電力系統(tǒng)自動裝置 知識點整理

1、何謂并列操作？對未投入運行的待并網(wǎng)發(fā)電機組進行適當操作，使其電 壓與并列點電壓之間滿足并列條件的一系列操作。并列原則并列斷路器合閘時，沖擊電流應盡可能小，其瞬時最 大值不超過允許值（廣2倍的額定電流）；發(fā)電機組并入電網(wǎng)后，應能迅速（暫態(tài)過程要短）進 入同步運行狀態(tài)，以減小對系統(tǒng)的擾動。并列方法分類自同步合閘瞬間，發(fā)電機無電勢而被拉入同步準同步合閘瞬間，發(fā)電機電勢與系統(tǒng)母線電壓、頻率和相位接 近而被拉入同步2.1發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電機“并”到系統(tǒng)2.2兩系統(tǒng)并網(wǎng)兩系統(tǒng)間的并列操作2.2.1差頻并網(wǎng)尚未有電氣聯(lián)系（并網(wǎng)前兩系統(tǒng)相互獨立，頻率一般不同；需滿足三個 條件時才能進行并列。存在頻率差，實現(xiàn)易）

2、2.2.2同頻并網(wǎng)已有電氣聯(lián)系（并列前兩側已存在電氣聯(lián)系，電壓可能不同，但頻率 相同；相當于在兩側之間增加一條連線；因此也叫做“合 環(huán)”。）自同步并列優(yōu)缺點優(yōu)：1.不需選擇并列合閘時機，操控簡單在電力系統(tǒng)發(fā)生事故、頻率波動較大的情況下， 可迅速并列，避免故障擴大缺：1.不能用于兩個系統(tǒng)之間的并列操作沖擊電流大；會引起附近電壓降低準同步并列 理想并列條件（沖擊電流為零）3G=3x （或 fG= fx），UG= Ux，6 e= 0（實際運行中，理想并列條件難以完全實現(xiàn)，也沒有必 要完全實現(xiàn)。實際上，只要滿足并列操作的兩項原則即 可。）準同步并列偏離理想并列條件時的后果分析實際上，電壓幅值差、頻率差

3、和相位差均存在，分析較 繁瑣。為此，做如下簡化：僅存在電壓幅值差（即fG=fx, 8 e=0,UGWUx）沖擊電流尸Ug-Ux成 Xg+*x巫 4最大瞬時值沖擊電流的電動力對發(fā)電機端部繞組產(chǎn)生影響（定子繞組端部的機械強度最弱）僅存在合閘相角差（即fG=fx, 8 e/0,UG=Ux）沖擊電流有效值e 2UC . 3合閘后發(fā)電機與系統(tǒng)立刻進行有功功率交換，使機組聯(lián)軸受到突然沖擊，對機組和系統(tǒng)運行均不利僅存在頻率差（即fG尹fx, 8e=0,UG=Ux）此時斷路器QF兩側電壓差為脈動電壓岫）二細（+妃-Ug sin四十?。┰O .廣 YJ，則合閘時間未到，返回繼續(xù)等待； 若2丸-5 i+1Q S，則

4、無差機組全部承擔Q S）等值調壓系數(shù)（調壓系數(shù)不等時）5 S= （QG1N+QG2N） /（ QG1N/5 1+QG2N/5 2）確定母線電壓波動 U*=-5 saQs*確定各機組無功負荷波動量a Qg1*=- a U*/5 1a Qgi= a Qgi* - Qgina QG2*=- a U*/5 2a QG2= a QG2* - QG2N自動勵磁調節(jié)器的運行限制瞬時電流限制當快速勵磁系統(tǒng)的勵磁電壓達到允許的最大勵磁頂值 電壓時，必須對勵磁機的勵磁電流進行限制；否則勵磁 電流繼續(xù)增加，導致勵磁機輸出電壓繼續(xù)增加而影響發(fā) 電機的安全運行最大勵磁限制受轉子繞組的發(fā)熱限制，強勵時間不允許超過規(guī)定值最

5、小勵磁限制發(fā)電機進相運行（空載電勢低于系統(tǒng)電壓）時，吸收的無 功功率隨勵磁電流的減小而增加。由于進相受到穩(wěn)定極 限、繞組端部發(fā)熱的制約，具有一定的限制，因此必須 設置最小勵磁限制器以防發(fā)電機欠勵磁運行過于嚴重 而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、繞組端部發(fā)熱過于嚴重磁通限制交流磁通量與電壓/頻率比值成正比。發(fā)電機機磁通限 制器，用于防止發(fā)電機及其相連主變壓器由于電壓過高、 頻率過低引起鐵心飽和發(fā)熱失磁監(jiān)控失磁時，發(fā)電機端電壓下降，輸出功率下降，發(fā)電機升 速并進入可能異步運行狀態(tài)電力系統(tǒng)無功和電壓控制無功功率的產(chǎn)生電力設備（電動機、變壓器等）在通電后開始工作時，會 產(chǎn)生一個與電壓有關的時變電磁場。電磁場儲存有能

6、量， 而電磁場的時變特性決定其儲存的能量也是時變的。電 力設備與電源交換的該部分能量的流動即為無功功率影響無功功率的流動導致輸電線路、變壓器的電流增加， 其中的功率損耗（有功、無功）也將增加，增加了系 統(tǒng)中的能量損失，降低了電力網(wǎng)的輸電效率當輸電線路、變壓器傳輸過量的無功功率時，易導 致首末端的電壓損耗過大而末端電壓不符合要求電壓偏移的影響對負荷異步電動機：電壓低，定子電流顯著增大，溫升增加， 可能導致絕緣老化、電機燒損；電壓高，破壞絕緣。電熱設備：電壓低，大大降低發(fā)熱量。照明設備：電壓 低，發(fā)光不足；電壓高，影響壽命。家用電器（如電視）：電壓低，圖像不穩(wěn)定；電壓高，影響顯像管壽命對自身電壓低

7、：功率損耗增大，可危及電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性 電壓高：破壞設備絕緣、超高壓網(wǎng)絡電暈損耗對傳輸容量的影響很大電壓調節(jié)目標通過調節(jié)電壓差和功率因數(shù)措施發(fā)電機調壓；同步調相機調壓；利用變壓器分接頭調壓；靜電電容器調壓；靜止無功補償器（SVC）調壓；串聯(lián)補償調壓；切去部分負荷調壓；改變電網(wǎng)無功功率分布調壓發(fā)電機調壓發(fā)電機不僅是有功功率的電源，也是無功功率的電 源，發(fā)電機還能通過進相運行吸收無功功率，所以可用 調整發(fā)電機端電壓。這是一種充分利用發(fā)電機設備，不 需要額外投資的調壓手段。如果發(fā)電機有充足的無功備 用，通過調節(jié)勵磁電流增大發(fā)電機電勢，可以從整體上 提高電網(wǎng)的電壓水平，提高電壓的穩(wěn)定性非額定功率因

8、數(shù)下運行時可能發(fā)出的有功功率P和 無功功率Q要受定子電流額定值（額定視在功率）、轉 子電流額定值（空載電勢）、原動機出力（額定有功功 率）的限制另外，還存在最小功率限制（鍋爐燃燒的穩(wěn)定性）， 定子端部發(fā)熱限制（磁滯、渦流損耗 磁滯、渦流損耗）， 和同步運行穩(wěn)定性的限制 ，和同步運行穩(wěn)定性的限制 （電動勢過小，影響發(fā)電機內(nèi)部功率輸送的極限動勢過 小，影響發(fā)電機內(nèi)部功率輸送的極限）變壓器調壓及其存在的問題電力系統(tǒng)中設有很多可在線調壓的變壓器。當其一 次側電壓偏低或偏高時可通過調節(jié)其變比以維持二次 側電壓基本恒定。實際運行中，由于負荷的峰谷差較大，可能要頻繁 調整分接頭，這會引起電壓的波動。如果系統(tǒng)

9、的無功不 足，當某一地區(qū)的電壓由于變壓器分接頭的改變而升高， 該地區(qū)所需的無功功率增大，可能擴大系統(tǒng)的無功缺額， 導致整個系統(tǒng)的電壓水平更加下降，嚴重的還會產(chǎn)生電 壓崩潰。串聯(lián)補償調壓采用串聯(lián)電容器補償線路的部分串聯(lián)阻抗，從而降 低傳送功率時的無功損耗，并使電壓損耗中的qx/v分 量減小，提高線路末端電壓。它還可以提高網(wǎng)絡的功率 傳輸能力進而提高系統(tǒng)的靜穩(wěn)極限。早期用固定串聯(lián)補 償器提高線路輸送容量，現(xiàn)在晶閘管可控串聯(lián)補償器(TCSC)是主要的FACTS裝置。同步調相機調壓同步調相機相當于空載運行的同步電動機，也就是 只能輸出、吸收無功功率的發(fā)電機。它可以過勵磁運行， 也可以欠勵磁運行，運行狀

10、態(tài)根據(jù)系統(tǒng)的要求調節(jié)。在 過勵磁運行時，它向系統(tǒng)提供給感性無功功率，起無功 電源的作用；在欠勵磁運行時，它從系統(tǒng)吸取感性無功 功率，起無功負荷的作用。同步調相機可以強勵，有過 載能力。固定電容器調壓(MSC)固定電容器通過斷路器連接到母線。固定電容器產(chǎn) 生無功功率，從而為母線上的其他負荷提供無功。其產(chǎn)生的無功與電壓的平方成正比。在母線電壓偏 低時，其產(chǎn)生的無功也將降低。該方式投資省，可靠性高。靜止無功補償器(SVC)調壓是一種廣泛使用的快速響應無功功率補償和電壓 調節(jié)設備，對于支持系統(tǒng)電壓和防止電壓崩潰，是一種 強有力的措施oSVC是晶閘管控制/投切的電抗器和晶閘 管投切的電容器，或者它們組合

11、而成的控制器的統(tǒng)稱。 它由電容器組與可調電抗器組成，通過向系統(tǒng)提供或吸 取無功功率進行調壓?？梢赃M行連續(xù)調節(jié)。切去部分負荷調壓當已不能采取上述措施，或上述措施調節(jié)電壓的速度不 夠快時，或系統(tǒng)發(fā)生了緊急事故電壓急劇下降時，應該 考慮適當?shù)厍腥ゲ糠重摵?，以確保整個系統(tǒng)的安全運行。改變電網(wǎng)無功功率分布調壓(OPF)根據(jù)優(yōu)化的原理改變無功功率分布，達到調壓的目的。注意事項在無功功率不足的系統(tǒng)中，首要的問題是增加無功功 率補償設備，而不能只靠調整變壓器電壓的方法。在無功電源充裕的系統(tǒng)中，應大力采用和推廣有載變 壓器調壓。一般采用地區(qū)自動調節(jié)電壓與集中自動調節(jié)電壓相結 合的方式，即就地控制和集中控制相結合

12、的方式中樞點電壓管理電壓中樞點就是那些反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠 的高壓母線、樞紐變電所低壓母線或有大量地方負荷的 發(fā)電機母線。認為：只要控制好中樞點電壓，其它母線的電壓就能滿 足要求中樞點的電壓偏移中樞點電壓和所代表的負荷點電壓的關系？ 根據(jù)負荷對電壓的要求，任何時刻應滿足： Ua=Ub=(0.951.05)Un逆調壓方式在大負荷時升高電壓，小負荷時降低電壓的調壓方式。 一般采用逆調壓方式，在最大負荷時可保持中樞點電壓 比線路額定電壓高5%，在最小負荷時保持為線路額定 電壓。供電線路較長、負荷變動較大的中樞點往往要求 采用這種調壓方式。順調壓方式大負荷時允許中樞點電壓低一些，但不低于線路額

13、定電 壓的102.5% ；小負荷時允許其電壓高一些，但不超過 線路額定電壓的107.5%的調壓模式。對于某些供電距 離較近，或者符合變動不大的變電所，可以采用這種調 壓方式。恒調壓方式介于前面兩種調壓方式之間的調壓方式是恒調壓。即在 任何負荷下，中樞點電壓保持為大約恒定的數(shù)值，一般 較線路額定電壓高2%5%三種調壓方式的總結最大負荷最小負荷逆調壓調為LOSUn調為貝順魂壓不低于1.025LN不高于1一叩5玨常調壓1.021.05) U.功電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調節(jié)負荷的功率-頻率特性：定義負荷有功功率隨系統(tǒng)頻 率變化的特性PL = F( f ) 負荷調節(jié)效應系數(shù):用負荷有功功率-頻率特性

14、的導數(shù)來衡量負荷有功功率隨頻率的變化關系，此即 負荷的頻率調節(jié)效應系數(shù)土發(fā)電機功率-頻率特性：無調速器：發(fā)電機組功率頻率特性反映發(fā)電機輸出 有功功率隨系統(tǒng)頻率的變化關系PG = F( f ) 有調速器：系統(tǒng)頻率改變時，發(fā)電機調速系統(tǒng)工作， 改變進水(汽)量以適應負荷的需要，從而發(fā)電機 輸出的有功功率也發(fā)生變化。調差系數(shù)：系統(tǒng)頻率增量標幺值與系統(tǒng)輸出有功增 量標幺值之比的負值乩=羞=一款； 單位調節(jié)功率：單位調節(jié)功率為調差系數(shù)的倒數(shù)， 反映系統(tǒng)變化單位頻率時發(fā)電機增加(減小)的有 功功率增量。機組并聯(lián)時的調差系數(shù)：R = -r& * = % 薩 n -1 * n PGNi 乙 i=1%i=1 R

15、*調節(jié)特性的失靈區(qū)(描述，缺點，優(yōu)點)：測量元件不靈敏造成調速器具有一定的失靈區(qū)，使得在 理想調節(jié)特性附近產(chǎn)生一條失靈帶。失靈帶的寬度以失靈度e表示：e=，fw /fN =fw*缺點：失靈帶導致功率誤差優(yōu)點：防止閥門頻繁調節(jié)，產(chǎn)生負面影響3）電力系統(tǒng)的頻率特性：電力系統(tǒng)的頻率特性取決于 發(fā)電機組的功率頻率特性和負荷的功率頻率特性 電力系統(tǒng)一次頻率調整的原理4）調速器：調速器分類：機械式、機械液壓式、電氣液壓式、 數(shù)字液壓式機械液壓結構和工作原理：測速機構汽輪機主軸 帶動的齒輪傳動機構離心飛擺執(zhí)行機構油動 機錯油門原理：轉速上升時，離心飛擺主軸上升。若調頻器 不動作，則連桿帶動錯油門兩個凸肩上移

16、，在油壓 作用下使油動機活塞下移，關小進汽閥（減小蒸汽 機的輸入功率）。在油動機活塞下移時，帶動連桿 下移，直到錯油門兩個凸肩重新回到堵住油動機上、 下腔油路位置。5）動態(tài)特性研究：調速器傳遞函數(shù)Kn = KJK4n 24LXB-l+s(Tn = l/KKP1R-K/r原動機傳遞函數(shù)非再熱：G（s） n 24LXB-l+s(Tn = l/KKP1R-K/r原動機傳遞函數(shù)非再熱：G（s） = E再熱：G（s）水輪：G“（S）1-7wS。制七發(fā)電機組傳遞函數(shù)單區(qū)域電力系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及結構框圖電力網(wǎng)的頻率調節(jié)特性6）電力系統(tǒng)自動調頻：各類機組的安排（基荷機組，峰荷機組，調頻機組）：基荷電廠一一承擔劃

17、負荷的不變部分，即基荷 調峰電廠一一承擔計劃負荷的變動部分調頻電 廠一一承擔計劃外負荷方法分類 主導發(fā)電機法只設1個調頻電廠，容量受到限制， 只適用于中小型系統(tǒng)；調頻電廠中只有一臺主 導機組對f起直接調節(jié)作用，其余機組（主要 解決主導機組容量不足的問題）間接地起輔助 調頻的作用，尤其在負荷變動初期，起調頻的 只有主導機組，只有當主導機組輸出功率改變后其余機組的輸出功率才跟著改變，因此，此 種方法調節(jié)速度較慢。積差調節(jié)法：多個電廠或機組參與調頻，其容 量得到保證，且調頻的結果必然是：烏（）= 0；純積分環(huán)節(jié)降低了調節(jié)的速度。改進積差調節(jié)法聯(lián)合自動調頻：可以進行潮流的安全和經(jīng)濟分 配各方法的特點，

18、聯(lián)合電力系統(tǒng)調頻的調頻方式（FFC，F(xiàn)TC，TBC）: 方式1：按頻差要求進行調節(jié)（恒定頻率控制， FFC，單一系統(tǒng)觀點）方式2：按聯(lián)絡線交換功率偏差要求進行調節(jié)（恒 定交換功率控制，F(xiàn)TC）方式3：既按頻差又按聯(lián)絡線交換功率偏差（TBC） 要求進行調節(jié)（多系統(tǒng)觀點）兩區(qū)域互聯(lián)時的TBC頻率變化7）電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調度：微增率，微增率b -耗量微增量”輸出功率微增量AP同一電廠：各機組間按等微增率原則分配有功負荷時最 經(jīng)濟。發(fā)電廠之間：各機組間按等（修正后）微增率原則分配有 功負荷時最經(jīng)濟。等微增率準則：多臺機組并聯(lián)運行時，當他們的微增率 相等時，總的燃料消耗最少。低頻運行的危害頻率下降可能導致發(fā)電廠廠用電氣設備消耗的功率變 小或不正常工作而導致發(fā)電機發(fā)電功率減小并引起系 統(tǒng)頻率雪崩式下降；發(fā)電機葉片振動變大，輕則影響使用壽命，重則產(chǎn)生裂 紋；頻率下降可影響某些測量儀器的準確性或繼電保護設 備動作的準確性；還會影響系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性；電力設備在額定頻率、額定電壓下效率最高自動低頻減載的原理低頻減載裝置切除相應的功率不能過多，也不能過少； 系統(tǒng)頻率恢復到指定的fh以上；系統(tǒng)的功率缺額是隨機的最大功率缺額的確定將最大功率缺額所需切除的負荷功率分配到若干級，即 分級切除負荷。不重要負荷先切除，重要負荷晚切除 第一級啟動頻率fl的選擇末