中石化青岛大炼油工程全厂电力综合自动化系统设计docxWord文档格式.docx

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变电站综合自动化；

TranSys系统；

保护；

监控；

第1章前言

1.1电力综合自动化系统的重要性及其发展历程

1.1.1电力系统的特点和对电力系统运行的要求

自动化诞生于工业生产，是指用自动进行调节、检查、加工和控制的机器及设备进行生产作业，以代替人工直接操作。

一般说来，自动化可以增加产品产量、降低成本、提高产品质量、改善劳动条件等。

随着科学技术，尤其是电子、计算机和通信技术的发展，自动化逐渐向非工业领域扩展，形成了诸如办公自动化、家务劳动自动化等许许多多的自动化，使得自动化有了更多的内涵。

电力系统自动化是自动化的一种具体形式。

它是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、设备、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、协调、调节和控制，保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量。

电力系统自动化是为电力系统服务的。

电力系统同其它的工业系统相比有着明显的特点，主要有以下几个方面。

⑴结构复杂而庞大

一个现代化的大型电力系统装机容量成百上千万上瓦。

世界上最大的电力系统装机容量达几亿千瓦，供电距离达几千公里。

电力系统中各发电厂内的发电机、各变电站中的母线和变压器、各用户的用电设备等，通过许许多多条不同电压等级的电力线路结成一个网状结构，不仅结构十分复杂，而且覆盖辽阔的地理区域。

⑵电能不能储存

电力系统中的电能不能储存。

电能的生产、输送、分配和使用是在同一时刻完成的。

在任何时刻，电力系统中电源发出的功率都等于该时刻电力系统负荷和电能输送、分配过程中所消耗的功率之和。

⑶暂态过程非常迅速

电能以电磁波的形式传输，传播速度为3X105km/s。

发电机、变压器、输电线路、用电设备的投入或退出运行都是在一瞬间完成的。

电力系统故障的发生和发展以及运行方式改变所用的时间都是十分短暂的。

⑷对国民经济有重要意义

国民经济的各个部门、人民的文化和物质生活都离不开电能。

供电不足或突然停电往往给国民经济造成巨大损失，给人民生活带来不便。

根据电力系统的这些特点，对电力系统运行的基本要求如下：

⑴保证供电可靠性

供电中断会使生产停顿、生活混乱甚至危及人身和设备安全，造成十分严重的后果。

停电给国民经济造成的损失远超过电力系统本身的损失。

因此，电力系统运行的首要任务是可靠地向用户供电。

⑵保证电能质量

电能质量以电压、频率以及正弦交流电的波形来衡量。

电压和频率过多地偏离额定值对电力用户和电力系统本身都会造成不良影响。

这些影响是轻则使用户减产或产生废品，严重时可造成设备损坏或危及电力系统的安全运行。

⑶保证运行的经济性

合理分配每座电厂所承担的负荷，合理调度电力系统潮流，会降低生产每一度电能所消耗的能源，降低电能输送、分配时的损耗，从而提高电力系统运行的经济性。

这样，就用最少的一次能源（水、煤、石油等）消耗获得最多的、有用的电能，使电能成本最低。

1.2电力系统综合自动化控制的重要性

通过对电力系统的特点及对电力系统运行要求的介绍，不难想像，控制与管理一

个现代大型电力系统，使之安全、优质和经济地运行，将是十分困难而艰巨的。

1.2.1被控制的对象复杂而庞大

被控制的设备多，有成千上万台发、输、配电设备；

被控制的设备分散，分布在

辽阔的地理区域之内，纵横跨越一个或几个省；

被控制的设备间联系紧密，通过不同

电压等级的电力线路连结成网状系统。

由于整个电力系统在电磁上是相互耦合和连接

的，所以在电力系统中任何一点发生的故障，都会在瞬间影响和波及全系统，往往会

引起连锁式反应，导致事故扩大，在严重的情况下会使系统发生大面积停电事故。

因

此在电力系统中要求进行快速控制。

显然，对这种结构如此复杂而又十分庞大的被控

对象进行快速控制，是十分困难的。

1.2.2被控制的参数很多

这些参数包括电力系统频率、节点电压和为保证经济运行的各种参数。

为了保证

电能质量，要求在任何时刻都应保证电力系统中电源发出的总功率等于该时刻用电设

备在其额定电压和额定频率下所消耗的总功率。

而电力系统用户用电却是随机的，需

要用电时就合闸用电，而且用电量往往是变化的；

不需要用电时就拉闸断电。

这就需

要控制电力系统内成百上千台发电机组和无功补偿设备发出的有功和无功功率等于随‘

时都在变化着的用电设备所消耗的有功和无功功率。

显然，监视和控制成千上万个运

行参数是十分困难的任务。

1.2.3干扰严重

从自动控制角度看，电力系统故障是电力系统自动控制系统的扰动信号。

电力系

统故障的发生是随机的，而且故障的发生和切除是同时存在的，也就是说扰动的同时

伴随着被控制对象结构的变化。

这就增加了控制的复杂性。

电力系统故障有时会使电

力系统失去稳定，造成灾难性后果。

因此，如何控制才不致使电力系统失去稳定，在

电力系统失去稳定后又如何控制才能使电力系统恢复稳定，已成为当前电力系统控制

研究的重大课题之一。

通过以上分析，保证电力系统安全、优质、经济运行单靠发电厂、变电站和调度

中心运行值班人员进行人工监视和操作是根本无法实现的，必须依靠自动装置和设备

才能实现。

实际上，电力系统规模的不断扩大是与电力系统采用自动监控技术、远动

技术分不开的。

可以毫不夸张地说，电力系统自动化是电力系统安全、优质、经济运

行的保证之一。

没有电力系统自动化，现代电力系统是不能运行的。

1.3电力系统综合自动化控制的必要性

电力系统被控制的对象是十分复杂而庞大的：

被控制的发、输、变、配电设备多

达成千上万台；

这些设备分散在辽阔的地理区域内，往往要跨越数个省份；

被控制的

设备间联系又十分紧密，通过不同电压等级的电力线路连接成网状系统。

由于整个电

力系统在电磁上是互相耦合和连接的，所以仅有电气设备的常规自动装置是很不够的，

还必须有整个系统（或局部系统）的综合自动化装置，通过信息共享和功能互补把电

力系统自动化提高到一个新的水平。

电力系统被控制的参数很多。

这些参数包括电力系统频率、节点电压和为保证经挤运行的各种参数，如电力系统内成百上千台发电机组和无功补偿设备发出的有功功小率和无功功率，显然监视和控制成千上万个运行参数是十分困难的任务，仅靠常规的自动装置达不到实时性要求，也就不能完成复杂的控制任务。

从启动控制学角度看，电力系统故障是电力系统自动控制的扰动信号。

电力系统

故障的发生是随机的，而且故障的发生和切除几乎是同时存在的，也就是说扰动的同

时伴随着被控制对象结构的变化，这就增加了控制的复杂性。

有时用电系统故障，故

障使系统失去了稳定，会造成灾难性的后果。

然而综合自动化具有极高的系统监控实时

性，能做到精确测量，快速控制，如此，系统就不易失去稳定，即使在电力系统失去稳定后，通过快速自动调节，也能较快地使系统恢复稳定。

总之，保证电力系统安全、优质、经济运行单靠发电厂、变电所和调度中心的常规、单一功能的自动装置是不够的。

电力系统的实时性、快速性、稳定性要求，必须使系统的综合自动化才能实现。

1.4电力综合自动化系统的发展过程：

1.4.1单一功能自电力动化阶段

在电力系统内的发电设备及其出力不断增加，供电范围也不断扩大的情况下，设备在现场人工就地监视和操作不能满足电力系统运行需要时，为了保证电力系统安全运行和向用户供应合格电能就出现了单一功能的自动装置。

这些自动装置指继电保护装置、自动操作和调节装置（如断路器自动操作、发电机自动调压和自动调速装置）、远距离信息自动传输装置（Bp远动装置，也就是我们常说的四遥装置：

遥测、遥信、遥调、遥控）。

在单一功能自动化阶段，电力系统继电保护、自动监控、远动三者的理论和技术分别发展成了三门独立的技术。

在电力系统继电保护和远动从电力系统自动化中独立出来后，电力系统自动化的内容就只包括电力设备的自动监视、控制及其有关的问题了。

尽管如此，如果从高层次来分类，电力系统继电保护、远动、自动监控仍然同属

于自动化的范畴。

因此，单一功能自动化阶段的特点是：

⑴电力系统继电保护、电力系统远动和自动监控三者各自自成体系，分别完成各自的功能；

⑵对单个电气设备完成某种单一功能自动化过程；

⑶电力系统中各发电厂和变电所之间的自然装置没有什么联系；

⑷电力系统的统一运行主要靠电力系统调度中心的调度员根据遥信、遥测信息，加上调度员自己的知识和经验，通过电话或遥控、遥调来指挥。

1.4.2电力系统综合自动化阶段

随着电力系统装机容量和供电地域的不断扩大，电力系统的结构和运行方式越来越复杂而多变，同时对电能质量、供电可靠性和运行经济性的要求也越来越高。

在这种情况下，单一功能的自动化装置已经不能使调度人员在很短的时间里掌握复杂多变的电力系统运行状态，并做出及时而正确的决策。

甚至在复杂的情况下，大量的遥信、遥测的信息使得调度人员不知所措，以致延误了事故处理或做出错误的决定，导致事故扩大。

电力系统的发展提出一个电力系统的自动监视和控制的问题，计算机科学技术的发展提供了一个十分有效的工具，使得电力系统综合自动化得以产生。

大容量和高速度的大型计算机和微型计算机及其网络系统在电力系统的应用，发挥了计算机储存信息大、综合能力强、决策迅速等许多优点。

电力系统综合自动化的目的就是利用计算机这些优点，把电力系统实时运行的能量管理系统（Eh4S）和配电网调度控制系统（D／S）以及在电力工业各部门中用于管理和规划的管理信息系统（MS）的结合起来，把不同层次的电力系统调度自动控制功能和日常生产的计划管理功能在信息共享和功能互补上很好地结合起来，使电力系统运行的安全性、经济性提高到一个新的水平。

目前我国电力系统综合自动化已把EMS和DAS系统结合起来，有的已成功地与MIS结合在一起，电力系统综合自动化还在不断地完善和发展中。

电力系统的运行结构、参数和事故状态通过电力系统远动装置的遥信（YX）、遥测（YC）和通信装置传送到调度中心的调度计算机。

在调度计算机中，首先对远动传来的信息进行处理，得出表征电力系统运行状态的完整而准确的信息；

然后根据电