电力系统自动基础概述

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1、电力系统综合自动化先修课程：电力系统分析、继电保护、发电厂电气主系统主要参考书：（1）《电力系统自动化》，北京大学出版社，孟祥忠（2）《电力系统自动控制新技术》，科学出版社，郭培源（3）《电力系统自动装置原理》，中国电力出版社，杨冠城（4）《变电站综合自动化技术》，中国电力出版社，黄益庄第一讲电力系统自动化基础电力系统自动化是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,配电自动化电力系统自动化除包括继电保护与自动装置外，电力通信、调度自动化及自动调控设备等二次系统

2、的种种装备都是必备的。本讲主要从现代电力系统自动化的作用及其重要组成部分来讲述电力系统自动化基础知识。1.1概述1.1.1电力系统运行控制的特点电力系统同其他的工业系统相比有着明显的特点，主要表现在以下几个方面。1.电能不能大量储存2.电能供应的重要性3.暂态过渡过程十分迅速4.电力系统结构复杂性1.1.2电力系统运行控制目标电力系统运行控制的目标，就是始终保持整个电力系统的正常运行，安全经济地向所有用户提供合乎质量的电能。同时，在电力系统发生偶然事故的时候，能够迅速排除故障，防止事故扩大，并尽

3、快恢复电力系统的正常运行。保证电力系统运行的安全可靠保证电能质量保证电力系统运行的经济性保证电力系统运行的安全可靠电力系统的安全运行控制可以用等式约束条件和不等式约束条件来描述。在稳态运行中，电力系统应能持续不间断地完成发电、输配电和供电的生产过程，在数量和质量上满足用户用电要求。为此，必须保证满足两种条件方程，也称为约束方程。(1)等式约束条件系统发出的总的有功功率和无功功率应在任一时间与总的有功和无功负荷(包括网损)相等，即不等式约束条件为了保证系统安全运行，有关电气设备的运行参数都应处于运

4、行允许值范围内，即电力系统的运行状态由两种约束条件可将系统的运行分为五种状态，即正常状态、预警状态、紧急控制状态、崩溃状态和恢复状态等。随着运行条件的改变，电力系统将在各种状态之间进行转换，如图所示。正常状态：所有等式和不等式约束条件都满足预警状态：所有约束条件仍然满足，但是备用储备减少紧急控制状态：不等式约束被破坏，系统安全水平为零，系统仍然完整崩溃状态：等式和不等式约束都被破坏，系统不再完整，系统大部分负荷丧失恢复状态：一旦崩溃停止，如果仍有设备运行在额定容量之内，或某些设备紧跟崩溃而重新启

5、动，则系统可能进入恢复状态。保证电能质量衡量电能质量的标准是频率、电压和波形三项指标。频率是电能质量标准中最严格的一项，频率允许的波动范围在我国是50±0.2Hz（有的国家是50±0.1Hz）。使频率稳定的关键是保证电力系统有功功率的供求数量时时刻刻都是平衡的。电压允许偏移范围一般是额定电压的±5%左右。发电机发出电压的波形是正弦波，由于电力系统中各种电器设备在设计时都充分考虑了波形问题，在一般情况下，用户得到的电压波形也是正弦波。如果波形不是正弦波，其中就会包含许多种高次谐波成分，这对许多电子

6、设备会有很大的不良影响，对通信线路也会造成干扰，还会降低发电机的效率，甚至还可能造成电力系统发生危险的高次谐波谐振，使电力设备遭到严重破坏。现代柔性电力系统中广泛应用电力电子设备装置，产生谐波的主要根源。因此，要加强对波形的自动监测和采取有效的抑制措施。保证电力系统运行的经济性电力系统运行控制的目标，除了首要关注的安全问题和电能质量问题外，还应当合理安排各类发电厂所承担的负荷，力求降低发电成本，减少网络传输损失，已获得最大的经济效益，全面地提高整个电力系统运行的经济性。