电力系统自动化作业

1.简述电力系统自动化的作用、发展阶段及特征

电力系统及其自动化对电网的作用：电网：在电力系统中，

联系发电和用电的设施和设备的统称。属于输送和分配电能的中间环节。通常，电力系统中电力网是由不同电压等级的电力线路和变电所组成。电力网简称电网。电力网按其供电范围的大小和电压等级的高低可分为地区电力网、区域电力网以及超高压远距离输电网络等类型。按电力网的功能又常常将其分为传输网和配电网。电力系统自动化对电网的作用：

1、 对电网安全运行状态实现监控

电网正常运行时，通过调度人员监视和控制电网的周波、电压、潮流、负荷与出力；主设备的位置状况及水、热能等方面的工况指标，使之符合规定，保证电能质量和用户计划用电、用水和用汽的要求。

2、对电网运行实现经济调度在对电网实现安全监控的基础上，

通过调度自动化的手段实现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供电的目的。

3、对电网运行实现安全分析和事故处理导致电网发生故障或异常运行的因素非常复杂，且过程十分迅速，如不能及时预测、判断或处理不当，不但可能危及人身和设备安全，甚至会使电网瓦解崩溃，造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。为此，必须增强调度自动化手段，实现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，防止事故发生以便及时处理事故，避免或减少事故造成的重大损失。

20世纪50年代以前，电力系统容量在几百万千瓦左右，单机容量不超过10万千瓦，电力系统自动化多限于单项自动装置，且以安全保护和过程自动调节为主。例如，电网和发电机的各种继电保护，汽轮机的危急保护器，锅炉的安全阀，汽轮机转速和发电机电压的自动调节，并网的自动同期装置等。50至60年代，电力系统规模发展到上千万千瓦，单机容量超过20万千瓦，并形成区域联网，在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。厂内自动化方面开始采用机、炉、电单元式集中控制。各种新型自动装置如晶体管保护装置、可控硅励磁调节器、电气液压式调速器等得到推广使用。70至80年代，以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统（SCADA）开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。水力发电站的水库调度、大坝监测和电厂综合自动化的计算机监控

开始得到推广。各种自动调节装置和继电保护装置中广泛采用微型计算机。

2.简述电压无功综合控制系统的结构和功能。

电压无功综合控制以维持电压波动范围和优化无功补偿为控制目标，实现对有载调压变压器分接头和无功补偿装置(并联电容器组 )的综合调节，是综合自动化系统的控制功能之一。电压无功综合控制装（简称VQC装置）的主要控制对象是变压器有载分接开关和并联补偿电容器。VQC的功能主要是按照预先设制定的控制策略，合理地控制分接开关的档位即改变变压器变比和控制电容器的投切状态即调整系统无功潮流分布，使监测点的电压保持在合格的范围，并且提供适宜的无功补偿量，使功率因数保持在目标范围内。

作为枢纽变电站，通常需要按照逆调压的方式控制母线电压，即重负荷时适当升高电压，轻负荷时适当降低电压，以保持负荷侧电压的基本稳定。但是，受到发电机端电压的限制，输电距离较近或者负荷变动不大时，也可以采用顺调压和常调压方式，VQC应能

够满足上述不同的要求。

电压无功综合控制装置的功能结构示意图

采样环节

VQC的输入量有两大类：模拟量主要有被监测点的电压、电流、相位等：开关量主要有主变有载调压分接档位、电容器开关的分、合闸位置信号、主变高中低压侧开关、母线联络开关以及外部闭锁信号等。采样环节的功能是将上述模拟量和开关量转换为VQC所需的数据。模拟量的采样一般采取继电保护装置的采样技术，即将电压、电流通过交流变换器转换为交流小信号后用电压，频率变换器(VFC)与记数器来实现。独立组屏的VQC需要自带采样设备和敷设相应的电缆，综合自动化系统的VQC和利用RTU实现的VQC则可以共享测控单元或RTU提供的信息。