文档介绍：电力系统自动化 Automation of Power System
电子信息学院电气工程教研室
第一章电力系统自动化基础
电力系统是指由进行电能生产、变换、输送、分配和消费的各种设备按照一定的技术和经济要求有机组成的统一整体。它由发电厂、变电所、输配电线路及各种用电设备组成。
为了确保电力系统安全、优质、稳定、经济地运行,必须提高自动化水平。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的种种装备都是必备的。
概述
电力系统运行控制的特点
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
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,并尽快恢复电力系统的正常运行。
1. 保证电力系统运行的安全可靠地运行
(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
PGiQGi发电机i的有功功率和无功功率;
PLjQLj负荷j的有功功率和无功功率;
PLSQLS电力系统中各种配电和输电线路及设备的总有功功率和无功功率损耗。
(2) 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行允许值范围内,即
PGi PGimax PGimin分别为发电机i有功功率及其上、下限值;
QGi QGimax QGimin分别为发电机i 无功功率及其上、下限值;
Sij Sijmax Sijmin——分别为输电线路i-j 和变压器的视在功率及其上、下限值;
Ui Uimax Uimin——分别为节点i 电压及其上、下限值;
fi fimax fimin——分别为系统频率及其上、下限值。
(3) 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
2. 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± Hz(有的国家是50±)。
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,
3. 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。
电力系统自动化基本内容
电力系统自动化也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,通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、调节和控制,以保证电力系统安全经济地运行和具有合格的电能质量。同时,电力系统自动化是由许多子系统组成的,每个子系统完成一项或几项功能。可以将电力系统自动化内容划分为电力系统调度自动化、发电厂自动化和变电站自动化等三部分。调度自动化又可分为发电和输电调度自动化(通常称为电网调度自动化)、配电网调度自动化(通常称为配电网自动化或配电自动化)。
电网调度自动化
基于模拟计算机和模拟通信信道的自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC),主要包括负荷-频率控制(LFC)和经济调度(ED)
调度中心计算机必须具有两个功能,其一是与所属电厂及省级调度等进行测量读值、状态信息及控制信号的远距离的可靠性高的双向交换,简称为电力系统监控系统,即SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition);
以AGC 软件包的形式和SCADA 系统结合,形成能量管理系统(Energy Management System,EMS),很快EMS 的作用已超出AGC。