智能裝置課件

智能裝置1電壓、無功綜合自動控制補償裝置（VQC）2備用電源自投裝置（AAT/BZT）3自動按頻率減負(fù)荷裝置（AFL）4小電流接地系統(tǒng)單相接地自動選線裝置5故障錄波裝置1電壓、無功綜合自動控制裝置一、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)運行電壓水平取決于無功功率的平衡。

電壓降低的危害：（1）燈泡：夜間Un高5-10%使損壞率達(dá)30%。（2）其它光源：Un下降10%，日光燈亮度約減少10%,壽命縮短10%，水銀熒光燈亮度減少10～30%。Un下降20%，日光燈不能啟動，水銀燈啟動頻繁，影響壽命。1電壓、無功綜合自動控制裝置（3）電動機：Un下降，轉(zhuǎn)矩急劇減少，如：Un下降20%，轉(zhuǎn)矩降至額定值的64%，電流增加20%－35%，溫度升高12-15度，轉(zhuǎn)矩減少，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。（4）電熱及冶煉設(shè)備：Un下降，使生產(chǎn)率下降，能耗顯著上升，成本增高。1電壓、無功綜合自動控制裝置二、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)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。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）同步調(diào)相機靜止無功補償器靜止的無功發(fā)生器無功補償裝置即吸收容性又吸收感性無功1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1、發(fā)電機調(diào)壓（滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量要求）發(fā)電機電壓偏高額定不超過±5%，能夠以額定功率運行。短線路可通過改變發(fā)電機端電壓來滿足負(fù)荷點的電壓質(zhì)量要求。長線路從發(fā)電機到最遠(yuǎn)處負(fù)荷之間在最大負(fù)荷時總電壓損耗達(dá)35%，最小負(fù)荷時為15%，此時發(fā)電機調(diào)壓不能滿足。2、改變變壓器變比調(diào)壓：降壓/升壓變壓器分接頭選擇

不產(chǎn)生無功功率，但可以改變無功功率，如無功不足（↓）時，無法用此法提高全系統(tǒng)電壓水平。1電壓、無功綜合自動化控制裝置3、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為力）

4、線路串聯(lián)電容補償調(diào)壓利用電容器的容抗補償線路的感抗，使電壓損耗中QX/V分量減少，從而提高線路末端電壓。1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—有載調(diào)壓變壓器和補償電容器。有載調(diào)壓變壓器：改變變壓器的變比，可起到調(diào)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)量下降時卻無能為力。1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，目前各種電壓等級的變電站中普遍采用了電壓、無功綜合控制器。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(jìn)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)定的范圍之內(nèi)及進(jìn)線功率因素盡可能提高的一種裝置。變電站10kV系統(tǒng)電壓無功綜合控制裝置簡介1電壓、無功綜合自動化控制裝置五、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、關(guān)聯(lián)分散控制方式。

集中控制方式：指調(diào)度中心對各個變電站的主變壓器的分接頭位置和無功補償設(shè)備進(jìn)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)。

關(guān)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(jìn)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)度中心直接操作控制。2備用電源自動投入裝置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)供電的一種自動控制裝置。一、備用電源的配置方式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，備用電源也投入運行，稱為暗備用（實際上是兩個工作電源互為備用。）圖6-6備用電源的配置形式

（a）明備用（b）暗備用之一（c）暗備用之二2備用電源自動投入裝置（AAT/BZT）1、明備用的控制：一個工作電源，一個備用電源正常工作：1QF合，2QF斷，BZT控制的是備用電源進(jìn)線2QF。當(dāng)1L因故障被1QF斷開后，備用2QF自動合閘，保證變電站的正常供電。2、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3QF斷開，BZT裝在高壓母聯(lián)上。暗備用二：正常時5QF斷開，BZT裝在低壓母聯(lián)上。2備用電源自動投入裝置（AAT/BZT）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。(2)備用電源自動投入切除工作電源斷路器必須延時。(3)手動跳開工作電源時，備用電源自動投入裝置不應(yīng)動作。(4)應(yīng)具有閉鎖備用電源自動投入裝置的功能。(5)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。(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。3自動按頻率減負(fù)荷（AFL），f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1、當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，系統(tǒng)發(fā)送的有功功率可能小于系統(tǒng)所需要（負(fù)荷功率）的，頻率就會降低，這將會造成系統(tǒng)低頻運行。其危害是：

1）影響汽輪機葉片，可能損傷或斷裂。

2）使火電廠廠用機械出力減少，會造成系統(tǒng)頻率崩潰。

3）引起發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降，嚴(yán)重時會造成系統(tǒng)電壓崩潰。

4）影響測量儀表的準(zhǔn)確性和用戶的產(chǎn)品質(zhì)量。3自動按頻率減負(fù)荷（AFL）2、電力系統(tǒng)頻率調(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；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)）——適合變化幅度較大，變化周期較長的變化負(fù)荷。3自動按頻率減負(fù)荷（AFL）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)荷與頻率f的關(guān)系。不同類型負(fù)荷消耗的有功功率，隨f變化的敏感程度不一樣，可將負(fù)荷分為三類：第一類：負(fù)荷消耗的有功功率p與f無關(guān)；如電熱、照明。第二類：負(fù)荷消耗的有功功率p與f的一次方成正比；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p與f的二次方、高次方成正比；如通風(fēng)泵、水泵等負(fù)荷。3自動按頻率減負(fù)荷（AFL）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：圖6－9負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性3自動按頻率減負(fù)荷（AFL）由圖可知，當(dāng)f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。當(dāng)f變化范圍不大（45～51HZ），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（上升）1％，系統(tǒng)負(fù)荷消耗的有功功率減少（增加）的百分?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)較大的有功功率缺額時，或系統(tǒng)發(fā)生故障時，f下降到不允許程度，就用AFL切除一部分不重要的負(fù)荷，使f上升到額定值。自動按頻率減負(fù)荷（AFL）：當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時，能根據(jù)系統(tǒng)頻率下降的不同程度自動有次序、有計劃地切除相應(yīng)的負(fù)荷，以阻止系統(tǒng)頻率降低，并使系統(tǒng)頻率迅速恢復(fù)到給定值?；疽螅?）AFL動作后，系統(tǒng)頻率應(yīng)回升到恢復(fù)頻率范圍內(nèi)。2）使AFL充分發(fā)揮作用，應(yīng)有足夠負(fù)荷接于AFL上。3）AFL應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)頻率的下降程度分級切除負(fù)荷。4）AFL各級動作頻率確定應(yīng)符合系統(tǒng)要求，應(yīng)防止超調(diào)和懸?，F(xiàn)象。5）AFL應(yīng)設(shè)置附加級，使系統(tǒng)頻率從穩(wěn)定的但略低于恢復(fù)頻率值回升到正常值。三、AFL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，按電力用戶的重要性分為n個級別和n個特殊級?；炯壥遣恢匾呢?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，它由頻率測量元件f,延時元件和執(zhí)行元件CA三部分組成?；炯壍淖饔檬歉鶕?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。3自動按頻率減負(fù)荷(AFL)圖6－10減頻減載裝置示意圖4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點）的運行方式：中性點不接地中性點經(jīng)消弧線圈接地中性點直接接地－大電流接地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng)根據(jù)單相接地故障時接地電流大小劃分的4小電流接地系統(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（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-Eph。（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。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。4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（1）零序功率方向原理（2）諧波電流方向原理（3）外加高頻信號電流原理（4）首半波原理（5）基于小波分析的選線原理（6）利用五次諧波判別的軟件原理

5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)：U、I、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)頻率變化及各種參數(shù)變化的準(zhǔn)確時間進(jìn)行記錄。一、故障錄波裝置的作用（1）正確分析事故原因，為及時處理事故提供重要依據(jù)；（2）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(hù)和自動裝置工作的正確性；5故障錄波裝置（3）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，便于尋找故障點；（4）分析研究震蕩規(guī)律；（5）分析波形圖，可以發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)和自動裝置的缺陷及一次設(shè)備的缺陷，可及時消除事故隱患；（6）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)，對理論上計算的系統(tǒng)參數(shù)做必要的修正。5故障錄波裝置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機型錄波器。微機型