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电力系统调度自动化2013-2014第一学期电气10级释名课名：电力系统调度自动化（对象目标方法）教材名：《电网监控与调度自动化》安全稳定经济优质可靠N-1原则电网的功能是什么?现代电网具有哪些特点？如何从宏观上对电网进行分析?电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种?电力系统通信网的功能是什么？各子系统的作用如何？电力系统电网组成电力工业的发电及其动力系统、输电、变电、配电、用电设备，也包括调相调压、限制短路电流、加强稳定等的辅助设施，以及继电保护、计量、调度通信、远动和自动调控设备等所谓二次系统的种种设备的总和统称为电力系统，它是按规定的技术和经济要求组成的，并将一次能源转换成电能输送和分配到用户的一个统一系统。一般我们把电力系统中的发电、输电、变电、配电等一次系统及相关继电保护、计量和自动化等二次网络统称为电力网络，俗称电网。什么是电力系统的安全和稳定？经济运行？安全是指运行中所有电力设备必须在不超过它们的允许电流、电压和频率的幅值和时间限额内运行，不安全的后果可能导致电力设备的损坏；稳定是指电力系统可以连续相符合正常供电的状态。电力系统稳定是指当电力系统受到扰动后，能自动地恢复到原来的运行状态，或凭借控制设备的作用过渡到新的稳定状态运行。同步运行稳定性（功角稳定性）频率稳定性电压稳定性同步稳定性：静态稳定性暂态稳定性动态稳定性电网经济运行就是在整个系统发电量一定的条件下，合理分配发电厂的有功功率负荷率，使系统一次能源消耗最少，合理配置无功资源，提供功率因数，改进电网的结构和参数，组织变压器经济运行，以降低电力网电能损耗。N-1准则？判定电力系统安全性的一种准则。又称单一故障安全准则。按照这一准则,电力系统的N个元件中的任一独立元件（发电机、输电线路、变压器等）发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电；不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。当这一准则不能满足时，则要考虑采用增加发电机或输电线路等措施。N－1原则与可靠性分析相比较,它的计算简便,不需搜集元件停运率等大量原始数据，是一种极为简便的安全检查准则，在欧美一些电力公司得到了广泛应用。但对“独立元件”的定义不尽相同，如有的公司规定为一输电元件（线路或变压器）和一发电机组，或者两台发电机组。中国某些电力部门在电网规划中也采用了N－1原则，一般规定一个独立元件为一台发电机组，或一条输电线路，或一台变压器。判断线路是否过负荷，通常使用线路发热条件的载流量极限值。电力系统三道防线？《电力系统安全稳定导则》（DL755-2001）第一道防线（第一级安全稳定标准保持稳定运行和电网的正常供电）：由继电保护装置快速切除故障元件，最直接最有效地保证电力系统暂态稳定；第二道防线（第二级安全稳定标准保持稳定运行，但允许损失部分负荷）：采用稳定控制装置及切机、切负荷等措施，确保在发生大扰动情况下电力系统的稳定性；第三道防线（第三级安全稳定标准，当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失）：当电力系统遇到多重严重故障而稳定破坏时，依靠失步解列装置将失步的电网解列，并由频率及电压紧急控制装置保持解列后两部分电网功率的平衡，防止事故扩大、防止大面积停电。什么是电网的安全自动装置？都有哪些？电网的安全自动装置就是当电力系统发生故障或异常运行时，为防止电网失去稳定和避免发生大面积停电，而在电网中普遍采用的自动保护装置。如自动重合闸、备用电源和备用设备自动投入、自动切负荷、按频率（电压）自动减负荷、发电厂事故减出力或切机、电气制动、水轮发电机自动启动和调相改发电、抽水蓄能机组由抽水改发电、自动解列及自动快速调节励磁等装置。其作用就是以最快的速度恢复电力系统的完整性，防止发生和终止已开始发生的足以引起电力系统长期大面积停电的重大系统事故，如使电力系统失去稳定，频率崩溃和电压崩溃等。安全自动装置按其在电网中的作用包括如下三点。（1）维持系统稳定的有快速励磁、电力系统稳定器、电气制动、快关汽门及切机、自动解列、自动切负荷、串联电容补偿、静止补偿器及稳定控制装置等。（2）维持频率的有按频率（电压）自动减负荷、低频自启动、低频抽水改发电、低频调相转发电、高频切机、高频减出力等。（3）预防过负荷的有过负荷切电源、减出力、过负荷切负荷等。电网的功能是什么?现代电网具有哪些特点？电网是电源和用户之间的纽带，其主要功能就是把电能安全、优质、经济地送到用户。电力工业发展的实践表明，要实现这一目标，这种优越性，就必须建设一个现代化的电网。大电网具有不可取代的优越性，而要充分发挥现代电网的特点主要包括：（1）主网架由强大的超高压系统构成。（2）各电网之间联系较强。（3）电压等级简化和供电电压提高。（4）具有足够的调峰、调频、调压容量，能实现自动发电控制（AGC）。（5）具有较高的供电可靠性。（6）具有相应的安全稳定控制系统。（7）具有高度自动化的监控系统和电能量自动计量系统。（8）具有高度现代化的通信系统。（9）具有适应电力市场运营的技术支持系统。（10）有利于各种能源的合理利用。（11）具有高素质的职工队伍。如何从宏观上对电网进行分析?组成电网的发电、输电、变电、配电、用电等设备，从电路原理上理解，无外乎是由电阻、电抗和电容三个元件组成的多重环网电路，由于发电设备是旋转设备，电路中建立的电压和流动的功率（包括有功功率和无功功率）是交流分量，因此分析电路中的电压、电流、功率的关系就必须以基尔霍夫定律和矢量分析为基础，在掌握好电阻、电抗和电容间的电气关系前提下，用电路基本定律和矢量图的分析方法即可对电网中的诸如电压（势）、电流、功率和损耗进行分析。如何从宏观上对电网进行分析?组成电网的发电、输电、变电、配电、用电等设备，从电路原理上理解，无外乎是由电阻、电抗和电容三个元件组成的多重环网电路，由于发电设备是旋转设备，电路中建立的电压和流动的功率（包括有功功率和无功功率）是交流分量，因此分析电路中的电压、电流、功率的关系就必须以基尔霍夫定律和矢量分析为基础，在掌握好电阻、电抗和电容间的电气关系前提下，用电路基本定律和矢量图的分析方法即可对电网中的诸如电压（势）、电流、功率和损耗进行分析。电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种?变电站是电网中的线路连接点，是用于变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，是电力网的枢纽。其包含的设施主要是起变换电压作用的变压器设备，除此之外，变电站的设施还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置，调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。一般我们把其中变压器、母线、断路器、隔离开关、电缆等传送和分配负荷的一次设备及继电保护、自动化控制、直流系统等二次设备叫做变电站的主设备。其他如架构、建筑等叫做变电站的辅助设备。变电站可分为枢纽变电站、区域变电站和地区变电站，当枢纽变电站全站停电时，将引起地区电网瓦解，造成大面积停电，严重时甚至影响整个电网的几个省、市的正常供电。电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种?变电站是电网中的线路连接点，是用于变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，是电力网的枢纽。其包含的设施主要是起变换电压作用的变压器设备，除此之外，变电站的设施还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置，调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。一般我们把其中变压器、母线、断路器、隔离开关、电缆等传送和分配负荷的一次设备及继电保护、自动化控制、直流系统等二次设备叫做变电站的主设备。其他如架构、建筑等叫做变电站的辅助设备。变电站可分为枢纽变电站、区域变电站和地区变电站，当枢纽变电站全站停电时，将引起地区电网瓦解，造成大面积停电，严重时甚至影响整个电网的几个省、市的正常供电。电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种?电力系统通信网的任务是为电网生产运行、管理、基本建设等方面服务，主要功能应满足调度电话、行政电话、电网自动化、继电保护、安全自动装置、计算机联网、传真、图像传输等各种业务的需要。电力系统通信网的子系统及作用为：（1）调度通信子系统，该系统为电网调度服务。（2）数据通信子系统，这个系统为调度自动化，继电保护、安全自动装置、计算机联网等各种数据传输提供通道。（3）交换通信子系统，这个系统为电力生产、基建和管理部门之间的信息交换服务。电力系统通信网电力系统通信网的任务是为电网生产运行、管理、基本建设等方面服务，主要功能应满足调度电话、行政电话、电网自动化、继电保护、安全自动装置、计算机联网、传真、图像传输等各种业务的需要。电力系统通信网的子系统及作用为：（1）调度通信子系统，该系统为电网调度服务。（2）数据通信子系统，这个系统为调度自动化，继电保护、安全自动装置、计算机联网等各种数据传输提供通道。（3）交换通信子系统，这个系统为电力生产、基建和管理部门之间的信息交换服务。第一章概述第一节电力系统运行及监控与调度自动化第二节电网监控与调度自动化系统的结构与功能第一节电力系统运行及监控与调度自动化一电力系统的运行状态1、进行电力系统运行状态划分的目的2、电力系统运行状态划分的标准(视角和范围)2.1设备角度各设备均运行于参数允许范围之内。2.2系统角度母线（节点）电压线路功率系统频率备用情况电力系统运行中的约束条件1、系统负荷需求（等式约束，未计及网损，E）GiLiGiLiPPQQ,min,max,min,max,min,max,min,max,maxiiisssGiGiGiGiGiGiijijVVVfffPPPQQQII2、运行约束（无潮流电压越限，不等式约束，C）3、可靠性约束（预想事故分析检查，R）电力系统的运行状态正常运行状态（满足负荷要求，有一定的安全储备）警戒状态（预防性控制）系统崩溃（切机、切负荷、断开线路）紧急状态（紧急控制）恢复状态（重新并列）恢复对用户供电储备系数减小或干扰概率增大由于外界干扰使电压、频率、潮流越限解列不安全安全危险系统解列二电力系统控制的分类按控制对象时间特性假设条件按控制对象分类的三大自动控制系统1、AGC(AutomaticGenerationControl)自动发电控制（AFC）2、AVC(AutomaticVoltageControl)自动电压控制3、ASC(AutomaticStateControl)自动稳定控制视角：横向（维度）纵向（深度）AGC(AutomaticGenerationControl)正常运行时的频率控制在负荷正常变化时，自动调节发电机的有功出力，以保持有功供需平衡和频率稳定，保持系统联络线的功率为规定值。同时，在调节发电功率时，还要考虑按最经济原则（EDC）分配各机组处理。紧急状态下的频率控制在系统中有功功率出现大的扰动，频率出现大的偏差时，强力调控频率使其尽快返回正常值，以保证电力系统的运行安全。按时间特性1、实时控制就地装置完成2、非实时控制集中式控制系统完成电力系统自动化系统基本构成1、信息就地处理系统就地、分散配置，控制、保护2、信息集中处理系统信息采集、通信、远方控制信息就地处理系统继电保护自动装置•同步发电机并列装置•电压、无功自动调节装置•频率及有功功率自动调节装置•低频自动减负荷装置•故障测距、小接地选线•备用电源自投入•自动重合闸信息集中处理系统变电所发电厂调度中心变电所发电厂变电所保证电力系统在进入电力市场时代后安全、优质、经济运行的支柱。继电保护安全自动装置安全稳定控制系统电网调度自动化系统电力专用通信网系统电力市场技术支持系统电力系统自动化系统基本构成按假定条件第一条件：时间性质过去现在将来（1）将来预防性控制按假定条件1、时间性质（2）过去现在基于当前所处状态的定义假定系统稳定运行，控制操作不会影