【電力系統自動化】電力系統自動化結構 電力系統自動化概述

電力系統自動化結構

電力系統自動化對電能生產、傳輸和管理實現自動控制、自動調度和自動化管理。電力系統是一個地域分布遼闊，由發(fā)電廠、變電站、輸配電網絡和用戶組成的統一調度和運行的復雜大系統。電力系統自動化的領域包括生產過程的自動檢測、調節(jié)和控制，系統和元件的自動安全保護，網絡信息的自動傳輸，系統生產的自動調度，以及企業(yè)的自動化經濟管理等。電力系統自動化的主要目標是保證供電的電能質量（頻率和電壓），保證系統運行的安全可靠，提高經濟效益和管理效能。

傳輸系統

電力系統信息自動傳輸系統簡稱遠動系統。其功能是實現調度中心和發(fā)電廠變電站間的實時信息傳輸。自動傳輸系統由遠動裝置和遠動通道組成。遠動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導通信等多種形式。遠動裝置按功能分為遙測、遙信、遙控三類。把廠站的模擬量通過變換輸送到位于調度中心的接收端并加以顯示的過程稱為遙測。把廠站的開關量輸送到接收端并加以顯示的過程稱為遙信。把調度端的控制和調節(jié)信號輸送到位于廠站的接收端實現對調節(jié)對象的控制的過程，稱為遙控或遙調。遠動裝置按組成方式可分為布線邏輯式遠動裝置和存儲程序式邏輯裝置。前者由硬件邏輯電路以固定接線方式實現其功能，后者是一種計算機化的遠動裝置。

事故裝置

反事故自動裝置的功能是防止電力系統的事故危及系統和電氣設備的運行。在電力系統中裝設的反事故自動裝置有兩種基本類型。

（1）繼電保護裝置：其功能是防止系統故障對電氣設備的損壞，常用來保護線路、母線、發(fā)電機、變壓器、電動機等電氣設備。按照產生保護作用的原理，繼電保護裝置分為過電流保護、方向保護、差動保護、距離保護和高頻保護等類型。

（2）系統安全保護裝置：用以保證電力系統的安全運行，防止出現系統振蕩、失步解列、全網性頻率崩潰和電壓崩潰等災害性事故。系統安全保護裝置按功能分為4種形式：一是屬于備用設備的自動投入，如備用電源自動投入，輸電線路的自動重合閘等；二是屬于控制受電端功率缺額，如低周波自動減負荷裝置、低電壓自動減負荷裝置、機組低頻自起動裝置等；三是屬于控制送電端功率過剩，如快速自動切機裝置、快關汽門裝置、電氣制動裝置等；四是屬于控制系統振蕩失步，如系統振蕩自動解列裝置、自動并列裝置等。

電力系統自動化分類

按照電能的生產和分配過程，電力系統自動化包括電網調度自動化、火力發(fā)電廠自動化、水力發(fā)電站綜合自動化、電力系統信息自動傳輸系統、電力系統反事故自動裝置、供電系統自動化、電力工業(yè)管理系統的自動化等7個方面，并形成一個分層分級的自動化系統(見圖）。區(qū)域調度中心、區(qū)域變電站和區(qū)域性電廠組成最低層次；中間層次由?。ㄊ校┱{度中心、樞紐變電站和直屬電廠組成，由總調度中心構成最高層次。而在每個層次中，電廠、變電站、配電網絡等又構成多級控制。

電網調度

現代的電網自動化調度系統是以計算機為核心的控制系統，包括實時信息收集和顯示系統，以及供實時計算、分析、控制用的軟件系統。信息收集和顯示系統具有數據采集、屏幕顯示、安全檢測、運行工況計算分析和實時控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠動端，位于調度中心的部分稱為調度端。軟件系統由靜態(tài)狀態(tài)估計、自動發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動電壓與無功控制、負荷預測、最優(yōu)機組開停計劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復等程序組成。

火力發(fā)電

火力發(fā)電廠的自動化項目包括：

（1）廠內機、爐、電運行設備的安全檢測，包括數據采集、狀態(tài)監(jiān)視、屏幕顯示、越限報警、故障檢出等。

（2）計算機實時控制，實現由點火至并網的全部自動起動過程。

（3）有功負荷的經濟分配和自動增減。

（4）母線電壓控制和無功功率的自動增減。

（5）穩(wěn)定監(jiān)視和控制。采用的控制方式有兩種形式：一種是計算機輸出通過外圍設備去調整常規(guī)模擬式調節(jié)器的設定值而實現監(jiān)督控制；另一種是用計算機輸出外圍設備直接控制生產過程而實現直接數字控制。

水力發(fā)電

需要實施自動化的項目包括大壩監(jiān)護、水庫調度和電站運行三個方面。

（1）大壩計算機自動監(jiān)控系統：包括數據采集、計算分析、越限報警和提供維護方案等。

（2）水庫水文信息的自動監(jiān)控系統：包括雨量和水文信息的自動收集、水庫調度計劃的制訂，以及攔洪和蓄洪控制方案的選擇等。

（3）廠內計算機自動監(jiān)控系統：包括全廠機電運行設備的安全監(jiān)測、發(fā)電機組的自動控制、優(yōu)化運行和經濟負荷分配、穩(wěn)定監(jiān)視和控制等。