1、P1變電站綜合自動化變電站綜合自動化電自教研室電自教研室 劉青劉青P2主要內容主要內容n變電站綜合自動化概述變電站綜合自動化概述n變電站綜合自動化系統的內容變電站綜合自動化系統的內容n變電站綜合自動化系統的功能和要求變電站綜合自動化系統的功能和要求n變電站綜合自動化系統的結構形式變電站綜合自動化系統的結構形式n變電站綜合自動化系統的通信技術變電站綜合自動化系統的通信技術n提高變電站自動化系統的可靠性措施提高變電站自動化系統的可靠性措施n變電站綜合自動化系統實例變電站綜合自動化系統實例n智能變電站及其相關技術智能變電站及其相關技術 P3第二章 變電站綜合自動化系統 的基本功能P4第二章第二章 主

2、要內容主要內容1. 1. 變電站綜合自動化系統的研究內容變電站綜合自動化系統的研究內容 2. 2. 變電站綜合自動化系統的基本功能變電站綜合自動化系統的基本功能P5變電站綜合自動化系統的基本內容1. 1. 對對220kV220kV及以下中低壓變電站，采用自動化系統，及以下中低壓變電站，采用自動化系統，利用計算機和通信技術，對變電站的二次設備進利用計算機和通信技術，對變電站的二次設備進行全面技術改造，取消常規的保護、監視、測量行全面技術改造，取消常規的保護、監視、測量、控制屏，實現綜合自動化；、控制屏，實現綜合自動化；2. 2. 對對220kV及以上的變電站，主要是采用計算機監控及以上的變電站，

3、主要是采用計算機監控系統提高運行管理水平，同時采用新的保護技術系統提高運行管理水平，同時采用新的保護技術和控制方式，促進技術協調，提高自動化水平；和控制方式，促進技術協調，提高自動化水平；P6變電站綜合自動化系統的基本內容電氣量的采集和電氣設備的狀態監視電氣量的采集和電氣設備的狀態監視電氣設備的控制和調節（正常運行狀態）電氣設備的控制和調節（正常運行狀態）繼電保護和故障錄波功能（事故狀態）繼電保護和故障錄波功能（事故狀態）站級監控系統（站級站級監控系統（站級 SCADASCADA）與遠方調度（控制）中心的通信系統與遠方調度（控制）中心的通信系統P7變電站綜合自動化系統的基本功能 國際大電網會議

4、在研究變電站的數據流時，分析了變電站自國際大電網會議在研究變電站的數據流時，分析了變電站自動化需完成的功能大概有動化需完成的功能大概有6363種，歸納為一些幾種功能組：種，歸納為一些幾種功能組： 監視、控制功能；監視、控制功能； 自動控制功能自動控制功能（電壓無功控制，備自投等電壓無功控制，備自投等） ； 測量表計功能；測量表計功能； 繼電保護功能；繼電保護功能； 與繼電保護有關的其他功能與繼電保護有關的其他功能（接地選線，低頻減載，接地選線，低頻減載，故障錄波，故障測距等故障錄波，故障測距等） ；接口功能；接口功能；一一系統功能系統功能（調度端通信等）（調度端通信等）；P8變電站綜合自動化系

5、統的基本功能變電站綜合自動化系統的基本功能：變電站綜合自動化系統的基本功能： 監控子系統監控子系統 微機保護子系統微機保護子系統 電壓、無功綜合控制子系統電壓、無功綜合控制子系統 電力系統的低頻減負荷控制子系統電力系統的低頻減負荷控制子系統 備用電源自投控制子系統備用電源自投控制子系統一一 通信子系統通信子系統P9 一一. . 監控子系統 監控子系統取代常規的測量系統，取代指針式儀表；改變常規的操作機構和模擬盤，取代常規的告警、報警、中央信號、光子牌等；取代常規的遠動裝置等； 監控子系統應完成數據采集與監控的全部功能，即SCADA（supervisory control and data ac

6、quisition）功能； P10 一一. . 監控子系統 SCADA（supervisory control and data acquisition）功能： 1. 1. 對全變電站設備的運行參數進行采集和測量；對全變電站設備的運行參數進行采集和測量； 2. 2. 對對全變電站全變電站設備的運行狀態進行監視、記錄；設備的運行狀態進行監視、記錄； 3. 3. 對變電站主要設備進行自動控制或遠方操作控制；對變電站主要設備進行自動控制或遠方操作控制； 4. 4. 當變電站的主要設備或輸配電線路發生故障時能及時記錄當變電站的主要設備或輸配電線路發生故障時能及時記錄和提供故障信息；和提供故障信息； 5

7、. 5. 能利用通信技術及時與上級調度或控制中心通信并執行調能利用通信技術及時與上級調度或控制中心通信并執行調度下達的命令；度下達的命令；P11 一一. . 監控子系統監控子系統的功能監控子系統的功能應包括以下幾部分內容：應包括以下幾部分內容： （一）數據采集（一）數據采集 （二）事件順序記錄（二）事件順序記錄SOESOE （三）故障記錄、故障錄波和測距（三）故障記錄、故障錄波和測距 （四）操作控制功能（四）操作控制功能 （五）安全監視功能（五）安全監視功能 （六）人機聯系功能（六）人機聯系功能 （七）打印功能（七）打印功能 （八）數據處理與記錄功能（八）數據處理與記錄功能 （九）諧波分析與監

8、視（九）諧波分析與監視 P12 一一. . 監控子系統變電站的數據采集包括：變電站的數據采集包括：模擬量、開關量和電能量。模擬量、開關量和電能量。1. 模擬量的采集模擬量的采集 采集內容包括：采集內容包括： 各段母線電壓，線路電壓、電流、有功功率、無功功率各段母線電壓，線路電壓、電流、有功功率、無功功率，主變壓器電流、有功功率、無功功率，電容器的電流，主變壓器電流、有功功率、無功功率，電容器的電流、無功功率，饋線的電流、電壓、功率及系統頻率、相、無功功率，饋線的電流、電壓、功率及系統頻率、相位等。此外，還有主變壓器的油溫、直流電源電壓、站位等。此外，還有主變壓器的油溫、直流電源電壓、站用變壓器

9、的電流、電壓、有功功率和無功功率等。用變壓器的電流、電壓、有功功率和無功功率等。（一）數據采集P13 一一. . 監控子系統變電站的數據采集包括：變電站的數據采集包括：模擬量、開關量和電能量。模擬量、開關量和電能量。1. 模擬量的采集模擬量的采集 模擬量的三種類型：模擬量的三種類型：1）. 快速變化的交流量快速變化的交流量，如交流電壓和交流電流；，如交流電壓和交流電流；2）. 變化緩慢的直流量變化緩慢的直流量，如發電機的勵磁電壓、電流和控制，如發電機的勵磁電壓、電流和控制電源和操作電源的直流電壓；電源和操作電源的直流電壓；3）. 變化緩慢的非電量變化緩慢的非電量，如頻率、溫度、壓力、水位等；，

10、如頻率、溫度、壓力、水位等；（一）數據采集P14 一一. . 監控子系統模擬量的采集方式：模擬量的采集方式：有有直流采樣直流采樣和和交流采樣交流采樣兩種方式。兩種方式。1. 模擬量的采集模擬量的采集P15 一一. . 監控子系統直流采樣直流采樣方式方式: 將連續變化的模擬量轉換為適合將連續變化的模擬量轉換為適合A/D轉換器輸轉換器輸 入電平的入電平的直流信號直流信號；1. 模擬量的采集模擬量的采集3種類型的模擬量如種類型的模擬量如何實現測量？何實現測量？P16 一一. . 監控子系統1）. 對于直流量的測量：對于直流量的測量：利用直流電壓和直流電流變換器，利用直流電壓和直流電流變換器，將實際的

11、電壓和電流轉換成將實際的電壓和電流轉換成05V的直流電壓，作為的直流電壓，作為A/D轉換器的輸入；轉換器的輸入；2）. 對于交流量的測量：對于交流量的測量：利用交流電壓和交流電流變化器，利用交流電壓和交流電流變化器，把實際的交流信號轉換成把實際的交流信號轉換成05V的直流電壓或的直流電壓或420mA的的電流，送給電流，送給A/D轉換器進行轉換；轉換器進行轉換；3）. 對于非電量的測量：對于非電量的測量：通過相應的傳感器變成電信號，經通過相應的傳感器變成電信號，經過放大濾波等處理，送給過放大濾波等處理，送給A/D轉換器進行轉換；目前也轉換器進行轉換；目前也可直接用頻率變送器、溫度變送器和壓力變送

12、器等；可直接用頻率變送器、溫度變送器和壓力變送器等；1. 模擬量的采集模擬量的采集P17 一一. . 監控子系統交流采樣交流采樣方式方式: 將交流電壓和交流電流轉換為與系統的一次將交流電壓和交流電流轉換為與系統的一次一次電壓和電流同頻率，大小成比例的一次電壓和電流同頻率，大小成比例的交流電壓信號交流電壓信號，輸入到輸入到A/D轉換器；轉換器；1. 模擬量的采集模擬量的采集P18 一一. . 監控子系統1）. 區別：區別：直流采樣必須把交流電流和電壓經過整流和濾波直流采樣必須把交流電流和電壓經過整流和濾波變成直流，再送給變成直流，再送給A/D轉換器進行轉換轉換器進行轉換；2）. 直流采樣的特點：

13、直流采樣的特點：對轉換速率要求不高，軟件算法簡單，可靠性較好；對轉換速率要求不高，軟件算法簡單，可靠性較好；經過整流和濾波環節，抗干擾能力強；經過整流和濾波環節，抗干擾能力強；由于濾波電路的影響，采樣結果的實時性差，不適用于由于濾波電路的影響，采樣結果的實時性差，不適用于微機保護和故障錄波；微機保護和故障錄波；兩種采樣方式的區別和特點兩種采樣方式的區別和特點P19 一一. . 監控子系統3）. 交流采樣的特點：交流采樣的特點：實時性好，在微機保護中必須采用交流采樣；實時性好，在微機保護中必須采用交流采樣；能真實的反應輸入信號的實際波形，便于進行波形分析能真實的反應輸入信號的實際波形，便于進行波

14、形分析，在需要諧波分析或故障錄波的場合必須采用交流采樣，在需要諧波分析或故障錄波的場合必須采用交流采樣；通過采樣得到的電壓和電流計算出有功功率和無功功率通過采樣得到的電壓和電流計算出有功功率和無功功率，省去了功率變送器，節約投資并縮小設備體積；，省去了功率變送器，節約投資并縮小設備體積；對對A/D轉換器的轉換速率和采樣保持器要求較高；轉換器的轉換速率和采樣保持器要求較高；交流采樣的測量準確性，取決于輸入通道的硬件和軟件交流采樣的測量準確性，取決于輸入通道的硬件和軟件算法，采樣和計算程序復雜；算法，采樣和計算程序復雜；智能電網中要求采集全景信息，必須采用交流采樣；智能電網中要求采集全景信息，必須

15、采用交流采樣；兩種采樣方式的區別和特點兩種采樣方式的區別和特點P20 一一. . 監控子系統max2 ffs采樣定理：即采樣頻率應大于輸入信號的最高頻率fmax的2倍；采樣信號怎樣才能如實的反應被采樣信號的變化？P21 一一. . 監控子系統2. 開關量的采集開關量的采集（一）數據采集（一）數據采集光電隔離電路變電站的開關量有：斷路器的變電站的開關量有：斷路器的狀態、隔離開關的狀態、有載狀態、隔離開關的狀態、有載調壓變壓器分接頭位置、同期調壓變壓器分接頭位置、同期檢測狀態、繼電保護動作信號檢測狀態、繼電保護動作信號、運行告警信號等。、運行告警信號等。一般經過光電隔離電路輸入到一般經過光電隔離電

16、路輸入到計算機。計算機。P22 一一. . 監控子系統3. 3. 電能計量電能計量（1 1）電能脈沖計量法電能脈沖計量法：是傳統的感應式的電能表與電子技：是傳統的感應式的電能表與電子技術相結合的產物，電能表轉盤每轉一周，便輸出一個或術相結合的產物，電能表轉盤每轉一周，便輸出一個或兩個脈沖。兩個脈沖。（2 2）軟件計算法軟件計算法：利用采集到的：利用采集到的u u、i i 直接計算直接計算P P、QQ，但電，但電能計量作為計費的依據，不易被大家接受。能計量作為計費的依據，不易被大家接受。（3 3）智能型電度表：智能型電度表：有串口輸出功能。有串口輸出功能。（一）數據采集（一）數據采集P23 一一

17、. . 監控子系統（二）事件順序記錄（二）事件順序記錄 SOESOE 事件順序記錄事件順序記錄 SOESOE（Sequence of EventSequence of Event）包括斷）包括斷路器跳、合閘順序記錄、保護動作順序記錄，以及自動路器跳、合閘順序記錄、保護動作順序記錄，以及自動裝置的動作情況記錄等，不僅需要記錄所發生事件的性裝置的動作情況記錄等，不僅需要記錄所發生事件的性質和狀態，還需要記錄發生事件的時間（精確到毫秒級質和狀態，還需要記錄發生事件的時間（精確到毫秒級）。詳細指標見調度自動化規范。）。詳細指標見調度自動化規范。P24 一一. . 監控子系統（二）事件順序記錄（二）事件

18、順序記錄 SOESOEP25 一一. . 監控子系統（三）故障記錄、故障錄波和測距（三）故障記錄、故障錄波和測距1. 故障錄波和測距故障錄波和測距 110kV 110kV及以上系統一般配置專用的故障錄波器及以上系統一般配置專用的故障錄波器，故障錄波器應有串行通信功能，可以與監控，故障錄波器應有串行通信功能，可以與監控系統通信。系統通信。 35kV 35kV及以下電壓等級，一般不配置專用錄波及以下電壓等級，一般不配置專用錄波器，主要靠微機保護裝置的錄波功能。器，主要靠微機保護裝置的錄波功能。P26 一一. . 監控子系統（三）故障記錄、故障錄波和測距（三）故障記錄、故障錄波和測距2. 2. 故障

19、記錄故障記錄 記錄繼電保護動作前后與故障有關的電流量和記錄繼電保護動作前后與故障有關的電流量和母線電壓。母線電壓。 記錄時間一般為故障前記錄時間一般為故障前2 2個周波和故障后個周波和故障后1010個個周波及保護動作和重合閘的全過程情況。周波及保護動作和重合閘的全過程情況。P27 一一. . 監控子系統（三）故障記錄、故障錄波和測距（三）故障記錄、故障錄波和測距P28 一一. . 監控子系統（四）操作控制功能（四）操作控制功能 主要包括：主要包括：對斷路器和隔離開關進行分、合操作；對斷路器和隔離開關進行分、合操作；對變壓器分接頭開關位置進行調節控制；對變壓器分接頭開關位置進行調節控制；對電容器

20、進行投切控制，對電容器進行投切控制，同時要能接受遙控操作命令，進行遠方操作；同時要能接受遙控操作命令，進行遠方操作；為了防止計算機系統故障時無法操作被控設備為了防止計算機系統故障時無法操作被控設備，應保留人工直接跳、合閘手段。，應保留人工直接跳、合閘手段。P29 一一. . 監控子系統（四）操作控制功能（四）操作控制功能斷路器操作應有閉鎖功能。操作閉鎖包括：斷路器操作應有閉鎖功能。操作閉鎖包括：1. 1. 斷路器操作時，應閉鎖自動重合閘。斷路器操作時，應閉鎖自動重合閘。2. 2. 當地操作和遠方操作要相互閉鎖。當地操作和遠方操作要相互閉鎖。3. 3. 根據實時信息，自動實現斷路器與隔離開關閘的

21、閉根據實時信息，自動實現斷路器與隔離開關閘的閉鎖操作。鎖操作。4. 4. 無論當地操作還是遠方操作，都應有防誤操作的閉無論當地操作還是遠方操作，都應有防誤操作的閉鎖措施。鎖措施。5. 5. 智能變電站中要有順序控制功能；智能變電站中要有順序控制功能；P30 一一. . 監控子系統（五）安全監視功能（五）安全監視功能 監控系統在運行過程中，對采集的電流、電壓監控系統在運行過程中，對采集的電流、電壓、主變溫度、頻率等量，要不斷進行越限監視，、主變溫度、頻率等量，要不斷進行越限監視，如發現越限，立刻發出告警信號，同時記錄和顯如發現越限，立刻發出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值，并傳送給控制中

22、心；示越限時間和越限值，并傳送給控制中心； 另外，還要監視保護裝置是否失電，自控裝置另外，還要監視保護裝置是否失電，自控裝置工作是否正常，自檢結果、通信是否正常，控制工作是否正常，自檢結果、通信是否正常，控制回路是否失電，并監視自動裝置的工作狀態和動回路是否失電，并監視自動裝置的工作狀態和動作次數等。作次數等。P31 一一. . 監控子系統P32 一一. . 監控子系統（六）人機聯系功能（六）人機聯系功能 1 1、人機聯系的橋梁：、人機聯系的橋梁：CRTCRT顯示器，鼠標和鍵盤。顯示器，鼠標和鍵盤。 2 2、CRTCRT顯示畫面的內容：顯示畫面的內容： 1 1）顯示采集和計算的實時運行參數。如

23、）顯示采集和計算的實時運行參數。如U U、I I、P P、QQ、主、主變溫度、系統頻率等。變溫度、系統頻率等。 2 2）顯示實時主接線圖；）顯示實時主接線圖； 3 3）事件順序記錄（）事件順序記錄（SOESOE）顯示；）顯示； 4 4）越限報警顯示；）越限報警顯示； 5 5）值班記錄顯示；）值班記錄顯示； 6 6）歷史趨勢顯示：如負荷曲線，母線電壓曲線等；）歷史趨勢顯示：如負荷曲線，母線電壓曲線等； 7 7）保護定值和自動裝置的定值顯示；）保護定值和自動裝置的定值顯示； 8 8）其他，如故障記錄顯示，設備運行狀況顯示等。）其他，如故障記錄顯示，設備運行狀況顯示等。P33 一一. . 監控子系統

24、（六）人機聯系功能（六）人機聯系功能 3 3、輸入數據：、輸入數據： 通過人機聯系可以輸入下列數據：通過人機聯系可以輸入下列數據： （1 1）TATA，TVTV變比；變比； （2 2）保護定值，越限報警定值；）保護定值，越限報警定值； （3 3）自動裝置的定值；）自動裝置的定值； （4 4）運行人員密碼；）運行人員密碼；P34 一一. . 監控子系統P35 一一. . 監控子系統（七）打印功能（七）打印功能 對于有人值班變電所，監控系統可以配置打印機，完成對于有人值班變電所，監控系統可以配置打印機，完成下列打印功能：下列打印功能： （1 1）定時打印報表和運行日志；）定時打印報表和運行日志；

25、（2 2）開關操作記錄打印；）開關操作記錄打印； （3 3）事件順序記錄打印；）事件順序記錄打印； （4 4）越限打印；）越限打印； （5 5）召喚打印；）召喚打印； （6 6）抄屏打印；）抄屏打印； （7 7）事故追憶打印；）事故追憶打印； 對于無人值班站，各變電所的運行報表集中在調度（控對于無人值班站，各變電所的運行報表集中在調度（控制）中心打印。制）中心打印。P36 一一. . 監控子系統P37 一一. . 監控子系統（八）數據處理與記錄功能（八）數據處理與記錄功能 電力系統的數據有四個重要的性質電力系統的數據有四個重要的性質: : 數據的實時性；數據的實時性； 數據的可靠性；數據的可靠

26、性； 數據的一致性；數據的一致性； 系統的易維護性；系統的易維護性；P38 一一. . 監控子系統（八）數據處理與記錄功能（八）數據處理與記錄功能根據系統數據的特征，數據類型主要分為根據系統數據的特征，數據類型主要分為6類類:實時數據；實時數據；歷史數據；歷史數據；統計數據；統計數據；設備數據和網絡數據；設備數據和網絡數據；圖形數據信息；圖形數據信息；高級應用信息數據；高級應用信息數據； P39 一一. . 監控子系統（八）數據處理與記錄功能（八）數據處理與記錄功能根據系統數據的特征，數據類型主要分為根據系統數據的特征，數據類型主要分為6類類:實時數據：實時數據： 主要指監控系統采集到的實時信

27、息，包括電流、電壓、有主要指監控系統采集到的實時信息，包括電流、電壓、有功功率、無功功率等模擬量，斷路器位置等開關量，事功功率、無功功率等模擬量，斷路器位置等開關量，事件順序記錄，繼電保護動作信息，報警信息及其他控制件順序記錄，繼電保護動作信息，報警信息及其他控制信息等；信息等； 實時數據存放在實時數據庫中，供實時顯示和傳送給上級實時數據存放在實時數據庫中，供實時顯示和傳送給上級調度中心用，存放的原則是便于數據的查找和提取。調度中心用，存放的原則是便于數據的查找和提取。 P40 一一. . 監控子系統（八）數據處理與記錄功能（八）數據處理與記錄功能根據系統數據的特征，數據類型主要分為根據系統數

28、據的特征，數據類型主要分為6類類:2. 歷史數據歷史數據 主要是各種日、月報表、歷史趨勢曲線等數據；主要是各種日、月報表、歷史趨勢曲線等數據； 實時數據庫中的每一個點都可以選定存儲周期稱為歷史記實時數據庫中的每一個點都可以選定存儲周期稱為歷史記錄；類型主要有電壓、電流、有功功率、無功功率等模錄；類型主要有電壓、電流、有功功率、無功功率等模擬量、電能量，及一些計算量和狀態量；用戶可設定存擬量、電能量，及一些計算量和狀態量；用戶可設定存儲周期。儲周期。 P41 一一. . 監控子系統（八）數據處理與記錄功能（八）數據處理與記錄功能3.3.統計數據：統計數據：1 1、主變壓器分接頭每天調節的次數；、

29、主變壓器分接頭每天調節的次數；2 2、主變和輸電線路的、主變和輸電線路的P P、QQ每天的最大值和最小值及相應時間每天的最大值和最小值及相應時間；3 3、母線電壓每天的電壓合格率；、母線電壓每天的電壓合格率；4 4、母線電壓每天的最高值和最低值及相應時間；、母線電壓每天的最高值和最低值及相應時間；5 5、計算受、配電負荷平衡率；、計算受、配電負荷平衡率；6 6、統計斷路器動作次數；、統計斷路器動作次數；7 7、斷路器切除故障電流和跳閘次數的累計值；、斷路器切除故障電流和跳閘次數的累計值；8 8、控制操作和修改定值記錄。、控制操作和修改定值記錄。P42 一一. . 監控子系統（八）數據處理與記錄

30、功能（八）數據處理與記錄功能根據系統數據的特征，數據類型主要分為根據系統數據的特征，數據類型主要分為6類類:4. 設備數據和網絡數據設備數據和網絡數據 設備數據信息指一次和二次設備的基本信息，如變壓器、設備數據信息指一次和二次設備的基本信息，如變壓器、線路、母線、斷路器、隔離開關、保護裝置及自動裝置線路、母線、斷路器、隔離開關、保護裝置及自動裝置等有關信息；等有關信息； 網絡數據包括計算機軟件和硬件配置，現場數據采集單元網絡數據包括計算機軟件和硬件配置，現場數據采集單元、保護單元和其他自動化設備與前置機通信，網絡硬件、保護單元和其他自動化設備與前置機通信，網絡硬件和硬件配置信息，網絡通信設備及

31、其狀態信息等；和硬件配置信息，網絡通信設備及其狀態信息等； P43 一一. . 監控子系統（八）數據處理與記錄功能（八）數據處理與記錄功能根據系統數據的特征，數據類型主要分為根據系統數據的特征，數據類型主要分為6類類:5. 圖形數據信息圖形數據信息 圖形數據主要包括圖形基本信息、圖形靜態數據、圖形動圖形數據主要包括圖形基本信息、圖形靜態數據、圖形動態數據、圖元庫信息等；態數據、圖元庫信息等；6. 高級應用信息數據高級應用信息數據 包括網絡的拓撲結構，根據實時遙測數據確定整個電網包括網絡的拓撲結構，根據實時遙測數據確定整個電網的電氣連接狀態，為狀態估計、潮流、能量管理系統等高的電氣連接狀態，為狀

32、態估計、潮流、能量管理系統等高級應用軟件提供網絡結構圖、節點關聯表和主要運行參數級應用軟件提供網絡結構圖、節點關聯表和主要運行參數、負荷、潮流分析等數據信息；、負荷、潮流分析等數據信息；P44 一一. . 監控子系統（九）諧波分析與監視（九）諧波分析與監視 1 1、諧波源、諧波源 1 1）. . 發電機、變壓器制造方面的缺陷；發電機、變壓器制造方面的缺陷；2)2) . . 風能、太陽能發電造成的；風能、太陽能發電造成的；3 3）. . 大功率電力電子設備大功率電力電子設備（高壓直接輸電中心換流站高壓直接輸電中心換流站）；）；4 4）. . 非線性不平衡負荷（電氣化鐵路、地鐵、電弧煉鋼爐、非線性

33、不平衡負荷（電氣化鐵路、地鐵、電弧煉鋼爐、 大型整流設備等）。大型整流設備等）。 P45 一一. . 監控子系統（九）諧波分析與監視（九）諧波分析與監視 1 1、諧波源、諧波源 P46P47 一一. . 監控子系統（九）諧波分析與監視（九）諧波分析與監視 2 2、諧波的危害、諧波的危害 1 1）對電力系統發、輸、配電設備的危害：）對電力系統發、輸、配電設備的危害： 增加電氣設備的附加損耗，引起局部過熱；增加電氣設備的附加損耗，引起局部過熱； 消耗無功功率儲備；消耗無功功率儲備； 產生附加力矩造成振動，發生噪音；產生附加力矩造成振動，發生噪音； 加速絕緣的老化，縮短設備壽命；加速絕緣的老化，縮短

34、設備壽命； 引起測量儀表的計量誤差；引起測量儀表的計量誤差； P48 一一. . 監控子系統（九）諧波分析與監視（九）諧波分析與監視 2 2、諧波的危害、諧波的危害 2 2）諧波會引起繼電保護和自動裝置誤動：）諧波會引起繼電保護和自動裝置誤動：發電機和電動機的發電機和電動機的負序負序電流保護誤動；電流保護誤動；變壓器后備保護中變壓器后備保護中負序負序電壓啟動元件易誤啟動；電壓啟動元件易誤啟動；母線差動保護的母線差動保護的負序負序電壓閉鎖元件誤動；電壓閉鎖元件誤動；線路高頻保護中線路高頻保護中負序負序啟動元件誤動引起誤跳閘；啟動元件誤動引起誤跳閘；線路距離保護中線路距離保護中負序負序啟動振蕩閉鎖

35、裝置誤動引起啟動振蕩閉鎖裝置誤動引起保護誤動；保護誤動； P49 一一. . 監控子系統（九）諧波分析與監視（九）諧波分析與監視 2 2、諧波的危害、諧波的危害 3 3）諧波對通信系統的影響：）諧波對通信系統的影響： 對鄰近的通信系統產生靜電干擾和電磁干擾，輕對鄰近的通信系統產生靜電干擾和電磁干擾，輕者產生噪聲，降低通話的清晰度，嚴重時引起信者產生噪聲，降低通話的清晰度，嚴重時引起信號丟失，使通信系統無法工作；號丟失，使通信系統無法工作； P50 一一. . 監控子系統（九）諧波分析與監視（九）諧波分析與監視 3 3、諧波的檢測方法、諧波的檢測方法 1 1）基于傅里葉變換的測量方法；）基于傅里

36、葉變換的測量方法； 2 2）基于小波變換的諧波檢測；）基于小波變換的諧波檢測； 3 3）基于神經網絡的諧波檢測；）基于神經網絡的諧波檢測； 其他檢測方法：其他檢測方法：PronyProny算法、基于瞬時無功功算法、基于瞬時無功功率的諧波檢測、瞬時功率矢量法、自適應檢測法率的諧波檢測、瞬時功率矢量法、自適應檢測法等；等；P51 一一. . 監控子系統（九）諧波分析與監視（九）諧波分析與監視 4 4、諧波的抑制與消除、諧波的抑制與消除P52 二二. .繼電保護子系統（一）微機保護的優越性（一）微機保護的優越性（1 1）靈敏性強；）靈敏性強； 不同原理的保護硬件可以是一樣的，只改變軟件就可以改變保護

37、功能，還可以同時改變多種功能，如保護、重合閘等。（2 2）綜合判斷能力強；）綜合判斷能力強； 可以考慮較復雜的邏輯，解決常規保護不易解決的難題。P53 二二. .繼電保護子系統（一）微機保護的優越性（一）微機保護的優越性（3 3）性能穩定，可靠性高；）性能穩定，可靠性高；（4 4）有記憶功能和智能，改善保護性能；）有記憶功能和智能，改善保護性能；（5 5）良好的自檢、自診斷、自閉鎖和自恢復功能；）良好的自檢、自診斷、自閉鎖和自恢復功能；（6 6）體積小、功能全；）體積小、功能全；（7 7）運行維護工作量小，現場調試方便；）運行維護工作量小，現場調試方便；（8 8）可以進行遠方監控；）可以進行遠

38、方監控；P54 二二. .繼電保護子系統北京四方公司董事長中國工程院院士華北電力大學楊奇遜教授 南京南瑞繼保董事長中國工程院院士沈國榮（左一）P55 二二. .繼電保護子系統（二）微機保護系統的功能包括：（二）微機保護系統的功能包括：（1 1）高壓輸電線路的主保護和后備保護）高壓輸電線路的主保護和后備保護（2 2）變壓器的主保護和后備保護）變壓器的主保護和后備保護（3 3）無功補償電容器組的保護）無功補償電容器組的保護（4 4）配電線路的保護）配電線路的保護（5 5）母線保護）母線保護（6 6）不完全接地系統的單相接地的選線）不完全接地系統的單相接地的選線P56 二二. .繼電保護子系統（三）

39、對微機保護系統的要求（三）對微機保護系統的要求 （1 1）滿足）滿足“四性四性”要求：可靠、靈敏、快速、選擇，要求：可靠、靈敏、快速、選擇，各保護功能相對獨立。各保護功能相對獨立。（2 2）具有故障記錄功能。包括故障前后電位、電壓、）具有故障記錄功能。包括故障前后電位、電壓、保護動作情況。保護動作情況。（3 3）具有與統一時鐘對時功能。如）具有與統一時鐘對時功能。如GPSGPS（Global Global Position SystemPosition System全球定位系統）對時，以便準確記錄全球定位系統）對時，以便準確記錄發生故障和保護動作的時間。發生故障和保護動作的時間。P57 二二.

40、 .繼電保護子系統（三）對微機保護系統的要求（三）對微機保護系統的要求（4）可以儲存多套保護定值；）可以儲存多套保護定值；（5 5）可以當地顯示或者多處觀察和授權修改保護）可以當地顯示或者多處觀察和授權修改保護 定值；定值；（6 6）具有通訊功能，保護功能決不依賴于通訊網；）具有通訊功能，保護功能決不依賴于通訊網；（7 7）有完善的故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能；）有完善的故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能；P58 三.電壓、無功綜合控制子系統（一）電壓和無功控制的重要性（一）電壓和無功控制的重要性 電壓是衡量電能質量的重要指標之一，發、變電電壓是衡量電能質量的重要指標之一，發、變電設備及用電設備

41、都是按額定電壓設計的，電壓過高設備及用電設備都是按額定電壓設計的，電壓過高或者過低都會影響這些設備的壽命和效率；或者過低都會影響這些設備的壽命和效率； 另一方面，系統的無功功率對電壓水平影響極大另一方面，系統的無功功率對電壓水平影響極大，維持電網正常運行下無功功率的平衡，對提高供，維持電網正常運行下無功功率的平衡，對提高供電質量、保證系統安全、可靠和經濟運行有著重要電質量、保證系統安全、可靠和經濟運行有著重要意義。意義。P59 三.電壓、無功綜合控制子系統（二）電壓、無功綜合調控的目標（二）電壓、無功綜合調控的目標（1 1）維持供電電壓在規定的范圍內）維持供電電壓在規定的范圍內 500（330

42、）kV變電站的220kV母線： 正常時，010；事故時，510 220kV變電站的35110kV母線： 正常時，37；事故時，10 配電網的10kV母線：10.010.7kVP60 三.電壓、無功綜合控制子系統（二）電壓、無功綜合調控的目標（二）電壓、無功綜合調控的目標（2 2）保持電力系統穩定和合適的無功平衡）保持電力系統穩定和合適的無功平衡 主輸電網絡應該實現無功分層平衡；地區供電網路應實現無功分區就地平衡的原則，才能保持各級供電母線電壓合格。（3 3）保證在電壓合格的前提下使電能損耗為最小）保證在電壓合格的前提下使電能損耗為最小 必須增強對無功功率和電壓的調控能力，充分發揮無功補償設備和

43、調壓設備的作用，對它們進行合理的優化調控。P61 三.電壓、無功綜合控制子系統1 1無功功率負荷（以異步電動機為無功功率負荷（以異步電動機為例）例）QQU U特性特性2 2無功電源（以同步發電機為例）無功電源（以同步發電機為例）Q QU U特性特性在某一無功負荷下，發電機發出的無在某一無功負荷下，發電機發出的無功與負荷吸收的無功平衡，由功與負荷吸收的無功平衡，由1 1和和2 2的關系得系統電壓為的關系得系統電壓為U UA A。如果無功負荷增加，曲線如果無功負荷增加，曲線1 1變為曲線變為曲線11，而系統發出的無功不變，而系統發出的無功不變，系統電壓就會由系統電壓就會由UA UA 。只。只有發電

44、機發出無功也增加，曲線有發電機發出無功也增加，曲線2 2變為曲線變為曲線22，才能維持系統，才能維持系統電壓在不變。電壓在不變。電力系統的無功功率與電壓的關系電力系統的無功功率與電壓的關系：P62 三.電壓、無功綜合控制子系統（三）變電站電壓、無功綜合控制的原理（三）變電站電壓、無功綜合控制的原理LLUUU2LLLLLLUXQRPUU2P63P64 三.電壓、無功綜合控制子系統（三）電壓、無功綜合控制的方式（三）電壓、無功綜合控制的方式（1 1）集中控制）集中控制 指在調度中心對各變電站的主變壓器分接頭位置和無功補償設備進行統一控制；（2 2）分散控制）分散控制 各場站獨立進行，自動調節以便將

45、該地區的電壓和無功功率控制在規定范圍內，實現局部優化。（3 3）關聯分散控制）關聯分散控制 系統正常運行時，由分散安裝在各廠站的控制裝置或軟件進行自動控制；在系統負荷變化較大或緊急情況或運行方式發生大的變動時，由調度中心直接操作控制；P65 三.電壓、無功綜合控制子系統（四）電壓、無功綜合控制的實現方法（四）電壓、無功綜合控制的實現方法（1 1）變電站監控系統實現）變電站監控系統實現電壓無功控制（電壓無功控制（VQCVQC）簡稱軟件VQC，在變電站的監控機中設有專用的VQC控制軟件，是監控系統的一個子模塊，通過遠動裝置或數據采集裝置獲取所需數據，VQC系統軟件根據信息進行分析計算后確定調控策略

46、，并發出調控指令。優點：優點：1 1）. .調試方便；調試方便； 2 2）. .經濟性好，可以實現信息共享；經濟性好，可以實現信息共享；缺點：缺點：1 1）. .靈活性和獨立性小，必須依賴于監控系統；靈活性和獨立性小，必須依賴于監控系統； 2 2）. .增加了監控系統軟件的復雜性；增加了監控系統軟件的復雜性；P66 三.電壓、無功綜合控制子系統（四）電壓、無功綜合控制的實現方法（四）電壓、無功綜合控制的實現方法（2 2）獨立的）獨立的VQCVQC成套裝置成套裝置具有獨立的微計算機系統和模擬量采集、信號采集、I/O系統和控制輸出電路，并設置了測量、顯示、統計、打印等功能。有專門的控制軟件，可以獨

47、立進行控制。優點：優點：1 1）. .能夠自動判斷運行方式并自適應跟蹤工況變化，選能夠自動判斷運行方式并自適應跟蹤工況變化，選擇最優的調控策略；擇最優的調控策略； 2 2）. .可靠性高，實時性好，不受可靠性高，實時性好，不受RTURTU或自動化系統運行穩或自動化系統運行穩定性的影響；定性的影響； 3 3）. .可以實現比較完善和快速的閉鎖功能；可以實現比較完善和快速的閉鎖功能；P67 三.電壓、無功綜合控制子系統（四）電壓、無功綜合控制的實現方法（四）電壓、無功綜合控制的實現方法（2 2）獨立的）獨立的VQCVQC成套裝置成套裝置具有獨立的微計算機系統和模擬量采集、信號采集、I/O系統和控制

48、輸出電路，并設置了測量、顯示、統計、打印等功能。有專門的控制軟件，可以獨立進行控制。優點：優點：4 4）. .獨立性、靈活性好，易于實現控制功能的升級和獨立性、靈活性好，易于實現控制功能的升級和擴展；擴展； 5 5）. .便于實現關聯分散控制；便于實現關聯分散控制；缺點：缺點：1 1）. .增加投資；增加投資； 2 2）. .必須單獨一面屏柜，占用面積增大；必須單獨一面屏柜，占用面積增大； 3 3）. .變電站需要增加鋪設電纜，必須單獨安裝調試；變電站需要增加鋪設電纜，必須單獨安裝調試；P68 三.電壓、無功綜合控制子系統（五）電壓無功綜合控制策略（五）電壓無功綜合控制策略（1 1）九區圖法）

49、九區圖法 變電站電壓無功綜合控制的目標是保證電壓合格，在無功變電站電壓無功綜合控制的目標是保證電壓合格，在無功功率基本平衡的前提下，盡量減少對有載分接開關和并聯電功率基本平衡的前提下，盡量減少對有載分接開關和并聯電容器的調節次數。容器的調節次數。P69 三.電壓、無功綜合控制子系統（五）電壓無功綜合控制策略（五）電壓無功綜合控制策略0 0區：區：目標區，不控制；目標區，不控制；1 1區：區：電壓越上限，無功功率正常；調節電壓越上限，無功功率正常；調節 分接分接頭檔位，降電壓；若檔位跳到極限電壓仍高則頭檔位，降電壓；若檔位跳到極限電壓仍高則強切電容器；強切電容器；2 2區：區：電壓越上限，無功越

50、上限（電壓越上限，無功越上限（QQ缺額）；缺額）；調調節分接頭檔位，降電壓；若檔位調到極限電壓節分接頭檔位，降電壓；若檔位調到極限電壓仍高則強切電容器；仍高則強切電容器；3 3區：區：電壓正常，無功功率越上限，投電容器；電壓正常，無功功率越上限，投電容器；4 4區：區：電壓越下限，無功越上限；先投電容器，若全部電容器都投入電壓仍電壓越下限，無功越上限；先投電容器，若全部電容器都投入電壓仍越下限，則調分接頭升電壓；越下限，則調分接頭升電壓；5 5區：區：電壓越下限，無功功率正常；調節分接頭升電壓；若檔位調到極限電電壓越下限，無功功率正常；調節分接頭升電壓；若檔位調到極限電壓仍低則強投電容器；壓仍

51、低則強投電容器；P70 三.電壓、無功綜合控制子系統（五）電壓無功綜合控制策略（五）電壓無功綜合控制策略6 6區：區：電壓越下限，無功功率低于下限；調節分電壓越下限，無功功率低于下限；調節分接頭升電壓；若檔位調到極限則強投電容器；接頭升電壓；若檔位調到極限則強投電容器；7 7區：區：電壓合格，無功功率低于下限；應切電容電壓合格，無功功率低于下限；應切電容器；器；8 8區：區：電壓越上限，無功功率低于下限；電壓越上限，無功功率低于下限；先切電先切電容，若全部電容器都投入電壓仍越下限，則調容，若全部電容器都投入電壓仍越下限，則調分接頭升電壓；分接頭升電壓；九區圖法的調控策略簡單，程序設計容易；但可

52、靠性較差，當九區圖法的調控策略簡單，程序設計容易；但可靠性較差，當電壓和無功的值落在限值邊界附件時調節分接頭或投切電容，電壓和無功的值落在限值邊界附件時調節分接頭或投切電容，可能引起過調，容易出現投切振蕩或頻繁投切；可能引起過調，容易出現投切振蕩或頻繁投切；改進策略：多區圖法、改進策略：多區圖法、1212區圖法或區圖法或1717區圖法；區圖法；P71 三.電壓、無功綜合控制子系統（三）變電站電壓、無功綜合控制的原理（三）變電站電壓、無功綜合控制的原理P72P73P74四.電力系統的低頻減負荷控制子系統 電力系統正常運行時，必須維持頻率在電力系統正常運行時，必須維持頻率在5050（0.10.10

53、.20.2）HzHz的范圍內。系統頻率偏移過大時的范圍內。系統頻率偏移過大時，發電設備和用電設備都會受到嚴重影響。嚴重，發電設備和用電設備都會受到嚴重影響。嚴重可以甚至導致可以甚至導致“頻率崩潰頻率崩潰”，造成大面積停電。，造成大面積停電。P75四.電力系統的低頻減負荷控制子系統（一）電力系統頻率偏移的原因（一）電力系統頻率偏移的原因 電力系統的頻率是反映系統有功是否平衡的質量電力系統的頻率是反映系統有功是否平衡的質量指標。指標。 當系統發出的有功功率有盈余時，系統頻率就要當系統發出的有功功率有盈余時，系統頻率就要上升；上升；當系統發出的有功功率缺額時，頻率就會下當系統發出的有功功率缺額時，頻

54、率就會下降；降； 由于有功負荷經常變化，引起發電機輸出電磁由于有功負荷經常變化，引起發電機輸出電磁功率的變化，而原動機輸入功率不能隨負荷波動做功率的變化，而原動機輸入功率不能隨負荷波動做相應的變化，發電機的轉速發生變化，系統的頻率相應的變化，發電機的轉速發生變化，系統的頻率隨之發生偏移；隨之發生偏移；P76四.電力系統的低頻減負荷控制子系統（一）電力系統頻率偏移的原因（一）電力系統頻率偏移的原因 對于負荷變化幅度小，變化周期短（一般對于負荷變化幅度小，變化周期短（一般10s10s內）內）所引起的頻率偏移，一般由發電機調速器進行調整，所引起的頻率偏移，一般由發電機調速器進行調整，即電力系統的一次

55、調頻。即電力系統的一次調頻。 對于負荷變化幅度大，變化周期較長（對于負荷變化幅度大，變化周期較長（10s-3min10s-3min）所引起的頻率偏移，單靠調速器的作用，不能把頻）所引起的頻率偏移，單靠調速器的作用，不能把頻率偏移限制在規定的范圍內，必須由調頻器參加調頻率偏移限制在規定的范圍內，必須由調頻器參加調頻，這種有調頻器參與控制調速器的設定轉速的頻率調，這種有調頻器參與控制調速器的設定轉速的頻率調整稱為二次調頻。整稱為二次調頻。P77四.電力系統的低頻減負荷控制子系統（一）電力系統頻率偏移的原因（一）電力系統頻率偏移的原因 然而，有些突發事故，如大型機組突然切除，輸電然而，有些突發事故，

56、如大型機組突然切除，輸電線路發生故障跳閘，或負荷的突然大幅度增加，致使線路發生故障跳閘，或負荷的突然大幅度增加，致使電力系統出現嚴重的功率缺額，使頻率急劇下降，單電力系統出現嚴重的功率缺額，使頻率急劇下降，單靠一、二次調頻已解決不了頻率下降的問題，必須采靠一、二次調頻已解決不了頻率下降的問題，必須采取低頻減載措施，保證系統的安全穩定運行。取低頻減載措施，保證系統的安全穩定運行。P78四.電力系統的低頻減負荷控制子系統（二）電力系統頻率降低的危害（二）電力系統頻率降低的危害（1 1）系統頻率）系統頻率降低降低，使發電廠的廠用機械出力大為，使發電廠的廠用機械出力大為下下降降，使發電機的有功出力，使

57、發電機的有功出力減小減小，導致系統頻率的進，導致系統頻率的進一步一步降低降低。（2 2）系統頻率）系統頻率降低降低，勵磁機的轉速也相應，勵磁機的轉速也相應降低降低，當勵，當勵磁電流一定時，勵磁機發出的無功功率就會磁電流一定時，勵磁機發出的無功功率就會減小減小，而頻率降低時，電動機、變壓器勵磁電流而頻率降低時，電動機、變壓器勵磁電流增大增大，無，無功損耗功損耗增加增加，系統的電壓水平就會受到嚴重的影響，系統的電壓水平就會受到嚴重的影響（下降），（下降），甚至造成電壓的甚至造成電壓的崩潰崩潰。（3 3）系統頻率）系統頻率下降下降，會導致各用戶的生產率，會導致各用戶的生產率降低降低。P79四.電力系

58、統的低頻減負荷控制子系統（二）電力系統頻率降低的危害（二）電力系統頻率降低的危害因此，運行規程規定：因此，運行規程規定：電力系統的允許頻率偏差為0.2Hz；系統頻率不能長時間運行在49.549Hz以下；事故情況下，不能較長時間停留在47Hz以下；系統頻率的瞬時值不能低于45Hz；低頻減載裝置的作用：低頻減載裝置的作用：當系統發生有關功率缺額時，必須迅速斷開部分負荷當系統發生有關功率缺額時，必須迅速斷開部分負荷，使系統頻率維持在正常的水平或允許的范圍內；，使系統頻率維持在正常的水平或允許的范圍內；P80四.電力系統的低頻減負荷控制子系統（三）低頻減負荷的控制方式（三）低頻減負荷的控制方式 1.

59、1. 切除固定線路切除固定線路 假定變電站饋電母線上有多余配電線路，根據這些線路所供負荷的重要程度，分為基本級和特殊級兩大類。基本級中為一般負荷的饋電線，特殊級為重要負荷；P81四.電力系統的低頻減負荷控制子系統（三）低頻減負荷的控制方式（三）低頻減負荷的控制方式 2. 2. 根據功率定值切除線路根據功率定值切除線路 當故障發生時，根據穩定控制器的策略表中預先計算好的功當故障發生時，根據穩定控制器的策略表中預先計算好的功率定值，切除運行負荷線路，使切除的運行負荷線路的功率累率定值，切除運行負荷線路，使切除的運行負荷線路的功率累加值稍大于功率定值；加值稍大于功率定值； 當切除的負荷線路功率與功率

60、定值相差不多時，可以保證電當切除的負荷線路功率與功率定值相差不多時，可以保證電力系統很快恢復到正常運行狀態；力系統很快恢復到正常運行狀態； 這種方式所切除的負荷線路不是固定的，由穩定控制器根據這種方式所切除的負荷線路不是固定的，由穩定控制器根據當前電力系統運行狀態決定；當前電力系統運行狀態決定；P82四.電力系統的低頻減負荷控制子系統（四）對低頻減負荷裝置的基本要求（四）對低頻減負荷裝置的基本要求（1 1）能在各種運行方式且功率缺額的情況下，有計劃地）能在各種運行方式且功率缺額的情況下，有計劃地切除負荷，有效地防止系統頻率下降至危險點以下。切除負荷，有效地防止系統頻率下降至危險點以下。（2 2