电力系统自动装置课件ppt全.ppt

电力系统自动装置,一、绪论,1、现代电力系统综合自动控制 的总目标 安全质量经济,一、绪论,2、现代电力系统综合自动控制的主要内容频率和有功功率的综合自动控制电压和无功功率的综合自动控制开关操作综合自动控制,一、绪论,3、主要内容 备用电源自动投入装置 按频率自动减负荷装置 输电线路自动重合闸装置,二、备用电源自动投入装置,1、定义 备用电源自动投入装置是当工作电源或工作设备因故障被断开后，能自动将备用电源或备用设备投入工作，使用户不致停电的一种自动装置，简称为备自投装置。,二、备用电源自动投入装置,2、作用 提高供电可靠性。3、备用方式 明备用：装设专门的备用电源 和备用 设备。暗备用：工作设备相互备用。,二、备用电源自动投入装置,4、基本要求应保证在工作电源或工作设备断开后，备自投装置才能动作。措施：装置的合闸部分应由供电元件受电侧断路器的辅助动断触点起动。,二、备用电源自动投入装置,4、基本要求工作母线电压无论任何原因消失，装置均应动作。措施：装置应设置独立的低电压起动部分，并设有备用电源电压监视继电器。,二、备用电源自动投入装置,4、基本要求备自投装置只能动作一次。措施：控制装置发出合闸脉冲的时间，以保证备用电源断路器只能合闸一次。,二、备用电源自动投入装置,4、基本要求AAT装置的动作时间应使负荷停电时间尽可能短。措施：装置的动作时间以11.5s为宜，低压场合可减小到0.5s。,二、备用电源自动投入装置,5、典型接线构成 低电压起动部分：当工作电源失压时，断开工作电源断路器。自动合闸部分：当工作电源断开后，将备用电源断路器合闸。,二、备用电源自动投入装置,5、典型接线工作原理（1）变压器T2故障（2）QF3误跳（3）工作电源和备用电源同时失压,二、备用电源自动投入装置,二、备用电源自动投入装置,三、按频率自动减负荷装置,1、电力系统的频率特性低频运行的危害（1）损坏汽轮机叶片；（2）频率、电压崩溃；（3）影响测量仪表和用户。,三、按频率自动减负荷装置,1、电力系统的频率特性按频率自动减负荷装置：当电力系统频率降低时，根据频率下降的不同程度自动断开相应的不重要负荷，阻止频率降低，并使系统频率迅速恢复到给定数值，从而可保证电力系统的安全运行和重要用户的不间断供电。,三、按频率自动减负荷装置,1、电力系统的频率特性负荷的静态频率特性,三、按频率自动减负荷装置,1、电力系统的频率特性负荷的静态频率特性 负荷消耗的有功功率随系统频率变化的现象，称为负荷调节效应。,三、按频率自动减负荷装置,1、电力系统的频率特性电力系统的动态频率特性,三、按频率自动减负荷装置,2、对装置的基本要求按频率自动减负荷装置动作后，系统频率应回升到恢复频率范围内。我国电力系统规定恢复频率不低于49.5Hz。,三、按频率自动减负荷装置,2、对装置的基本要求要使按频率自动减负荷装置充分发挥作用，应有足够负荷接于按频率自动减负荷装置上。,三、按频率自动减负荷装置,2、对装置的基本要求应根据系统频率的下降程度切除负荷。切负荷方式分级切除 逐步逼近。,三、按频率自动减负荷装置,2、对装置的基本要求各级动作频率确定应符合系统要求。首、末级动作频率 级差、级数,三、按频率自动减负荷装置,2、对装置的基本要求按频率自动减负荷装置各级的动作时间应符合要求。按频率自动减负荷装置应设置附加级。,三、按频率自动减负荷装置,3、装置在系统中的配置,三、按频率自动减负荷装置,4、装置测频原理,1、概述必要性和可能性瞬时性故障：能自行消失的故障。永久性故障：不能自行消失的故障。作用：提高供电可靠性。,四、输电线路自动重合闸装置,基本要求（1）动作迅速。（2）手动跳闸不重合。（3）手动合闸于故障线路，不重合。,四、输电线路自动重合闸装置,基本要求（4）只动作一次。（5）自动复归。（6）加速保护动作。（7）自动闭锁。,四、输电线路自动重合闸装置,分类 三相重合闸 单相重合闸 综合重合闸,四、输电线路自动重合闸装置,2、单侧电源线路三相一次重合闸（1）三相一次重合闸方式：线路故障，保护动作跳三相断路器，重合闸动作合三相断路器。瞬时性故障，重合成功；永久性故障，断开三相不再重合。,四、输电线路自动重合闸装置,2、单侧电源线路三相一次重合闸（2）装置构成时间元件执行元件一次合闸脉冲元件信号元件,四、输电线路自动重合闸装置,2、单侧电源线路三相一次重合闸（2）装置构成 时间元件是用来保证断路器断开之后，故障点有足够的去游离时间和断路器操作机构复归所需的时间，以使重合闸成功。,四、输电线路自动重合闸装置,2、单侧电源线路三相一次重合闸（2）装置构成 执行元件用来将重合闸动作信号送至合闸回路和信号回路，使断路器重合及发出重合 闸动作信号。,四、输电线路自动重合闸装置,2、单侧电源线路三相一次重合闸（2）装置构成 一次合闸脉冲元件用以保证重合闸装置只重合一次，通常利用电容放电来获得重合闸脉冲。,四、输电线路自动重合闸装置,2、单侧电源线路三相一次重合闸（2）装置构成 信号元件用以监视重合闸装置是否完好。,四、输电线路自动重合闸装置,3、自动重合闸与继电保护的配合重合闸前加速保护：当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作跳闸，而后借助自动重合闸来纠正这种非选择性动作。简称“前加速”。,四、输电线路自动重合闸装置,前加速配置图,前加速原理接线图,前加速的特点 优点：加速切除瞬时性故障，提高供电可靠性。缺点：靠近电源侧的断路器工作条件恶化，可能扩大停电范围。用于35kV及以下的直配线上。,3、自动重合闸与继电保护的配合重合闸后加速保护：当线路发生故障时，首先由故障线路的保护有选择性动作切除故障；如果重合于永久性故障，则加速故障线路的保护装置不带延时地再次切除故障。简称“后加速”。,四、输电线路自动重合闸装置,后加速配置图,后加速原理接线图,后加速的特点 优点：加速切除永久性故障，有利于系统的稳定。缺点：第一次切除故障可能带延时。广泛用于35kV以上网络。,4、双电源线路自动重合闸考虑的特殊问题（1）故障点断电时间问题。先重合侧要考虑对侧断路器是否确已断开，故障点是否有足够的断电时间。,四、输电线路自动重合闸装置,4、双电源线路自动重合闸考虑的特殊问题（2）同步问题。后重合侧要考虑两侧点源是否同步，以及是否允许非同步合闸。,四、输电线路自动重合闸装置,4、双电源线路自动重合闸常见种类（1）三相快速自动重合闸：当输电线路上发生故障时，继电保护很快使线路两侧断路器跳开，并随即进行重合。,四、输电线路自动重合闸装置,4、双电源线路自动重合闸常见种类（2）三相非同期自动重合闸：当输电线路发生故障时，两侧断路器跳闸后，不管两侧电源是否同步就进行自动重合。,四、输电线路自动重合闸装置,4、双电源线路自动重合闸常见种类（3）检定无压和检定同期的三相自动重合闸：线路两侧断路器开后，一侧先检定线路无电压而重合，称为无压侧；另一侧在无压侧重合成功后，检定线路两侧电源同期后重合，称为同步侧。,四、输电线路自动重合闸装置,无压和同期检定三相一次自动重合闸工作流程图,无压和同期检定三相一次自动重合闸接线示意图,5、综合重合闸重合闸方式（1）三相重合闸方式。线路上发生任何形式故障时，均实行三相自动重合闸；重合到永久性故障时，断开三相并不再进行重合。,四、输电线路自动重合闸装置,5、综合重合闸重合闸方式（2）单相重合闸方式。单相故障只跳故障相，然后进行单相重合；相间故障时跳开三相不进行重合。,四、输电线路自动重合闸装置,5、综合重合闸重合闸方式（3）综合重合闸方式。单相接地故障实行单相自动重合闸；相间短路故障实行三相自动重合闸；当重合到永久性相间故障时，断开三相不再进行自动重合。,四、输电线路自动重合闸装置,5、综合重合闸重合闸方式（4）停用方式。线路上发生任何形式的故障时，保护动作均跳开三相不进行重合。此方式亦叫直跳方式。,四、输电线路自动重合闸装置,5、综合重合闸考虑的特殊问题（1）需要设置接地故障判别元件和故障选相元件。,四、输电线路自动重合闸装置,相电流差突变量选相元件,保护、选相元件配合图,5、综合重合闸考虑的特殊问题（2）应考虑潜供电流对综合重合闸装置的影响。,四、输电线路自动重合闸装置,5、综合重合闸考虑的特殊问题（3）应考虑非全相运行对继电保护的影响。,四、输电线路自动重合闸装置,（一）概述1电力系统电压和无功功率自动控制的任务（1）维持监视点电压为设定值；,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（一）概述1电力系统电压和无功功率自动控制的任务（2）无功潮流就地平衡，避免长距离输送无功引起过多的压降和线损；,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（一）概述1电力系统电压和无功功率自动控制的任务（3）无功热备用在系统各地区均匀分布，防止局部故障而造成电压崩溃。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（一）概述2电力系统的调压措施,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（一）概述2电力系统的调压措施（1）控制和调节发电机的励磁电流，以改变发电机的端电压UG，即利用自动调节励磁装置维持发电机端电压；,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（一）概述2电力系统的调压措施（2）控制变压器变比K1和K2调压，即利用有载调压变压器改变其分接头位置调压；,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（一）概述2电力系统的调压措施（3）改变输送功率的分布P+jQ（主要是Q），以使电压损耗减小，即尽量减少无功功率在线路上的长距离传输，在变电站采用无功功率补偿设备进行调压；,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（一）概述2电力系统的调压措施（4）改变电力系统网络中的参数R+jX（主要是X），即在输电线路上串联接入电容器，补偿输电线路的感抗，以减小输电线路电压损耗。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（二）电力系统电压无功综合控制方式 1集中控制方式：在调度中心对各个变电站的主变压器的分接头位置和无功补偿设备进行统一的控制。它要求调度中心必须具有符合实际的电压和无功实时优化控制软件，同时对各变电站有可靠性高的通道，要求各变电站要有智能执行单元。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（二）电力系统电压无功综合控制方式 2分散控制：在各变电站或发电厂中，自动调节有载调压变压器的分接头位置或其他调压设备，以控制地区的电压和无功功率在规定的范围内。分散控制是在各厂、站独立进行的，可以实现局部地区的优化。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（二）电力系统电压无功综合控制方式 3关联分散控制方式：电力系统正常运行时，由分散安装在各厂、站的分散控制装置或控制软件进行自动调控，调控范围和定值是从整个系统的安全、稳定、经济运行出发，事先由电压、无功优化程序计算好的；在电力系统负荷变化较大或紧急情况或系统运行方式发生大的变动时，可由调度中心修改下属变电站所应维持的母线电压和无功功率定值，以满足系统运行方式变化后新的要求。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（三）电压无功综合控制装置 1.对电压无功控制系统的基本要求（1）应能自动对变电站的运行方式和运行状态进行监视并加以识别，从而正确地选择控制对象并确定相应的控制方法。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（三）电压无功综合控制装置 1.对电压无功控制系统的基本要求（1）应能自动对变电站的运行方式和运行状态进行监视并加以识别，从而正确地选择控制对象并确定相应的控制方法。（2）对目标电压、电压允许偏差范围、功率因数上下限等应能进行灵活整定。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（三）电压无功综合控制装置 1.对电压无功控制系统的基本要求（3）变压器分接头控制和电容器组投、切应能考虑各种条件的限制。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（三）电压无功综合控制装置 1.对电压无功控制系统的基本要求（3）变压器分接头控制和电容器组投、切应能考虑各种条件的限制。（4）控制命令发出后应能自动进行检验以确定动作是否成功；若不成功，应能作出相应的处理；每次动作应有打印的纪录。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（三）电压无功综合控制装置 1.对电压无功控制系统的基本要求（5）对变电站的运行情况能清晰地予以显示，并设置故障录波器。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（三）电压无功综合控制装置 1.对电压无功控制系统的基本要求（5）对变电站的运行情况能清晰地予以显示，并设置故障录波器。（6）应具有自检、自恢复功能，做到硬件可靠、软件合理、维修方便且具有一定的灵活性和适应性。,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（三）电压无功综合控制装置 2.硬件原理框图,五、变电站电压、无功综合自动控制装置,（三）电压无功综合控制装置 3.软件流程,六、故障录波装置,1.故障录波装置的作用（1）为正确分析故障原因、研究防范对策提供原始资料。,六、故障录波装置,1.故障录波装置的作用（1）为正确分析故障原因、研究防范对策提供原始资料。（2）帮助寻找故障点。,六、故障录波装置,1.故障录波装置的作用（1）为正确分析故障原因、研究防范对策提供原始资料。（2）帮助寻找故障点。（3）帮助正确评价继电保护、自动装置、高压断路器的工作情况，及时发现这些设备的缺陷，以便消除事故隐患。,六、故障录波装置,1.故障录波装置的作用（4）便于了解系统运行情况，及时处理事故。,六、故障录波装置,1.故障录波装置的作用（4）便于了解系统运行情况，及时处理事故。（5）实测系统参数，分析研究振荡规律。,六、故障录波装置,2.故障录波装置的硬件构成,六、故障录波装置,3.故障录波装置的软件框图,六、故障录波装置,4.故障录波装置应用微机型故障录波装置的配置应考虑便于分析事故，便于寻找故障点，便于监视系统中的主要设备。,六、故障录波装置,4.故障录波装置应用微机型故障录波装置的配置应考虑便于分析事故，便于寻找故障点，便于监视系统中的主要设备。录取量的选择包括模拟量和开关量的选择，选择哪些录取量应根据监测的电气设备的要求。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 1对并列操作的基本要求（1）并列瞬间,发电机的冲击电流不应超过规定的允许值。（2）并列后，发电机应能迅速进入同步运行。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 2并列操作的方法（1）准同步并列。先给待并发电机加励磁，使发电机建立起电压，调整发电机的电压和频率，在接近同步条件时，合上并列断路器，将发电机并入电网。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 2并列操作的方法（1）准同步并列。优点：并列时产生的冲击电流较小，并列后容易拉入同步运行。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 2并列操作的方法（2）自同步并列。待并发电机先不加励磁，当其转速接近同步转速时，投入电力系统，在并列断路器合闸后，立即给转子加励磁，由系统将发电机拉入同步。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 2并列操作的方法（1）自同步并列。优点：并列速度快。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 3准同步并列条件及分析（1）准同步并列理想条件待并发电机电压与系统电压相等；待并发电机频率与系统频率相等；并列断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的相角差为零。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 3准同步并列条件及分析（2）准同步并列实际条件分析,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 3准同步并列条件及分析（2）准同步并列实际条件分析 冲击电流 Ich=（UG-US）/jXd=U/jXd,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 3准同步并列条件及分析 准同步并列的实际条件待并发电机电压和系统电压接近相等，不超过(510)%额定电压；待并发电机电压与系统电压的相角差在并列瞬间应接近于零，不大于10度；待并发电机频率与系统频率接近相等，不超过（0.20.5）%额定频率。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 4合闸脉冲命令的发出 要使并列合闸瞬间=0，合闸脉冲不能在=0时发出，而必须在=0之前提前一个时间发出，这一提前的时间叫导前时间。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 5自动准同步装置的功能（1）能自动检测待并发电机与系统之间的电压差、频率差大小，当满足准同步要求时，自动发出合闸脉冲命令，使断路器主触头闭合瞬间=0。,七、同步发电机自动并列装置,（一）概述 5自动准同步装置的功能（2）如压差或频差不满足要求，能自动闭锁合闸脉冲，同时检出压差或频差的方向，对待并发电机进行电压或频率的调整，以加快自动并列的进程。,七、同步发电机自动并列装置,（二）准同步并列装置的构成,七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 1电压检测当DS-DGDU 时，允许合闸信号输出。,七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 1电压检测当DS-DGDU 时，不允许合闸信号输出；,七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 1电压检测如DSDG 时，并行口输出升压信号，输出调节信号的宽度与其差值成比例；反之，则发降压信号。,七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 2频率检测当fS-fGfset 时，允许合闸信号输出。,七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 2频率检测当fS-fGfset 时，不允许合闸信号输出,同时发调频脉冲；,七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 2频率检测 当fS-fGfset 时，按发电机频率fG 高于或低于系统频率fS 来输出减速或增速信号。选择相角差在0180 区间，调节量按与频差值fd成比例进行调节。,七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 3导前时间检测,七、同步发电机自动并列装置,i=(i/s)(当ii1，即矩形波逐渐变宽)i=2(i/s)(2i/s)(当ii1，即矩形波逐渐变窄),七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 3导前时间检测 最佳合闸导前相角值ad与计算点的相角i进行比较。（2i）-ad,七、同步发电机自动并列装置,（三）装置的检测原理 3导前时间检测（2i）-ad 则立刻发出合闸信号。（2i）-ad 且（2i）ad 继续进行下一点计算，直到2i逐渐逼近ad,符合要求为止。,七、同步发电机自动并列装置,（四）装置的软件流程特点（1）分析发电机组在并网前的运动规律，测量断路器合闸回路的动作时间，确保在相角差为0时并网。（2）进行理想合闸角的预测计算，确保捕获第一次出现的相角差为0的时机。,七、同步发电机自动并列装置,（四）装置的软件流程特点（3）快速、平稳的均压、均频。（4）软件的多重闭锁和硬件超常的冗余设计，使之具有高可靠性。,七、同步发电机自动并列装置,八、自动调节励磁装置,（一）概述 1 自动调节励磁系统的基本构成 励磁功率单元励磁调节器,八、自动调节励磁装置,（一）概述 2自动调节励磁的作用 调节电压，维持机端或系统中某点电压在给定水平。,八、自动调节励磁装置,（一）概述 2自动调节励磁的作用 调节电压，维持机端或系统中某点电压在给定水平。合理分配机组间的无功功率。,八、自动调节励磁装置,（一）概述 2自动调节励磁的作用 调节电压，维持机端或系统中某点电压在给定水平。合理分配机组间的无功功率。提高电力系统运行稳定性。,八、自动调节励磁装置,（一）概述 2自动调节励磁的作用 调节电压，维持机端或系统中某点电压在给定水平。合理分配机组间的无功功率。提高电力系统运行稳定性。改善电力系统运行条件。,八、自动调节励磁装置,（一）概述 3对自动调节励磁的要求（1）对自动调节励磁装置的要求系统正常运行时，自动调节励磁装置AER应有足够的调压范围（0.81.2UGN），并能合理分配机组间的无功功率。,八、自动调节励磁装置,（一）概述 3对自动调节励磁的要求（1）对自动调节励磁装置的要求系统故障时，自动调节励磁装置AER应能迅速地强行励磁，以提高系统的暂态稳定和改善系统的运行条件。,八、自动调节励磁装置,（一）概述 3对自动调节励磁的要求（1）对自动调节励磁装置的要求装置结构简单、可靠，反应速度快，运行维护方便，应无失灵区，保证在人工稳定区内运行。,八、自动调节励磁装置,（一）概述 3对自动调节励磁的要求（2）对励磁功率单元的要求应有足够的调节容量，以适应各种运行工况的要求。,八、自动调节励磁装置,（一）概述 3对自动调节励磁的要求（2）对励磁功率单元的要求应有足够的调节容量，以适应各种运行工况的要求。应具有足够的励磁响应速度和励磁顶值电压。,八、自动调节励磁装置,（二）励磁系统的分类 1直流励磁机系统,八、自动调节励磁装置,（二）励磁系统的分类 2交流励磁机系统,八、自动调节励磁装置,（二）励磁系统的分类 2交流励磁机系统,八、自动调节励磁装置,（二）励磁系统的分类 3静止励磁系统,八、自动调节励磁装置,（三）励磁系统中的整流电路 1三相桥式不可控整流电路,八、自动调节励磁装置,（三）励磁系统中的整流电路 1三相桥式不可控整流电路 输出电压平均值 UAV=1.35UP-P=2.34 UP,八、自动调节励磁装置,（三）励磁系统中的整流电路 2三相全控桥式整流电路 输出电压平均值 UAV=1.35Up-pcos=2.34 UPcos,八、自动调节励磁装置,（三）励磁系统中的整流电路 2三相全控桥式整流电路 三相全控桥式整流电路在090时，处于整流工作状态，改变角，可以调节发电机励磁电流;在90 180时，电路处于逆变工作状态，可以实现对发电机的自动灭磁。,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 1硬件构成 变送器同步电压检测电路输入、输出通道电路主机,励磁调节器硬件构成框图,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 2软件功能 可选择多种运行方式。可选择PID（比例积分微分）调节、PSS附加控制、线性最优控制、自校正调节、非线性控制等调节控制规律。,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 2软件功能 软件无功调差功能，调差系数的正负及大小可任选。运行参数可选择显示并在线修改。软件实现数字给定及平稳调整。,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 2软件功能 多种励磁限制。电压互感器断线检测及保护。手动/自动运行方式的相互跟踪。独立的后备通道，自动跟踪工作通道，切换无波动。,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 2软件功能 励磁系统（包括调节器）出现失磁、失控故障或软件连续几次出轨而自复归无效时，自动切换到备用通道工作。软件具有自诊断、自恢复功能。,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 3励磁调节系统中的辅助控制（1）最小励磁限制（MEL）若发电机励磁电流过小，最小励磁限制器就会使励磁电流增大到允许范围内。,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 3励磁调节系统中的辅助控制（2）最大励磁限制(MXL)为了防止发电机转子绕组长时间过励磁而采取的安全措施。,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 3励磁调节系统中的辅助控制（3）瞬时电流限制(ICL)检测励磁电流，一旦超出发电机允许的强励顶值，限制器动作使强励顶值电流限制在允许范围内。,八、自动调节励磁装置,（四）自动调节励磁装置 3励磁调节系统中的辅助控制（4）电压/频率限制（HXL）限制发电机端电压与频率的比值，防止发电机及主变压器由于电压升高或频率降低导致铁芯饱和而引起过热。,