變電站綜合自動化第六章智能裝置

1、變電站綜合自動化第六章智能裝置 第六章第六章 智能裝置智能裝置 本章知識點：掌握電壓、無功自動控制裝置、本章知識點：掌握電壓、無功自動控制裝置、 無功功率平衡與電壓水平的關(guān)系、調(diào)壓的主要手無功功率平衡與電壓水平的關(guān)系、調(diào)壓的主要手 段、運行狀態(tài)的控制和識別（九區(qū)圖），自動按段、運行狀態(tài)的控制和識別（九區(qū)圖），自動按 頻率減負(fù)荷，故障錄波器、了解備用電源自投、頻率減負(fù)荷，故障錄波器、了解備用電源自投、 小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置。小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置。 6.16.1電壓、無功綜合自動控制補償裝置（電壓、無功綜合自動控制補償裝置（VQCVQC） 6.26.2備用電源自投裝置（

2、備用電源自投裝置（AAT/BZTAAT/BZT） 6.36.3自動按頻率減負(fù)荷裝置（自動按頻率減負(fù)荷裝置（AFLAFL） 6.46.4小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置 6.56.5故障錄波裝置故障錄波裝置 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 一、電壓降低升高的危害一、電壓降低升高的危害 電壓是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，保證用戶電壓是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，保證用戶 處的電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運行調(diào)整的基本處的電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運行調(diào)整的基本 任務(wù)之一。電力系統(tǒng)運行電壓水平取決

3、于無功功任務(wù)之一。電力系統(tǒng)運行電壓水平取決于無功功 率的平衡。率的平衡。 電壓降低的危害：電壓降低的危害： （1 1）燈泡：夜間）燈泡：夜間UnUn高高5-10%5-10%使損壞率達使損壞率達30%30%。 （2 2）其它光源：）其它光源：UnUn下降下降10%10%，日光燈亮度約減少，日光燈亮度約減少 10%,10%,壽命縮短壽命縮短10%10%，水銀熒光燈亮度減少，水銀熒光燈亮度減少101030%30%。 UnUn下降下降20%20%，日光燈不能啟動，水銀燈啟動頻繁，日光燈不能啟動，水銀燈啟動頻繁， 影響壽命。影響壽命。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化

4、控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 （3 3）電動機：）電動機：UnUn下降，轉(zhuǎn)矩急劇減少，如：下降，轉(zhuǎn)矩急劇減少，如： UnUn下降下降20%20%，轉(zhuǎn)矩降至額定值的，轉(zhuǎn)矩降至額定值的64%64%，電流，電流 增加增加20%20%35%35%，溫度升高，溫度升高12-1512-15度，轉(zhuǎn)矩減度，轉(zhuǎn)矩減 少，使轉(zhuǎn)速降低，甚至停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致工廠產(chǎn)少，使轉(zhuǎn)速降低，甚至停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致工廠產(chǎn) 生廢品甚至導(dǎo)致重大事故。生廢品甚至導(dǎo)致重大事故。 （4 4）電熱及冶煉設(shè)備：）電熱及冶煉設(shè)備：UnUn下降，使生產(chǎn)率下降，使生產(chǎn)率 下降，能耗顯著上升，成本增高。下降，能耗顯著上升，成本增高。 變電站綜合自動化第六章智

5、能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 二、無功功率的平衡和電壓水平的關(guān)系二、無功功率的平衡和電壓水平的關(guān)系 系統(tǒng)中各種無功電源的無功功率輸出應(yīng)能滿足系統(tǒng)中各種無功電源的無功功率輸出應(yīng)能滿足 系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對無功功率的系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對無功功率的 要求，否則電壓就會偏高額定值。要求，否則電壓就會偏高額定值。 無功電源：發(fā)電機（唯一的有功電源和無功電源）無功電源：發(fā)電機（唯一的有功電源和無功電源） 靜電電容器（只能吸收容性無功）靜電電容器（只能吸收容性無功） 同步調(diào)相機同步調(diào)相機 靜止無功補償器靜止無功補償器 靜止的無功發(fā)生

6、器靜止的無功發(fā)生器 無功補償裝置無功補償裝置 即吸收容性又即吸收容性又 吸收感性無功吸收感性無功 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 無功功率負(fù)荷及無功功率損耗：異步電動機無功功率負(fù)荷及無功功率損耗：異步電動機( (無無 功負(fù)荷功負(fù)荷) )，變壓器和輸電線路（無功損耗）。，變壓器和輸電線路（無功損耗）。 無功功率平衡用公式表示：無功功率平衡用公式表示： （電源無功之和（電源無功之和- -無功負(fù)荷之和無功負(fù)荷之和- -網(wǎng)絡(luò)無功損耗之和網(wǎng)絡(luò)無功損耗之和= =無功無功 備用）備用） 當(dāng)當(dāng) ，表示無功功率平衡且有適量的備用，表示無功

7、功率平衡且有適量的備用， 則系統(tǒng)中無功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無則系統(tǒng)中無功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無 功補償裝置。功補償裝置。 resLLDGC QQQQ 0 res Q 0 res Q 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 以簡單的網(wǎng)絡(luò)為例說明無功功率平衡與電壓水平以簡單的網(wǎng)絡(luò)為例說明無功功率平衡與電壓水平 的關(guān)系。的關(guān)系。 隱極發(fā)電機經(jīng)過一段線路向負(fù)荷供電，略去元件隱極發(fā)電機經(jīng)過一段線路向負(fù)荷供電，略去元件 電阻，電阻，X X是發(fā)電機與線路電抗之和，等值電路如圖是發(fā)電機與線路電抗之和，等值電路如圖6-6- 1(a)1(a)，假設(shè)

8、發(fā)電機和負(fù)荷的有功功率為定值。，假設(shè)發(fā)電機和負(fù)荷的有功功率為定值。 圖圖6-1 6-1 無功功率和電壓關(guān)的解釋圖無功功率和電壓關(guān)的解釋圖 E I V E V I （b) （a) jQP jX IjX 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 根據(jù)相量圖根據(jù)相量圖6-16-1（b b）可以確定發(fā)電機送到）可以確定發(fā)電機送到 負(fù)荷節(jié)點的功率為負(fù)荷節(jié)點的功率為 sincos X EV VIP X V X EV VIQ 2 cossin 當(dāng)當(dāng)P P為定值時，得為定值時，得 X V P X EV Q 2 2 2 變電站綜合自動化第六章智能裝

9、置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 0 Va Q Va V 2 2 a a c 1 1 當(dāng)電勢當(dāng)電勢E E為一定值時，為一定值時， Q Q同同V V的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖6-26-2曲線曲線 1 1所示，是一條向下開口所示，是一條向下開口 的拋物線。負(fù)荷的主要的拋物線。負(fù)荷的主要 成分是異步電動機，其成分是異步電動機，其 無功功率電壓特性如圖無功功率電壓特性如圖 曲線曲線2 2所示。曲線所示。曲線1 1和曲和曲 線線2 2的交點的交點a a確定了負(fù)荷確定了負(fù)荷 節(jié)點的電壓節(jié)點的電壓VaVa，或者說，或者說， 系統(tǒng)在電壓系統(tǒng)在電壓VaVa下，達到下，達到

10、了無功功率的平衡。了無功功率的平衡。 圖圖6-2 6-2 按無功功率平按無功功率平 衡確定電壓衡確定電壓 負(fù)荷的無功負(fù)荷的無功 電壓特性電壓特性 電源的無功電源的無功 電壓特性電壓特性 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 當(dāng)負(fù)荷增加，負(fù)荷的無功電壓特性曲線為當(dāng)負(fù)荷增加，負(fù)荷的無功電壓特性曲線為 22所示，此時電源的無功功率仍舊是曲線所示，此時電源的無功功率仍舊是曲線 1 1，曲線，曲線1 1和曲線和曲線22的交點的交點aa就代表了新就代表了新 的無功功率平衡點，并由此決定了負(fù)荷點的無功功率平衡點，并由此決定了負(fù)荷點 的電壓為

11、的電壓為VaVa。 如果發(fā)電機有充足的無功備用，通過調(diào)節(jié)如果發(fā)電機有充足的無功備用，通過調(diào)節(jié) 勵磁電流，增大發(fā)電機的電勢勵磁電流，增大發(fā)電機的電勢E E，則發(fā)電機，則發(fā)電機 的無功特性曲線將上移到曲線的無功特性曲線將上移到曲線11的位置，的位置， 從而使曲線從而使曲線11和和22的交點的交點c c所確定的負(fù)荷所確定的負(fù)荷 節(jié)點電壓達到或接近原來的數(shù)值節(jié)點電壓達到或接近原來的數(shù)值Va Va 。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 由此可見，系統(tǒng)的無功電源比較充足，由此可見，系統(tǒng)的無功電源比較充足， 能滿足較高電壓水平下的無功平

12、衡的需能滿足較高電壓水平下的無功平衡的需 要，系統(tǒng)就有較高的運行電壓水平；反要，系統(tǒng)就有較高的運行電壓水平；反 之，無功不足就反映為運行電壓水平偏之，無功不足就反映為運行電壓水平偏 低。低。 因此，應(yīng)該力求實現(xiàn)在額定電壓下的系因此，應(yīng)該力求實現(xiàn)在額定電壓下的系 統(tǒng)無功功率平衡。統(tǒng)無功功率平衡。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 三、電力系統(tǒng)調(diào)壓的基本原理和主要手段三、電力系統(tǒng)調(diào)壓的基本原理和主要手段 以下圖所示的簡單電力系統(tǒng)為例，說明常用的各種調(diào)壓以下圖所示的簡單電力系統(tǒng)為例，說明常用的各種調(diào)壓 措施所依據(jù)的基本原理。措施

13、所依據(jù)的基本原理。 為了調(diào)整用戶端電壓為了調(diào)整用戶端電壓VbVb可采取以下措施：可采取以下措施： （1 1）調(diào)節(jié)勵磁電流以改變發(fā)電機端電壓；）調(diào)節(jié)勵磁電流以改變發(fā)電機端電壓； （2 2）適當(dāng)選擇變壓器的變比；）適當(dāng)選擇變壓器的變比； （3）改變線路的參數(shù)；）改變線路的參數(shù)； （4）改變無功功率的分布。）改變無功功率的分布。 2121 / )(/ )(k V QXPR kVkVkVV GGb R+jX P+jQ k2:1 1:k1 G VGVb 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 電力系統(tǒng)調(diào)壓的主要手段電力系統(tǒng)調(diào)壓的主要手段

14、1 1、發(fā)電機調(diào)壓（滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量、發(fā)電機調(diào)壓（滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量 要求）要求） 發(fā)電機電壓偏高額定不超過發(fā)電機電壓偏高額定不超過5%5%，能夠以額定，能夠以額定 功率運行。短線路可通過改變發(fā)電機端電壓來滿功率運行。短線路可通過改變發(fā)電機端電壓來滿 足負(fù)荷點的電壓質(zhì)量要求。長線路從發(fā)電機到最足負(fù)荷點的電壓質(zhì)量要求。長線路從發(fā)電機到最 遠處負(fù)荷之間在最大負(fù)荷時總電壓損耗達遠處負(fù)荷之間在最大負(fù)荷時總電壓損耗達35%35%， 最小負(fù)荷時為最小負(fù)荷時為15%15%，此時發(fā)電機調(diào)壓不能滿足。，此時發(fā)電機調(diào)壓不能滿足。 2 2、改變變壓器變比調(diào)壓：降壓、改變變壓器變比調(diào)壓：降壓/ /升

15、壓變壓器分接升壓變壓器分接 頭選擇頭選擇 不產(chǎn)生無功功率，但可以改變無功功率，如無不產(chǎn)生無功功率，但可以改變無功功率，如無 功不足（功不足（ ）時，無法用此法提高全系統(tǒng)電）時，無法用此法提高全系統(tǒng)電 壓水平。壓水平。 cos 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 3 3、無功功率補償調(diào)壓：靜電電容器、同步調(diào)相機、無功功率補償調(diào)壓：靜電電容器、同步調(diào)相機 （產(chǎn)生無功功率，對無功充足但分布不合理無能（產(chǎn)生無功功率，對無功充足但分布不合理無能 為力）為力） 4 4、線路串聯(lián)電容補償調(diào)壓、線路串聯(lián)電容補償調(diào)壓 V2V1 V1 V2c

16、利用電容器的容抗補償線路的感抗，使電壓損利用電容器的容抗補償線路的感抗，使電壓損 耗中耗中QX/V分量減少，從而提高線路末端電壓。分量減少，從而提高線路末端電壓。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 四、變電站調(diào)壓得主要手段四、變電站調(diào)壓得主要手段有載調(diào)壓變壓有載調(diào)壓變壓 器和補償電容器。器和補償電容器。 有載調(diào)壓變壓器：改變變壓器的變比，可起到調(diào)有載調(diào)壓變壓器：改變變壓器的變比，可起到調(diào) 整電壓，降低損耗的作用。但調(diào)壓本身不產(chǎn)生無整電壓，降低損耗的作用。但調(diào)壓本身不產(chǎn)生無 功功率，在整個系統(tǒng)無功不足的情況下不可能用功功率，

17、在整個系統(tǒng)無功不足的情況下不可能用 這種方法來提高全系統(tǒng)的電壓水平。這種方法來提高全系統(tǒng)的電壓水平。 補償電容器：可產(chǎn)生無功功率，能彌補系統(tǒng)無功補償電容器：可產(chǎn)生無功功率，能彌補系統(tǒng)無功 的不足，又可改變網(wǎng)絡(luò)中的無功分布，但在系的不足，又可改變網(wǎng)絡(luò)中的無功分布，但在系 統(tǒng)無功充足但無功分布不合理而造成電壓質(zhì)量下統(tǒng)無功充足但無功分布不合理而造成電壓質(zhì)量下 降時卻無能為力。降時卻無能為力。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 為了提高電壓合格率和降低損耗，目前各種電壓為了提高電壓合格率和降低損耗，目前各種電壓 等級的變電站中普遍

18、采用了電壓、無功綜合控制等級的變電站中普遍采用了電壓、無功綜合控制 器。器。 電壓無功綜合控制裝置就是利用有載調(diào)壓變壓器電壓無功綜合控制裝置就是利用有載調(diào)壓變壓器 和并聯(lián)電容器組，根據(jù)運行情況進行本站的電壓和并聯(lián)電容器組，根據(jù)運行情況進行本站的電壓 和無功自動調(diào)整，以保證負(fù)荷側(cè)母線電壓在規(guī)定和無功自動調(diào)整，以保證負(fù)荷側(cè)母線電壓在規(guī)定 的范圍之內(nèi)及進線功率因素盡可能提高的一種裝的范圍之內(nèi)及進線功率因素盡可能提高的一種裝 置。置。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 五、電壓、無功綜合自動控制策略五、電壓、無功綜合自動控制策略

19、1 1、電壓、無功綜合自動控制的原理、電壓、無功綜合自動控制的原理 US RSXSUH UD UL IL 負(fù)荷 QC RLXL 圖圖6.5 6.5 單一輻射狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖單一輻射狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖 TT jXR LL jQP 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 電壓無功綜合控制所要達到的目的：電壓無功綜合控制所要達到的目的： 一是使負(fù)荷端電壓與額定電壓的偏差最小，即一是使負(fù)荷端電壓與額定電壓的偏差最小，即 二是使系統(tǒng)的功率損耗最小。（無功功率平衡，二是使系統(tǒng)的功率損耗最小。（無功功率平衡， 損耗為零）。損耗為零）。 要達到上

20、述目的采用兩種方法：要達到上述目的采用兩種方法： (1)(1)調(diào)整變壓器的變比調(diào)整變壓器的變比K KT T 負(fù)荷負(fù)荷線路電壓損失增加線路電壓損失增加負(fù)荷端電壓負(fù)荷端電壓U UL L減減 少變比少變比K KT T 增大低壓側(cè)增大低壓側(cè)U U1 1負(fù)荷端電壓負(fù)荷端電壓U UL L。 (2) (2) 無功功率補償（改變補償電容器組發(fā)出的無無功功率補償（改變補償電容器組發(fā)出的無 功功率）。功功率）。 minLLNL UUU 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 2 2、變電站運行方式的識別、變電站運行方式的識別 多臺有載調(diào)壓變壓器運行

21、方式（運行、停運、并多臺有載調(diào)壓變壓器運行方式（運行、停運、并 列、獨立）。列、獨立）。 識別的方式有人工設(shè)置和自動識別。識別的方式有人工設(shè)置和自動識別。 3 3、變電站運行狀態(tài)的檢測和識別、變電站運行狀態(tài)的檢測和識別 變電站運行狀態(tài)是指變電站各種電氣量所處的狀變電站運行狀態(tài)是指變電站各種電氣量所處的狀 態(tài)（正常態(tài)（正常/ /越限）。越限）。 控制的目標(biāo)是保證主變壓器二次側(cè)電壓在允許范控制的目標(biāo)是保證主變壓器二次側(cè)電壓在允許范 圍內(nèi)，且盡可能提高進線的功率因素，故一般選圍內(nèi)，且盡可能提高進線的功率因素，故一般選 擇電壓和進線處功率因數(shù)為狀態(tài)變量。擇電壓和進線處功率因數(shù)為狀態(tài)變量。 變電站綜合自

22、動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 根據(jù)狀態(tài)變量的大小，可將變電站運行狀態(tài)劃分根據(jù)狀態(tài)變量的大小，可將變電站運行狀態(tài)劃分 為為9 9個區(qū)域（九區(qū)圖）。個區(qū)域（九區(qū)圖）。 Q 812 703 654 0 U UU 0 UU 0 cos h cos l cos U 圖圖6.6 6.6 運行狀態(tài)圖運行狀態(tài)圖 目標(biāo)電壓的確定：目標(biāo)電壓的確定： (1)根據(jù)預(yù)測的日負(fù)荷曲線；根據(jù)預(yù)測的日負(fù)荷曲線； (2)建立負(fù)荷與目標(biāo)電壓的建立負(fù)荷與目標(biāo)電壓的 數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型。 為了保證控制過程的為了保證控制過程的 穩(wěn)定性，避免頻繁調(diào)節(jié)，穩(wěn)定性，避免頻繁調(diào)節(jié)，

23、 規(guī)定了一個控制死規(guī)定了一個控制死 ， 當(dāng)電壓在當(dāng)電壓在 和和 之間時，不進行調(diào)節(jié)。之間時，不進行調(diào)節(jié)。 U UU 0 UU 0 目標(biāo)目標(biāo) 電壓電壓 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 O區(qū)是合格，不用調(diào)整區(qū)是合格，不用調(diào)整 1、簡單越限情況（單參數(shù)越線）、簡單越限情況（單參數(shù)越線） 1區(qū)：區(qū)： U超過上限超過上限調(diào)整變壓器分接頭使調(diào)整變壓器分接頭使U降低降低 cos合格合格 3區(qū)：區(qū)： U合格合格 cos低于下限低于下限投入電容器投入電容器 5區(qū)：區(qū)： U低于下限低于下限調(diào)整變壓器分接頭使調(diào)整變壓器分接頭使U升高升高 co

24、s合格合格 7區(qū)：區(qū)： U合格合格 cos超過上限超過上限切除電容器切除電容器 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 2 2、雙參數(shù)越限情況、雙參數(shù)越限情況 2 2區(qū)：區(qū)： U U超過上限超過上限調(diào)整變壓器分接頭使調(diào)整變壓器分接頭使U U降低降低 coscos低于下限低于下限投入電容器。投入電容器。 如果先投入電容器，如果先投入電容器，U U會更上升，因此先降會更上升，因此先降 壓，后投入電容器。壓，后投入電容器。 4 4區(qū)：區(qū)： U U低于下限低于下限調(diào)整變壓器分接頭使調(diào)整變壓器分接頭使U U升高升高 coscos低于下限低

25、于下限投入電容器投入電容器 如果先調(diào)整變壓器分接頭升壓，則無功會更加如果先調(diào)整變壓器分接頭升壓，則無功會更加 缺乏。因此先投入電容器，后升壓。缺乏。因此先投入電容器，后升壓。 6 6區(qū)和區(qū)和8 8區(qū)類似。區(qū)類似。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.1 6.1 電壓、無功綜合自動化控制裝置電壓、無功綜合自動化控制裝置 六、電壓、無功綜合自動控制方式六、電壓、無功綜合自動控制方式 控制方式有：集中控制方式、分散控制方式、并聯(lián)分控制方式有：集中控制方式、分散控制方式、并聯(lián)分 散控制方式。散控制方式。 集中控制方式：指調(diào)度中心對各個變電站的主變壓集中控制方式：指調(diào)度中心對各個變電站的主變壓 器的分接

26、頭位置和無功補償設(shè)備進行統(tǒng)一的控制。器的分接頭位置和無功補償設(shè)備進行統(tǒng)一的控制。 分散控制方式：指在各個變電站或發(fā)電廠中，自動分散控制方式：指在各個變電站或發(fā)電廠中，自動 調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置或其他調(diào)壓設(shè)備，調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置或其他調(diào)壓設(shè)備， 以控制地區(qū)的電壓和無功功率在規(guī)定的范圍內(nèi)。以控制地區(qū)的電壓和無功功率在規(guī)定的范圍內(nèi)。 并聯(lián)分散控制方式：系統(tǒng)正常時由分散安裝在各廠、并聯(lián)分散控制方式：系統(tǒng)正常時由分散安裝在各廠、 站得分散控制裝置或控制軟件進行自動調(diào)節(jié)，系統(tǒng)負(fù)站得分散控制裝置或控制軟件進行自動調(diào)節(jié)，系統(tǒng)負(fù) 荷變化較大或運行方式發(fā)生大的變動時，可由調(diào)度中荷變化較大或運

27、行方式發(fā)生大的變動時，可由調(diào)度中 心直接操作控制。心直接操作控制。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.2 6.2 備用電源自動投入裝置（備用電源自動投入裝置（AAT/BZTAAT/BZT） 備用電源自動投入裝置：是電力系統(tǒng)故障或其它備用電源自動投入裝置：是電力系統(tǒng)故障或其它 原因使工作電源被切斷后，能迅速將備用電源或原因使工作電源被切斷后，能迅速將備用電源或 其它正常工作的電源自動投入工作，使原來工作其它正常工作的電源自動投入工作，使原來工作 電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動控電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動控 制裝置。制裝置。 一、備用電源的配置方式一、備用電源的配置方式

28、備用電源的配置一般分為明備用和暗備用備用電源的配置一般分為明備用和暗備用 。 系統(tǒng)正常時，備用電源不工作，稱為明備用；系統(tǒng)正常時，備用電源不工作，稱為明備用； 系統(tǒng)正常時，備用電源也投入運行，稱為暗備用系統(tǒng)正常時，備用電源也投入運行，稱為暗備用 （實際上是兩個工作電源互為備用。）（實際上是兩個工作電源互為備用。） 變電站綜合自動化第六章智能裝置 圖圖6-6 6-6 備用電源的配置形式備用電源的配置形式 （a a）明備用）明備用 （b b）暗備用之一）暗備用之一 （c c）暗備用之二）暗備用之二 1L2L 1QF2QF 3QF BZT 1#變 2#變 TV TVTV TV 2#變 1#變 BZT

29、 2QF1QF 2L1L TV 5QF 段段 段段 5QF TV 1L2L 1QF2QF BZT 1#變 2#變 TV 3QF （a)（b) （C) 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.2 6.2 備用電源自動投入裝置（備用電源自動投入裝置（AAT/BZTAAT/BZT） 1 1、明備用的控制：、明備用的控制： 一個工作電源，一個備用一個工作電源，一個備用 電源電源 正常工作：正常工作：1QF1QF合，合，2QF2QF斷，斷，BZTBZT控制的是備用控制的是備用 電源進線電源進線2QF2QF。當(dāng)。當(dāng)1L1L因故障被因故障被1QF1QF斷開后，備用斷開后，備用2QF2QF 自動合閘，保證變電站的

30、正常供電。自動合閘，保證變電站的正常供電。 2 2、暗備用的控制：兩個工作同時供電的變電站。、暗備用的控制：兩個工作同時供電的變電站。 暗備用一：正常時暗備用一：正常時3QF3QF斷開，斷開，BZTBZT裝在高壓母聯(lián)上。裝在高壓母聯(lián)上。 暗備用二：正常時暗備用二：正常時5QF5QF斷開，斷開，BZTBZT裝在低壓母聯(lián)上。裝在低壓母聯(lián)上。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.2 6.2 備用電源自動投入裝置（備用電源自動投入裝置（AAT/BZTAAT/BZT） 二、備用電源自動投入裝置的特點二、備用電源自動投入裝置的特點 (1)(1)工作電源確實斷開后，備用電源才投入。工作電源確實斷開后，備用電

31、源才投入。 (2)(2)備用電源自動投入切除工作電源斷路器必須延時。備用電源自動投入切除工作電源斷路器必須延時。 (3)(3)手動跳開工作電源時，備用電源自動投入裝置不應(yīng)動手動跳開工作電源時，備用電源自動投入裝置不應(yīng)動 作。作。 (4)(4)應(yīng)具有閉鎖備用電源自動投入裝置的功能。應(yīng)具有閉鎖備用電源自動投入裝置的功能。 (5)(5)備用電源不滿足有壓條件，備用電源自動投入裝置不備用電源不滿足有壓條件，備用電源自動投入裝置不 應(yīng)動作。應(yīng)動作。 (6)(6)工作母線失壓時還必須檢查工作電源無流，才能啟動工作母線失壓時還必須檢查工作電源無流，才能啟動 備用電源自動投入，以防止備用電源自動投入，以防止T

32、VTV二次三相斷線造成誤投。二次三相斷線造成誤投。 (7)(7)備用電源自動投入裝置只允許動作一次。備用電源自動投入裝置只允許動作一次。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷（自動按頻率減負(fù)荷（AFLAFL） ，f f是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 一、頻率偏移對系統(tǒng)的影響一、頻率偏移對系統(tǒng)的影響 1 1、f f偏移原因偏移原因 電力系統(tǒng)的頻率是反映系統(tǒng)有功功率是否平衡的電力系統(tǒng)的頻率是反映系統(tǒng)有功功率是否平衡的 質(zhì)量指標(biāo)。質(zhì)量指標(biāo)。 電力系統(tǒng)的頻率與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速有著嚴(yán)格的對應(yīng)電力系統(tǒng)的頻率與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速有著嚴(yán)格的對應(yīng) 關(guān)系，而發(fā)電機的轉(zhuǎn)速是由

33、作用在機組轉(zhuǎn)軸上的關(guān)系，而發(fā)電機的轉(zhuǎn)速是由作用在機組轉(zhuǎn)軸上的 轉(zhuǎn)矩（或功率）平衡決定的，如果原動機輸入功轉(zhuǎn)矩（或功率）平衡決定的，如果原動機輸入功 率勵磁損耗各種機械損耗發(fā)電機輸出的電率勵磁損耗各種機械損耗發(fā)電機輸出的電 磁功率，則發(fā)電機轉(zhuǎn)速就不變。磁功率，則發(fā)電機轉(zhuǎn)速就不變。 電力系統(tǒng)所有發(fā)電機輸出的有功功率的總和，在電力系統(tǒng)所有發(fā)電機輸出的有功功率的總和，在 任何時刻都將等于此系統(tǒng)各種用電設(shè)備所需的有任何時刻都將等于此系統(tǒng)各種用電設(shè)備所需的有 功功率和網(wǎng)絡(luò)的有功損耗的總和。功功率和網(wǎng)絡(luò)的有功損耗的總和。 )2 . 01 . 0(50 f 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.3 6.3 自動

34、按頻率減負(fù)荷（自動按頻率減負(fù)荷（AFLAFL） 一、頻率偏移對系統(tǒng)的影響一、頻率偏移對系統(tǒng)的影響 由于負(fù)荷經(jīng)常變化，立即引起發(fā)電機輸出的電磁由于負(fù)荷經(jīng)常變化，立即引起發(fā)電機輸出的電磁 功率變化，原動機輸入功率由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后，功率變化，原動機輸入功率由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后， 不能立即隨負(fù)荷波動而作相應(yīng)的變化，此時發(fā)電不能立即隨負(fù)荷波動而作相應(yīng)的變化，此時發(fā)電 機轉(zhuǎn)矩平衡被打破，轉(zhuǎn)速變化，系統(tǒng)機轉(zhuǎn)矩平衡被打破，轉(zhuǎn)速變化，系統(tǒng)f f隨之偏移。隨之偏移。 2 2、電力系統(tǒng)頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)頻率調(diào)整 一次調(diào)整：一次調(diào)整：n臺有調(diào)速器的機組并聯(lián)運行，增大臺有調(diào)速器的機組并聯(lián)運行，增大 發(fā)電機輸出的有功功率

35、（輸出的備用容量）發(fā)電機輸出的有功功率（輸出的備用容量） 只適合變化幅度小，變化周期較短的變化負(fù)荷；只適合變化幅度小，變化周期較短的變化負(fù)荷； 二次調(diào)整：調(diào)整發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)（靠同二次調(diào)整：調(diào)整發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)（靠同 步器來實現(xiàn)）步器來實現(xiàn)）適合變化幅度較大，變化周期適合變化幅度較大，變化周期 較長的變化負(fù)荷。較長的變化負(fù)荷。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷（自動按頻率減負(fù)荷（AFLAFL） 3 3、電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)f f偏移的危害偏移的危害 （1 1）f偏移對發(fā)電機和系統(tǒng)安全運行的影響；偏移對發(fā)電機和系統(tǒng)安全運行的影響； f下降，汽輪機葉片的振

36、動會變大，輕則影響使用下降，汽輪機葉片的振動會變大，輕則影響使用 壽命，重則可產(chǎn)生裂紋；由異步電動機驅(qū)動的送壽命，重則可產(chǎn)生裂紋；由異步電動機驅(qū)動的送 風(fēng)機、給水泵、循環(huán)水泵和磨煤機等出力下降，風(fēng)機、給水泵、循環(huán)水泵和磨煤機等出力下降， 使發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降，使發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降， f進一步下降，進一步下降， 造成造成f雪崩和系統(tǒng)瓦解；異步電動機和變壓器的無雪崩和系統(tǒng)瓦解；異步電動機和變壓器的無 功消耗增加，使電壓下降，造成電壓雪崩和系統(tǒng)功消耗增加，使電壓下降，造成電壓雪崩和系統(tǒng) 瓦解。瓦解。 （2 2）f f偏移對用戶的不利影響。偏移對用戶的不利影響。 變電站綜合自動化第六章智能

37、裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷（自動按頻率減負(fù)荷（AFLAFL） 二、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性二、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性 負(fù)荷靜態(tài)頻率特性：總有功負(fù)荷負(fù)荷靜態(tài)頻率特性：總有功負(fù)荷 與頻率與頻率f f 的關(guān)系。的關(guān)系。 不同類型負(fù)荷消耗的有功功率，隨不同類型負(fù)荷消耗的有功功率，隨f f變化的敏變化的敏 感程度不一樣，可將負(fù)荷分為三類：感程度不一樣，可將負(fù)荷分為三類： 第一類：負(fù)荷消耗的有功功率第一類：負(fù)荷消耗的有功功率p p與與f f無關(guān)；如電熱、無關(guān)；如電熱、 照明。照明。 第二類：負(fù)荷消耗的有功功率第二類：負(fù)荷消耗的有功功率p p與與f f的一次方成正的一次方成正 比；如碎煤機

38、、金屬切削機等負(fù)荷。比；如碎煤機、金屬切削機等負(fù)荷。 第三類：負(fù)荷消耗的有功功率第三類：負(fù)荷消耗的有功功率p p與與f f的二次方、高的二次方、高 次方成正比；如通風(fēng)泵、水泵等負(fù)荷。次方成正比；如通風(fēng)泵、水泵等負(fù)荷。 L P 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷（自動按頻率減負(fù)荷（AFLAFL） 電力系統(tǒng)的有功負(fù)荷可認(rèn)為由上述三種負(fù)電力系統(tǒng)的有功負(fù)荷可認(rèn)為由上述三種負(fù) 荷組成，即：荷組成，即： 3* 3 2* 2 * 10 * fKfKfKKPL 圖圖6 69 9 負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性 * L P * .NL P * N f * f 變電站綜合自動化

39、第六章智能裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷（自動按頻率減負(fù)荷（AFLAFL） 由圖可知，當(dāng)由圖可知，當(dāng)f f變化時，系統(tǒng)總有功負(fù)荷消耗的有功變化時，系統(tǒng)總有功負(fù)荷消耗的有功 功率做相應(yīng)變化。功率做相應(yīng)變化。 當(dāng)當(dāng)f f變化范圍不大（變化范圍不大（454551HZ51HZ），近似為一條直線。），近似為一條直線。 為負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)頻率每下降（上為負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)頻率每下降（上 升）升）1 1，系統(tǒng)負(fù)荷消耗的有功功率減少（增加）的，系統(tǒng)負(fù)荷消耗的有功功率減少（增加）的 百分?jǐn)?shù)。百分?jǐn)?shù)。 負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)的作用是有限，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)較大的有負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)的作用是有限，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)較大的有

40、功功率缺額時，或系統(tǒng)發(fā)生故障時，功功率缺額時，或系統(tǒng)發(fā)生故障時，f f下降到不允許下降到不允許 程度，就用程度，就用AFLAFL切除一部分不重要的負(fù)荷，使切除一部分不重要的負(fù)荷，使f f上升上升 到額定值。到額定值。 NN NLNLLL L fff PPP f P K / / . * * L K 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷自動按頻率減負(fù)荷(AFL) (AFL) 三、三、AFLAFL裝置的基本工作原理裝置的基本工作原理 假定變電站饋電母線上有多條供配電線路，按電假定變電站饋電母線上有多條供配電線路，按電 力用戶的重要性分為力用戶的重要性分為n n個級別和個級

41、別和n n個特殊級?；緜€特殊級?；?級是不重要的負(fù)荷，特殊級是較重要的負(fù)荷，每級是不重要的負(fù)荷，特殊級是較重要的負(fù)荷，每 一級均裝有自動按頻率減負(fù)荷裝置，它由頻率測一級均裝有自動按頻率減負(fù)荷裝置，它由頻率測 量元件量元件f,f,延時元件延時元件 和執(zhí)行元件和執(zhí)行元件CACA三部分組成。三部分組成。 基本級的作用是根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的程序，依次基本級的作用是根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的程序，依次 切除不重要負(fù)荷，以便限制頻率繼續(xù)下降。切除不重要負(fù)荷，以便限制頻率繼續(xù)下降。 t 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷自動按頻率減負(fù)荷(AFL)(AFL) pspn CAn tspn

42、 基本級 特殊級 f1t1 CA1 p1 W p2 CA2 t2f2 fsptsp CA psp pn CAn tnfn 圖圖6 610 10 減頻減載裝置示意圖減頻減載裝置示意圖 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷自動按頻率減負(fù)荷(AFL)(AFL) 總結(jié)來看，系統(tǒng)發(fā)生故障后頻率的變化過程如圖總結(jié)來看，系統(tǒng)發(fā)生故障后頻率的變化過程如圖 6-126-12所示。所示。 基本級 特殊級 0 f/HZ f1 f2 f5 f6 f3 f4 4 3 6 5 2 1 t1 t2 t3 t/s 低 頻 減 負(fù) 荷 范 圍 圖圖6-12 6-12 系統(tǒng)頻率變化范圍系統(tǒng)頻率變化范圍

43、 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.3 6.3 自動按頻率減負(fù)荷自動按頻率減負(fù)荷(AFL)(AFL) 四、四、AFLAFL裝置的實現(xiàn)方法裝置的實現(xiàn)方法 （1 1）系統(tǒng)專用的自動按頻率減負(fù)荷裝置；）系統(tǒng)專用的自動按頻率減負(fù)荷裝置； （2 2）把自動按頻率減負(fù)荷的控制分散設(shè)在每）把自動按頻率減負(fù)荷的控制分散設(shè)在每 回饋電線路的保護裝置中?；仞侂娋€路的保護裝置中。 五、微機型自動按頻率減負(fù)荷裝置五、微機型自動按頻率減負(fù)荷裝置 硬件：主機模塊、頻率的檢測、閉鎖信硬件：主機模塊、頻率的檢測、閉鎖信 號的輸入、功能裝置和定值修改、開關(guān)量輸號的輸入、功能裝置和定值修改、開關(guān)量輸 出（跳閘、報警、重合閘）、

44、串行通信口。出（跳閘、報警、重合閘）、串行通信口。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.4 6.4 小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置 系統(tǒng)中性點（實際是發(fā)電機或變壓器的中性系統(tǒng)中性點（實際是發(fā)電機或變壓器的中性 點）的運行方式：點）的運行方式： 中性點不接地中性點不接地 中性點經(jīng)消弧線圈接地中性點經(jīng)消弧線圈接地 中性點直接接地大電流接地系統(tǒng)中性點直接接地大電流接地系統(tǒng) 小電流接地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng) 根據(jù)單相接地故根據(jù)單相接地故 障時接地電流大障時接地電流大 小劃分的小劃分的 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.4 6.4 小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置小

45、電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置 單相接地故障時接地電流與零序電壓的特點單相接地故障時接地電流與零序電壓的特點 （1 1）中性點不接地系統(tǒng)，單相接地故障時，中性）中性點不接地系統(tǒng)，單相接地故障時，中性 點位移電壓為點位移電壓為-Eph。 （2 2）非故障線路電容電流就是該線路的零序電流。）非故障線路電容電流就是該線路的零序電流。 （3 3）故障線路首段的零序電流數(shù)值上等于系統(tǒng)非）故障線路首段的零序電流數(shù)值上等于系統(tǒng)非 故障線路全部電容電流的總和，其方向為線路指向故障線路全部電容電流的總和，其方向為線路指向 母線，與非故障線路中零序電流的方向相反。母線，與非故障線路中零序電流的方向相反。 這三點

46、結(jié)論就是中性點不接地系統(tǒng)基波零序電流這三點結(jié)論就是中性點不接地系統(tǒng)基波零序電流 方向自動接地懸線這種軟件工作原理。方向自動接地懸線這種軟件工作原理。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.4 6.4 小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置 小電流接地自動選線裝置的軟件原理小電流接地自動選線裝置的軟件原理 （1 1）零序功率方向原理）零序功率方向原理 （2 2）諧波電流方向原理）諧波電流方向原理 （3 3）外加高頻信號電流原理）外加高頻信號電流原理 （4 4）首半波原理）首半波原理 （5 5）基于小波分析的選線原理）基于小波分析的選線原理 （6 6）利用五次諧波判別的

47、軟件原理）利用五次諧波判別的軟件原理 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.5 6.5 故障錄波裝置故障錄波裝置 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能迅速直接記錄下與故當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能迅速直接記錄下與故 障有關(guān)的運行參數(shù)的一種自動記錄裝置，記錄的障有關(guān)的運行參數(shù)的一種自動記錄裝置，記錄的 參數(shù)：參數(shù)：U U、I I、開關(guān)量，元件的有功、無功、非周、開關(guān)量，元件的有功、無功、非周 期分量的初值電流及其衰減時間常數(shù)、系統(tǒng)頻率期分量的初值電流及其衰減時間常數(shù)、系統(tǒng)頻率 變化及各種參數(shù)變化的準(zhǔn)確時間進行記錄。變化及各種參數(shù)變化的準(zhǔn)確時間進行記錄。 一、故障錄波裝置的作用一、故障錄波裝置的作用 （1 1）正確

48、分析事故原因，為及時處理事故提供）正確分析事故原因，為及時處理事故提供 重要依據(jù)；重要依據(jù)； （2 2）根據(jù)錄波的波形圖和數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確評價）根據(jù)錄波的波形圖和數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確評價 繼電保護和自動裝置工作的正確性；繼電保護和自動裝置工作的正確性； 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.5 6.5 故障錄波裝置故障錄波裝置 （3 3）根據(jù)錄波的波形圖和數(shù)據(jù)，結(jié)合短路電流）根據(jù)錄波的波形圖和數(shù)據(jù)，結(jié)合短路電流 計算結(jié)果，可以較準(zhǔn)確地判斷故障地點范圍，便計算結(jié)果，可以較準(zhǔn)確地判斷故障地點范圍，便 于尋找故障點；于尋找故障點； （4 4）分析研究震蕩規(guī)律；）分析研究震蕩規(guī)律； （5 5）分析波形圖，可以發(fā)

49、現(xiàn)繼電保護和自動裝）分析波形圖，可以發(fā)現(xiàn)繼電保護和自動裝 置的缺陷及一次設(shè)備的缺陷，可及時消除事故隱置的缺陷及一次設(shè)備的缺陷，可及時消除事故隱 患；患； （6 6）根據(jù)波形和數(shù)據(jù)，不僅可反映用于核對系）根據(jù)波形和數(shù)據(jù)，不僅可反映用于核對系 統(tǒng)參數(shù)和短路計算值，可實測系統(tǒng)參數(shù)，對理論統(tǒng)參數(shù)和短路計算值，可實測系統(tǒng)參數(shù)，對理論 上計算的系統(tǒng)參數(shù)做必要的修正。上計算的系統(tǒng)參數(shù)做必要的修正。 變電站綜合自動化第六章智能裝置 6.5 6.5 故障錄波裝置故障錄波裝置 故障錄波裝置的主要部分是錄波器。根據(jù)故障錄波裝置的主要部分是錄波器。根據(jù) 錄波原理的不同，可分為光線式錄波器和微錄波原理的不同，可分為光線式錄波器和微 機型錄波器。機型錄波器。 微機型故障錄波裝置可采用兩種方式實現(xiàn)：微機型故障錄波裝置可采用兩種方式實現(xiàn)： （1 1）配置專用的微機故障錄波裝置并能與）配置專用的微機故障錄波裝置并能與 就地監(jiān)控系統(tǒng)通信，傳輸給遠方調(diào)度。就地監(jiān)控系統(tǒng)通信，傳輸給遠方