第八現(xiàn)代供電新技術(shù)

1、EXITEXIT第八章第八章 現(xiàn)代供電新技術(shù)現(xiàn)代供電新技術(shù)第八章 現(xiàn)代供電新技術(shù)本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 變電站綜合自動(dòng)化、智能開關(guān)、電力定制技術(shù)和快速斷電技術(shù)。重點(diǎn)重點(diǎn) 變電站綜合自動(dòng)化的功能結(jié)構(gòu)、智能開關(guān)的功能結(jié)構(gòu)以及用電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題。難點(diǎn)難點(diǎn) 電力定制技術(shù)應(yīng)用及快速斷電技術(shù)。EXITEXIT第一節(jié)第一節(jié) 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)一、概念 1. 從組成看：由。 2.從功能看：由繼電保護(hù)、測(cè)量、控制、信號(hào)、和遠(yuǎn)動(dòng)等多個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)，經(jīng)過組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)為一套智能化的綜合系統(tǒng)。 主要功能： （1）電氣量的采集；-遙測(cè) （2）電氣設(shè)備（如斷路器等）的狀態(tài)監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)（遙調(diào)）。

2、 -遙信、遙控、遙調(diào) EXITEXIT二、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式二、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式1集中式集中式 集中采集模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息；集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)保護(hù)、自動(dòng)控制等功能,其結(jié)構(gòu)如圖81所示。圖81 集中式結(jié)構(gòu)EXITEXIT2分層分布式分層分布式 將整個(gè)變電所的一、二次設(shè)備分為三層，即變電所層、單元層和設(shè)備層。變電所層為二層，單元層為一層，設(shè)備層為零層。每一層由不同的設(shè)備或不同的子系統(tǒng)組成，完成不同的功能。其結(jié)構(gòu)如圖82所示。圖82 分層分布式結(jié)構(gòu)EXITEXIT3完全分散式完全分散式 以斷路器、變壓器等一次設(shè)備為安裝單位，將保護(hù)、控制、閉鎖等單元就

3、地分散安裝在各開關(guān)柜中，通過現(xiàn)場(chǎng)總線與主控制室內(nèi)的主控單元進(jìn)行通信。如圖83所示。圖83 完全分散式結(jié)構(gòu)EXITEXIT三、變電所綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性三、變電所綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性1）提高變電所的安全可靠運(yùn)行水平；2）提高供電質(zhì)量；3）簡化變電所二次部分的硬件配置；4）提高供、配電系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平；5）減小變電所的占地面積；6）減少運(yùn)行維護(hù)工作量；7）有利于實(shí)現(xiàn)變電站無人值班。EXITEXIT四、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)四、變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)1由功能分散向單元分散發(fā)展由功能分散向單元分散發(fā)展 功能分散 將微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控等按功能考慮； 單元分散 一個(gè)模塊去管理一個(gè)間隔單元。 2由集

4、中控制向分散方式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展由集中控制向分散方式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展集中控制結(jié)構(gòu) 各設(shè)備單元信息通過電纜集中組裝，系統(tǒng)可靠性不高；分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 智能單元布置在一次設(shè)備附近，系統(tǒng)可靠性高。EXITEXIT3從少功能向多功能發(fā)展從少功能向多功能發(fā)展 從測(cè)量、監(jiān)控、保護(hù)相對(duì)獨(dú)立發(fā)展到測(cè)量、監(jiān)控、保護(hù)一體化； 故障錄波由微機(jī)保護(hù)兼容，省去了故障錄波裝置； 電壓無功綜合控制納入變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)； 操作閉鎖已納入變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能。4向測(cè)量和保護(hù)數(shù)據(jù)完全共享發(fā)展向測(cè)量和保護(hù)數(shù)據(jù)完全共享發(fā)展 光電傳感器不含鐵心，消除了磁飽和等問題，使測(cè)量、保護(hù)信息完全共享同一個(gè)電流互感器TA的信號(hào)。5變電所綜合自動(dòng)化向規(guī)范化方

5、向發(fā)展變電所綜合自動(dòng)化向規(guī)范化方向發(fā)展 國際電工委員會(huì)推出IEC 60870-5系列標(biāo)準(zhǔn)；我國推出相關(guān)DL/T634-1997（遠(yuǎn)動(dòng)裝置通信規(guī)約）、DL/T667-1999（繼電保護(hù)裝置通信規(guī)約）等。EXITEXIT第二節(jié) 智能化開關(guān)設(shè)備一、概念1.智能化開關(guān)設(shè)備（智能開關(guān)） 指一次開關(guān)電器和物理結(jié)構(gòu)上相對(duì)獨(dú)立智能監(jiān)控單元構(gòu)成的整體。2.智能控制單元作用 代原有開關(guān)設(shè)備二次系統(tǒng)的測(cè)量、保護(hù)和控制功能，還能記錄設(shè)備各種運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)、各種數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)(當(dāng)?shù)?顯示，并通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)向系統(tǒng)控制中心傳送各類現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，接受系統(tǒng)控制中心的遠(yuǎn)方操作與管理。EXITEXIT二、智能開關(guān)基本結(jié)構(gòu)二、智能開關(guān)

6、基本結(jié)構(gòu) 智能開關(guān)原理結(jié)構(gòu)如圖84所示。圖84 智能開關(guān)原理結(jié)構(gòu)圖EXITEXIT智能監(jiān)控單元組成： 輸入模塊、中央控制模塊、輸出模塊、監(jiān)測(cè)模塊及通信模塊等。1）輸入模塊：模擬量和開關(guān)量。2）中央控制模塊：微機(jī)系統(tǒng)-計(jì)算或邏輯判斷。3）通信模塊：完成與上位機(jī)之間的信息傳遞。EXITEXIT三、智能開關(guān)的基本特點(diǎn)三、智能開關(guān)的基本特點(diǎn)1現(xiàn)場(chǎng)參量處理數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)參量處理數(shù)字化 智能開關(guān)采用微機(jī)處理和控制技術(shù)，使開關(guān)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的各種被測(cè)參量全部采用數(shù)字處理，提高了測(cè)量和保護(hù)精度，減小產(chǎn)品保護(hù)特性的分散性，通過軟件改變處理算法，使之不必改動(dòng)硬件，就可以實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)等功能。2電氣設(shè)備的多功能化電氣設(shè)備

7、的多功能化 采用微處理器或單片微機(jī)對(duì)智能開關(guān)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的各種參量進(jìn)行采樣與處理，可以集成用戶需要的各種功能。如作為數(shù)字化儀表，保護(hù)類型、保護(hù)特性和保護(hù)閾值、故障錄波、保存歷史數(shù)據(jù)，編制并打印報(bào)表等。EXITEXIT3智能開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)化智能開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)化 監(jiān)控單元當(dāng)作計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信節(jié)點(diǎn)，采用數(shù)字通信技術(shù)，組成電器智能化通信網(wǎng)絡(luò)，完成信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的管理、設(shè)備資源的共享。4真正實(shí)現(xiàn)分布式管理與控制真正實(shí)現(xiàn)分布式管理與控制 使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有完善的、獨(dú)立的處理事故和完成不同操作的能力，可組建成完全不同于集中控制或集散控制系統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)。5真正的全開放式系統(tǒng)真正的全開放式系統(tǒng) 可把不同生產(chǎn)廠商

8、、不同類型但具有相同通信協(xié)議的智能電器互連，實(shí)現(xiàn)資源共享，且不同廠商產(chǎn)品可以互換，達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)組合。EXITEXIT第三節(jié) 定制電力技術(shù)（Custom Power）一、定制電力技術(shù) 1.概念 以用戶對(duì)電力可靠性和電能質(zhì)量要求為依據(jù)，為用戶配置特定需要的電力供應(yīng)技術(shù)。2.作用 解決供電系統(tǒng)電壓跌落、抑制電壓閃變、諧波以及瞬時(shí)供電中斷等動(dòng)態(tài)供電質(zhì)量問題，為敏感用戶提供連續(xù)、可靠、恒定的優(yōu)質(zhì)電力。3.應(yīng)用 主要應(yīng)用于高科技園區(qū)、大型醫(yī)院、軍工單位和重要的政府部門、金融系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心等重要用戶。EXITEXIT二、現(xiàn)代電能質(zhì)量問題的特點(diǎn)二、現(xiàn)代電能質(zhì)量問題的特點(diǎn)1電能質(zhì)量問題的主要來源發(fā)生變化電能質(zhì)

9、量問題的主要來源發(fā)生變化過去電能質(zhì)量問題：系統(tǒng)側(cè)。如系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的改變和故障的發(fā)生?，F(xiàn)在電能質(zhì)量問題：用戶負(fù)荷。如家電（手機(jī)等）和工業(yè)大容量負(fù)荷硅整流裝置。2電能質(zhì)量問題的形式發(fā)生變化電能質(zhì)量問題的形式發(fā)生變化過去：供電中斷、電壓長時(shí)間偏高或偏低等供電質(zhì)量問題，現(xiàn)在：周期性的電壓升高、電壓跌落和瞬時(shí)供電中斷等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題。3電能質(zhì)量問題造成的危害越來越大電能質(zhì)量問題造成的危害越來越大 1）系統(tǒng)解列和無功補(bǔ)償電容器組不能安全投入運(yùn)行； 2）諧波使變壓器、感應(yīng)電機(jī)等重要設(shè)備壽命的縮短； 3）三相電流不對(duì)稱使中線燒毀而導(dǎo)致用戶設(shè)備損壞的事件也時(shí)有發(fā)生。EXITEXIT三、動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題的產(chǎn)

10、生原因三、動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因1電壓跌落和瞬時(shí)供電中斷原因電壓跌落和瞬時(shí)供電中斷原因1）雷擊引起的絕緣子閃絡(luò)或線路對(duì)地放電；2）系統(tǒng)故障。3）線路主保護(hù)是帶時(shí)限的電流保護(hù)；4）自動(dòng)重合閘。2諧波的來源諧波的來源電力電子設(shè)備、IT行業(yè)和辦公設(shè)備中大量使用的開關(guān)式電源（SMPS）、電弧式負(fù)荷、公共照明系統(tǒng)的熒光燈負(fù)荷等。3電壓波動(dòng)與閃變電壓波動(dòng)與閃變電壓波動(dòng) 系統(tǒng)中任何用電負(fù)荷的改變都會(huì)引起電壓波動(dòng)；電壓閃變 當(dāng)負(fù)荷在0.01s數(shù)十秒內(nèi)重復(fù)變動(dòng)時(shí)，白熾燈發(fā)光計(jì)算機(jī)顯示屏閃爍。人感知照明燈光閃變的頻率為125Hz內(nèi)，最敏感的頻率為10Hz左右。EXITEXIT四、定制電力技術(shù)四、定制電力技術(shù)1

11、利用并聯(lián)型裝置利用并聯(lián)型裝置DSTATCOM實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電壓無功實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電壓無功綜合控制綜合控制 DSTATCOM-Distribution STATic synchronous COMpensator， 能快速連續(xù)地提供容性和感性無功功率，可以提高功率因數(shù)、克服三相不平衡、消除電壓閃變和電壓波動(dòng)、抑止諧波污染等，實(shí)現(xiàn)電壓和無功功率綜合控制，保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、優(yōu)質(zhì)地運(yùn)行。EXITEXIT2利用串聯(lián)型裝置利用串聯(lián)型裝置DVR 確保敏感負(fù)荷的供電電能質(zhì)量確保敏感負(fù)荷的供電電能質(zhì)量 解決配電網(wǎng)電壓跌落對(duì)負(fù)荷造成影響的問題。其中最典型裝置是動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器（ DVR -Dynamic Voltag

12、e Regulator）。其串聯(lián)在系統(tǒng)與敏感負(fù)荷之間，當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，DVR裝置迅速輸出補(bǔ)償電壓，不僅可以補(bǔ)償動(dòng)態(tài)的電壓跌落或者突升，而且對(duì)穩(wěn)態(tài)過電壓、欠電壓、電壓諧波、電壓閃變等具有明顯的補(bǔ)償作用，使敏感負(fù)荷感受不到系統(tǒng)電壓波動(dòng)，確保對(duì)敏感負(fù)荷的供電質(zhì)量。EXITEXIT第四節(jié) 快速斷電技術(shù)一、一、快速斷電技術(shù)概念 利用自動(dòng)裝置在電氣故障發(fā)生后5ms內(nèi)切斷電源，使故障電火花或電弧存在的時(shí)間小于點(diǎn)燃瓦斯煤塵所需要的最小時(shí)間，即保證在形成外露電火并引爆瓦斯煤塵之前就切斷電源的技術(shù)稱為快速斷電技術(shù)。二、快速斷電概論二、快速斷電概論1瓦斯爆炸的感應(yīng)期感應(yīng)期 從爆炸性混合物接觸點(diǎn)火源起，到轉(zhuǎn)化為

13、快速燃燒爆炸的時(shí)間間隔。感應(yīng)期的長短與爆炸物的種類、濃度和點(diǎn)火源的溫度等因素有關(guān)。瓦斯爆炸的感應(yīng)期在10ms以上，煤塵爆炸的感應(yīng)期一般為40250ms。EXITEXIT2故障電火花形成時(shí)間 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生電氣故障時(shí)，從故障發(fā)生瞬時(shí)至形成外露電火花并進(jìn)一步引爆周圍爆炸性氣體或引起電火災(zāi)的時(shí)間，稱為惡性事故形成時(shí)間，簡稱故障形成時(shí)間。各類事故故障形成時(shí)間分別為： 礦用橡套軟電纜的最小著火時(shí)間5ms； 礦用橡套軟電纜的故障電火花形成并進(jìn)一步引爆瓦斯或引起電火災(zāi)的時(shí)間10ms； 隔爆外殼內(nèi)發(fā)生弧光短路產(chǎn)生并燒穿外殼噴出電弧的故障形成時(shí)間10ms。EXITEXIT3保護(hù)裝置的全斷電時(shí)間指從供電系統(tǒng)發(fā)生電氣故

14、障的瞬時(shí)至保護(hù)裝置切斷電源所需的全部時(shí)間，稱為保護(hù)裝置的全斷電時(shí)間，用符號(hào)To表示。T0 = TqTd式中 Tq故障信號(hào)取樣時(shí)間，從故障發(fā)生到發(fā)出跳閘指令的時(shí)間，ms； Td開關(guān)的全斷電時(shí)間，從收到跳閘指令到切斷電源熄滅電弧的時(shí)間ms。在快速斷電保護(hù)裝置中，可取允許的全斷電時(shí)間為系統(tǒng)的最小故障形成時(shí)間，即Tx = 5ms。 因此，只要在發(fā)生電氣故障5ms之內(nèi)切斷供電電源即能可靠地達(dá)到防爆防火的要求。EXITEXIT4快速斷電技術(shù) 利用自動(dòng)裝置在發(fā)生電氣故障后5ms內(nèi)快速切斷供電電源，使故障電火花或電弧存在的時(shí)間小于點(diǎn)燃瓦斯煤塵所需要的最小時(shí)間，即保證在形成外露電火并引爆瓦斯煤塵之前就切斷電源的

15、技術(shù)稱為快速斷電技術(shù)。EXITEXIT三、實(shí)現(xiàn)快速斷電的技術(shù)途徑三、實(shí)現(xiàn)快速斷電的技術(shù)途徑1利用電網(wǎng)載頻保護(hù)實(shí)現(xiàn)短路故障快速檢測(cè)利用電網(wǎng)載頻保護(hù)實(shí)現(xiàn)短路故障快速檢測(cè) 載頻保護(hù)的基本原理是由電感三點(diǎn)式自激振蕩器產(chǎn)生2030kHz的高頻檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)阻容網(wǎng)絡(luò)耦合到三相電網(wǎng)上，供電電纜未發(fā)生短路時(shí)，電網(wǎng)相間高頻阻抗較高，振蕩器作為高頻信號(hào)電源因負(fù)荷較輕而正常工作，其輸出的高頻信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換為直流電壓較高，不會(huì)使鑒別電路翻轉(zhuǎn)；當(dāng)電纜發(fā)生短路時(shí)，電纜相間高頻阻抗降低，振蕩器因負(fù)荷過重而停振，使轉(zhuǎn)換后的直流電壓為零，從而鑒別電路翻轉(zhuǎn)，該法能在1ms內(nèi)快速檢測(cè)出短路故障信號(hào)。EXITEXIT2利用電流變化率實(shí)現(xiàn)短路快速