华北电力大学_电力系统自动化-绪论.ppt

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1、电力系统自动化主讲教师：刘兴杰，米增强答疑地点：教一楼347联系方式：7522257;什么是电力系统自动化？什么是电力系统？什么是自动化？什么是电力系统自动化？课程内容简介概论电力系统电压和无功功率自动控制电力系统并列电力系统频率和有功功率自动控制电力系统低频减载电力系统调度自动化教材：商国才，教材：商国才，电力系统自动化电力系统自动化参考书：韩富春，参考书：韩富春，电力系统自动化技术电力系统自动化技术；杨冠城，；杨冠城，电力电力系统自动装置系统自动装置；Prabha kundur电力系统稳定与控制电力系统稳定与控制。注意事项课程特点：本课程涉及的知识面宽、杂，综合性强学习要求：侧重基本概念的

2、理解；注意与先修课程的联系，力求融会贯通；注重分析、解决问题的能力和自学能力的培养。处理好找工作、复习考研的关系课堂纪律：请准时到课；上课请关机或者将手机调整为无声；听课时请保持安静；谢谢！考核方式：考试+（平时考勤等）讲授方式：幻灯片与板书结合，侧重概念预祝：同学们顺利完成课程学习取得优异成绩！欢迎同学们多提宝贵意见不足及错误之处请指正！1概论1.1电力系统自动化的重要性及其发展历程一、电力系统自动化的重要性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、局部系统或者全系统进行就地或远方的自动监视、协调、调节和

3、控制，保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量。（一）电力系统的特点及对电力系统运行的要求电力系统的特点：结构复杂而庞大电能不能大量储存暂态过程非常迅速特别重要特点1：结构复杂而庞大2011年，我国全社会用电量平稳较快增长；发电装机容量继续增加，结构调整加快，装备技术水平进一步提高，节能减排取得新进展。全年全社会用电量46928亿千瓦时，新增装机容量9041万千瓦，年底发电装机容量达到10.56亿千瓦，其中水电、核电、风电等非火电类型发电装机容量比重达到27.50%，比上年提高0.93个百分点；供电标准煤耗330克/千瓦时，比上年下降3克/千瓦时；线路损失率6.31%，比上年下降0.22个

4、百分点。2011年，一批国家重点电源、电网建设项目按期投产，对电力工业的合理布局、优化配置和转型发展起到了重要作用。不同电压等级的电网纵横交错，分布辽阔全国电网情况2003年全国联网示意图年全国联网示意图 华中华中华中华中Central Central Central Central 华东华东华东华东East East East East 华北华北华北华北North North North North 东北东北东北东北NortheastNortheastNortheastNortheast川渝川渝川渝川渝ChuanYuChuanYuChuanYuChuanYu福建福建福建福建FujiaFuji

5、aFujiaFujian n n n南方南方南方南方SouthSouthSouthSouth西北西北西北西北NorthwestNorthwestNorthwestNorthwest2005年全国电网互联示意图华北华北西北 华中华中东北东北华华东东南方电网南方电网西藏葛沪直流葛沪直流(DC)姜家营高岭姜家营高岭新乡邯东新乡邯东荆州惠州直流荆州惠州直流(DC)背靠背直流背靠背直流龙政直流龙政直流(DC)三峡2010年全国电网互联示意图华北华北 西北西北 东北东北华华东东 南方电网南方电网 西藏从三峡到华东从三峡到华东的三回直流的三回直流德阳宝鸡德阳宝鸡 直流直流晋城阳城晋城阳城江苏江苏AC(or

6、DC Link)灵宝灵宝背靠背背靠背直流直流荆州惠州荆州惠州 直流直流姜家营高岭交流姜家营高岭交流新乡邯东新乡邯东背靠背直流背靠背直流华中华中 三峡三峡水电站水电站西北西北华北华北2011年12月9日，世界上海拔最高、高寒地区建设规模最大、施工难题最多的输变电工程青藏联网工程提前一年建成并投入试运行。青藏联网工程是国务院确定的西部大开发重点工程之一，由西宁格尔木750千伏输变电工程、格尔木拉萨400千伏直流输电工程、藏中220千伏电网工程三部分组成，从西宁到拉萨线路全长2530千米，总投资超过160亿元。工程于2010年7月29日开工建设，历经16个月建成。2015-2020年全国电网互联示意

7、图华北华北 西北西北 东北东北华华东东南方电网南方电网西藏三峡华东三回直流德阳宝鸡直流德阳宝鸡直流晋城阳城江苏晋城阳城江苏AC(or DC Link)灵宝灵宝背靠背直流背靠背直流荆州惠州荆州惠州 直流直流姜家营高岭姜家营高岭AC新乡邯东新乡邯东背靠背直流背靠背直流华中 三峡三峡西北西北华北华北锦屏锦屏金沙江金沙江 锦屏至苏州 金沙江至华东三峡地下机三峡地下机组到山东组到山东特点2：电能不能储存(以电的形式)飞轮蓄能飞轮蓄能：是一种机械蓄能方式。当电网电量富裕时，能过电动机拖动质量巨大的飞轮加速转动，将电能转变成动能的形式储存。当电网需要电量时，飞轮拖动发电机发电释放出电能。抽水蓄能抽水蓄能：利

8、用电网负荷低谷时的剩余电量，用电动机带动抽水机将位置较低的的下水库的水抽到位置较高的上水库，即将电能转化成水的热能并储存于水库中。电力供不应求的时候，上水库的水放出用发电，水回到下水库。其能量转换效率约60%70%。压缩空气蓄能压缩空气蓄能：将电网用电低谷的富余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入密闭的下洞穴储存起来，即将电能转化为空气的气压热能。在发电量短缺时，将压缩空气加热与油或天然气混合燃烧进入燃气轮机发电。特点2：电能不能大量储存蓄冷蓄能：蓄冷蓄能：利用夜间电网用电低谷的电能制冷（或制水），在白天将储存的冷量放出作空调用。蓄热蓄能：蓄热蓄能：电量富余时，用电生产蒸汽导入蓄热器储存，

9、电量短缺时，再将蓄热器的蒸汽送给汽轮机组发电。还有的电厂以高压热水形式储存热能。高效电池蓄能：高效电池蓄能：高效电池选用电网低谷负荷充电，到高峰负荷时向外发电，其储存效率高。日本研制的100千瓦新型钠硫电池，充放电效率可达到90%以上。燃料电池蓄能：燃料电池蓄能：是一种已成熟应用、高效率、无污染的小型发电装置。它利用电网低谷电制氢，氢是燃料电池的主要燃料，当高峰缺电时，氢通过燃料电池发电。超导电磁蓄能超导电磁蓄能：用超导材料制成超导螺旋管，将低谷电以磁场形式储存于超导螺旋管中，当高峰时，再还原成电能以补充电网能力。蓄能效率可达92%95%，但技术复杂，初投资大。特点3：暂态过程非常迅速电能以电

10、磁波的形式传输，传播速度为30万km/s。特点4：特别重要近年大停电事故介绍2003年8月月14日，美国的纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大的日，美国的纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大的多伦多、渥太华等城市发生大面积停电事故。这些城市的多伦多、渥太华等城市发生大面积停电事故。这些城市的地铁、机场、电讯等设施和公共交通基本陷入瘫痪，约地铁、机场、电讯等设施和公共交通基本陷入瘫痪，约5000万人受到影响万人受到影响。造成重大经济损失，仅纽约就损失造成重大经济损失，仅纽约就损失约约10.5亿美元亿美元。8月28日，英国首都伦敦和英格兰东南部部分地区突然发生重大停电事故，伦敦近三分之二地铁停运，大约伦敦

11、近三分之二地铁停运，大约25万人万人被困在地铁中被困在地铁中。9月23日，瑞典和丹麦发生大面积停电事故，大约大约200万万用户受到影响。铁路交通被迫停顿，不少人被困在电梯里用户受到影响。铁路交通被迫停顿，不少人被困在电梯里。9月28日，意大利发生大面积停电事故，意南部等地区停意南部等地区停电长达电长达12个小时以上，直接经济损失达数亿欧元个小时以上，直接经济损失达数亿欧元。近年大停电事故介绍2004年7月12日，希腊首都雅典和南部部分地区发生大面积停电事故，造成交通和公共服务设施大面积瘫造成交通和公共服务设施大面积瘫痪痪。8月13日，格鲁吉亚境内一处高压电线网络断裂，导致首都第比利斯大面积停电

12、，造成供水中断，导致首都第比利斯大面积停电，造成供水中断，数千名乘客被困地铁内数千名乘客被困地铁内。11月18日，西班牙一变电站发生火灾，导致首都马德里市中心以及南部地区大面积停电，25万市万市民生活受到影响，马德里部分地铁停驶，公共交民生活受到影响，马德里部分地铁停驶，公共交通也一度陷于混乱通也一度陷于混乱。近年大停电事故介绍2005年1月8日和9日，瑞典西南部遭遇飓风袭击，导致当地当地40多万户家庭或多万户家庭或机构停电机构停电，直接损失达数十亿瑞典克朗直接损失达数十亿瑞典克朗。5月25日，俄罗斯首都莫斯科发生了俄境内近几年来最为严重的停电事故，南部、西南和东南城区大面积停电，莫斯科市大约

13、一半地区的工业生产、商业活动和交通运输陷入瘫痪。停电给莫斯科市及其周边地区所造成的损失为造成的损失为17亿卢布亿卢布(约合约合6000万美元万美元)。7月4日大约23时15分，包括首都第比利斯在内的几乎整个格鲁吉亚东部地区大面积停电。这一事件的诱因，是一条从格鲁吉亚西部向东部输送电力的高压线路发生故障。8月18日，印度尼西亚爪哇岛至巴厘岛的供电系统发生故障，造成首都雅加达至万丹的电力供应中断，雅加达全城停电。同时，西爪哇、中爪哇、东爪哇和巴厘地区部分电力供应中断。近近1亿人受停电影响，亿人受停电影响，经济损失严重经济损失严重。8月25日，为美国加利福尼亚州南部地区供电的一条主要输电线路出现故障

14、，加州电力主管部门紧急启动限电措施，造成大约大约50万居民断万居民断电半个小时电半个小时。近年大停电事故介绍2006年8月14日早上，一场大停电突袭了东京及周边地区，使东京、千叶和神奈川两县（省）的139.1万用户蒙受停电之苦，数以百计的交通信号灯“失明”，东京市繁如蛛网的地铁和电车停运，公共交通系统几乎瘫痪，许多人被困在戛然而止的电梯中。9月24日，巴基斯坦发生全国大停电。全国70以上的居民受到停电影响，数百万人无电可用，巴基斯坦最大的城市、经济中心卡拉奇受停电影响最大。这是巴基斯坦近5年来所遭遇的最严重的停电事故。格林尼治时间2006年11月4日21：30左右(北京时间2006年11月5日

15、5：30)，西欧多国发生严重的大面积停电事故。大部分地区1h后恢复供电，部分地区断电最长达90min，德国工业重镇科隆一度陷于瘫痪。此次停电事故导致约1000万人受到影响。对电力系统运行的要求保证供电可靠性（安全）保证电能质量（优质）保证运行的经济性（经济）环境友好（环保）（二）电力系统自动化的重要性被控对象复杂而庞大；被控的参数很多；干扰严重必须依靠自动装置！电力系统规模的扩大与电力系统自动监控技术、远动技术分不开。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，现代电力系统无法运行。二、电力系统自动化的发展历程二、电力系统自动化的发展历程单一功能自动化阶段综合自

16、动化阶段1.2 电力系统自动化的内容电力系统自动化的内容电力系统是指电能生产、输送、分配、和消费所电力系统是指电能生产、输送、分配、和消费所需的发电机、变压器、断路器、母线、输电线路需的发电机、变压器、断路器、母线、输电线路和用电设备互相连接而构成的系统。它是一个能和用电设备互相连接而构成的系统。它是一个能量系统，也称电工一次系统，简称一次系统。在量系统，也称电工一次系统，简称一次系统。在电力系统中还存在一个对一次系统进行监视、控电力系统中还存在一个对一次系统进行监视、控制、保护、调度所需的自动监控设备、继电保护制、保护、调度所需的自动监控设备、继电保护设备、远动和通信设备等构成的辅助系统。这

17、是设备、远动和通信设备等构成的辅助系统。这是一个信息系统，也称电工二次系统，简称二次系一个信息系统，也称电工二次系统，简称二次系统。二次系统中的设备常被称为二次设备。统。二次系统中的设备常被称为二次设备。电力系统自动化是二次系统中的一个重要组成部电力系统自动化是二次系统中的一个重要组成部分，通常指对电力设备及电力系统的自动监视、分，通常指对电力设备及电力系统的自动监视、控制和调度。控制和调度。1.2 电力系统自动化的内容电力系统自动化的内容按按运运行行管管理理区区划划分分电力系统调度自动化电力系统调度自动化发电厂自动化发电厂自动化变电站自动化变电站自动化发电和输电调度自动化发电和输电调度自动化配电网自动化配电网自动化火电厂自动化火电厂自动化水电厂自动化水电厂自动化1.2 电力系统自动化的内容电力系统自动化的内容按按自自动动控控制制的的角角度度电力系统频率和有功功率自动控制电力系统频率和有功功率自动控制电力系统电压和无功功率自动控制电力系统电压和无功功率自动控制电力系统安全自动控制电力系统安全自动控制电力系统中的断路器的自动控制电力系统中的断路器的自动控制1.3电力系统的运行状态及调度控制正常状态警戒状态紧急状态崩溃状态恢复状态1.3.1电力系统运行的正常状态和非正常状态等式约束条件不等时约束条件1.3.2电力系统运行状态及其相应的调度控制谢谢！