 FTU，环网柜 FTU 和开闭所 FTU.所谓DTU，实际上就是开闭所FTU。配电变压器远方终端（TTU,TransformerTerminalUnit）变电所内的远方 终端（RTU）。5、馈线自动化的实现方式有几类？ 馈线自动化方案可分为就地控制和远方控制两种类型.-前一种依靠馈线上安装的重合器和分段器自身的功能来消除瞬时性故障和隔离永久性故障，不需要和控制中心通 信即可完成故障隔离和恢复供电;后一种是由FTU采集到故障前后的各种信息并传送至控制中心，由分析软件分析后 确定故障区域和最佳供电恢复方案，最后以遥控方式隔离故障区域，恢复正常区域供电。6、四次分段三次重合闸的操作顺序是怎样的？典型的四次分段三次重合的操作顺序为：分t1合分t2合分t2合分 -其中t1、t2可调7、负荷控制的种类。目前，电力系统中运行的有分散负荷控制装置和远方集中负荷控制系统两种。8、电能表的有几类？具有自动抄表功能，能用于远程自动抄表系统的电能表有脉冲电能表和智能电能表两大类。9、远程自动抄表系统的组成部分。远程自动抄表系统主要包括四个部分：具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机和中央信息处理机10、配电网中性点中性点不接地的配电网中性点不接地配电网中如果三相电压是对称的，则电源中性点的电位为零，但是由于架空线 路排列不对称而换位又不完全等原因，造成各相导纳并不相等,中性点产生位移电压，但由于数值较小,并不影响正常 运行.在发生单相接地故障时，中性点处电位升高为相电压，非接地相相对地电压升高为线电压，即1. 73倍相电压, 但线电压仍保持不变。此种接地方式的优点为:设置简单，不需要在中性点接任何装置；由于单相接地时电流小， 对邻近通信线路干扰小；单相接地时并不影响向用户供电，因此，对于规模不大的电网,从减少跳闸次数提高供电可 靠性方面考虑是合理的。但它也存在致命缺陷，对于中性点不接地配电网出现间歇电弧的概率很大。中性点经消弧线圈接地的中压系统消弧线圈是一个装设于中性点的可调电感线圈，当发生单相接地时，可形成与接 地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流从而使故障处的残余电流变得很小或接近于零，以促使电弧 自动熄灭；当电流过零电弧熄灭后,消弧线圈还可减小故障相电压的恢复速度，从而减小电弧重燃的可能性.这种接 地方式也称谐振接地方式。中性点经消弧线圈接地配电网发生单相接地时故障电流小，对邻近通信线路干扰小；另外 发生单相接地时并不影响向用户供电.由于中性点经消弧线圈接地配电网脱谐度不大，如线路不对称度很大,特别是 当发生断路器非全相操作时，或发生单相或两相断线时，若阻尼率小，某些条件可引起串联谐振，需加以防范。中 性点经低电阻接地的配电网中性点经低电阻接地方式，在以电缆为主的配网中，对供电可靠性的影响并不大。因 此，在以电缆为主且电容电流达到150A以上的1035kV系统中可选用低电阻接地方式综合考虑过电压与绝缘配 合、继电保护动作选择性，以及对通讯线干扰等因素，对10kV系统一般电阻值可选为10-20n.11、太阳能、风电对电网影响分布式发电并网对网损的影响分布式发电可能增大或者减小系统的损耗。分布式发电并网对电能质量的影响具体如下：（1）对系统电压波动的影响。（2）造成系统的电压闪变。（3 ）产生谐波污染。分布式发电并网对继电保护系统的影响分布式发电并网对电网可靠性的影响 在线路发生故障时，分布式电源可以为停电的用户供电，降低了年平均断 电时间。分布式发电并网对电网规划的影响大量分布式发电的接入降低了配电网对大型发电厂和输电网的依赖程度，节约了电网建设的成本，使得分布式电源的并网成为时下电网改造的热点。第7章变电所综合自动化1、了解变电站自动化的发展状况；理解变电站综合自动化的含义。行变电站自动化的发展状况：20世纪70年代以前，这些自动装置主要采用模拟电路、晶体管等分立元件组成， 对提高变电站的自动化水平，保证系统的安全运行，发挥了一定的作用20世纪80年代，随着大规模集成电路和 微处理器技术的应用，在变电站自动化阶段，将原来由晶体管等分立元件组成的自动装置逐步由大规模集成电路或微 处理器替代。国际上，20世纪70年代末开始变电站综合自动化的研究工作，于80年代开始进入实用应用。我 国从20世纪80年代末开始研制和开发，20世纪90年代进入应用阶段.行变电站综合自动化含义:变电站综合自动 化是在变电站应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬件系统或自动化装置代替人工进行各种运行 作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统.2、掌握变电站综合自动化系统的功能，熟悉变电站综合自动化系统的结构。行变电站综合自动化系统的基本功能体现在下述5个子系统的功能中:1）监控子系统数据采集事件顺序记录 故障录波和测距、故障记录操作控制功能安全监视功能人机联系功能打印功能数据处理与记录功能谐 波分析与监视2）微机保护子系统输电线路保护电力变压器保护母线保护电容器保护小电流接地系统自 动选线自动重合闸3）电压、无功综合控制子系统:变电站综合自动化系统必须具有保证安全、可靠供电和提高电 能质量的自动控制功能.电压和频率是电能质量的重要指标，因此电压、无功综合控制也是变电站综合自动化系统的 一个重要组成部分。4）低频减负荷控制及备用电源自动投入子系统：当工作电源因故障被断开后，能自动而迅速 的将备用电源投入，保证用户连续供电的一种装置，称备用电源自动投入装置。5）通信子系统：通信功能包括站内 现场级间的通信和变电站自动化系统与上级调度的通信两部分。行变电站综合自动化系统结构：1）集中式的结构2）分层（级）分布式系统集中组屏的结构3）分布分散式与集中相结 合的结构4）全分散式补充1、灭磁的主要方法有哪些？哪些基本要求？（1）主要有两种，一是将转子励磁绕组自动接到放电电阻灭磁另一种 是采用逆变灭磁。（2）短时间内使转子磁场内存储的大量能量迅速消释，而不致在发电机内产生危险的过电压2、叙述有差调频器有哪些特点？ 1,各调频机同时参加调频，没有先后之分。2,计划外负荷在调频机组间是按一定的 比例分配的。3,频率稳定值的偏差较大。3、电力系统电压的控制措施有哪些？1，控制和调节发电机励磁电流，以改变发电机端电压.2，控制变压器变比及调压。3,改变输送功率的分布，以 使电压损耗减小.4,改变电力系统网络中的参数，以减小输电线路电压的损耗。4、简述电力系统状态估计的步骤.1假定数学模型：假定没有结构误差，参数误差和不良数据的条件下，确定计算 所用的数学方法。2状态估计计算：根据选定的数学方法，计算出使“残差”最小的状态变量的估计值3检测：检查 是否有不良检测值混入或有结构错误的信息.4识别：是确定具体的不良数据或网络结构错误信息的过程。5、什么叫按频率下降自动减负荷/负载？当电力系统频率大幅度下降时，按频率下降的不同程度自动断开相应的非 重要负荷，阻止频率下降，并且频率迅速恢复到某期望值，以保证全系统的安全。6、分散与集中相结合的变电所综合系统有哪些优点？ 1，简化了变电所二次部分的配置大大缩小了控制室的面积.2, 减少了设备安装的工程量。3,简化了变电所二次设备之间的互接线，节省了大量连接电缆。4,分散与集中相结合 的变电所综合自动化系统可靠性高，组态灵活，检修方便。7、数字化变电站特点？ 1,采用新型电流，电压互感器代替常规电流，电压互感器将大电流，高电压直接变为数字 信号或者低电平信号。2,利用高速以太网构成变电所数据采集及状态和控制信号的传输系统.3,数据和信息实现基 于IEC61850标准的统一建模。4,采用智能断路器等一次设备，实现一次设备控制和监视的数字化。8、自动发电控制的四个基本任务是什么？ 1，使发电自动跟踪电力系统负荷变化2,响应负荷和发电的随机变化，维持 电力系统频率为额定值50HZ。3,在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交换功率为计划值。4,对周期性的 负荷变化按发电计划调整发电功率.5，监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求.;井发电机 监视和调 并列条件 的时间发 列的区别 经判断后人员手动乜优的臼动并列11浪置.如心差 图Z 儿和合恻信号控制单兀， .使它与电网的频率当演港务漩机的频件:电压问的腴、溯足林条件时自W2 11他励式交流励破机励磁系猊原理接税列岫系统L 17晚悠机励磁系统是国内运行经验最丰富的神系统。它有一个薄湖计次 伸滑动接蚀元件.随若发电机容破的增夕转于电旅也相应增力一