變電站綜合自動化第六章VQC

第六章變電站綜合自動化系統(tǒng)的智能裝置第一節(jié)電壓、無功綜合自動控制裝置一、無功補償裝置在系統(tǒng)中的作用電力系統(tǒng)的運行電壓水平取決于無功功率的平衡，系統(tǒng)中各種無功電源的無功輸出

系統(tǒng)負荷網(wǎng)絡損耗電力系統(tǒng)的實際運行中---無功過?；驘o功不足無功補償裝置在平衡500KV電網(wǎng)的無功功率，提高輸電線路的靜態(tài)穩(wěn)定水平起著重要作用

二、無功補償裝置的原理

利用并聯(lián)電容器產(chǎn)生無功功率，并聯(lián)電抗器吸收無功功率。三、無功補償裝置分類

主要有并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、靜止補償裝置和同步調相機等四種。

1.開關控制投切無功補償裝置2.無功靜止補償裝置

利用可控硅元件同步控制電容器和電抗器的投切，向系統(tǒng)發(fā)出或吸收連續(xù)可變的無功功率，其響應速度比同步調相機和斷路器控制的電容器電抗器要快得多一、變電站調壓的主要手段

電壓是衡量電能質量的一個重要指標，保證用戶處的電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運行調整的基本任務之一。電壓偏移過大不僅對用戶的正常工作產(chǎn)生不利影響，還可能使網(wǎng)損增大，甚至危害系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。長期的研究結果表明，造成電壓質量下降的主要原因是系統(tǒng)無功功率不足或無功功率分布不合理，所以電壓調整問題主要是無功功率的補償與分布問題。作為變電站調壓的主要手段，一般都采用有載調壓變壓器和補償電容器。有載調壓變壓器可以在帶負荷的條件下切換分接頭，從而改變變壓器的變比，可起到調整電壓、降低損耗的作用。而合理地配置無功功率補償容量，可改變網(wǎng)絡中無功功率補償容量，可改變網(wǎng)絡中的無功潮流，改善功率因數(shù)，減少網(wǎng)損和電壓損耗，從而改善用戶的電壓質量。以上兩種措施雖然都有調整電壓的作用，但其原理、作用和效果是不同的。在利用有載調壓變壓器分接頭進行調壓時，調壓本身并不產(chǎn)生無功功率，因此在整個系統(tǒng)無功不足的情況下不可用這種方法來提高全系統(tǒng)的電壓水平;而利用補償電容器進行調壓，由于補償裝置本身可產(chǎn)生無功功率。因此這種方式既能彌補系統(tǒng)無功的不足，又可改變網(wǎng)絡中的無功分布。然而在系統(tǒng)無功充足但由于無功分布不合理而造成電壓質量下降時，這種方式卻又是無能為力的。因此只有將兩者有機結合起來才有可能達到良好的控制效果。在傳統(tǒng)的控制下，這兩種控制方式使運行人員根據(jù)系統(tǒng)調度部門下達的電壓無功控制計劃，根據(jù)運行情況進行調整。這不僅增加了值班人員的勞動強度，而對雙參數(shù)調整難以達到最優(yōu)的控制效果。隨著無人值班變電站的建立和計算機技術在變電站控制系統(tǒng)中的應用，為了提高電壓合格率和降低能耗，目前各種電壓等級的變電站中普遍采用了電壓，無功綜合控制器。就是在變電站中利用有載調壓變壓器和并聯(lián)電容器組。根據(jù)運行情況進行本站的電壓和無功自動調整，以保證負荷側母線電壓在規(guī)定范圍之內及進線功率因數(shù)盡可能高的一種裝置。變電站就地電壓、無功綜合自動控制（VQC）調節(jié)有兩種方法:第一種方法采用硬件裝置，采樣有載調壓變壓器和并聯(lián)補償電容器的數(shù)據(jù)，通過控制和邏輯運算全站的電壓和無功自動調節(jié)，以保證負荷側母線電壓在規(guī)定的范圍之內及進線功率因數(shù)盡可能高，有功損耗盡可能低的一種裝置。這種裝置具有獨立的硬件，因此它不受其他設備的運行狀態(tài)影響，可靠性較高。這種裝置適合在電網(wǎng)網(wǎng)架結構尚不太合理、基礎自動化水平不高的電力網(wǎng)的變電站內使用。第二種方法是軟件VQC，它是在就地監(jiān)控站利用現(xiàn)成的遙測、遙信信息，通過運行控制算法，用軟件模塊控制方式來實現(xiàn)變電站電壓和無功自動調節(jié)。用這種方法可以發(fā)展為通過調度中心實施全系統(tǒng)電壓與無功的綜合在線控制。這是保持系統(tǒng)電壓正常、提高系統(tǒng)運行的可靠性的最佳方案。當然這種方法的實施前提條件是電網(wǎng)網(wǎng)架結構合理、基礎自動化水平高，尤其適用于綜合自動化的變電站中。在這種系統(tǒng)中最明顯的優(yōu)點就是變電站全站硬件資源共享、信息共享，能采集到齊全的信息，不需要為綜合控制電壓和無功專門設置硬件裝置。二、對電壓、無功綜合自動控制裝置的基本要求

（1）自動監(jiān)視識別變電站的運行方式和運行狀態(tài)。從而正確地選擇控制對象并確定相應的控制方法。（2）對目標電壓、電壓允許偏差范圍和功率因數(shù)上下限等應能進行靈活整定。（3）變壓器分接頭控制和電容器組投切應能考慮各種條件的限制。（4）控制命令發(fā)出后應能自動進行檢驗以確定動作是否成功;若不成功，應能做出相應的處理;每次動作應有打印的記錄。（5）對變電站的運行情況，如各斷路器狀態(tài)、主接線運行方式、變壓器分接頭位置、母線電壓、主變壓器無功等參數(shù)應能清晰地予以顯示，并設置故障錄波器。（6）應具有自檢、自恢復功能，做到硬件可靠、軟件合理、維修方便且具有一定的靈活性和活應性。三、電壓、無功綜合自動控制策略1.電壓、無功綜合自動控制的原理如圖6－1所示，由于負荷RL＋jXL的存在，由系統(tǒng)經(jīng)變電站到用戶的線路上均有電流流過，該電流一方面在線路上產(chǎn)生電壓損失，另一方面在線路和變壓器中引起功率損耗，即網(wǎng)損。各段線路和變壓器上的電壓損耗隨著流過電流的變化而變化，也就隨著負荷RL＋jXL的變化而不同。電壓無功綜合控制所要達到的目的：一是使負荷端UL電壓與額定電壓ULN的偏差最小即|UL－ULN|=△ULmin;二是使系統(tǒng)的功率損耗最小。要達到上述調節(jié)目的，目前常采用以下兩種方法。（1）調整變壓器的變比KT。當負荷增大，引起線路電壓損失增加，從而導致負荷端電壓下降時，可減小變比KT以提高變壓器低壓側電壓UD,，從而提高負荷端電壓UL;當負荷減小導致負荷端電壓上升時，可增加變比KT，以降低變壓器低壓側電壓UD

，從而降低負荷端電壓UL

。變壓器變比價的變化一般靠調節(jié)有載調壓變壓器的分接頭來實現(xiàn)。

(2)改變補償電容器組發(fā)出的無功功率QC。當補償電容器組不存在，即QC＝0時，負荷所需的無功功率QL均需通過線路傳送。當補償電容器組發(fā)出的無功功率為QC

時，則系統(tǒng)只需向負荷提供QL

－QC

大小的無功功率即可，即線路上傳送的無功功率為QL

－QC比無補償電容器組存在時明顯減少，因此沿線路的電壓損失將減小，從而可提高變電站的母線電壓。同時線路上傳送無功功率數(shù)量的減小，將導致線路上電流減小，線路上的功率損耗(網(wǎng)損)將隨之降低，變電站的功率因數(shù)也隨之改善。

2.變電站運行方式的識別大型變電站中一般擁有多臺有載調壓變壓器，系統(tǒng)運行過程中這些變壓器可能有多種運行方式。如在某種運行過程下，某些變壓器可能處于運行狀態(tài)，而另一些變壓器可能處于停運狀態(tài);參加運行的變壓器之間可并列運行，也可獨立運行。在對變電站的電壓、無功進行綜合控制過程中，為了確定控制對象并進一步確定控制對策，首先必須對變電站中各變壓器的運行方式進行識別。對于具有兩臺主變壓器的變電站，其運行方式比較簡單。實際上只有四種運行方式:兩臺主變壓器均運行時：兩臺主變壓器并列運行;兩臺主變壓器獨立運行;只有一臺主變壓器運行時：一號主變壓器運行，二號主變壓器停運;二號主變壓器運行。一號主變壓器停運。但對于主變壓器臺數(shù)較多的大型變電站，其運行方式就比較復雜。如對于具有三臺主變壓器的變電站，就有14種運行方式。目前實際采用的識別方式有人工設置和自動識別兩種。人工設置就是主站的運行人員根據(jù)上傳至主站的有關狀態(tài)信息對變電站的運行方式進行判斷，然后再通過通信系統(tǒng)將該運行方式通知電壓無功綜合控制系統(tǒng)。自動識別是電壓、無功綜合控制系統(tǒng)根據(jù)主接線的斷路器狀態(tài)，如變壓器的高中低側斷路器狀態(tài)、母聯(lián)和旁路的斷路器狀態(tài)等，自動進行分析判斷，以確定當時的運行方式。

3.變電站運行狀態(tài)的檢測和識別所謂變電站的運行狀態(tài)是指變電站的各種電氣量所處的狀態(tài)。只有正確地掌握變電站的運行狀態(tài)，才能正確地選擇控制對策，從而達到自動控制的目的。

作為變電站電壓、無功綜合控制裝置，由于其控制對象主要是變壓器分接頭和并聯(lián)電容組，控制目的是保證主變壓器二次電壓在允許范圍內，且盡可能提高進線的功率因數(shù)，故一般選擇電壓和進線處功率因數(shù)(或無功功率)為狀態(tài)變量。目標電壓的確定U0預測日負荷曲線U--t

實現(xiàn)容易偏差不易控制實測負荷，建立數(shù)學模型U0=f(s)自適應強頻繁調節(jié)--設置控制死區(qū)多輸入多輸出閉環(huán)自動控制系統(tǒng)電壓、功率因數(shù)、當前運行方式

根據(jù)狀態(tài)變量的大小，可將變電站的運行狀態(tài)劃分為九個區(qū)域，如圖6-2所示，簡稱‘“九區(qū)圖”。圖中縱坐標為電壓U。，橫坐標為功率因數(shù)cosφ。

電壓、無功綜合控制裝置實質上是一個多輸入多輸出的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。從控制理論的角度上來說，它又是一個多限值電壓上下限、功率因數(shù)(無功)上下限、主變分接頭斷路器調節(jié)次數(shù)、并聯(lián)電容器組日投切次數(shù)及用戶特殊要求等多目標(電壓及功率因數(shù)合格)的最優(yōu)控制問題。盡管該控制問題的目標函數(shù)是明確的，但實際上其中許多因素是難以解析描述的，因此控制規(guī)律很難用一個統(tǒng)一的數(shù)學模型來表示，目前實際裝置多采用結合工程的實用控制法。當變電站運行于0區(qū)域時，電壓和功率因數(shù)均合格，此時不需要進行調整；(1)簡單越限情況當變電站運行于1區(qū)域時，電壓超過上限而功率因數(shù)合格，此時應調整變壓器分接頭使電壓降低。如單獨調整變壓器分接頭無法滿足要求時，可考慮強行切除電容器組。當變電站運行于5區(qū)域時，電壓低于下限而功率因數(shù)合格，此時應調整變壓器分接頭使電壓升高，直至分接頭無法調整(次數(shù)限制或檔位限制)。當變電站運行于3區(qū)域時，功率因數(shù)低于下限而電壓合格，此時應投入電容器組直至功率因數(shù)合格。當變電站運行于7區(qū)域時，功率因數(shù)超過上限而電壓合格，此時應切除電容器組直至功率因數(shù)合格。

(2)雙參數(shù)越限情況當變電站運行于2區(qū)域時，電壓超過上限而功率因數(shù)低于下限，此時如先投入電容器組，則電壓會進一步上升。因此先調整變壓器分接頭使電壓降低，待電壓合格后若功率因數(shù)仍越限再投入電容器組。當變電站運行于4區(qū)域時，電壓和功率因數(shù)同時低于下限，此時如先調整變壓器分接頭升壓，則無功會更加缺乏。因此應先投人電容器組，待功率因數(shù)合格后若電壓越限再調整變壓器分接頭使電壓升高。當變電站運行于6區(qū)域時，電壓低于下限而功率因數(shù)超過上限，此時如先切除電容器組，則電壓會進一步下降。因此應先調整變壓器分接頭使電壓升高，待電壓合格后若功率因數(shù)仍越限再切除電容器組。當變電站運行于8區(qū)域時，電壓和功率因數(shù)同時超過上限，此時如先調整變壓器分接頭降壓，則無功會更加過剩。因此應先切除電容器組，待功率因數(shù)合格后若電壓仍越限再調整變壓器分接頭使電壓降低。動態(tài)無功補償動態(tài)無功補償發(fā)生裝置，即靜止同步補償器，又名靜止無功發(fā)生器。由于其開關器件為IGBT，無功補償裝置以其較低諧波，較高的效率，較快速的動態(tài)響應，成為現(xiàn)代柔性交流輸電系統(tǒng)中的重要設備。用來補償電網(wǎng)中頻繁波動的無功功率，抑制電網(wǎng)閃變和諧波，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，調壓裝置SVC響應速度很快，但由于呈恒阻抗特性，使得在電壓低時，無法提供所需的無功支持，因此應付突發(fā)事件的能力較弱，并且為了抑制諧波，必須裝設濾波器，占地面積較大，此外，過多的SVC裝置容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。新型無功補償裝置STATCOM則是較為有效的調壓手段，它的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內恒定，在電壓低時仍能提供較強的無功支撐，并且可從感性到容性全范圍內連續(xù)調節(jié)。四、電壓、無功綜合自動控制方式前面已經(jīng)提到，變電站中對電壓、無功的綜合控制，主要是自動調節(jié)有載調壓變壓器的分接頭位置和自動控制無功補償設備(電容器、電抗器、調相機等)的投、切或控制其運行工況。在實際應用中，其控制方式有如下三種。

(1)集中控制方式。集中控制方式是指在調度中心對各個變電站的主變壓器的分接頭位置和無功補償設備進行統(tǒng)一的控制。

(2)分散控制方式。這是我國當前進行電壓、無功調節(jié)控制的主要方式。分散控制是指在各個變電站或發(fā)電廠中，自動調節(jié)有載調壓變壓器的分接頭位置或其他調壓設備，以控制地區(qū)的電壓和無功功率在規(guī)定的范圍內。(3)關聯(lián)分散控制方式。所謂關聯(lián)分散控制，是指電力系統(tǒng)正常運行時，由分散安裝在各廠、站的分散控制裝置或控制軟件進行自動調控；而在系統(tǒng)負荷變化較大或緊急情況或系統(tǒng)運行方式發(fā)生大的變動時，可由調度中心直接操作控制，或由調度中心，修改下屬變電站所應維持的母線電壓和無功功率的定值，以滿足系統(tǒng)運行方式變化后新的要求。關聯(lián)分散控制最大的優(yōu)點是:在系統(tǒng)正常運行時，做到責任分散、控制分散、危險分散;緊急情況下，執(zhí)行應急任務，因而可以從根本上提高全系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性。動態(tài)無功補償（1）并聯(lián)電容補償。它的主要作用是就近向負荷供給無功，在提高用電功率因數(shù)、改善電壓質量、降低線路損耗。它具有運行簡便、經(jīng)濟可靠等優(yōu)點。

（2）同步補償器。又稱調相機，它實質上是空載運行的同步電動機，在過勵磁運行狀態(tài)下，向電力系統(tǒng)供給無功，在欠勵磁運行狀態(tài)下，從電力系統(tǒng)吸取無功功率。

（3）電力電容器成套補償裝置。這種裝置將電力電容器及其控制、保護電器按一定接線連接起來的成套裝置，具有安裝方便、建設周期短、造價低、投資少、運行維護簡便、損耗小等優(yōu)點。

（4）靜止無功補償裝置。簡稱靜補，用于補償系統(tǒng)動態(tài)工作情況下所需無功功率。五、電壓、無功綜合自動控制裝置舉例1.微機型電壓、無功綜合控制裝置的主要特點微機型電壓、無功綜合控制裝置一般可適用于各種電壓等級的變電站，可同時分別控制1－3臺有載調壓變壓器分接頭位置和1－12組無功補償電容器的投、切。不論變電站采用何種接線方式和運行方式，裝置均能自動判斷，并能執(zhí)行正確的調控命令。2.微機型電壓、無功綜合控制裝置的硬件原理結構3.微機型電壓、無功綜合控制裝置軟件流程第二節(jié)備用電源自動投人裝置備用電源自動投人裝置是電力系統(tǒng)故障或其他原因使工作電源被斷開后，能迅速將備用電源或備用設備或其他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供電的一種自動控制裝置，簡稱AAT裝置。

備用電源自動投入是保證電力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。一、備用電源的配置方式備用電源的配置一般有明備用和暗備用兩種基本方式。系統(tǒng)正常時，備用電源不工作，稱為明備用；系統(tǒng)正常運行時，備用電源也投入運行的，稱為暗備用。暗備用實際上是兩個工作電源互為備用。

（1）明備用的控制。有一個工作電源和一個備用電源1L為工作電源，1QF合上；2L為備用電源，2QF斷開。備用電源自動投人裝置控制的是備用電源進線的2QF

，即當變電站正常運行時，由1L進線供電，當1L因故障被切除即1QF跳開時，備用進行2QF自動合閘，保證變電站的繼續(xù)供電。

(2)暗備用的控制。有兩個工作電源的變電站，兩回進線同時對變電站供電，有兩種正常運行方式。

1）高壓分段斷路器3QF斷開。備用電源自動投人裝置控制的是高壓母線分段斷路器，稱為暗備。當一個工作電源發(fā)生故障被切除后，例如:進線2L故障，2QF跳開后，高壓母線分段斷路器3QF自動合閘，由一個工作電源1L供給變電站的負荷。

2)正常運行時，低壓母聯(lián)斷開。變電站正常運行時，其低壓母聯(lián)是分開的。即低壓側I段和II段母線上的負荷分別由1號變壓器和2號變壓器供電，兩臺主變壓器中有一臺發(fā)生故障而跳開時，備用電源自動投入裝置則發(fā)出控制指令，使低壓母聯(lián)斷路器5QF合上，保證I,II段母線的負荷供電。這種備用電源的配置也屬暗備用配置。二、備用電源自動投入裝置的特點

(1)工作電源確實斷開后，備用電源才投入。工作電源失壓后，無論其進線斷路器是否跳開，既使已測定其進線電流為零，但還是要先斷開該斷路器，并確認是已跳開后，才能投人備用電源。這是為了防止備用電源投入到故障元件上。

(2)備用電源自動投入切除工作電源斷路器必須經(jīng)延時。經(jīng)延時切除工作電源進線斷路器是為了躲過工作母線引出線故障造成的母線電壓下降，因此延時時限應大于最長的外部故隆切除外時間。但是在有的情況下，可以不經(jīng)延時直接跳開工作電源進線斷路器，以加速合上備用電源。例如工作母線進線側的斷路器跳開，且進線側無重合閘功能時，當手動合上備用電源時也要求不經(jīng)延時直接跳開工作電源進線斷路器。（3）手動跳開工作電源時，備用電源自動投入裝置不應動作。在就地或遙控跳斷路器時，備用電源自投裝置自動退出。（4）應具有閉鎖備用電源自動投入裝置的功能。每套備用自動投入裝置均應設置有閉鎖備用電源自動投入的邏輯回路，以防止備用電源投到故障的元件上，造成事故擴大的嚴重后果。（5）備用電源不滿足有壓條件，備用電源自動投入裝置不應動作。（6）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TV二次三相斷線造成誤投。（7）備用電源自動投入裝置只允許動作一次。微機型備用電源自動投人裝置可以通過邏輯判斷來實現(xiàn)只動作一次的要求，但為了便于理解，在闡述備用電源自動投入裝置邏輯程序時廣泛用電容器“充放電”來模擬這種功能。備用電源自動投人裝置滿足啟動的邏輯條件，應理解為“充電”條件滿足;延時啟動的時間應理解為“充電”時間到后就完成了全部準備工作;當備用電源自動投入裝置動作后或者任何一個閉鎖及退出備用電源自動投人電源條件存在時，立即瞬時完成“放電”?！胺烹姟本褪悄M閉鎖備用電源自動投人裝置，放電后就不會發(fā)生備用電源自動投人裝置第二次動作。這種“充放電”的邏輯模擬與微機自動重合閘的邏輯程序相類似。三、微機型備用電源自動投入裝置舉例(一)備用電源自動投入裝里的硬件結構(二)軟件原理AAT的每個動作邏輯的控制條件可分為允許條件和閉鎖條件兩類。當允許條件滿足，而閉鎖條件不滿足時，備自投動作出口。為防止AAT重復動作，借鑒保護裝置中重合閘邏輯的做法，在每一備用電源自投動作邏輯中設置一個“充電”計數(shù)器。

計數(shù)器“充電”的條件是:不是所有允許條件都滿足且時間超過10s以上條件同時滿足后為“充電”滿狀態(tài)。

計數(shù)器“放電”的條件是:①任一閉鎖條件滿足;②備用電源自投動作出口。以上條件滿足任一個，立即對該計數(shù)器“放電”。第三節(jié)自動按頻率減負荷裝置電力系統(tǒng)的頻率是電能質量重要的指標之一。電力系統(tǒng)正常運行時，必須維持頻率在50±0.1---0.2Hz的范圍內。系統(tǒng)頻率偏移過大時，發(fā)電設備和用電設備都會受到不良的影響。輕則影響工農業(yè)產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量;重則損壞汽輪機、水輪機等重要設備，甚至引起系統(tǒng)的“頻率崩潰”，致使大面積停電，造成巨大的經(jīng)濟損失。一、頻率偏移對電力系統(tǒng)的影響

1.電流系統(tǒng)頻率偏移的原因電力系統(tǒng)的頻率是反映系統(tǒng)有功功率是否平衡的質量指標。

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)各種用電設備所需的有功功率和網(wǎng)絡的有功損耗的總和。但由于有功負荷經(jīng)常變化，其任何變動都將立刻引起發(fā)電機輸出電磁功率的變化，而原動機輸入功率由于調節(jié)系統(tǒng)的滯后，不能立即隨負荷波動而作相應的變化，此時發(fā)電機轉軸上的轉矩平衡被打破，發(fā)電機轉速將發(fā)生變化，系統(tǒng)的頻率隨之發(fā)生偏移。

2.電力系統(tǒng)頻率偏移的危害

(1)頻率偏移對發(fā)電機和系統(tǒng)安全運行的影響。①頻率下降時，汽輪機葉片的振動會變大。②頻率下降到47---48Hz時，廠用機械的出力隨之下降，從而使火電廠發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降，使電力系統(tǒng)頻率下降到不能允許的程度，嚴重時出現(xiàn)頻率雪崩會造成大面積停電，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。③在核電廠中，反應堆冷卻介質泵對供電頻率有嚴格要求。當頻率降到一定數(shù)值時，冷卻介質泵自動停運，使反應堆停止運行。④電力系統(tǒng)頻率下降時，異步電動機和變壓器的勵磁電流增加，使異步電動機和變壓器的無功消耗增加，從而使系統(tǒng)電壓下降。嚴重時出現(xiàn)電壓雪崩會造成大面積停電，甚至造成系統(tǒng)瓦解。（2）頻率偏移對電力用戶的不利影響。①電力系統(tǒng)頻率變化會引起異步電動機轉速變化，這會使得電動機所驅動的加工工業(yè)產(chǎn)品的機械轉速發(fā)生變化。有些產(chǎn)品(如紡織和造紙行業(yè)的產(chǎn)品)對加工機械的轉速要求很高，轉速不穩(wěn)定會影響產(chǎn)品質量，甚至會出現(xiàn)次品和廢品。②電力系統(tǒng)頻率波動會影響某些測量和控制用的電子設備的準確性和性能。③電力系統(tǒng)頻率降低使電動機的轉速和輸出功率降低，導致所帶動機械的轉速和出力降低，影響電力用戶設備的正常運行。二、電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性電力系統(tǒng)正常運行時，總有功負荷∑PL與頻率f的關系，稱為負荷的靜態(tài)頻率特性。不同類型負荷消耗的有功功率，隨頻率變化的敏感程度不一樣，它與負荷的性質有關。電力系統(tǒng)的負荷，一般可分為如下三類:

第一類:負荷消耗的有功功率與頻率無關，如電熱、照明和整流器負荷等。第二類:負荷消耗的有功功率與頻率的一次方成正比，如碎煤機、金屬切削機等負荷。第三類:負荷消耗的有功功率與頻率二次方、高次方成正比，如通風泵、水泵等負荷。第四節(jié)小電流接地系統(tǒng)單相接地

自動選線裝置

我國電力系統(tǒng)中性點的運行方式主要有三種:中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點直接接地。前兩種接地系統(tǒng)統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)，后一種接地系統(tǒng)又稱為大電流接地系統(tǒng)，這種區(qū)分方法是根據(jù)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時接地電流的大小劃分的。美國和加拿大根據(jù)自己國情規(guī)定，單相接地短路電流值處在三相短路電流的0～25%范圍內，為小電流接地系統(tǒng)；我國早期《接地技術規(guī)程》規(guī)定：不論電力系統(tǒng)中性點的接地方式如何，只要單相接地電流或同點兩相接地時的入地電流小于500A的屬于小電流接地；后來修訂時刪除；改為凡是單相接地電弧能夠瞬間自行熄滅者屬于小電流接地方式。小電流接地方式中，主要1、中性點諧振接地方式；2、中性點不接地方式；3中性點經(jīng)高阻接地方式；我國10--35kV電網(wǎng)中，普遍采用中性點不接地或中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，在這些電網(wǎng)中單相接地故障是最常見的故障之一。當小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，故障電流很小，對供電設備不致造成很大的危害。此時，故障相電壓降低(金屬性接地時為零)，非故障相電壓升高(最大為線電壓)，但線電壓仍然保持對稱，此時允許電網(wǎng)繼續(xù)運行一段時間，而不影響正常的供電。但單相接地故障如果不作及時處理，很有可能發(fā)展成為兩相接地短路故障，因此正確而及時地把單相接地故障檢測出來，對提高供電可靠性具有重要的實際意義。對于單相接地故障，傳統(tǒng)的檢測方法是利用二次側接成開口三角形的三相五柱式電壓互感器。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，開口三角形端將出現(xiàn)將近100V的零序電壓，使過電壓繼電器動作，啟動中央信號回路的電鈴和光字牌，即可反映出是哪一級電網(wǎng)上發(fā)生了單相接地故障。但這種方法并不能確定究竟是哪一條線路發(fā)生了故障，通常還需要通過“順序拉閘法”尋找故障線路，這不僅操作復雜，對斷路器壽命也有影響，而且會造成不必要的停電損失。變電站實現(xiàn)無人值班后，上述接地檢查方法就不適用了。需要有一種新的接地檢查方法和達到下述主要技術要求的裝置。來完成中性點不接地系統(tǒng)配電線路接地檢查。（1）裝置的工作不受系統(tǒng)運行方式和接地點過渡電阻的影響。（2）裝置能用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式（小電流）系統(tǒng)。（3）裝置使用時，調試應簡單，維護量小，不用進行定值整定。（4）裝置應能適應長、短不同的線路、架空線路及電纜線路，對線路多少不限。（5）在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，能自動區(qū)分是變電站母線接地還是配電線路接地，自動選擇顯示線路編號、名稱及母線段號。（6）瞬時接地記憶、存儲。（7）配有通信接口，能與RTU通信。目前，在較先進的計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，都配置有單相接地自動選線裝置，用于在不停電的情況下尋找故障線路。一、小電流接地系統(tǒng)單相接地分析

(一)中性點不接地系統(tǒng)的正常運行狀態(tài)中性點不接地的三相系統(tǒng)在正常運行時，各線路經(jīng)過完善的換位，三相對地電容是相等的，因此各相對地電壓也是對稱的。如圖6－14所示，線路上A相電流等于負荷電流IAL和對地電容電流IAC

的相量和，當三相負荷電流平衡，對地電容電流對稱時，三相電容電流相量和等于零，所以地中沒有電容電流通過，中性點電位為零。但是實際上三相對地電容是不可能絕對平衡的，這就引起中性點對地電位偏移，這個偏移的電壓稱為中性點的位移電壓。

當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，為了分析方便，設線路為空載運行，忽略電源內和線路上的壓降，則電容電流的分布如圖所示。(二)單相接地故障時接地電流與零序電壓的特點如A相直接接地UA=0，非故障相電壓UB和UC均升高√3倍，即變?yōu)榫€電壓值，中性點位移電壓U0

＝－EA

。非故障相電容電流IBC和ICC的相量和就是該線路的電容電流，即IBC十ICC＝IC3，其相量圖如圖6-16(c)所示。因為故障線路的零序電流可用下式所示，其相量圖如圖6-16(b)所示。由以上相量分析，可得出如下幾個結論:①中性點不接地系統(tǒng)，單相接地故障時，中性點位移電壓為－EA

。②非故障線路電容電流就是該線路的零序電流。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。該電流由線路首段的TA反應到二次側。以上三點結論就是中性點不接地系統(tǒng)基波零序電流方向自動接地選線裝置軟件工作原理。

(三)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的接地電流特點中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，當在線路XL-3的A相發(fā)生單相接地時，電容電流的分布如圖所示。二、小電流接地自動選線裝置的軟件原理

中性點不接地系統(tǒng)單相接地時.產(chǎn)生零序電壓、零序電流的大小及相位，接地過渡電阻的大小與系統(tǒng)運行方式之間的關系十分復雜，對小電流接地選線裝置的正確工作影響很大，是研究小電流接地選線裝置的一大難題。（一）零序功率方向原理中性點不接地系統(tǒng)在正常運行時，各相對地電壓是對稱的，中性點對地電壓為零，電網(wǎng)中無零序電壓。如果線路各相對地電容量相同，在各相電壓作用下各相電容電流相等并超前于相應相電壓900。

當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓變?yōu)殡娋W(wǎng)線電壓。這時電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電壓，其大小等于電網(wǎng)正常工作時的相電壓。同時，故障線路和非故障線路出現(xiàn)零序電流，非故障線路零序電流大小