学习单元4（一） 电力网 第三章 电力系统及其自动化技术.

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1 学习单元4（一） 电力网 第三章 电力系统及其自动化技术

2 1 电网的构成和功能 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化： ■电力网络由不同电压等级的电力线路、变压器和相应的配电装置构成。
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 电网的构成和功能 1 ■电力网络由不同电压等级的电力线路、变压器和相应的配电装置构成。 ■电力网络的功能是输送和分配电能并进行电压变换。 ■电力网可分为输电网和配电网，大型电力网的结构通常以电压等级进行分层。 ■输电网将发电厂的电能通过高压输电线送到负荷中心，其额定电压通常为220～750kV，它是电力系统的主干网。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 2 Beijing JiaoTong University 2

3 配电网将电能通过配电线路送到电能用户，可以分为高压、中压、和低压配电网。
高压配电网的电压一般为35～110kV或更高 中压配电网的电压一般为1～35kV 低压配电网的电压一般为380/220V 3

4 2 电力线路 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化： 电力线路分为架空线路和电缆线路。
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 电力线路 2 电力线路分为架空线路和电缆线路。 架空线路主要由导线、避雷线（又称架空地线）、杆塔、绝缘子串合金具等部分组成。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 4 Beijing JiaoTong University 4

5 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化： ■导线用来传导电流，输送电能。 ■避雷线用来将雷电流引入大地，保护线路免遭直击雷的破坏。
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 ■导线用来传导电流，输送电能。 ■避雷线用来将雷电流引入大地，保护线路免遭直击雷的破坏。 ■杆塔用来支撑导线和避雷线。 ■绝缘子用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态。 ■金具用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要元件的金属器件的总称。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 5 Beijing JiaoTong University 5

6 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化： 电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线路。 缺点：①造价高
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线路。 缺点：①造价高 ②故障后检测故障点位置较困难 ③修理较费时 优点 : ①占用土地面积少 ②供电可靠 ③极少受到外力破坏 ④对人身较安全 ⑤可使城市环境美观 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 6 Beijing JiaoTong University 6

7 3 变电站的功能和构成 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化：
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 变电站的功能和构成 3 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。 主要设备： 变换电压的变压器； 开闭电路的开关设备； 汇集和分配电能的母线； 计量和控制用的互感器、仪表、继电保护装置； 防御过电压的防雷装置，如：避雷器、避雷针等； 通信装置； 无功补偿装置。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 7 Beijing JiaoTong University 7

8 变电站 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化：
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 变电站 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 8 Beijing JiaoTong University 8

9 变电站 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化：
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 变电站 变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。 变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站；不同电压等级的变电站；10KV变电所；箱式变电站。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 9 Beijing JiaoTong University 9

10 变压器 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化：
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 变压器 变电站起变换电压作用的设备是变压器。除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 10 Beijing JiaoTong University 10

11 学习单元4（二） 电力网 第三章 电力系统及其自动化技术

12 1 配电系统的功能和构成 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化：
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 配电系统的功能和构成 1 配电系统是电力系统的一部分，由电压等级为110kV及以下的线路和设备构成，电力系统通过配电网络直接向用户供电，主要由配电变电站、配电线路等构成。 主要包括： 1kV以下低压配电； 1～35kV中压配电； 35～110kV高压配电。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 12 Beijing JiaoTong University 12

13 2 电网调度和运行 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化： 电力系统的运行特点： 电能目前不能大量存储。
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 电网调度和运行 2 电力系统的运行特点： 电能目前不能大量存储。 暂态过程非常迅速，以10-3～10-6s计。 意外供电中断，给国民经济造成重大损失。 电能质量要求十分严格。 电力系统调度管理是指对电力系统全局安全经济运行和事故处理的问题进行计划、指挥、控制、协调等工作的总称。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 13 Beijing JiaoTong University 13

14 某电力系统地区调度室 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化： 调度管理的主要任务是:
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 某电力系统地区调度室 调度管理的主要任务是: ①充分利用发供电设备的能力和调节手段向用户提供质量合格的电能； ②在发生不超过设计规定的事故条件下，使电力系统安全运行和向用户连续不断供电； ③合理使用燃料、水能等资源，使电力系统在安全稳定运行的前提下达到最大的经济性和较小的环境污染。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 14 Beijing JiaoTong University 14

15 某电力系统地区调度室 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化： 调度管理的主要内容包括: ①电力系统运行计划的编制；
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 某电力系统地区调度室 调度管理的主要内容包括: ①电力系统运行计划的编制； ②电力系统运行控制； ③电力系统运行分析； ④继电保护、通信和调度自动化等设备的运行管理； ⑤有关规程制度的编制和人员培训等的管理。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 15 Beijing JiaoTong University 15

16 3 电力系统要完成的工作 电力系统的运行是通过发电厂和变电所的控制和操作来完成的 相应调度范围的指挥下完成以下主要工作:
①发电厂有功、无功出力的增减，频率和电压的调整。 ②系统之间、发电厂与系统之间的并列与解列。 ③输电线路和变压器的投入与停送电。 ④网络的合环与解环。 ⑤母线接线方式的改变。 ⑥中性点接地方式的改变和消弧线圈补偿的调整。 ⑦ 继电保护和自动装置使用状态的改变。 ⑧设备维护检修等相关工作。

17 4 电网的安全稳定控制 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化：
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 电网的安全稳定控制 4 电力系统安全控制的主要内容包括对电力系统进行安全监视和安全分析，提出安全控制对策并予以实施。 安全监视：利用数据采集和传输系统获得电力系统实时信息，供运行人员及时处理。 安全分析：在安全分析的基础上，对预想事故的影响进行估算。分为静态安全分析和动态安全分析。 安全控制：在电力系统各种运行状态下，为保证系统安全所进行的各种调节、校正和控制。包括：预防性安全控制、紧急状态下的安全控制和事故后的恢复控制。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 17 Beijing JiaoTong University 17

18 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化： 电力系统故障主要包括单相接地短路、两相接地短路、两相短路、三相短路、断线等；
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 电力系统故障主要包括单相接地短路、两相接地短路、两相短路、三相短路、断线等； 故障可能引起的后果： 短路故障点强大的短路电流及燃起的电弧，可能损毁设备； 部分区域电能质量下降； 短路电流的热效应和电动力效应会损坏设备或缩短设备寿命； 电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引起系统瓦解。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 18 Beijing JiaoTong University 18

19 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 网络化：
School of Electrical Engineering 2019年5月27日2019年5月27日 　　　　 电力系统非正常运行状态主要包括过负荷、过电压、非全相运行、振荡（非同步运行）、次同步谐振、同步发电机短时失磁异步运行等。 　　　　故障和非正常运行都能引起系统事故（如电压崩溃事故、频率崩溃事故）。 　　　　事故是指系统的全部或部分的正常运行遭受破坏，造成对用户停止供电、少送电或电能质量下降，甚至造成人身伤亡、设备损坏等。 　　　　继电保护装置就是能迅速反应电力系统中电气元件发生的各种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。 　　　　此外，自动重合闸、备用电源自动投入装置、按频率自动减负载、自动发电控制装置、自动励磁调节装置、电力系统安全稳定装置等自动装置都是保证电力系统安全稳定运行的重要自动化设备。 自动化：古典控制、现代控制、智能控制 电厂：单机分控—集控—DCS——AGC)； 变电站：监控保护—微机化—微机监控—综合自动化 信息化： 信息获取：传感测量、采集变送 信息处理：预处理、防误究错、 信息传输：点对点、现场总线、网络通信、传输规约、通信系统 信息应用 网络化： 电力网络：机组并列，系统互联，区域电网、大区互联、国际联网 信息通信网络：接口技术、现场总线、计算机网络（LAN、W AN、INTERNET） SCADA监控与数据采集系统 EMS能量管理系统 DMS配电管理系统 DSM需求侧管理 GIS地理信息系统（注： 与“气体绝缘系统” 缩写相同） 19 Beijing JiaoTong University 19

20 讨论交流 1电网调度管理的任务主要有哪些？ 2、电力系统故障可能引起那些故障？

21 习题 1、电力网是由哪些部分构成，其功能是什么？ 2、电网调度的主要内容有哪些？