电力系统自动化导论

电力系统自动化导论上海交通大学电气工程系内容电力系统自动化的概念的引入电力系统自动装置的功能电力系统自动装置的发展历程电网监控和调度自动化的功能电网监控和调度自动化发展趋势课程的教学安排学习方法和考核要求电力系统自动化的概念的引入电力系统的形成和发展1831年，法拉第发现了电磁感应定律,随后发明了交流发电机、直流发电机1882年，第一次高压输电1885年，实现单向交流输电；1891年，实现了三相交流输电。•起于劳芬镇，终于法兰克福•全长178km•升压变压器将电压升高至25000v•用两台降压变压器将电压降至112v1891年第一个远距离输电系统•汽轮机取代蒸汽机•交流电取代直流电•高电压取代低电压•输电距离增加更大的电力系统出现电力系统的形成和发展近代电力系统的特点•可再生能源比例逐步增大•分布式电源比例逐步增大•负荷成分发生巨大变化电源和负荷特点•调度运行高度自动化•系统管理高度信息化运行与管理特点•交流输电电压超过1000kV•直流输电电压达到±800kV•输电距离超过1000km•输电功率超过3000MW输电电压与距离特点智能电网智能电网是世界各国电力工业应对未来挑战的共同选择，是21世纪电力系统的发展方向。信息化自动化互动化自愈兼容优化互动集成国家电网对智能电网的理解国际对智能电网的理解北美8.14大停电北美大停电影响区域:NEUSA(8States)Canada(2Provinces)人口:50million输电网:54,000km(34,000miles)发电机:290units负荷:61,800MW恢复时间:1daytoNewYorkCity2daystoDetroitOtherparts,upto4days损失:U.S.,$4–10billionCanada,$2.3billion(Canadian)北美大停电北美大停电大停电原因北美历史上的大停电11.9,1965–Northeast7.13,1977–NewYorkCity12.22,1982–WestCoast7.2-3,1996–WestCoast8.10,1996–WestCoast6.25,1998–MAPP我国历史上的大停电1996北京大面积停电1985大连大面积停电1980湖北黄石大面积停电1973上海、常州、新安江发生大面积停电电力系统运行状态正常运行状态－绿色（满足负荷要求，有一定的安全储备）警戒状态－黄色（预防性控制）紧急状态－红色（紧急控制）系统崩溃－黑色（切机、切负荷断开线路）恢复状态－黄色（重新并列）解列储备系数减小或干扰概率增大由于外界干扰使电压、频率、潮流越限N-1学过的课程对电力系统安全有何作用?继电保护电力系统分析发电厂电气部分•快速切除故障•潮流计算•短路计算•稳定计算•变电站主接线电力系统自动化电力系统自动装置同步发电机自动并列自动调节励磁自动调频自动按频率减负荷电网监控与自动化系统电网调度自动化变电站自动化配电自动化电力系统信息建模与集成发电输电变电配电用电发电输电变电配电用电调度自动化火电厂自动化水电站自动化变电站自动化配电自动化电力设备自动装置RTU或ECS电力设备自动装置Modem或网卡Modem或网卡运行状态和参数控制和调节命令运行状态和参数控制和调节命令Modem或网卡发电厂变电站通信线路或网络至上层调度中心或其他信息系统电力系统远动系统远动终端通信系统调度主站端通信设备配电站、配电设备电力自动化系统通信设备通信设备前置机系统主服务器及工作站人机联系设备RTU/FTU/综合自动化装置前置机电力系统自动装置的功能调整系统电压调整系统频率同步发电机自动并列在电力系统运行过程中，经常需要把同步发电机投入到系统上去进行并联运行。把同步发电机投入电力系统作并联运行的操作称为同期操作(并列操作)。进行同期操作所需要的装贡称为同期装置。同期的方式有两种：(1)准同期。将已经励滋的发电机在达到一定条件后投入电力系统。(2)自同期。将未被励磁的发电机达到额定转速时投入电力系统，随即加上励磁机被拉入同步。同步发电机自动调节励磁自动调节励磁装置执行着下列任务：(1)在正常运行情况下，维持发电机端或系统中某一点的电压在给定的水平。(2)合理地分配并列运行的机组间的无功功率。(3)提高电力系统的静态稳定极限。(4)在电力系统发生故障时，按给定的要求强行励磁．从而改善系统运行的动态稳定性。(5)故障切除后加速系统电压的恢复，改善异步电动机的自起动条件。(6)当发电机失去励磁而转入异步运行或发电机进行自同期并列时，改善系统的工作条件电力系统自动调频电网频率调节是控制发电机的输入功率使之与负荷所需功率之间的平衡。保证电力系统的频率偏差不超过0.2Hz。调频涉及二次调节。频率变化时，调速器反映，控制原动机输入，进行一次调节。二次调节依靠自动发电控制AGC进行。自动按频率减负荷在系统内热备用容量不足的情况下，为保证系统的安全运行，当系统发生事故出现较大的功率缺额引起系统频率下降时，根据频率下降的程度，应自动断开一部分不重要的负荷．以阻止频率的下降。这种自动断开一部分不重要用户的任务是由按频率自动减负荷装置完成。电力系统自动装置的发展历程自动装置常规的自动装置数字式微机自动装置变电站（发电厂）综合自动化电网监控和自动化系统功能远动（RemoteControl）早在19世纪，人们就可以用遥控的方法点燃地雷，以及对炮弹的飞行参数进行记录，这就是早期远动技术出现的例子。在20世纪40年代，特别是第二次世界大战之后，由于军事上的需要，采用无线电遥测技术。20世纪50年代，美国与前苏联两国大力开展导弹和卫星的研制工作。20世纪60～70年代，人类已经进入宇宙航行的时代。我国远动技术从20世纪50年代起步，经过40年艰苦努力，从无到有，从简单到尖端，已在电力系统、大工厂及联合企业、气象、国防、航天、机器人、深海作业、核试验、核能利用、地震预报、生物医学、铁道、隧道、输油管道、引水排灌、环境保护等领域得到广泛应用。电网调度早期的电网调度所只能依靠电话来进行调度指挥，协调联网的电厂和变电站运行，查询各电厂、变电站的出力和各地区的负荷，处理电网事故。用电话指挥电网运行由于实时性差，常常造成事故得不到及时处理而扩大，造成较大的经济损失。由于电话调度已不能适应电网运行的要求，从而促进了电力远动技术的发展。电网调度自动化技术已经成为现代电力系统自动化的主要部分和核心内容，它是信息技术、计算机技术及自动控制技术在电力系统中的应用，电网调度自动化经过近20年的发展，在电力系统的安全经济运行中起着不可或缺的作用。电网调度自动化技术随着信息技术、计算机技术及自动控制技术的发展而日新月异，系统升级换代很快。返回首页电网监控和调度自动化系统通过发电厂和变电站的远动终端RTU采集电网运行的实时信息，通过信道传输到调度中心的主站系统，主站系统可以通过远动终端对电网实行远程控制，可以根据收集到的全网信息，对电网的运行状态进行安全性分析、负荷预测以及自动发电控制、经济调度控制等。远程监控组成电网调度自动化输电网数据采集和监控自动发电控制经济调度安全分析调度员模拟培训系统返回首页变电站自动化电气设备数字化采集处理继电保护微机化变电站电气设备遥控与遥调电压无功控制故障录波配电自动化配电网数据采集和监控馈线自动化配电站自动化地理信息系统AM//FM/GIS电网监控和调度自动化的发展历程远动终端RTU布线逻辑远动装置微机运动装置分布式微机运动装置变电站综合自动化主站系统单机系统双机备用系统分布式系统开放式系统全国调度自动化系统的应用返回首页四大网引进SCADA实用化高级应用软件实用化电网监控和调度自动化发展趋势下一代变电站自动化系统将从以下几个方面取得突破：基于IEC61850的面向对象的变电站自动化系统，基于光传感器OPT、OCT的全数字自动化系统基于高速数据网络实现全分散、免维护、无人值守的自动化系统大型电力变压器及高压断路器等的实时监控及状态检修的应用研究下一代调度主站系统将从以下几个方面取得突破：基于IEC61970CIM数据建模研究基于物理隔离的信息一体化安全集成研究基于可视化电力自动化图形技术研究基于电力市场环境下的扩展EMS算法研究电网优化运行决策支持系统研究电力系统安全预警决策支持系统研究返回首页课程的教学安排教材《面向对象的电力系统自动化》中国电力出版社刘东张沛超李晓露编著《电力系统自动装置原理》第四版中国电力出版社杨冠城主编课程的教学安排返回首页电力系统自动化课程教学进度：本课程基本情况如下：学期：2011-2012学年第2学期总课时：51课时分配：讲课42、（实验9）课程的教学安排返回首页周次教学内容课时1电力系统自动化导论2课时1数据采集处理4课时2发电机自动准同期并列（第二章）4课时3-4同步发电机自动励磁系统（第三章）6课时4-5电力系统自动调频（第五章）4课时5-6同步发电机同期、励磁调节器实验4课时7习题课,期中考试，小论文开题4课时8面向对象信息建模4课时9电力系统通信4课时10电网调度自动化，4课时11变电站自动化4课时12-13电网监控系统、实验变电站仿真实验习题课，小论文交稿6课时13期末考试2课时学习方法和考核要求学习方法专业课学习与基础课学习注重应用实践广泛阅读理解理解背景趋势深入理论分析寻找创新观点考核要求平时成绩课堂提问，双向交流情况实验出勤情况平时作业完成情况成绩构成：平时作业，实验20%、小论文10%、期中考试35%、期末考试35%参考资料《电力系统自动化》《电网技术》《IEEETrans.OnPowerSystem》《IEEEPower&EnergyMagazine》小结小结了解电力系统自动化课程培养学习兴趣掌握专业课学习方法了解考核内容联系方式刘东Email:[e-mail]再见！