电力系统工程基础优秀PPT.ppt

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1、电力系统工程基础你现在浏览的是第一页，共56页n1.概述n2.发电厂n3.变电站的一次接线n4.变电站的二次接线n5.变电站综合自动化简介n6.配电自动化系统简介主要内容主要内容2你现在浏览的是第二页，共56页1、概述、概述-1.1什么是电力系统？什么是电力系统？发电发电发电发电用电用电用电用电输电输电输电输电变电变电变电变电配电配电配电配电RTURTURTURTURTURTU数据采集和传输数据采集和传输应用服务器应用服务器应用服务器应用服务器电电电电 网网网网 调调调调 度度度度3你现在浏览的是第三页，共56页1.1什么是电力系统？什么是电力系统？水库GMM电力网电力系统动力系统发电厂水轮机

2、 发电机变电所升压变压器输电线路变电所降压变压器用户用电设备4你现在浏览的是第四页，共56页 1.1什么是电力系统？什么是电力系统？电力网：由变电所和不同电压等级输电线路组成的网络。电力系统：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。发电厂：生成电能变电所：变换和分配电能输配电线路：输送电能用户：消费电能 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。5你现在浏览的是第五页，共56页1.1什么是电力系统？什么是电力系统？

3、超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间6你现在浏览的是第六页，共56页1.1什么是电力系统？什么是电力系统？n 电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类n地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在2050km以内n区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络n超高压远距离输电网：电压等级为330kV500kV的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干

4、区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统n 变电所：按其在电力系统中的地位分类n枢纽变电所：n中间变电所：n地区变电所：n终端电站所：7你现在浏览的是第七页，共56页1.2 电力系统的特点电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配和使用是同时进行的。P发 P用P 频率f Q发 Q用Q 电压V过渡过程十分短暂：控制操作自动化程度高。必须借助自动装置对电力系统进行控制：继电保护装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置、电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系：社会政治经济影响巨大。负荷分类：一类负荷、二类负荷、三类负荷8你现在浏览的是第八页，共56页1.3电能的质量指标电压质量

5、标准：9你现在浏览的是第九页，共56页1.3电能的质量指标频率：额定频率：50Hz（国外：50 或 60Hz）频率偏差：0.2Hz（3000MW系统）0.5Hz（3000MW系统）国外：(0.10.2)Hz 或 0.5Hzn波形：n质量标准：正弦波电压和电流n谐波的危害与抑制：10你现在浏览的是第十页，共56页1.4电力系统的电压等级11你现在浏览的是第十一页，共56页1.4电力系统的电压等级U1I U2SZS=3U2I12你现在浏览的是第十二页，共56页1.5我国电力工业发展概况跨省电力系统5个，独立省电力系统若干个13你现在浏览的是第十三页，共56页1.5我国电力工业发展概况14你现在浏览

6、的是第十四页，共56页1.5我国电力工业发展概况电力工业发展史上的第一：火电：1882年上海杨树浦；水电：1912年云南石龙坝240kW；核电：1991年浙江秦山300MW；输电线路：1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区330kV交流，1981年河南姚孟火电厂到武汉500kV交流，1988年葛州坝水电站到上海南桥变电站500kV直流。电力系统之最：15你现在浏览的是第十五页，共56页1.5我国电力工业发展概况年人均电量：我国：1000kW.h中等发达国家：7000kW.h北欧、美国：18000kW.h2002年底全国发电装机容量达到3.56亿千瓦，发电量达到16542亿千瓦时，2004年底，

7、全国发电装机442亿千瓦；2005年突破5亿千瓦，年发电量预计2.4万亿千瓦时。自1996年以来装机容量和发电量均居世界第二位。16你现在浏览的是第十六页，共56页2 发电厂2.1火力发电厂：将煤、油、天然气或其它燃料的化学能转换成电能的工厂。17你现在浏览的是第十七页，共56页2 发电厂2.2 核电厂：均采用原子核裂变时释放出来的能量发电。18你现在浏览的是第十八页，共56页2 发电厂2.3 水电厂：利用水能发电19你现在浏览的是第十九页，共56页2 发电厂2.4 风力发电厂20你现在浏览的是第二十页，共56页3 变电站的一次接线 输变电设备包括变换电压的设备：如变压器。接通和开断电路的开关

8、电器：如断路器，隔离开关，熔断器等。防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、电抗器。无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器。载流导体：如母线，引线，电缆，架空线。接地装置；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接地等。电气主接线 发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路，也称电气一次接线或一次系统。3.1 电力系统的电气设备21你现在浏览的是第二十一页，共56页3 变电站的一次接线 输电线路 开关电器高压断路器的基本参数额定开断电流INbr、全开断时间tab、合闸时间ton额定动稳定电流（峰值）ies、热稳定电流It、自动重合闸性能n 电流互感器n运

9、行特点：二次绕组不能开路n二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线A BCAK2K1L1L2A B CAAAA B CAwhIaIcIb22你现在浏览的是第二十二页，共56页3 变电站的一次接线 电压互感器运行特点：二次绕组不能短路接线方式：23你现在浏览的是第二十三页，共56页3 变电站的一次接线3.2 电力系统接线和输变电网络接线 电力系统接线地理接线图：表明各发电厂、变电所的相对地理位置和它们之间的联接关系电气接线图：表明电力系统中各主要元部件之间和厂所之间的电气联接关系 输变电网络接线无备用：单回路放射式、干线式和链式网络等，每一负荷只能靠一条线路获得电能，又称开式网络。有备用：双

10、回路式、单环式、双环式和两端供电式等，每一个负荷点至少可以通过两条线路从不同方向取得电能，又称闭式网络。24你现在浏览的是第二十四页，共56页3 变电站的一次接线25你现在浏览的是第二十五页，共56页3 变电站的一次接线3.3 电气主接线的基本接线形式有汇流母线：单母线、单母线分段，双母线，双母线分段；增设旁路母线或旁路隔离开关，一倍半断路器接线，变压器母线组接线等。无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线等。几个基本概念：汇流母线：起汇集和分配电能的作用，也称汇流排。进、出线：进线指电源，出线指线路。断路器、隔离开关（母线、线路）、接地刀闸：QSQFn断路器与隔离开关的操作顺序：n送电操作顺

11、序送电操作顺序：先合上断路器两侧的隔离开关，再投入断路器。n停停电电检检修修操操作作顺顺序序：先断开断路器，再断开断路器两侧的隔离开关。待线路对方仃电后，再合上接地刀闸。26你现在浏览的是第二十六页，共56页3 变电站的一次接线QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQSGQF1QS1GQF2QS3QS2WL1QS4W3.3.1 单母线接线n特点n简单、清晰、设备少。n当母线故障或检修或母线隔离开关检修时，整个系数全部停电。n断路器检修期间也必须停止该回路的供电。n适用范围n单电源的发电厂和变电所，且出线回路数少，用户对供电可靠性要求不高的场合。27你现在浏览的是第二十七页，

12、共56页3 变电站的一次接线3.3.2 单母线分段接线QF1分段断路器GWL1WL2WL3WL4Gn特点n减少母线故障或检修时的停电范围。n断路器检修期间必须停止该回路的供电。n母线分段的数目，通常以23分段为宜，分段太多增加了分段断路器。n适用范围n610kV配电装置出线6回及以上；n35kV出线数为48回；n110220kV出线数为34回。28你现在浏览的是第二十八页，共56页3 变电站的一次接线n旁路母线的作用n不停电检修进出线断路器。n操作方式（检修QF4，且WL4不停电）n如A、B段经QF1和QS1、QS2并列运行，则闭合QS5断开QF1断开QS1闭合QS3闭合QF1使W3带电（不要

13、首先闭合QS8）。此时若W3隐含故障，则由继电保护装置动作断开QF1。n若W3充电正常，操作可以继续进行：合上QS8断 开 QF4。这 时 WL4由 母 线BQS2QF1QS3 W3QS8 WL4供电。并由QF1替代断路器QF4。nQF4检修前，应把QS6、QS7断开。n适用范围n中小型发电厂和35110kV的变电所。GGWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4（分段断路器QF1兼旁母断路器）3.3.3 单母线分段加装旁路母线接线29你现在浏览的是第二十九页，共56页3 变电站的一次接线3.3.4 双母线接线接线图 具有两组母线W1，W2。

14、每一回路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF（简称母联）连接。n运行方式n母联QF断开，一组母线工作，另一组母线备用，全部进出线接于运行母线上。n母联QF断开，进出线分别接于两组母线，两组母线分裂运行。n母联QF闭合，电源和馈线平均分配在两组母线上。n优点n检修一组母线，可使回路供电不中断；一组母线故障，部分进出线会暂时停电。n供电可靠，调度灵活，又便于扩建。QFQS2QS1W1W2电源1电源230你现在浏览的是第三十页，共56页3 变电站的一次接线3.3.5 双母线带旁路母线接线QS4W3QF1W1W2QF4QF2电源1电源231你现在浏览的是第三十一

15、页，共56页3 变电站的一次接线3.3.6 一个半断路器接线接线图 在母线W1，W2之间，每串接有三台断路器，两条回路，每二台断路器之间引出一回线，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线。n特点n具有较高的供电可靠性及运行灵活性。n母线故障，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路不停电。n隔离开关不作操作电器，减少了误操作的几率。n使用设备较多，投资较大，二次控制接线和继电保护配置也比较复杂。n适用范围大型电厂和变电所的超高压配电装置。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS132你现在浏览的是第三十二页，共56页4 变电站的二次接线4.1概述概述 一次设备及一次系统一次设备有：

16、发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次系统，它是发电、输变电和配电的主体。二次设备及二次系统二次设备包括监察测量仪表、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置、远动装置等。这些设备通常是由电流互感器、电压互感器、蓄电池组或厂（所）用低压电源供电。表明二次设备互相连接关系的电路称为二次接线或二次系统。二次接线图：原理接线图、展开接线图和安装接线图。33你现在浏览的是第三十三页，共56页4 变电站的二次接线4.2原理接线图原理接线图原理接线图：是用来表示继电保护、测量仪表和自动装置等工作原理的一种二次接线图。特

17、点：二次回路中的元件及设备以整体形式表示，同时将相互联系的电气部件和连线画在同一张图上，给人以明确的整体概念。34你现在浏览的是第三十四页，共56页4 变电站的二次接线4.3 展开接线图展开接线图展开接线图（简称展开图）：用来说明二次回路的动作原理，在现场使用极为普遍。n特点：将每套装置的有关设备部件解体，按供电电源的不同分别画出电气回路接线图，如交流电流回路、交流电压回路和直流回路分开表示。于是，同一个仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和接点分别画在不同的回路里，为了避免混淆，将同一个元件及设备的线圈和结点采用相同的文字标号表示。35你现在浏览的是第三十五页，共56页4 变电站的二次接线4.4

18、 安装接线图安装接线图安安装装接接线线图图是制造厂加工制造屏（屏盘）和现场施工安装所必不可少的图，也是运行试验、检修和事故处理等的主要参考图。n安装接线图包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图三个组成部分，它们相互对应，相互补充。n屏面布置图：说明屏上各个元件及设备的排列位置和其相互间距离尺寸的图，要求按照一定的比例尺绘制。n屏背面接线图：在屏上配线所必需的图，其中应标明屏上各设备在屏背面的引出端子之间的连接情况，以及屏上设备与端子排的连接情况。n端子排图：表示屏上需要装设的端子数目、类型及排列次序以及它与屏外设备连接情况的图。36你现在浏览的是第三十六页，共56页4 变电站的二次接线n屏背面

19、接线图和端子排图必须说明导线从何处来，到何处去，以防接错导线。我国广泛采用“相对编号法”，例如甲、乙两个端子需用导线连接起来，则在甲端子旁边标上乙端子的编号，而在乙端子旁边标上甲端子的编号；如果一个端子需引出两根导线，那么，在它旁边就标出所要连接的两个端子编号。37你现在浏览的是第三十七页，共56页5 变电站综合自动化简介变电站综合自动化系统的基本功能：1监控子系统。包括模拟量、开关量和电能量数据采集；事件顺序记录SOE；故障记录；故障录波和测距；操作控制功能；安全监视功能；人机联系功能；打印功能；数据处理与记录功能；谐波分析与监视。2微机保护子系统。包括变压器、输电线、电容器组、母线等的保护

20、和不完全接地系统的单相接地选线。3电压、无功综合控制子系统。包括补偿电容器、电抗和有载调压变压器等的微机电压无功综合控制装置。4电力系统的低频减负荷控制。5备用电源自投控制；6变电站综合自动化系统的通信。包括内部现场级间的通信和自动化系统与上级调度的通信两部分。前者有并行通信、串行通信、局域网络和现场总线等多种方式，后者以部颁通信规约（如POLLING、CDT等规约）与上级调度通信完成遥测、遥信、遥调、遥控等四遥功能。38你现在浏览的是第三十八页，共56页5 变电站综合自动化简介39你现在浏览的是第三十九页，共56页5 变电站综合自动化简介进 线单元出 线单元电 容器 单元变 压器 单元交 直

21、流 电源 单元规约1当地监控其他厂家设备ASM-21 数字变电站管理系统CANHCANLASM-21 数字变电站管理系统ASM-41ASM-21 数字变电站管理系统ASM-21 数字变电站管理系统ASM-21 数字变电站管理系统ASM-21 数字变电站管理系统ASM-21 数字变电站管理系统规约240你现在浏览的是第四十页，共56页6 配电自动化系统简介6.16.1问题的提出（一）问题的提出（一）问题：（1）正常检修、新增设备的会导致大多数正常用户停电，停电范围扩大；（2）故障情况下，停电范围扩大，一处出问题大家遭殃，事故查找困难。（3）人工抄表的电网各点数据不是同一天，入出电能无法平衡，管理

22、困难。变变电电所所母母线线设备检修、变更设备故障跳闸设备正常运行41你现在浏览的是第四十一页，共56页6 配电自动化系统简介6.16.1问题的提出（二问题的提出（二）高压母线高压母线配电母线配电母线电站变压器电站变压器越级跳闸越级跳闸故障拒动越级存在问题：由于所有的操作、故障切除都由变电所的出线开关来完成，出线开关频繁动作，开关与保护失灵拒动引起事故扩大的可能性加大。42你现在浏览的是第四十二页，共56页6 配电自动化系统简介6.26.2解决办法（一解决办法（一）变变电电所所甲甲变变电电所所已已 在现有分布式负荷线路上，将线路分段，设置线路分段开关或断路器，将辐射线路改为线路互联，解决设备检修

23、、变更停电范围扩大的问题。通过在配电线路开关上设置保护，解决变电所开关频繁动作和切除故障范围扩大的问题。通过系统参数的遥控、遥测解决经济运行和安全调度的问题。分段分段互联互联保护保护43你现在浏览的是第四十三页，共56页6 配电自动化系统简介6.26.2解决办法（二解决办法（二）在新建设的小区，通过建立开闭所或环网柜，解决线路多电源供电，解决设备检修、变更停电范围扩大的问题。提高配电可靠性。通过系统参数的遥控、遥测解决经济运行和安全调度的问题。44你现在浏览的是第四十四页，共56页6 配电自动化系统简介6.36.3配电网络与超高压线路的区别配电网络与超高压线路的区别一、超高压线路上，没有分支，

24、没有负荷设备，断路器设置在两端二、配电网络的四个基本特性，决定了不能使用超高压网络的保护测量设备：n n断路器沿线路链状布置，没有母线断路器沿线路链状布置，没有母线n n由辐射、分支、环等构成的网状结构由辐射、分支、环等构成的网状结构n n由多台变压器或配电房构成的分布负荷由多台变压器或配电房构成的分布负荷n n多电源系统相位导致开环点存在角度差多电源系统相位导致开环点存在角度差45你现在浏览的是第四十五页，共56页6 配电自动化系统简介6.4保护型配电终端FTU-主要功能n测控功能测控功能n三相电流、三相电压、有功、无功、功率因数、频率等n开关位置、电流方向、故障信号、工作状态等n控制开关分

25、合闸n控制蓄电池充放电n保护功能保护功能n三段灵敏过流保护n功率方向检测n过负荷保护n重合闸n重构检测n非同期检测nPT断线检测nCT断线检测n谐波制动n其他功能其他功能n24小时负荷曲线记录n开关动作次数统计n顺序事件纪录(SOE)46你现在浏览的是第四十六页，共56页6 配电自动化系统简介6.5馈线自动化原理（一)甲变电站10kV母线乙变电站10kV母线馈线发生故障切除故障重合闸后加速后加速检测故障发生恢复供电永久故障47你现在浏览的是第四十七页，共56页6 配电自动化系统简介6.5馈线自动化原理（二)甲变电站10kV母线乙变电站10kV母线馈线发生故障切除故障重合闸隔离故障隔离故障检测故

26、障发生永久故障切除故障重合闸检测故障发生检测故障发生检测故障发生48你现在浏览的是第四十八页，共56页6 配电自动化系统简介6.5馈线自动化原理（三)甲变电站10kV母线丙变电站10kV母线乙变电站10kV母线49你现在浏览的是第四十九页，共56页6 配电自动化系统简介6.5馈线自动化原理（四)甲变电站10kV母线乙变电站10kV母线环网柜馈线发生故障检测故障发生检测故障发生切除故障重合闸后加速隔离故障隔离故障恢复供电恢复供电永久故障50你现在浏览的是第五十页，共56页6 配电自动化系统简介6.5馈线自动化原理（五)1#1#出线出线出线出线2#2#出线出线出线出线3#3#出线出线出线出线4#4

27、#出线出线出线出线5#5#出线出线出线出线恢复供电路径1恢复供电路径2恢复供电路径3恢复供电路径5故障检测隔离故障检测隔离51你现在浏览的是第五十一页，共56页6 配电自动化系统简介6.6配电管理系统-系统框架硬件(计算机、LAN网络设备、通讯设备等)变电站RTU、FTU、TTU、保护或I/O单元等系统软件(操作系统如UNIX或WINDOWS 2000、开发语言如C、C+等)支撑软件(商用数据库、实时数据库、GIS系统，应用接口等)应用软件(SCADA、DJM、DPAS)运行人员基础支撑平台应用系统52你现在浏览的是第五十二页，共56页6 配电自动化系统简介6.7配电管理系统DMS-组网结构53你现在浏览的是第五十三页，共56页 6.7配电管理系统DMS-组网结构54你现在浏览的是第五十四页，共56页6 配电自动化系统简介n配电SCADAn前置规约处理n实时数据服务器n图形人机界面nOracle数据库n系统数据配置n图形画面编辑n报表生成工具n配电高级应用DPASn拓扑分析n负荷预测n状态估计n潮流计算n短路计算n线损计算n网络重构n无功优化n配电工作管理n设备台账n两票管理n停电管理n配电地理信息n图形资料管理n空间设备查询n设备检修管理n可靠性管理n设备统计分析6.8配电管理系统DMS-主要功能55你现在浏览的是第五十五页，共56页谢谢！你现在浏览的是第五十六页，共56页