电力系统自动装置

《电力系统自动装置》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统自动装置（14页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、电力系统安全自动装置指防止电力系统失去稳定和避免电力系 统发生大面积停电的自动保护装置。如自动重合闸、备用电源和备自 投、自动联切负荷、自动低频（低压）减负荷、事故减功率、事故切 机、电气制动、水轮发电机自动启动和调相改发电、抽水蓄能机组由 抽水改发电、自动解列、振荡解列及自动快速调节励磁等。电力系统常见的自动装置有：1，发电机自动励磁 自动调节励磁。2, 电源备自投（BZT）备用电源自动投入。3，自动重合闸自动判断故障性质，自动合闸。4, 自动准同期自动调节,实现准同期并列。5, 还有自动抄表,自动报警,自动切换,自动开启,自动点火 自动保护,自动灭火,等等。概述1、现代电力系统综合自动控制

2、的总目标安全质量 经济2、现代电力系统综合自动控制的主要内容 频率和有功功率的综合自动控制 电压和无功功率的综合自动控制 开关操作综合自动控制一、备用电源自动投入装置1、定义备用电源自动投入装置是当工作电源或工作设备因故障被 断开后,能自动将备用电源或备用设备投入工作,使用户不致停电的 一种自动装置，简称为AAT装置。2、作用提高供电可靠性。3、备用方式明备用：装设专门的备用电源和备用设备。暗备用：工作设备相互备用。4、基本要求应保证在工作电源或工作设备断开后，备自投装置才能 动作。措施：装置的合闸部分应由供电元件受电侧断路器的辅助动断 触点起动。 工作母线电压无论任何原因消失，装置均应动作。

3、措施：装置应设置独立的低电压起动部分，并设有备用电源电 压监视继电器。 备自投装置只能动作一次。措施： 控制装置发出合闸脉冲的时间，以保证备用电源断路 器只能合闸一次。 AAT 装置的动作时间应使负荷停电时间尽可能短。措施：装置的动作时间以11.5s为宜，低压场合可减小到 0.5s。5、典型接线 构成 低电压起动部分：当工作电源失压时，断开工作电源断路器。 自动合闸部分：当工作电源断开后，将备用电源断路器合闸。二、输电线路自动重合闸装置1、概述必要性和可能性 瞬时性故障：能自行消失的故障。 永久性故障：不能自行消失的故障。 作用：提高供电可靠性。 基本要求（1）动作迅速。（2）手动跳闸不重合。

4、（3）手动合闸于故障线路，不重合（4）只动作一次。（5）自动复归。（6）加速保护动作。（7）自动闭锁。 分类三相重合闸单相重合闸综合重合闸2、单侧电源线路三相一次重合闸（1）三相一次重合闸方式：线路故障，保护动作跳三相断路 器，重合闸动作合三相断路器。瞬时性故障，重合成功；永久性故障 断开三相不再重合。（2）装置构成时间元件执行元件 一次合闸脉冲元件信号元件时间元件是用来保证断路器断开之后，故障点有足够的去游离时间和断路器操作机构复归所需的时间，以使重合闸成功。 执行元件用来将重合闸动作信号送至合闸回路和信号回路，使断 路器重合及发出重合闸动作信号。一次合闸脉冲元件用以保证重合闸装置只重合一次

5、，通常利用电 容放电来获得重合闸脉冲。信号元件用以监视重合闸装置是否完好。3、自动重合闸与继电保护的配合重合闸前加速保护：当线路上发生故障时，靠近电源侧 的保护首先无选择性地瞬时动作跳闸，而后借助自动重合闸来 纠正这种非选择性动作。简称“前加速”。 前加速的特点 优点：加速切除瞬时性故障，提高供电可靠性。缺点：靠近电源侧的断路器工作条件恶化，可能扩大停电 范围。用于35kV及以下的直配线上。 重合闸后加速保护：当线路发生故障时，首先由故障线 路的保护有选择性动作切除故障；如果重合于永久性故障，则 加速故障线路的保护装置不带延时地再次切除故障。简称“后 加速”。 后加速的特点 优点：加速切除永久

6、性故障，有利于系统的稳定。 缺点：第一次切除故障可能带延时。广泛用于35kV以上网络。4、双电源线路自动重合闸 考虑的特殊问题（1）故障点断电时间问题。先重合侧要考虑对侧断路器是否确 已断开，故障点是否有足够的断电时间。（2）同步问题。后重合侧要考虑两侧点源是否同步，以及是否 允许非同步合闸。常见种类（1）三相快速自动重合闸：当输电线路上发生故障时，继电保 护很快使线路两侧断路器跳开，并随即进行重合。（2）三相非同期自动重合闸：当输电线路发生故障时，两侧断 路器跳闸后，不管两侧电源是否同步就进行自动重合。（3）检定无压和检定同期的三相自动重合闸：线路两侧断路器 开后，一侧先检定线路无电压而重合

7、，称为无压侧；另一侧在无压侧 重合成功后，检定线路两侧电源同期后重合，称为同步侧。5、综合重合闸重合闸方式（1）三相重合闸方式。线路上发生任何形式故障时，均实行三 相自动重合闸；重合到永久性故障时，断开三相并不再进行重合。（2）单相重合闸方式。单相故障只跳故障相，然后进行单相重 合；相间故障时跳开三相不进行重合。（3）综合重合闸方式。单相接地故障实行单相自动重合闸；相 间短路故障实行三相自动重合闸；当重合到永久性相间故障时，断开 三相不再进行自动重合。（4）停用方式。线路上发生任何形式的故障时，保护动作均跳 开三相不进行重合。此方式亦叫直跳方式。 考虑的特殊问题（1）需要设置接地故障判别元件和

8、故障选相元件。（2）应考虑潜供电流对综合重合闸装置的影响。（3）应考虑非全相运行对继电保护的影响。三、自动准同期装置自动准同期是利用滑差检查、压差检查及恒定导前时间的原理， 通过时间程序与逻辑电路，按照一定的控制策略进行综合而成的， 它能圆满地完成准同期并列的基本要求。简称ASS。自动准同期装置是专用的自动装置。自动监视电压差、频率差级 选择理想的时间发出合闸脉冲，使断路器在相角差为0的合闸。同 时设有自动调节电压和电压频率单元，在电压差和频率差不满足条件 时是发出控制脉冲。诺频率频率差不满足要求，自动调节原动力的转 速，增加或减小频率，即通过控制原动力的调速器实现；诺电压差不 满足要求时，自

9、动调节发电机的电压使电压接近系统的电压。二、准同期并列装置1、准同期并列装置组成如图 2-8：它由（1）频率差检测控制单元（2）电压差检测控制单元（3）合闸信号控制单元 执行合闸单元是合闸断路器 QF2、准同期并列装置按自动化程度的分类（1）半自动准同期并列装置。该装置没有频率差检测控制单 元和电压检测控制单元，只有合闸信号控制单元。并列时由人工依据 经验操作（2）自动准同期并列装置：由频率差检测控制单元； 电压检测控制单元；合闸信号控制单元等组成。由计算机进行自动检 测和控制。不要人工操作。同期装置定义一种在电力系统运行过程中执行并网时使用的指示、监视、控制 装置，它可以检测并网点两侧的电网

10、频率、电压幅值、电压相位是否 达到条件，以辅助手动并网或实现自动并网。2同期装置的说明电力系统运行过程中常需要把系统的联络线或联络变压器与电 力系统进行并列，这种将小系统通过断路器等开关设备并入大系统的 操作称为同期操作。所谓同期即开关设备两侧电压大小相等、频率相等、相位相同， 同期装置的作用是用来判断断路器两侧是否达到同期条件，从而决定 能否执行合闸并网的专用装置；一般情况下，变电站对于需要经常并 列或解列的断路器装设手动准同期装置，一般采用集中同期方式。3同期装置的分类准同期并列操作准同期并列操作就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后， 满足以下四项准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使

11、发电机并网。a. 发电机电压相序与系统电压相序相同；b. 发电机电压与并列点系统电压相等；c. 发电机的频率与系统的频率基本相等；d. 合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。 从实现方式上，准同期并列操作分为手动准同期和自动准同期：a. 操作人员观察同期表，根据经验发合闸命令。一般作为自动准 同期的备用方式。b. 自动准同期：当现地控制单元发出合闸命令时，自动准同期装 置自动寻找最佳合闸时间，发出合闸令；同时，在不满足同期合闸时， 给励磁、调速器发出调整命令，加快合闸时间。自同期并列操作自同期并列操作，就是将发电机升速至额定转速后，在未加励磁 的情况下合闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电

12、流，由系统将发 电机拉入同步。自同期法的优点：合闸迅速，自同期一般只需要几分钟就能完成， 在系统急需增加功率的事故情况下，对系统稳定具有特别重要的意 义；操作简便，易于实现操作自动化。因为在发电机未加励磁电流时 合闸并网，不存在准同期条件的限制，不存在准同期法可能出现的问 题；在系统电压和频率因故降低至不能使用难同期法并列操作时，自 同期方法将发电机投入系统提供了可能性。自同期法的缺点：未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一 个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统 电压瞬间下降。一般自同期法使用于水轮发电机及发电机变压器组 接线方式的汽轮发电机。在采用自同期法实施并列前

13、，应经计算核对。四、自动励磁调节器1作用为了提高电力系统稳态和动态性能，对同步发电机、同步调相机 和大型同步电动机的励磁进行自动调节的一种措施1。它对电力系 统的作用是： 在正常运行工况下维持母线电压为给定水平，即起调压作用。 稳定地分配机组间的无功功率。 提咼电力系统运行的动态性能及输电线路的传输能力。装有快 速无失灵区励磁调节器的发电机可运行在人工稳定区，在系统事故下 咼顶值倍数的快速励磁系统能提咼系统的暂态稳定度。 励磁控制中引入镇定器后，可提供合适的阻尼力矩，有力地抑 制低频振荡和改善电力系统动态品质。2 类型实现自动励磁调节需借助自动励磁调节器。按其调节的原理可分 为补偿型和反馈型两

14、类。补偿型调节器是补偿某些引起被调量产生偏 差的因素。由于是开环补偿，只能使电压维持在一定水平。常用的有 电流复式励磁及相位复式励磁装置。反馈型调节器是以被调量与给定 值的偏差作为控制信号对系统进行闭环控制，常用的为负反馈比例式 调节器。因为是闭环调节，所以调节性能优于补偿型。为改善比例式 调节器中存在的稳态指标与动态性能的矛盾,发展了 PID （比例一积 分微分）型调节器。用积分环节来提高稳态电压水平，用微分环节 来改善动态特性。一些大型机组的励磁调节器还引入发电机的电压、 电流、功率、转速等的微分信号，构成镇定环节及强力调节器，用以 提高远距输电机组的稳定性和传输容量。3 构成随着调节器功

15、能和构成元件不同，调节器的组成有简有繁，但基 本上可划分为：量测环节。感受各类信息偏差量。综合放大环节。 放大及综合各类信息。执行环节。实现移相和可控触发。4发展励磁调节器的发展经历了几个阶段：3040年代电力系统规模 较小，励磁调节器主要起调压作用，故称调压器，多数为机电型调节 器，目前已趋淘汰；50年代发展了电磁型调节器；60年代后发展为 晶闸管励磁调节器，其调节功能也由单纯的调节电压发展为提高电力 系统的稳定性。随着控制理论和计算技术的发展，自动励磁调节器也 在不断改进：在功能上，向着综合控制方向发展，在原有基础上加入 镇定器、欠励磁、过励磁等环节；在控制原理上，向着自适应调节方 向发展

16、，即调节器能自动适应系统工况的变动而择优整定其参数；在 构成元件上，正向着微机化方向发展。一、自动调节励磁系统的作用自动调节励磁系统包括同步发电机和励磁系统。 自动调节励磁系统的作用（自动调节励磁电流的作用）：（1）调节电压；（2）调节无功功率；（3）提高电力系统运行的稳定性；（4）改善电力系统运行条件。1、调节电压当励磁电流不变时，发电机机端电压与发出的无功功率关系紧 密。发电机发出的无功功率增大时，机端电压下降。2、调节无功功率当发电机输出的有功功率保持不变时，调节励磁电流的大小，发 电机输出的无功功率也会变化。3、提高电力系统的稳定性自动调节励磁系统可以提高系统的静态稳定，当其励磁系统响

17、应 速度快，又有高强励倍数时，可以改善电力系统的暂态稳定性。4、改善电力系统运行条件自动调节励磁系统自动增加励磁电流，多发无功功率，加速电网 电压恢复，改善系统工作条件。在电力系统内部故障时，自动调节励磁装置进行强励，使短路电 流增大，提高了继电保护的灵敏度。二、对自动调节励磁系统的基本要求（1）有足够的调节机端电压范围（0.81.2UG.N）；2）系统故障时能够迅速进行强励；3）可靠性高。三、励磁系统的分类励磁系统的分类主要是对励磁功率单元进行分类。励磁功率单元 可以分为4 类。1）直流励磁机励磁系统； 2）交流励磁机系统；3）旋转硅整流励磁系统4）静止励磁系统。1）直流励磁机励磁系统励磁电

18、流由与发电机同轴的直流发电机供给。可以分成2 种：1）自励直流励磁机系统； 直流励磁机的励磁绕组由励磁机本身供给2）他励直流励磁机系统。直流励磁机的励磁绕组由另外一直流励磁机（副励磁机）供给。这种励磁方式只应用于小容量发电机组。2）交流励磁机励磁系统励磁电流由与交流发电机供给。大容量发电机的励磁功率单元采 用交流励磁机和半导体整流元件组成的交流励磁机系统。交流主励磁 机的整流单元静止不动，是有刷励磁。可以分成 2 种：（1）交流主励磁机静止硅整流励磁系统交流主励磁机通过静止二极管（死硅）整流系统整流后供给励磁 电流，自动励磁调节装置通过控制晶闸管的导通角来调节交流副励磁 机提供给主励磁机的励磁

19、电流。适用于励磁电流小于800010000A 的同步发电机。对整流性能要求较弱，响应随度较慢。2）交流主励磁机带晶闸管整流系统交流主励磁机输出电压经过晶闸管整流装置后，通过炭刷供给发电机励磁电流。响应速度快，一般用于对稳定性要求较高的电力系统，并可用 来灭磁。（3）旋转硅整流励磁系统 交流主励磁机的交流绕组和整流设备随着主轴一起旋转。这样省 去了炭刷，可以用于励磁电流超过800010000A的大型同步发电机。 可以分成2 种：1）交流励磁机带旋转静止二极管整流励磁系统 2）交流励磁机带旋转可控晶闸管整流励磁系统 4）静止励磁系统励磁电流取自发电机本身，采用励磁变压器作为电压源，励磁变 流器作为

20、电流源。可以分成 2 种（1）自励静止励磁系统同步发电机励磁电流由励磁变压器 TVE 经过可控硅整流电路后 供给，是一种较简单的励磁系统。2）自复励静止励磁系统 同步发电机励磁电流同时取自励磁变流器 TAE 和励磁变压器TVE。励磁变流器TAE和励磁变压器TVE在交流侧和直流侧可以有不 同的连接。分为 2 种：（a）交流侧串联自复励励磁系统 （b）直流侧并联自复励励磁系统复励：励磁电流同时取自励磁变流器TAE和励磁变压器TVE，励 磁变流器TAE并联在发电机机端，励磁变压器TVE串联在发电机机端 引出线上。二、自动调节励磁装置原理（1）自动调节励磁装置的构成自动调节励磁装置装置由基本控制和辅助控制两大部分组成。基 本控制实现励磁电流的自动调节，以便维持电压水平和合理分配机组 间的无功功率。辅助控制主要为了满足发电机不同工况要求，以改善 电力系统稳定性和励磁系统动态性能。基本控制部分包括调差单元、测量比较单元、综合放大单元和移 相触发单元。辅助控制部分主要为了满足发电机不同工况要求，以改善电力系 统稳定性和励磁系统动态性能。自动调节励磁装置的构成由 2 部分组成：（1）基本控制部分：调差单元、测量比较单元、综合放大单元 和移相触发单元。（2）辅助控制部分