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电力系统自动化读书笔记
电力系统自动化读书笔记
篇一：
电力系统自动化的基本内容及认识
电力系统自动化的基本内容及认识
今天，实习的第四天，我们学习了有关于电力系统的组成、电力系统的自动化的知识。
首先老师为我们讲解了什么是电力系统，简单来讲电力系统就是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。
而电力系统的功能就是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。
一般来说电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电单位组成的整体，在同一瞬时，发电厂将发出的电能通过送变电线路，送到供配电所，经过变压器将电能送到用电单位，供给工农业生产和人民生活。
这也体现出了电能生产的特点即不能存储，必须做到即发即用。
所以为了发电厂、电网的安全稳定运行电力系统的自动化是必不可少的。
同时电力系统的自动化也是为了保障电能的品质，老师在课上介绍评价电能品质的三要素即电压、频率和波形的稳定。
而要实现这一切，也需要电力系统的自动化调节。
那么电力系统的自动化包括什么呢？
电力系统自动化是电力系统一直以来力求的发展方向，按照电能的生产和分配过程，电力系统自动化包括电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、电力系统反事故自动装置、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等7个方面。
随后老师又为我们图解了发电机的基本构造和发电机发电的基本原理。
简单来看，发电机由定子和转子组成，定子包括铁心和导体（电枢）；转子包括磁极和励磁绕组。
在发电的时候励磁绕组通上直流电从而产生磁场，转动转子定子导体由于与磁场有相对运动而产生交流电势，频率为f=pn/60,其中当p=1,n=1500r/s时f=50HZ。
所以转速的变化会带来频率的改变。
接着，老师又介绍了五大发电集团：
中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司，以及六大电网：
东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网、南方电网。
丰富了我们的课外知识。
老师接着为我们介绍电网的监控和发电机的并断网。
电网监控是由众多的远方终端和一个主控站，以及连接各个终端和主控站的数据通道构成。
它的特点是四遥：
遥测、遥信、遥控、遥调。
电网监控广泛应用计算机技术，数据通信和网络通信技术，自动检测技术和二次回路。
而发电机的并断网也不是随时可以进行的，只有当才能并网，并网后要调节有功和无功。
而当发电机有负载时不可断网。
篇二：
电力系统自动化基础知识总结
绪论
1、了解电力系统自动化的重要性。
①被控对象复杂而庞大。
②被控参数很多。
③干扰严重。
2、掌握电力系统自动化的基本内容。
在跨地区的电力系统形成后，必须建立一个机构对电力系统的运行进行统一管理和指挥，合理调度电力系统中各发电厂的出力并及时综合处理影响整个电力系统正常运行的事故和异常情况，这个机构称为电力系统调度中心。
①按运行管理的区域划分：
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电网调度自动化?
发电厂自动化（火电厂自动化、水电厂自动化）?
变电站自动化?
配电网自动化。
②从电力系统自动控制的角度划分：
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电力系统频率和有功功率控制?
电力系统电压和无功功率控制?
发电机同步并列的原理。
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。
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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”。
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对并列操作的基本要求：
①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1~2倍的额定电流。
②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。
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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）。
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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。
?
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QF，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。
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fG=fX：
待并发电机频率与系统频率相等，即滑差为零；UG=UX：
待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零；δe=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。
？
?
①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。
②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。
③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。
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自动准同期装置的组成①频差控制单元；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。
②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。
③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，控制单元就选择合适的时间每台发电机发出的无功功率数量要合理；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。
③提高同步发电机并联运行的稳定性④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。
⑤防止水轮发电机过电压：
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。
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同步发电机励磁控制系统的组成：
①励磁功率单元（励磁功率单元向同步发电机提供直流电流。
）②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。
）
4、了解各种类型励磁功率单元的特点（即交、直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用范围）。
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直流励磁机励磁系统按励磁机励磁方式不同分：
自励式直流励磁机励磁系统、他励式直流励磁机励磁系统
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交流励磁机励磁功率单元的组成：
交流励磁机（与发电机同轴）、硅整流器
5、了解励磁系统中转子磁场的建立和灭磁的作用及原理。
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磁场的建立：
在外部事故情况下，需要发电机转子磁场能迅速增强，达到尽可能高的数值，以弥补无功功率的缺额。
两个指标：
①强励顶值：
转子励磁电压的最大值（~2倍额定电流）②响应比：
磁场建立的速度
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灭磁：
当转子磁场已经建立起来后，如果由于某种原因（发电机绕组内部故障等）需要强迫发电机立即退出工作，在断开发电机断路器的同时，必须使转子磁场尽快的消失，否则转子磁场内存储的大量能量迅速消释，会使电机内产生危险的过电压。
6、掌握自动励磁调节器的基本原理，了解励磁调节器静态特性的合成；掌握同步发电机励磁调节器静态特性的调整，了解自动励磁调节器的辅助控制。
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自动励磁调节器的基本原理：
励磁调节装置是一个闭环比例调节器。
输入量：
发电机电压UG；输出量：
励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为IAVR。
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同步发电机励磁调节器静态特性的调整：
对同步发电机电压调节特性进行调整的目标，主要是为了满足运行方面的要求：
①保证并列运行发电机组间无功功率的合理分配；②保证发电机能平稳地投入和退出运行，而不发生冲击现象。
7、了解励磁控制系统的动态特性的分析方法。
第3章电力系统频率及有功功率的自动调节
1、了解电力系统频率及有功功率控制的必要性。
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电力系统频率控制的必要性：
1）频率对电力用户的影响①电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化②电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作。
③电力系统频率降低会使电动机的转速和输出功率降低，导致其所带动机械的转速和出力降低，影响电力用户设备的正常运行。
2）频率对电力系统的影响①频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹。
②频率下降到47～48HZ时，由异步电功机驱动的送风机等火电厂厂用机械的出力随之下降，使火电厂锅炉和汽轮机的出力随之下降，从而使火电厂发电机发出的有功功率下降，这种趋势如果不能及时制止，就会出现频率雪崩,会造成大面积停电，甚至使整个系统瓦解。
③在核电厂中，反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。
当频率降到一定数值时，冷却介质泵即自动跳开，使反应堆停止运行。
④电力系统频率下降时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，使异步电动机和变压器的无功消耗增加，引起系统电压下降。
如果电力系统原来的电压水平偏低，在频率下降到一定值时可能出现电压快速而不断地下降，出现电压雪崩,会造成大面积停电，甚至使系统瓦解。
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电力系统有功功率控制的必要性:
①维持电力系统频率在允许范围之内②提高电力系统运行的经济性③保证联合电力系统的协调运行
2、掌握电力系统负荷的功率频率特性，理解负荷频率调节效应系数的含义；掌握发电机组的功率频率特性，理解调差特性与有功功率分配的关系，掌握调速器的失灵区对调节特性的影响；掌握电力系统的频率特性，理解电力系统功率频率特性系数的含义，掌握一次调频与二次调频的概念及特点。
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负荷的功率—频率特性定义：
当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变，即Pl=F,这种有功负荷随频率而改变的特性称为负荷的功率—频率特性，即负荷的静态频率特性。
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当系统内机组的输入功率和负荷功率间失去平衡时，系统负荷也参与了调节作用，这种特性有利于系统中有功功率在另一频率下重新平衡。
这种现象称为负荷的频率调节效应。
通常用负荷的频率调节效应系数KL﹡来衡量负荷调节效应的大小。
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发电机组的功率—频率特性：
通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的功率—频率特性或调节特性。
发电机组的功率—频率特性取决于调速系统的特性。
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调差特性与有功功率分配的关系：
当发电机组的功率增量用各自的标么值表示时，发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比，与单位调节功率成正比。
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调速器的失灵区对调节特性的影响：
由于调速器的频率调节特性是条带子，因此会导致各并联运行的发电机组间有功功率的分配产生误差。
①△PW*与失灵度成正比，而与调差系数成反比。
②不灵敏区的存在虽然会引起一定的功率误差或频率误差。
但是，不灵敏区不能太小或完全没有。
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电力系统的频率特性：
电力系统主要由发电机组、输电网络及负荷组成，发电机组的功率—频率特性与负荷的功率、频率特性曲线的交点就是电力系统频率的稳定运行点。
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一次调频的概念：
当电力系统负荷发生变化引起系统频率变化时，系统内并联运行机组的调速器会根据电力系统频率变化自动调节进入它所控制的原动机的动力元素，改变输入原动机的功率，使系统频率维持在某一值运行，这就是电力系统频率的一次调整，也称为一次调频。
二次调频概念：
当机组负荷变动引起频率变化时，利用同步器（调频器）平移机组工频特性来调节系统频率，称为电力系统频率的二次调节，也称为二次调频。
3、了解电力系统自动调频的方法，理解积差调节与改进积差调节法的特点，掌握积差调节法的两种实现方式。
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电力系统自动调频方法①有差调频法②主导发电机法③积差调节法
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积差调节法的特点：
随着负荷的变化，频率发生变化，产生频率偏差，△f≠0，即∫△fdt就不断积累，调频器动作移动调速器调节特性，改变进入机组的进汽量，使频率力求恢复额定值，频率调节过程只能在△f=0时结束。
此时系统中的功率达到新的平衡。
积差调节法的缺点：
频率的积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程缓慢。
不能保证频率的瞬时偏差在规定范围内。
改进：
通常不单纯采用积差调节，而是采用在频率积差调节的基础上，增加频率瞬时偏差调节信号，构成改进的频率积差调节方程。
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积差调节法的两种实现方式：
①集中调频制②分散调频制
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。
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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。
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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。
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自动发电控制（AGC/EDC功能）原理：
①单台发电机组的AGC系统②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、掌握电力系统低频减载装置的作用及原理。
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当频率下降到某一定值时，低频减负荷装置起动，自动切除预先安排的部分负荷，同时迅速启
动备用发电机组，能有效地抑制频率的继续下降，使之逐步恢复到稳定运行状态。
这种办法称为按频率自动减负荷
6、了解电力系统常用的几种稳定装置及其作用。
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常用的几种稳定装置：
①低频自起动发电机装置②低频调相改发电装置③低频降低电压装置④低频抽水改发电装置（在抽水蓄能水电厂，当系统频率下降时，利用低频继电器使发电机组由抽水运行方式迅速改为发电运行方式。
）⑤自动低频减载装置⑥高频切机装置（当系统频率超过某一整定值时，利用高频继电器起动，将部分运行的发电机组退出运行，以减轻系统功率过剩。
）⑦高频减出力装置（当系统频率升高时，可用短时减小汽轮机主汽门或水轮机导水叶开度的方法，减少发电机组的出力，当系统故障消除后，又很容易恢复到正常出力。
这种方法比高频切机装置的灵活性好。
）
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。
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电力系统调度的任务：
控制整个电力系统的运行方式。
①保证供电的质量优良②保证系统运行的经济性③保证较高的安全水平④保证提供强有力的事故处理措施。
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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。
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电网调度自动化的结构：
①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。
）
②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。
③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、掌握RTU的“四遥”功能及实现方法。
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可以实现“四遥”功能：
遥测、遥信、遥控和遥调.
①遥测:
采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息；②遥信:
采集并传送电力系统中开关量的实时信息；③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；④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。
4、掌握电量采集的两种采样方式及各自的特点。
篇三：
电力系统自动化论文
FACTS的定义
柔性交流输电技术又称之为灵活交流输电技术，英文简称为FACTS，最早提出“柔性交流输电”这一概念，并认为“柔性交流输电指的是依托于电力电子型控制器提高电力传输能力的交流输电系统。
”之后于20世纪80年代末，美国电力研究院又对其进行重新定义：
“基于电力电子技术与控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实施灵活快速调节的一种交流输电技术”。
FACTS的应用现状
国内FACTS技术应用现状
（1）自“十一五”规划提出以来，我国在电力系统方面投入大量的人力、财力及物力资源用于研究和推广SVC，在诸多研究者的共同努力下，截止当前，我国已将SVC技术成功应用于电力系统中，并对提升输变电系统的高电压等级，提高输电线路输送能力发挥了重要作用。
（2）目前，我国已形成多种关于FACTS技术设备，如静止无功发生器、电网短路电流限制器、可控串联补偿器、可控高抗及综合潮流控制器等。
然而受多方面原因的影响，以致上述多种关于FACTS技术设备未能够有效应用于现代电力系统中。
除此之外，还有诸多关于FACTS技术设备仍处于理论研究阶段，有待进一步加强工程实用化技术研究。
国外FACTS技术应用现状
（1）基于传统半控型器件的FACTS技术。
截止当前，国外相当一部分国家基于传统半控型器件的FACTS技术已较成熟，以SVC装置为例，即SVC装置补充容量以高于1000MVar，并实现在电压为765kV电力系统的应用。
同时，国外应用SVC装置不仅抑制了次同步谐振，而且还较大程度上提高了送电容量，大大推动国外电力行业的发展。
（2）基于可关断器件的FACTS技术。
除基于传统半控型器件的FACTS技术之外，基于可关断器件的FACTS技术在国外同样已成熟应用，以STATCOM装置为例，首个STATCOM装置由美国与日本共同研制生产。
自此以来，国家其它各国纷纷参与到STATCOM装置研究行列中，为STATCOM装置的发展及STATCOM技术的成熟提供了动力，为输电系统的发展奠定了坚实的基础。
FACTS在现代电力系统中的发展方向
近年来，柔性交流输电技术在现代电力系统中得到广泛应用，同时还形成了一大批关于FACTS的装置，包括静止无功补偿装置、可控串补装置及统一潮流控制器等。
笔者认为，当前背景下，FACTS应用于现代电力系统中应朝着下述方向发展：
第一，加强FACTS设备控制保护系统共性平台技术的研究与应用。
要求电力部门投入更多的人力、财力及物力资源加强FACTS设备控制保护系统共性平台技术研究与推广，充分发挥FACTS设备控制、监视及保护功能；
第二，增强FACTS装置的试验能力与验证能力。
为满足现代电力系统发展需求，要求电力部门置于SVC、TCSC晶闸管阀全面试验能力之上进一步加强对FACTS装置的试验与验证效能研究，不断提升FACTS装置的试验能力与验证能力。
1?
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FACTS在输电系统中的作用
提高输电线路的输送容量
采用FACTS技术可使输电线路的输送功率极限大幅度提高至接近导线的热极限,这样可减缓新建输电线路的需要和提高输电线路的利用率。
FACTS的出现对电网的建设规划和设计将产生重大的影响。
优化输电网络的运行条件
FACTS控制器有助于减少和消除环流或振荡等大电网痼疾,有助于解决输电网中?
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瓶颈?
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环节的问题;有助于在电网中建立输送通道,为电力市场创造电力定向输送的条件,有助于提高
现有输电网的稳定性、可靠性和供电质量;可以保证更合理的最小网损并可以减小系统热备用容量。
还有助于防止连锁性事故扩大,减少事故恢复时间及停电损失。
通过对FACTS设备的快速、平滑的调整,可以方便、迅速地改变系统潮流分布。
这对于正常运行方式下控制功率走向以充分挖掘现有网络的传输能力以及在事故情况下防止因某些线路过负荷而引起的连锁跳闸是十分有利的。
扩展了电网的运行控制技术
FACTS控制器一方面可对已有常规稳定或反事故控制的功能起到补充、扩大和改进的作用。
另一方面,电网的EMS系统必然要将FACTS控制器的作用综合进去,使得EMS中的AGC、EDC和OPF等功能的效益得到提高。
有助于建设全网统一的实时控制中心,从而使全系统的安全性和经济性有一个大的提高。
改变了交流输电的传统应用范围
由于高压直流输电的控制手段快速灵活,当输送容量与稳定的矛盾难以调和时,有时可能通过建设直流线路来解决,但是换流站的一次投资很高。
而应用FACTS控制器的方案常常比新建?
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跳线路或换流站的方案投资要少。
整套应用并协调控制的FACCTS控制器组将使常规交流电柔性化,改变交流输电的功能范围,使其在更多方面发挥作用,甚至扩大到原属于HVDC专有的那部分应用范围,如定向传输电力、功率调制、延长水下或地下交流输电距离等。
3?
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FACTS的发展前景
鉴于FACTS的广泛发展前景及它对未来输电技术发展、电力建设和运行可能产生的重大影响,美国、日本、巴西以及德国、瑞典、意大利、英国等欧洲一些发达国家已投入大量的资金和人力对此进行研究和开发,包括对现行电网的评估、硬件设备开发及FACTS装置在各电力公司的协调配置等,并已取得了许多可喜成果。
1991年12月,世界上第1台晶闸管控制的串联电容已在美国投入运行。
国际大网络会议也于1990年成立了相应的专门研究小组,且已经多次召开专门的国际学术性会议。
这些有利地推动了在改进交流输电运行性能和提高交流输电网的可控性方面开发应用电力电子设备以及使用化的研究工作。
由于FACTS所具有的优越性,加之大功率电力电子器件的造价日趋降低,目前世界上许多国家,都在积极开展FACTS设备制造或应用的研究。
我国电网的控制手段缺乏且水平低,电网稳定性的问题也很突出。
利用最新的电力电子技术和计算机实时控制及通讯技术,提高输电系统的可靠性、可控性和运行效率是极为重要的,也是输电技术的发展方向,对今后各国联合电网的形成、建设和运行,具有特别重要的意义。
1柔性交流输电系统概念的形成和发展
1986年,美国电力研究院的N.G.Hingorani博士首先提出FACTS的概念,引起各国电力工业界强烈迅速的反应和极大兴趣。
N.C.Hingorani博士给FACTS技术早期的明确定义是“FACTS就是基于晶闸管组件的控制器,其中包括移相器TCPS、新型静止无功补偿器TCSC、电气制动器、串联电容调节器、带负荷抽头调节器、故障电流限制器FCL以及其它一些尚未发明的控制器
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