电力系统基础知识培训手册.doc

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1、 31 电力系统基础知识电力系统基础知识培训前 言本手册所涉及内容均为电力系统基础知识及调度自动化系统基础知识。本手册主要为新员工入门使用。目 录第1章 电力系统基础知识51.1电力系统概述51.1.1基本概念51.1.2发展简况51.1.3系统构成与运行21.1.4系统调度21.1.5系统规划31.1.6研究与开发31.2电力系统基础知识41.2.1电力系统、动力系统、电力网络41.2.2电力的来源41.2.3常用术语41.2.4电力系统构成41.2.5电力系统的安全状态、警戒状态 、紧急状态51.2.6负荷预测51.2.7能源布局61.2.8电源规划、电网规划、配电规划61.2.9信息与控

2、制61.2.10电力工业生产的特点71.2.11现代电网的特点71.2.12区域电网互联的意义与作用81.2.13电网接线及其优缺点81.2.14母线接线主要方式91.2.15常用母线接线方式的特点91.2.16电力系统电压与频率特性的区别101.2.17电力系统通信管理有两种模式10第2章 调度自动化系统专业背景112.1调度自动化向调度员提供反映系统现状的信息112.2能量管理系统（EMS）112.3电网调度自动化系统的组成及各部分作用。112.4电网调度自动化SCADA系统的作用及其基本功能122.5自动发电控制（AGC）的概念122.6网络拓扑分析的概念12第3章 电力系统调度管理基础

3、133.1概述133.1.1.调度管理体制分类133.1.2.我国的调度管理体制133.1.3.实例133.1.4.调度管理的工作内容143.2调度人员的职责143.2.1.值班调度员的职责143.2.2.电力系统运行分析人员的主要职责153.2.3.管理人员的主要职责153.2.4.自动化管理人员的主要职责15第4章 电气设备基础164.1电器设备概述164.1.1.电气设备的意义164.1.2.电气设备的功用174.1.3.电气设备分类174.1.4.电路图174.1.5.电气设备的状态194.2电气设备简介194.2.1.一次设备194.2.2.二次设备204.2.3.输变电电气设备主要

4、内容214.3电气设备的主要参数234.3.1.额定电压244.3.2.额定电流264.3.3.额定容量26第5章 电力系统的稳定性275.1电力系统稳定性的重要意义275.2电力系统稳定性问题的含义和分类275.3.1 电力系统稳定性含义275.3.2 电力系统稳定性的广义角度分类275.3.3 电力系统稳定性根据电力系统所承受的扰动大小不同的分类285.3提高静态、暂态稳定性的措施285.3.1 提高电力系统静态稳定的措施285.3.2 提高电力系统的暂态稳定性的措施29第1章 电力系统基础知识1.1 电力系统概述1.1.1 基本概念电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能

5、生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电

6、能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。 建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。 电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。1.1.2 发展简况在电能应用的初期，由小容量发电

7、机单独向灯塔、轮船、电力系统车间等的照明供电系统，可看作是简单的住户式供电系统。白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统，如1882年T.A.托马斯·阿尔瓦·爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。它装有6台直流发电机（总容量约670千瓦），用110伏电压供1300盏电灯照明。19世纪90年代，三相交流输电系统研制成功，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发展的里程碑。 20世纪以后，人们普遍认识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业布局、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来显著的社会经济效益。于是，电力系统的规模迅速增长。世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力系统。它

8、东西横越7000千米，南北纵贯3000千米，覆盖了约1000万平方千米的土地。 中国电力工业自1882年在上海诞生以来，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年，到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位。1949年以后我国(大陆，下同)的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。改革开放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业发展迅速，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的

9、台阶。装机先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，从1996年底开始一直稳居世界第2位。输电线路以220千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成4个装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千瓦的省电力系统，大区之间的联网工作也已开始。进入新世纪，我国的电力工业发展遇到了前所未有的机遇，呈现出快速发展的态势。1.1.3 系统构成与运行电力系统的主体结构有电源、电力网络和负荷中心。电源指各类发电厂、站，它将一次能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。它的功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送到负荷中心变电所，再降压至一定等

10、级后，经配电线路与用户相联。电力系统中网络结点千百个交织密布，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速在全系统范围传播。它既能输送大量电能，创造巨大财富，也能在瞬间造成重大的灾难性事故。为保证系统安全、稳定、经济地运行，必须在不同层次上依不同要求配置各类自动控制装置与通信系统，组成信息与控制子系统。它成为实现电力系统信息传递的神经网络，使电力系统具有可观测性与可控性，从而保证电能生产与消费过程的正常进行以及事故状态下的紧急处理。 系统的运行指组成系统的所有环节都处于执行其功能的状态。系统运行中，由于电力负荷的随机变化以及外界的各种干扰（如雷击等）会影响电力系统的稳定，导致系统电压与频率的

11、波动，从而影响系统电能的质量，严重时会造成电压崩溃或频率崩溃。系统运行分为正常运行状态与异常运行状态。其中，正常状态又分为安全状态和警戒状态；异常状态又分为紧急状态和恢复状态。电力系统运行包括了所有这些状态及其相互间的转移。各种运行状态之间的转移需通过不同控制手段来实现。 电力系统在保证电能质量、实现安全可靠供电的前提下，还应实现经济运行，即努力调整负荷曲线，提高设备利用率，合理利用各种动力资源，降低燃料消耗、厂用电和电力网络的损耗，以取得最佳经济效益。1.1.4 系统调度电能生产、供应、使用是在瞬间完成的，并需保持平衡。因此，它需要有一个统一的调度指挥系统。这一系统实行分级调度、分层控制。其

12、主要工作有：预测用电负荷；分派发电任务，确定运行方式，安排运行计划；对全系统进行安全监测和安全分析；指挥操作，处理事故。1.1.5 系统规划大型电力系统是现代社会物质生产部门中空间跨度最广、时间协调要求严格、层次分工极复杂的实体系统。它不仅耗资大，费时长，而且对国民经济的影响极大。所以制订电力系统规划必须注意其科学性、预见性。要根据历史数据和规划期间的电力负荷增长趋势做好电力负荷预测。在此基础上按照能源布局制订好电源规划、电网规划、网络互联规划、配电规划等。电力系统的规划问题需要在时间上展开，从多种可行方案中进行优选。这是一个多约束条件的具整数变量的非线性问题，需利用系统工程的方法和先进的计算

13、技术。1.1.6 特高压电网“特高压电网”，指交流1000千伏、直流正负800千伏及以上电压等级的输电网络。目前，中国的长距离输电和世界其他国家一样，主要用500千伏的交流电网，从世界范围看，俄罗斯、日本、意大利都曾经建设过特高压试验线段，但是这些试验线段距离都比较短，到目前为止，国外并没有1000千伏交流线路在长距离运行。拿它和我国现有主要以500千伏交流和正负500千伏直流系统为主要的电网相比较，前者如同高速公路，后者如同普通快速路，两者在流量、流速、经济性等方面均不可同日而语。 目前，我国超高压输电线路以220千伏、330千伏、500千伏交流输电和500千伏直流输电线路为骨干网架。全国已

14、经形成5个区域电网和南方电网。其中：华东、华北、华中、东北4个区域电网和南方电网已经形成了500千伏的主网架，西北电网在330千伏网架的基础上，正在建设750千伏网架。但是，由于我国电网跨区域输电主要依靠500千伏交流和正负500千伏直流，在提高电力输送能力方面受到技术、环保、土地资源等多方面的制约。 而特高压电网能够适应东西2000至3000公里，南北800至2000公里远距离大容量电力输送需求，有利于大煤电基地、大水电基地和大型核电站群的开发和电力外送。第一条由集团公司西北电力设计院承担设计工作的750千伏的官厅至兰州东输变电工程截至今年运行安全稳定，为规划中的国家特高压电网打下坚实基础。

15、 特高压电网的优势     1000千伏特高压交流输电线路输送功率约为500千伏线路的至倍；正负千伏直流特高压输电能力是正负千伏线路的两倍多。同时，特高压交流线路在输送相同功率的情况下，可将最远送电距离延长倍，而损耗只有千伏线路的至。输送同样的功率，采用千伏线路输电与采用千伏的线路相比，可节省的土地资源。到年前后，国家电网特高压骨干网架基本形成，国家电网跨区输送容量将超过亿千瓦，占全国总装机容量的以上。届时，从周边国家向中国远距离、大容量跨国输电将成为可能。 对于特高压电网的经济性，专家分析：到年，通过特高压可以减少装机容量约万千瓦，节约电源建设投资约亿元；每年可

16、减少发电煤耗 2000万吨。北电南送的火电容量可以达到万千瓦，同各区域电网单独运行相比，年燃煤成本约降低亿元。 1.2 电力系统基础知识1.2.1 电力系统、动力系统、电力网络电力系统：把由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统； 动力系统：通常把发电企业的动力设施、设备和发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能热能生产、输送、分配、使用的统一整体称为动力系统；电力网络：把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网络。1.2.2 电力的来源火电：锅炉汽轮机发电机 水电

17、：水库水轮机发电机 核电：核反应堆汽轮机发电机 其它：如风能、地热能、太阳能、潮汐等 1.2.3 常用术语总装机容量指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。 年发电量指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。 最大负荷指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。 额定频率按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。 最高电压等级是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。1.2.4 电力系统构成电力

18、系统的主体结构有电源（水电站、火电厂、核电站等发电厂），变电所（升压变电所、负荷中心变电所等），输电、配电线路和负荷中心。各电源点还互相联接以实现不同地区之间的电能交换和调节，从而提高供电的安全性和经济性。输电线路与变电所构成的网络通常称电力网络。电力系统的信息与控制系统由各种检测设备、通信设备、安全保护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组成。电力系统的结构应保证在先进的技术装备和高经济效益的基础上，实现电能生产与消费的合理协调。 根据电力系统中装机容量与用电负荷的大小，以及电源点与负荷中心的相对位置，电力系统常采用不同电压等级输电（如高压输电或超高压输电），以求得最佳的技术经济

19、效益。根据电流的特征，电力系统的输电方式还分为交流输电和直流输电。交流输电应用最广。直流输电是将交流发电机发出的电能经过整流后采用直流电传输。 由于自然资源分布与经济发展水平等条件限制，电源点与负荷中心多处于不同地区。由于电能目前还无法大量储存，输电过程本质上又是以光速进行，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就成为制约电力系统结构和运行的根本特点。1.2.5 电力系统的安全状态、警戒状态 、紧急状态安全状态指电力系统的频率、各点的电压、各元件的负荷均处于规定的允许值范围，并且，当系统由于负荷变动或出现故障而引起扰动时，仍不致脱离

20、正常运行状态。由于电能的发、输、用在任何瞬间都必须保证平衡，而用电负荷又是随时变化的，因此，安全状态实际上是一种动态平衡，必须通过正常的调整控制（包括频率和电压即有功和无功调整）才能得以保持。 禁戒状态指系统整体仍处于安全规定的范围，但个别元件或局部网络的运行参数已临近安全范围的阈值。一旦发生扰动，就会使系统脱离正常状态而进入紧急状态。处于警戒状态时，应采取预防控制措施使之返回安全状态。紧急状态指正常状态的电力系统受到扰动后，一些快速的保护和控制已经起作用，但系统中某些枢纽点的电压仍偏移，超过了允许范围；或某些元件的负荷超过了安全限制，使系统处于危机状况。紧急状态下的电力系统，应尽快采用各种校

21、正控制和稳定控制措施，使系统恢复到正常状态。如果无效，就应按照对用户影响最小的原则，采取紧急控制措施，使系统进入恢复状态。这类措施包括使系统解列（即整个系统分解为若干局部系统，其中某些局部系统不能正常供电）和切除部分负荷（此时系统尚未解列，但不能满足全部负荷要求，只得去掉部分负荷）。在这种情况下再采取恢复控制措施，使系统返回正常运行状态。1.2.6 负荷预测是制订电力系统规划的重要基础。它要求预先估算规划期间各年需要的总电能和最大负荷，并预测各负荷点的地理位置。预测方法有按照地区、用途（工业、农业、交通、市政、民用等）累计的方法和宏观估算方法。后者就是考虑电力负荷与国民生产总值的关系，电力负荷

22、增长率与经济增长率的关系，按时间序列由历史数据估算出规划期间电力负荷的增长。由于负荷预测中不确定因素很多，因此，往往需采用多种方法互相校核，最后由规划者作出决策。1.2.7 能源布局可用于发电的一次能源主要有河流的水力、化石燃料(煤、石油、天然气)和核燃料等。一次能源的规划决定于各种能源的储量及开发条件。水力资源属再生能源,一般讲具有发电成本低的特点,但建造周期长。水力资源和大型水利枢纽的开发方案是发电、灌溉、航运、水土保持及生态环境效益综合平衡的结果。许多国家的电力系统在发展初期是优先发展水电，形成“水主火从”的局面。20世纪50年代末，发达国家中条件较好的水力资源已经充分开发，逐渐转为“火

23、主水从”的局面。在火电开发中，以煤为燃料占主要地位。发达国家用于发电的煤炭约占煤炭总消费量的50以上。利用天然气和石油为燃料的火电厂也占一定比例。70年代世界性石油危机后，以核燃料为动力的发电站得到了较快的发展。1.2.8 电源规划、电网规划、配电规划电源规划主要是根据各种发电方式的特性和资源条件，决定增加何种形式的电站(水电、火电、核电等)，以及发电机组的容量与台数。承担基荷为主的电站，因其利用率较高，宜选用适合长期运行的高效率机组，如核电机组和大容量、高参数火电机组等，以降低燃料费用。承担峰荷为主的电站，因其年利用率低，宜选用启动时间短、能适应负荷变化而投资较低的机组，如燃汽轮机组等。至于

24、水电机组，在丰水期应尽量满发，承担系统基荷；在枯水期因水量有限而带峰荷。 由于水电机组的造价仅占水电站总投资的一小部分，近年来多倾向于在水电站中适当增加超过保证出力的装机容量（即加大装机容量的逾量），以避免弃水或减少弃水。对有条件的水电站，世界各国均致力发展抽水蓄能机组，即系统低谷负荷时，利用火电厂的多余电能进行抽水蓄能；当系统高峰负荷时，再利用抽蓄的水能发电。尽管抽水-蓄能-发电的总效率仅2/3,但从总体考虑，安装抽水蓄能机组比建造调峰机组还是经济，尤其对调峰容量不足的系统更是如此。 电网规划是指在已确定的电源点和负荷点的前提下，合理选择输电电压等级，确定网络结构及输电线路的输送容量，然后对

25、系统的稳定性、可靠性和无功平衡等进行校核。配电规划是指确定配电变电站的容量和位置、配电网络结构、配电线路导线截面选择、电压水平与无功补偿措施，以及可靠性校验等。1.2.9 信息与控制电力系统中的信息与控制子系统是实现电力系统信息传递的神经网络。它使电力系统具有可观测性与可控性，从而保证电能生产与消费过程的正常进行，以及在事故状态下的紧急处理。从电力系统诞生之日起，信息与控制子系统就是电力系统必不可少的组成部分，它在不同水平上的完善和发展，才使电能的广泛应用成为现实。 电力系统信息与控制子系统的进步，保证了电能质量，提高了电力系统安全运行水平,改善了劳动条件,提高了劳动生产率，还为电力系统的经营

26、决策提供有力支援，从概念上、方法上对电力系统运行分析和经营管理赋予新的内容。功能：信息与控制子系统的作用主要在保证电力系统安全、稳定、经济地运行。它执行以下3项任务。正常运行状态的监测、记录,正常操作与调整(自动维持频率和电压等);异常状态及事故状态下的报警、保护、紧急控制及事故记录；运行管理，进行短期负荷预测，制定发电计划，实现经济调度等。 组成与运行 ：20世纪50年代以来，随着通信技术与控制理论的发展，以及电子计算机和微电子技术的应用，电力系统的信息与控制逐步向以计算机网络为标志的综合调度自动化方向发展。电力系统调度自动化计算机系统的基本组成如图4。由被控端（发电厂、变电所）采集各种运行

27、信息（包括开关量、模拟量和数字量），经转换后由通道（数据传输系统）传送到调度端，再由调度端计算机接受数据，经过处理后，或进行显示监测，或进行记录制表，或作出控制决策，再由通道传送到被控端进行操作、控制。由于电力系统结构复杂，地域广阔，一般采用分级、分层调度控制。 1.2.10 电力工业生产的特点1电力生产的同时性发电、输电、供电是同时完成的,电能不能大量储存,必须用多少,发多少。2电力生产的整体性发电厂、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备在电网中形成一个不可分割的整体,缺少任一环节,电力生产都不可能完成,相反,任何设备脱离电网都将失去意义。3电力生产的快速性电能输送过程迅速,其传输速度与

28、光速相同, 达到每秒30万公里,即使相距几万公里,发、供、用都是在一瞬间实现。4电力生产的连续性电能的质量需要实时、连续的监视与调整。5电力生产的实时性电网事故发展迅速,涉及面大,需要实时安全监视。6电力生产的随机性由于负荷变化、异常情况及事故发生的随机性，电能质量的变化是随机的，因此，在电力生产过程中，需要实时调度，并需要实时安全监控系统随时跟踪随机事件，以保证电能质量及电网安全运行。1.2.11 现代电网的特点1由坚强的超高压系统构成主网架。2各电网之间联系较强。3电压等级简化。4具有足够的调峰、调频、调压容量，能够实现自动发电控制。5具有较高的供电可靠性。6具有相应的安全稳定控制系统。7

29、具有高度自动化的监控系统。8具有高度现代化的通信系统。9具有适应电力市场运营的技术支持系统。10有利于合理利用能源。1.2.12 区域电网互联的意义与作用1可以合理利用能源，加强环境保护，有利于电力工业的可持续发展。2可安装大容量、高效能火电机组、水电机组和核电机组，有利于降低造价，节约能源，加快电力建设速度。3可以利用时差、温差，错开用电高峰，利用各地区用电的非同时性进行负荷调整，减少备用容量和装机容量。4可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用，可减少事故备用容量，增强抵御事故能力，提高电网安全水平和供电可靠性。5能承受较大的冲击负荷，有利于改善电能质量。6可以跨流域调节水电，并在更大

30、范围内进行水火电经济调度，取得更大的经济效益。1.2.13 电网接线及其优缺点电网主接线方式大致可分为有备用和无备用两大类。无备用接线方式包括单回的放射式、干线式、链式网络。有备用结线方式包括双回路的放射式、干线式、链式以及环式和两端供电网络。无备用接线方式： (a)放射式； (b)干线式； （c）链式有备用接线方式： （a）放射式； (b)干线式； （c）链式；（d）环式；(e)两端供电网络无备用接线方式的主要优点在于简单、经济、运行方便，主要缺点是供电可靠性差。因此这种结线不适用于一级负荷占很大比重的场合。但一级负荷的比重不大,并可为这些负荷单独设置备用电源时,仍可采用这种结线。这种结线方

31、式之所以适用于二级负荷是由于架空电力线路已广泛采用自动重合闸装置。有备用结线中,双回路的放射式、干线式、链式网络的优点在于供电可靠性和电压质量高,缺点是可能不够经济。因为双回路放射式结线,对每一负荷都以两回路供电,每回路分担的负荷不大,而在较高电压级网络中,往往由于避免发生电晕等原因,不得不选用大于这些负荷所需的导线截面积,以致浪费有色金属。干线式或链式结线所需的断路器等高压电器很多。有备用结线中的环式结线有与上列结线方式相同的供电可靠性,但却较它们经济,缺点为运行调度较复杂,且故障时的电压质量差。有备用结线中的两端供电网络最常见,但采用这种结线的先决条件是必须有两个或两个以上独立电源,而且它

32、们与各负荷点的相对位置又决定了采用这种结线的合理性。1.2.14 母线接线主要方式母线接线主要有以下几种方式：单母线：单母线、单母线分段、单母线或单母线分段加旁路；双母线：双母线、双母线分段、双母线或双母线分段加旁路；三母线：三母线、三母线分段、三母线分段加旁路；3/2接线、3/2接线母线分段；4/3接线；母线变压器发电机组单元接线；桥形接线：内桥形接线、外桥形接线、复式桥形接线；角形接线（或称环形）：三角形接线、四角形接线、多角形接线。1.2.15 常用母线接线方式的特点1单母线接线：单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建等优点,但可靠性和灵活性较差。当母线或母线隔

33、离开关发生故障或检修时,必须断开母线的全部电源。2双母线接线：双母线接线具有供电可靠,检修方便,调度灵活或便于扩建等优点。但这种接线所用设备多（特别是隔离开关),配电装置复杂,经济性较差;在运行中隔离开关作为操作电器,容易发生误操作,且对实现自动化不便；尤其当母线系统故障时,须短时切除较多电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电所是不允许的。3单、双母线或母线分段加旁路：其供电可靠性高，运行灵活方便，但投资有所增加，经济性稍差。特别是用旁路断路器带路时，操作复杂，增加了误操作的机会。同时，由于加装旁路断路器，使相应的保护及自动化系统复杂化。43/2及4/3接线：具有较高的供电可靠性和运行灵活

34、性。任一母线故障或检修,均不致停电;除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外,其他任何断路器故障或检修都不会中断供电；甚至两组母线同时故障(或一组检修时另一组故障)的极端情况下,功率仍能继续输送。但此接线使用设备较多,特别是断路器和电流互感器,投资较大,二次控制接线和继电保护都比较复杂。5母线变压器发电机组单元接线：它具有接线简单,开关设备少,操作简便,宜于扩建，以及因为不设发电机出口电压母线,发电机和主变压器低压侧短路电流有所减小等特点。1.2.16 电力系统电压与频率特性的区别电力系统的频率特性取决于负荷的频率特性和发电机的频率特性（负荷随频率的变化而变化的特性叫负荷的频率特性。发电

35、机组的出力随频率的变化而变化的特性叫发电机的频率特性），它是由系统的有功负荷平衡决定的，且与网络结构（网络阻抗）关系不大。在非振荡情况下，同一电力系统的稳态频率是相同的。因此，系统频率可以集中调整控制。电力系统的电压特性与电力系统的频率特性则不相同。电力系统各节点的电压通常情况下是不完全相同的，主要取决于各区的有功和无功供需平衡情况，也与网络结构（网络阻抗）有较大关系。因此，电压不能全网集中统一调整，只能分区调整控制。1.2.17 电力系统通信管理有两种模式 :电力系统的通信全部或大部分租公用事业单位(如邮电)的设备;电力系统自己独立构成通信系统。在中国，电力系统调度通信多属后一种。调度机构的

36、通信管理工作主要是:1 监视和维护运行设备，保证通信畅通;2 根据用户要求，提供可靠的数据通信网;3 通信频率管理;4 参与通信规划和工程建设、设备选型和调试，保证通信系统与电网同步发展。第2章 调度自动化系统专业背景2.1 调度自动化的作用1为电网运行情况的安全监控提供精确而可靠的信息，包括有关的负荷与发电情况，电压、有功及无功潮流，稳定极限，系统频率等。2当电网运行条件出现重要偏差时，及时自动告警，并指明或同时起动纠偏措施。3当电网解列时，给出显示，并指明解列处所。2.2 能量管理系统（EMS）EMS能量管理系统是现代电网调度自动化系统（含硬、软件）总称。其主要功能由基础功能和应用功能两个

37、部分组成。基础功能包括：计算机、操作系统和EMS支撑系统。应用功能包括：数据采集与监视（SCADA）、发电控制（AGC）与计划、网络应用分析三部分组成。2.3 电网调度自动化系统的组成及各部分作用电网调度自动化系统，其基本结构包括控制中心、主站系统、厂站端（RTU）和信息通道三大部分。根据所完成功能的不同，可以将此系统划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂、变电站采集各种表征电力系统运行的状态的实时信息。另外、此系统还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调节或控制命令。信息传输子系统为信息是整个调度自动化系统

38、的核心。以电子计算机为主要组成部分。该子系统包含大量的直接面向电网调度、运行人员的计算机应用软件，完成对采集到信息的各种处理及分析计算，乃至实现对电力设备的自动控制与操作。人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理，通过各种显示设备、打印设备和其他输出设备，为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。调度人员发出的遥控、遥调指令也通过此系统输入、传送给执行机构。2.4 电网调度自动化SCADA系统的作用及其基本功能调度中心采集到的电网信息必须经过应用软件的处理，才能最终以各种方式服务于调度生产。在应用软件的支持下，调度员才能监视到电网的运行状况，才能迅速有效地分析电网运行的安全与经

39、济水平，才能迅速完成事故情况下的判断、决策，才能对远方厂站实施有效的遥控和遥调。目前，国内调度运行中已经使用的应用软件基本功能为：1 数据采集与传输；2 安全监视、控制与告警；3 制表打印；4 特殊运算；5 事故追忆。2.5 自动发电控制（AGC）的概念自动发电控制简称AGC(Autonmatic Generation Control)，它是能量管理系统（EMS）的重要组成部分。按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组，通过电厂或机组的自动控制调节装置，实现对发电机功率的自动控制。2.6 网络拓扑分析的概念电网的拓扑结构描述电网中各电气元件的图形连接关系。电网是由若干个带电的电气岛

40、组成的，每个电气岛又由许多母线及母线间相连的电气元件组成。每条母线又由若干个母线段元素通过断路器、隔离开关相连而成。网络拓扑分析是根据电网中各断路器、隔离开关的遥信状态，通过一定的搜索算法，将母线段元素连成某条母线，并将母线与相连的各电气元件组成电气岛，进行网络接线辨识与分析。第3章 电力系统调度管理基础电力系统调度管理(dispatehingmanagementofelectricpowersystem)为确保电力系统安全、优质、经济运行所进行的管理工作的总称.由于调度管理体制不同，各国调度机构的设置不同，因而电力系统调度管理的内容不尽相同。在中国，国务院1993年颁布了电网调度管理条例，电

41、力系统的调度管理依照该条例进行。3.1 概述3.1.1. 调度管理体制分类 管理体制分统一调度和联合调度两种基本模式。统一调度对全电力系统的负荷平衡、发电厂出力分配、发供电设备检修安排、电能质量调整和安全经济运行等进行统一的调度。调度原则是系统各组成部分服从全电力系统的最大利益，使电力系统达到安全、优质、经济运行。联合调度互联电力系统按相互之间签订的协议进行的调度，又称合同调度。组成互联电力系统的各电力系统实行独立的经济核算，在系统内部实行统一调度，在系统外部即在各电力系统之间实行联合调度。互联的电力系统之间按预先订立的协议或通过临时协商，进行电力与电量的交换、事故支援、协调安全准则等。参加互

42、联电力系统的各个调度机构是相互平等的。3.1.2. 我国的调度管理体制 中国电力系统正在引入电力市场机制，逐步推行厂网分开、电力电量竞价上网等，这将对上述两种调度管理体制产生影响。调度机构为保障电网安全、优质、经济运行，对电网运行进行安排、指挥、控制和协调等项工作的组织。实行统一调度的电力系统，设有最高一级的调度机构，在其下依电网的电压等级、系统结构和发电厂容量大小或按地区分设若干第二级、第三级调度机构。中国各电网按电力法和电网调度管理条例的规定实行统一调度，分级管理的体制，共设五级调度机构，即国家调度机构(简称国调)，跨省、自治区、直辖市调度机构(简称网调)，省、自治区、直辖市级调度机构(简

43、称省调)，省辖市级调度机构(简称地调)，县级调度机构(简称县调)。下级调度机构服从上级调度机构在调度业务上的领导，并严格执行上级调度机构的润度命令。3.1.3. 实例 以华东电网现状为例，国家电力调度通信中心负责调度管辖华东和华中电网之间的直流联络线.华东网调负责调度管辖华东500kV电网以及江苏、浙江、安徽和上海等三省一市电力电量交换;省调管辖省(市)内220kV电网、电厂以及地区调度;每个地调调度管辖若干县调。国外调度机构有多种模式.法国电力系统为统一调度模式，最高一级调度机构为中央调度所，下设7个地区调度所，地区调度所之下设若干配电中心。实行联合调度的电力系统，有的设联合调度机构，如日本

44、本土9个电力系统组成的联合电力系统有两级联合调度机构;有的不设联合调度机构，如欧洲发输电协调联盟联合电力系统。调度管理一般包括运行计划管理、运行调度管理、运行方式管理、继电保护和安全自动装置管理、电力系统自动化管理、电力系统通信管理以及水电站水库调度管理、调度系统人员培训管理等。3.1.4. 调度管理的工作内容 不少国外电力系统调度管理主要是运行计划和运行调度管理，其余管理分属于其他技术部门。运行计划管理电力系统运行计划是提供给调度安排电力系统生产的计划，分年、季、月、周、日运行计划等。内容主要包括:1 电力系统负荷预计;2 有功功率、有功电量、无功功率的平衡计划，以及有功功率和电盆的交换计划

45、;3 经济调度方案;4 设备检修进度表，5 新设备启动方案;6 电力系统运行接线方式;7 系统稳定、短路容量、潮流分布、调压等计算分析及有关措施;8 系统的频率和电压调整措施;9 事故对策;10 水库调度等。不同时段的运行计划侧重点有所不同，不同层次调度机构的运行计划内容也不尽相同。运行调度管理由于电力生产、传输和消费是同时完成的，所以必须对发电、输电、变电、配电等各个环节实行统一调度，分级管理。3.2 调度人员的职责3.2.1. 值班调度员的职责 主要是:1 保持发电出力与供电负荷平衡，调整系统频率和电压;2 监视系统运行状态和设备安全情况，处理发生的异常现象和事故;3 执行和调整交换计划，

46、实现电力系统经济运行;4下达设备检修、改变系统运行方式、处理事故、新设备投人运行等有关的操作命令。运行调度控制的手段有人工与自动两种，前者如对事故的处理，后者如自动发电控制、频率调整、信息收集以及在线安全分析等，通过能量管理系统(EMS)来实现。运行方式管理根据电力系统运行方式，分析各项运行控制(特别是事故处理策略)是否正确，从中找出经验与教训，用于改进调度管理和提高调度人员工作水平。分析中遇到的属于电网结构、电力设备或各种装置的问题，向有关部门提出，以求解决。3.2.2. 电力系统运行分析人员的主要职责 主要是：1 熟知电网各种运行方式和今数;2 熟练使用计算工具研究电网不同运行方式中的电压、潮流和毯定等问题;3 对于出现的问题，尤其是系统运行方式上的问题，要善于提出各种改进措施和对策;4 掌握现代电网的技术发展方向，力求把新技术用于本电网，以提高电网运行水平;5 参与电网规划设计的有关工作。继电保护和安全自动装里管理继电保护和安全自动装里是保证电力系统安全运行的重要技术手段。3.2.3. 管理人员的主要职责 主要是:1 监视设备运行状况;2 整定计算和协调;3 对设备动作情况进行统计分析，提出改进措施;4 参与新设备的选型、试验和启动调试;5 进行全过程技术监替，6 定期对工作人员进行