2022年电力系统自动化考试复习资料自己总结.docx

电力系统自动化第一章概述电力系统自动化作用电力系统自动化是现代电力系统安全牢靠和经济运行的重要保证.1）保证安全牢靠运行包括：输变电设备的正常操作、 故障的快速切除和复原, 均通过自动装置才能保证安全、牢靠； 2）保证经济运行最少的一次能源产生更多的电力；电力系统的经济优化调度运行,降低网损等,没有自动化系统的参加是很难实现；3）保证优质电能暂态电能质量；稳态电能质量: 电压偏差、频率偏差,波形畸变（谐波） ,三相不平稳度 ,电压波动闪变电力系统自动化的主要内容按治理区域分：电网调度自动化发电输电,配电 ； 发电厂自动化 火电厂,水电厂,其他电厂 ；变电站自动化按自动掌握角度：频率和有功掌握；电压和无功掌握；断路器的掌握；安全自动控制基础问题：数据采集与处理；数据传输（通信）调度自动化系统的主要功能1、变电站自动化完成对变电站运行的综合掌握；完成遥测、遥信数据的远传；完成掌握中心对变电站电气设备的遥控及遥调；实现变电站的无人值守；2、电网调度自动化能量治理系统EMS数据采集和监控 SCADA；自动发电掌握 AGC和经济调度掌握 LK；网络接线分析、状态估量、 潮流运算、 负荷预报等； 安全分析： 静态安全分析和动态安全分析两类； 调度员培训仿真系统 DTS3、配电系统自动化配电治理系统DMS配电治理系统是是一种对变电、配电到用电过程进行监视、掌握、 治理的综合自动化系统；包括配电自动化 DA、地理信息系统 GIS、配电网络重构、 配电信息治理系统 MIS、需求侧治理 DSM等几部分；其次章 测控装置的基本原理一、微机系统 1）CPU中心处理器 2）储备器 3）定时器 / 计数器 （除了计时外：触发采样信号； VFC型 A/D 转换关键部件 4）Watchdog 抗干扰： 如程序受干扰后失控,让系统自动复位二、模拟量输入 / 输出回路1. 测量信号输入模拟量->数字量2. 掌握信号输出数字量->模拟量三、开关量输入 / 输出回路1. 人机接口2. 跳闸信号 3. 闭锁信号四、人机对话接口回路1. 调试2. 定值整定3. 工作方式设定4. 动作行为记录5. 系统通信需采集的信息 P14模拟量 开关量 数字量 脉冲量 非电量第三章 变电站综合自动化一、变电站综合自动化的概念.将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计,利用先进的运算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术,实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、 测量、 自动掌握和微机爱护,以及与调度通信等综合性的自动化功能；.实现变电站综合自动化的软硬件系统称为变电站综合自动化系统,是利用多台微型运算机和大规模集成电路组成的自动化系统；.是自动化技术、 运算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用；二、变电站综合自动化系统的特点基本特点 p61三、 变电站综合自动化系统的基本功能变电站综合自动化目标：.将变电站的爱护、 测量、 监控、 远动融为一体, 使得数据共享、 资源共享, 提高自动化的功效；.提高变电站的技术水平和治理水平；.提高电网和设备的安全、牢靠、稳固运行水平；.降低运行爱护成本；.提高供电质量,并促进配电系统自动化；变电站综合自动化的主要内容：.实时监视电网参数,发觉反常自动报警,防止事故扩大；.事故状态下,快速隔离和排除事故,限制事故范畴；.完成变电站运行参数的在线运算,保证电能质量的自动和遥控调整；变电站综合自动化的基本功能P64.继电爱护功能：1 高压输电线路的主爱护和后备爱护2 主变压器的主爱护和后备爱护3 无功补偿电容器组的爱护4 母线爱护5 配电线路的爱护5 不完全接地系统的单相接地选线微机爱护的优越性：1、敏捷性强； 2、综合判定才能强；3、性能稳固、牢靠性高；4、微机爱护利用微机的记忆功能,可明显改善爱护性能、提高爱护的灵敏性； 5、微机爱护利用微机的智能特性,可实现故障自诊断、自闭锁和自复原；6、体积小、功能全；7、运行爱护工作量小、现场调试便利.测量、监视和掌握功能：.数据采集：1、模拟量的采集：有直流采样（有效值、均值）和沟通采样（瞬时值）两种方式2、状态量的采集：各种开关状态、位置3、脉冲量的采集：主要是电能量的采集,目前也可用软件运算.时间次序记录 SOE.安全监视功能：越限告警,装置失电、反常监视.操作掌握功能打印功能.数据处理与记录功能.打印功能.故障记录、故障录波和故障测距.谐波分析与监视：谐波源的监视、谐波的治理.人机联系功能：显示画面和数据、输入数据、人工掌握、诊断爱护.自动掌握智能装置的功能.电压、 无功综合掌握：造成系统电压下降的主要缘由是系统的无功功率不足或无功功率分布不合理；对发电厂来说,主要的调压手段是调整发电机 的励磁；在变电站主要的调压手段是调剂有载调压变压器分接头位置和控 制无功补偿电容器.低频减负荷掌握.备用电源自投掌握.小电流接地选线掌握.远动及数据通信功能 ：.现场级通信 ：自动化系统内部各子系统与上位机（监控主机） 和各子系统之间的数据和信息交换.与上级调度通信： 采集、 上传数据和信息, 接收下达操作、 掌握、 修改定值等命令（完成新型RTU全部功能）.自诊断、自复原和自切换功能：.自诊断 ：变电站综合自动化系统软硬件故障的自动诊断.自复原：系统停机时,自动产生自复原信号,将外围接口重新初始化,保留历史数据,实现无扰动的软硬件自复原.自动切换：双机系统,当其中一台主机故障时,全部工作自动切换到另一台主机（全部数据不能丢失）变电站综合自动化的结构形式P67分散与集中相结合的结构形式（目前国内最流行的方式）分散：配电线路（出线）的爱护采纳分散式结构,就地与相应的一次设备安装在一起；（ 留意：与分布的含义不同）集中：高压线路（进线）和主变的爱护采纳集中组屏的结构,集中安装在掌握室或爱护室；结构图见 P68 P72（五个）变电站综合自动化系统的自动装置1 电压、无功综合自动掌握装置2 备用电源自动投入装置3 故障录波装置4 自动按频率减负荷装置5 小电流接地系统单相接地自动选线装置电压、无功综合自动掌握装置1 状态识别原理 -九区图（ P75）2 备用电源自动投入装置定义：备用电源自动投入装置,简称备自投；是工作电源断开后,能够快速将备用电源或备用设备自动投入工作的自动装置；备自投是保证对用户连续供电的重要措施；备用电源的配置方式明备用：系统正常运行时,备用电源不工作；暗备用：系统正常运行时,备用电源也投入运行；备用电源自动投入装置的特点1、工作电源的确断开后,备用电源才投入2、备用电源自动投入切除工作电源断路器必需经延时3、手动跳开工作电源,备用电源自动投入装置不动作4、应具有闭锁备用电源自动投入装置的功能5、备用电源不满意有压条件,备用电源自动投入装置不动作6、工作母线失压必需检查工作电源无流7、备用电源自动投入装置只答应动作一次故障录波装置 是电力系统发生故障时, 能快速直接地记录下与故障有关的运行参数的一种自动记录装置； 相当于 “黑匣子 ”；规程规定在主要发电厂、220kV 及以上变电站应装设； 记录内容除一般参数（电压、电流、开关量）外,仍包括有功、无功、非周期重量的初值电流及衰减时间常数、系统频率变化及各种参数变化的精确时间等；故障录波装置的作用（P83）1、正确分析事故缘由,为事故处理供应依据2、评判爱护、自动装置的正确性3、查找故障点4、分析讨论振荡规律5、分析录波图,发觉缺陷排除隐患6、实测系统参数,对理论运算参数作修正 故障录波的实现方式1、爱护装置兼作故障录波微机爱护都有故障录波功能,一般记录 8 个周波： 故障前三周, 故障后五周；用于分析爱护是否正确动作,不满意动态全过程记录要求；2、专用的故障录波装置： 记录时间长, 例如达 600s；满意系统动态过程分析、校核电力系统运算程序参数的要求；变电站信息传输的内容一、变电站内的信息传输内容（P87）1、现场一次设备与间隔层间的信息传输；2、间隔层间的信息交换3、间隔层与变电站层的信息二、综合自动化系统与掌握中心的通信内容（P88） 1、遥测信息 2、遥信信息 3、遥控信息 4、遥调信息综合自动化系统必需兼有RTU全部功能,应当能够将所采集的模拟量和开关状态,及大事次序记录等远传至调度端；同时应能接收调度端下达的各种操作、掌握、修改定值等命令；即完成新型RTU等全部四遥功能综合自动化系统的通信方案（见P89）第四章 电网调度自动化第一节 电力系统运行状态和调度自动化一、电网调度的目标1、牢靠性2 、电能质量 3、经济性 4、环保二、稳固性和安全性的定义稳固性：电力系统在运行过程中受到扰动后,能否凭借自身的调整或掌握设备的作用,复原到原有稳固运行状态,或过渡到一个新的可接受的稳固运行状态并连续运行的才能；安全性：电力系统在显现可信事故是指系统正常运行中可能显现的故障之后,设备不过负荷,且网络上的变量不偏离答应范畴,在此条件下系统应满意用户负荷要求的才能；三、电力系统运行状态（P112-113）正常状态 ：负荷约束和运行约束都被满意的状态；.安全： 没有任何一个可信事故会导致系统转移到紧急状态.担心全：反之紧急状态 ：对运行约束有重大破坏的状态,如故障导致系统的暂态稳固性或电压稳固性被破坏；复原状态 ：负荷约束被破坏的状态,如故障元件被切除后,导致部分受影响的用户供电中断；.预防掌握措施： 当系统担心全时,必定存在一个可能显现的故障会导致系统失稳,为防患于未然而提前实行的掌握措施就称为预防掌握 措施；.紧急掌握措施： 当故障已经发生,系统显现了一些违反运行约束的现象, 如线路电流增大、节点电压偏低、发电机角度和角速度振荡等,为排除这些现象而实行的掌握措施就称为紧急掌握 ；.复原掌握措施： 在故障切除后,为复原用户供电而实行的掌握措施称为复原掌握 ；调度自动化系统的结构1、 数据采集和掌握执行子系统1) 采集调度中心管辖的发电厂、变电站中各种表征电力系统运行状态的实时数据；2) 接受上级调度中心依据需要发出的操作、掌握和调剂命令, 直接操作或转发给本地执行单元或执行机构；上述功能在厂站端由综合远动装置或远方终端装置RTU, Remote Terminal Unit） 实现；2、 信息传输子系统将信息采集子系统采集的信息通过信息传输系统准时、无误地传送给电网调度掌握中心, 也将电网调度掌握中心的遥控遥调命令下发给厂站掌握单元；信息传输主要采纳光纤、微波和电力线载波等方式；4、人机联系子系统将运算分析的结果以对调度员最为便利的形式显示给调度员,调度员也通过该系统下达决策命令,实现对电力系统的掌握；人机联系系统包括模拟盘、图形显示器、掌握台键盘,音响报警系统,记录打印绘图系统等；3、 信息处理子系统（核心）EMS 应用软件从功能上区分可分为3 级：数据收集级；能量治理级；网络分析级；数据收集级应用软件是SCADA 系统软件, 它是 EMS 的基本应用软件, 它处理电网调度中心的实时数据,下发调度掌握命令；能量治理级和网络分析级应用软件有时统称为EMS 高级应用软件,主要用于对电网运行情形进行分析和决策运算；电网调度自动化的核心：SCADA/EMS四、电网调度稳固性措施.五、电网调度机构分级和调度基本原就国调网调省调地调县调 统一调度；分级治理；分层掌握六、电网调度的任务1、猜测负荷2、编制发电方案3、倒闸操作：下达线路倒闸操作指令；4、事故处理：发生事故后,正确准时处理事故,尽快回复供电；5、经济调度：依据等微增率支配机组出力；第三节电力系统状态估量一、网络拓扑的实时确定即实时结线分析；1. 实时处理开关信息的变化,自动划分发电厂、变电站的运算用节点,形成新的网络结线 ,确定连通的最大子网络；2. 同时在新的网络图上安排量测,为后续的在线网络分析程序供应可供运算用的网络结构、参数和实时运行参数的基础数据；网络的结线分析包括对厂站的结线分析 和对 系统的结线分析二、电力系统状态估量1、状态估量的必要性.SCADA数据库存在下面明显缺点： （ P123） 2、状态估量的功能.得到最接近于系统真实状态的正确估量值.对生数据进行不良数据（或叫坏数据）的检测与辨识,删除或改正不良数据.推算出齐全而精确的电力系统运行参数.订正有时会显现的开关状态遥信错误.估量某些可疑或未知的设备参数.以现有数据猜测将来的趋势和可能显现的状态.确定合理的测点数量和合理的测点分布3、状态估量的步骤1） 假定数学模型；2） 状态估量运算3） 不良数据的检测：检查是否有不良测值混入或有结构错误信息4） 不良数据辨识：确定详细的不良数据或网络结构错误信息的过程；5、最小二乘法状态估量原理（ 1）目的：运算得到系统状态变量的估量值；（ 2）要求满意下面的目标准就：使运算得到的状态变量的估量值所对应的测量估量值与真实测量值之差的平方和最小；（ 3）详细实现：建立目标函数Jx=z-hxTz-hx对目标函数求导数并取为零,可以求解出微小值对应的状态估量量；第四节 安全分析与安全掌握一、安全分析的概念从电力系统运行调度的角度来看,应当用预想事故分析的方法来预先知道系统是否存在隐患,即处在所谓担心全正常状态,以便及早实行相应的预防掌握措施,防患于未然；这便是电力系统安全分析（或称电力系统安全评估）的目的；电力系统运行的安全性,通常是指在突发事故扰动下,系统保证防止发生广泛波及性供电中断的才能；由于安全性是对事故后果进行分析,涉及到系统事故后的稳态行为即暂态行为,安全性分析亦称之为预想事故分析,分为：静态安全分析和动态安全分析；二、静态安全分析静态安全分析： 只考虑事故后系统重新进入新稳态运行情形的安全性,而不考虑从当前运行向事故后稳固状态转变的暂态过程；1、静态安全分析的用途：对一个输电系统规划方案而言,利用静态安全分析可以进行事故预想, 可以校验其承担事故的才能；系统规划设计人员在进行发电系统和输电系统规划时,应利用静态安全分析考虑各种可能的设备开断情形,并评估其后果是否满意安全性的要求；对运行中的电力系统而言,可以检验其运行方式及接线方式的安全性,进而给出事故前后应采纳的防范措施或校正措施；在电力系统的运行中, 为了防止过负荷和电压越界引起的设备损坏,或由于过负荷设备在系统爱护作用下退出运行而导致大面积连锁反应性的停电,需要在线或实时地进行系统静态安全分析；2、静态安全分析的方法预想事故的自动挑选：即在静态安全分析中,先用简化潮流运算方法对预想事故集中的每一个预想事故进行近似运算,剔除明显不会引起安全问题的预想事故,且按事故的严峻性进行排序,组成预想事故一览表,然后用更精确的潮流算法对表中的事故依次进行分析；3、快速潮流运算方法：1）直流潮流法：用直流电流代替沟通潮流,用解直流电路的方法求解有功潮流,运算速度快,精度低；2） P-Q 分解法：运算速度快,能同时运算潮流分布和节点电压,同时估量过负荷和过电压情形；3） 等值网络法：网络静态等值三、动态安全分析校验假想事故发生后电力系统是否能够保持稳固运行的离线运算；一般采纳数值积分法,逐时段求解描述电力系统运行状态的微分方程组, 得到动态过程中状态变量随时间变化的曲线,以此判定系统的稳固性；动态安全分析方法： 1、模式识别法 2、李雅普诺夫法3、扩展等面积定就 （ EEAC） 法四、电力系统安全掌握1、正常运行状态的安全掌握为了保证电力系统正常运行的安全性(1) 在编制运行方式时就要进行安全校核；(2) 在实际运行中, 要对电力系统进行不间断的严密监视,对电力系统的运行参数如频率、电压和线路潮流等不断地进行调整,始终保持尽可能的正确状态；(3) 仍要对可能发生的假想N1 事故进行后果模拟分析；(4) 当确认当前属担心全 （戒备） 状态时, 可对运行中的电力系统实行预防性措施进行预防性的安全校正；2、紧急状态时的安全掌握（P136-P137）3、复原状态时的安全掌握：（ P140 上）第五节调度主站的硬件构成一、电网调度自动化系统的构成（ P140 上）二、调度运算机系统 前置机系统 接受 RTU的远动信息；主要功能： 1、对接受数据预处理； 2、向后台机传送信息；3、下发命令； 4、向调度模拟屏传送实时数据；5、有转发功能； 6、对各个通道进行监视；一、电力系统远动要完成的任务1、将电力系统的运行状态采集并传送到调度中心（监测）2、接受调度中心下达的命令去调控电力系统中的设备的运行状态（掌握） 二、 RTU 的功能（ P145）1. 数据采集模拟量 YC；开关量 YX；数字量 YC；脉冲量 YC等；2. 数据通信3. 执行命令完成遥控YK、遥调 YT等操作；4. 其它功能 1当地功能： 对有人值班的较大站点, 假如配有 CRT、打印机等,可完成显示、打印功能；越限告警功能；大事次序记录功能等； 2自诊断功能： 程序出轨死机时自行复原功能； 自动监视主、备通信信道及切换功能； 个别插件损坏诊断报告等功能；三、电力系统远动实现的功能通常又称为 “四遥 ”功能；（ P145）遥测信息各种运行参数,主要特点是随着时间连续变化的模拟量；电量参数：电压,电流,频率,功率；非电量参数：温度,水位,油位；1 采集方式：电量变送器（直流,沟通）非电量 传感器（直流量、数字量）2 A/D3 电量采集（脉冲、数字量） 状态信号1、开关,刀闸的状态信息2、爱护、自动装置的动作状态3、发电机的开停机信号4、其他的运行状态信号（如事故总信号） 特点：？（表示方式0,1）转变设备运行状态的命令,如发电机的起停命令,断路器的分合命令；电容器,电抗器的投切命令；特点：牢靠性要求高；保证措施：返校；遥控实现步骤第一步,主站子站发送遥控挑选命令； 其次步,子站向主站返送遥控返校信息；第三步,依据实现情形,主站向子站下达遥控执行命令或遥控撤消命令；第四步, 假如是遥控执行就RTU 转变遥控输出状态, 假如是遥控撤消就遥控状态保持不变；遥调信息 ：1）传送转变设备运行参数的命令,如转变发电机有功出力 调速 和励磁电流 调压 的设定值,转变变压器分接头的位置； 2）在厂站端遥调输出的直流电压、 电流模拟量通常是由数/ 模转换器加电压放大、电流放大来实现的；第七节 远动系统信息传送一、数字通信系统模型信息源 ：把消息转换成连续变化的模拟信号或是离散的数字信号输出；信源编码 ：对信息源发出的模拟信号完成模/ 数转换,得到它所对应的数字信号；信道编码 ：按肯定规章, 在信息序列中添加冗余码元,将信息序列变成较原先更长 的二进制数字序列,即码字；通过信道编码提高了信息序列的抗干扰才能,信道编码也称差错掌握编码；调制 ：是将用数字序列表示的码字变换成适合于在信道中传输的信号形式,送入信道；电力系统远动中,常采纳数字调频或数字调相的方法,将码字中的”0”或“ 1”码元,变成两种同频率或两种不同相位的正弦沟通信号；信道 ：是传输信号的通道；解调： 是把从信道接收到的两种不同频率或两种不同相位的正弦沟通信号,仍原成数字序列,即码字；信道译码 ：依据信道编码规章, 对接收码字进行译码校验,达到检出或订正接收码字中错误码元的目的；信源译码 ：依据信源编码规章, 变接收信息序列为信息源输出的对应估值,并送给受信者予以显示或打印等；同性系统上行信息传递模型P155二、通信方式当通信在点与点之间进行时, 依据信息传输的方向, 以及是否能双向进行, 通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种；单工通信 ：指信息的传输始终是一个方向,不能进行与此相反方向的传输；单工通信线路一般采纳二线制；半双工通信 ：指信息可以在两个方向上传输,但某一时刻只限于一个方向,不能同时进行双向传输；半双工通信采纳二线制线路；全双工通信 ：指信息可以同时作双向传输；全双工通信线路一般采纳四线制,如采用频率分割法可用二线制线路；SCADA中远动信息的通信方式应当采纳全双工通信方式或半双工通信方式；三、 远动信道（ P156）第八节 远动通信基本原理一、 远动通信规约 循环式规约（ CDT）；问答式规约（ POLLING） 1、循环式规约 CDT（ P165）厂站端将要发送的远动信息按规约的规定组成各种帧,再编排帧的次序, 一帧一帧地循环向调度端传送； 信息的传送是周期性的、 周而复始的,发端不顾及收端的需要, 也不要求收端给以回答； 这种传输模式对信道质量的要求较低,由于任何一个被干扰的信息可望在下一循环中得到它的正确值；CDT传输规约：帧结构远动信息字都由 48 位二进制数构成；其中前 8 位是功能码,区分不同信息内容；信息码是信息内容,包括四遥信息；最终 8 位是校验码,采纳CRC校验 ；校验码的生成规章： 在信息字的前40 位（功能码和信息码） 后面添加 8 个零, 再模二除以生成多项式gx=x8+x2+x+1,将所得余式作为8 位校验码；校验码是用于检错和纠错的部分,提高信息字在传输过程中抗信道干扰的才能；2、问答式传输规约：帧结构（）报文头：个字节,指出进行问答的RTU 的地址、报文所属的类型、报文中数据区的字节数；数据区：校验码： 用报文头和数据区的字节运算得到；可以是奇偶校验码,也可以是校验码；问答式与循环式传输规约最明显的差别是,问答式传输规约中,不同类型的报文,报文的总长度不同,且报文长度的变化总是按字节增减；二、差错掌握技术（ P160）馈线自动化馈线自动化是配电自动化的重要组成部分；目的：对馈出线路进行数据采集和监控（SCADA功能）,故障时,准时精确地确定故障区段,快速隔离故障区段并复原健全区段供电；主要功能：配网馈线运行状态监测、掌握、故障诊断、故障隔离、网络重构；实现：一种是基于重合器的馈线自动化系统；另一种是基于馈线终端设备FTU的馈线自动化系统；基于重合器的馈线自动化原理：无需通信,依据短路时显现的短路电流,靠多次重合闸找出故障区段并进行隔离,主要用在辐射线路；实现模式：重合器与重合器协作模式、重合器与电压-时间型分段器协作模式、重合器与过流脉冲计数型分段器协作模式；重合器分段器负荷掌握的作用1、通过负荷掌握,削峰填谷,使日负荷曲线变得比较平整,就能够使现有电力设备得到充分利用,从而推迟扩建资金的投入；2、削减发电机组的起停次数延长设备的使用寿命,降低能源消耗；3、对稳固系统的运行方式,提高供电牢靠性大有好处；4、用户避峰用电可以削减电费支出,可以形成双赢的局面；第六章自动化系统的电磁兼容一、电磁兼容1、电磁兼容的概念、电磁干扰三要素2、电磁干扰的途径3、差模干扰和共模干扰4、干扰对自动化系统的影响二、 变电站中的干扰源1、外部干扰2、内部干扰三、抗干扰措施1、硬件方面 2、软件方面四、电缆的屏蔽1、静电屏蔽2、低频电磁屏蔽 3、高频电磁屏蔽4、自动化系统设计中应留意的问题五、浪涌的防护六、提高抗干扰的其它措施