电力系统基础知识.ppt

电力系统工程基础n1.概述n2.发电厂n3.变电站的一次接线n4.电力系统一次设备简介n5.变电站的二次接线n6.变电站综合自动化简介n7.配电管理系统DMS-组网结构主要内容主要内容21、概述、概述----1.1什么是电力系统？什么是电力系统？发电发电发电发电用电用电用电用电输电输电输电输电变电变电变电变电配电配电配电配电RTURTURTURTURTURTU数据采集和传输数据采集和传输应用服务器应用服务器应用服务器应用服务器电电电电 网网网网 调调调调 度度度度31.1什么是电力系统？什么是电力系统？水库G~M~M~电力网电力系统动力系统发电厂水轮机 发电机变电所升压变压器输电线路变电所降压变压器用户用电设备4 1.1什么是电力系统？什么是电力系统？þ电力网：电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体 þ电力系统：由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类型的用电设备组成的统一体，称为电力系统电力系统具体组成组成如下： n发电厂：生产电能n电力网：变换电压、传送电能由变电所和电力线路组成n配电系统：将系统的电能传输给电力用户。

n电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下n用电设备：消耗电能 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统þ通常，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路输电线路负荷中心至各用户的线路叫配电线路配电线路负荷中心一般设变电站变电站 51.1什么是电力系统？什么是电力系统？超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10 kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间61.1什么是电力系统？什么是电力系统？þ 电力网： 按电压等级分类：Ø低压网：电压等级在1kV以下；Ø中压网：1～10kV；Ø高压网：高于10kV、低于330kV；Ø超高压网：低于750kV；Ø特高压网：1000kV及以上 71.1什么是电力系统？什么是电力系统？n 电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类n地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在20~50km以内n区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV~220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络n超高压远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统81.1什么是电力系统？什么是电力系统？n 变电所：按其在电力系统中的地位分类n枢纽变电所：n中间变电所：n地区变电所：n终端电站所：91.2 电力系统的特点▲电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配和使用是同时进行的。

nP发 P用＋P  频率f 频率表征电力系统有功功率的平衡nQ发 Q用＋Q  电压V 电压则表征该处无功功率的平衡 ▲过渡过程十分短暂：控制操作自动化程度高必须借助自动装置对电力系统进行控制：继电保护装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置、▲电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系：社会政治经济影响巨大负荷分类： 一类负荷、 二类负荷、三类负荷101.2电力系统的特点n对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求如下：n （1）保证供电可靠性 n （2）保证电能质量 n （3）提高电力系统运行的经济性 n （4）环境保护问题 111.3电能的质量指标电压质量标准：121.3电能的质量指标þ频率：Ø额定频率：50Hz（国外：50 或 60Hz）Ø频率偏差：±0.2Hz（≥3000MW系统）±0.5Hz（＜3000MW系统）国外：±(0.1~0.2)Hz 或 ±0.5Hzþ波形：Ø质量标准：正弦波电压和电流Ø谐波的危害与抑制：对于电网、电力设备、通讯都会产生负面影响；131.4电力系统的额定电压及电压等级额定电压额定电压是由国家规定的一种标准电压，是电气设备设计时所依据的电压值。

在这一电压下工作时，电气设备的技术经济性能指标能够达到最佳状态，保证长期可靠运行141.4电力系统的额定电压及电压等级U1I U2SZS = √3U2I我国规定的额定电压按电压高低及使用范围额定电压按电压高低及使用范围可分为三类：n第一类指100V及其以下的额定电压主要用于安全动力、照明、蓄电池及特殊设备n第二类指100～1000V之间的额定电压，其应用最广、数量最多n第三类指1000V及其以上电压等级电力系统的发、供、输、配、用电都采用该电压等 级151.5我国电力工业发展概况跨省电力系统5个，独立省电力系统若干个161.5我国电力工业发展概况171.5我国电力工业发展概况☆电力工业发展史上的第一：火电：1882年上海杨树浦；水电：1912年云南石龙坝240kW；核电：1991年浙江秦山300MW；输电线路： 1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区330kV交流， 1981年河南姚孟火电厂到武汉500kV交流， 1988年葛州坝水电站到上海南桥变电站±500kV直流☆电力系统之最：181.5我国电力工业发展概况☆年人均电量：我国：1000kW.h中等发达国家：7000kW.h北欧、美国：18000kW.h2002年底全国发电装机容量达到3.56亿千瓦，发电量达到16542亿千瓦时，均居世界第二位192 发电厂2.1火力发电厂：将煤、油、天然气或其它燃料的化学能转换成电能的工厂。

主要由燃烧、汽水、电气系统三部分组成；可分为凝气式火电厂和热电厂两类 通常运行寿命25年202 发电厂2.2 核电厂：均采用原子核裂变时释放出来的能量发电212 发电厂2.3 水电厂：利用水能发电，可分为堤坝式、径流式（如葛洲坝）、抽水畜能三类；水轮机组工作灵活，能迅速适应负荷急剧变化，一般从机组启动、并网到带负荷只需几分钟即可完成；通常运行寿命50年 222 发电厂2.4 风力发电厂233 变电站的一次接线þ 输变电设备包括Ø变换电压的设备：如变压器Ø接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断器等Ø防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、电抗器Ø无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器Ø载流导体：如母线，引线，电缆，架空线Ø接地装置；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接地等þ 电气主接线 发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路，也称电气一次接线或一次系统 3.1 电力系统的电气设备243 变电站的一次接线þ 输电线路þ 开关电器Ø高压断路器的基本参数额定开断电流INbr、全开断时间tab、合闸时间ton额定动稳定电流（峰值）ies、热稳定电流It、自动重合闸性能þ 电流互感器Ø运行特点：二次绕组不能开路Ø二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线A BCAK2K1L1L2A B CAAAA B CAwhIaIcIb253 变电站的一次接线þ 电压互感器Ø运行特点：二次绕组不能短路Ø接线方式：263 变电站的一次接线3.2 电力系统接线和输变电网络接线þ 电力系统接线Ø地理接线图：表明各发电厂、变电所的相对地理位置和它们之间的联接关系Ø电气接线图：表明电力系统中各主要元部件之间和厂所之间的电气联接关系þ 输变电网络接线Ø无备用：单回路放射式、干线式和链式网络等，每一负荷只能靠一条线路获得电能，又称开式网络。

Ø有备用：双回路式、单环式、双环式和两端供电式等，每一个负荷点至少可以通过两条线路从不同方向取得电能，又称闭式网络273 变电站的一次接线283 变电站的一次接线3.3 电气主接线的基本接线形式þ有汇流母线：单母线、单母线分段，双母线，双母线分段；增设旁路母线或旁路隔离开关，一倍半断路器接线，变压器母线组接线等þ无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线等 þ几个基本概念：Ø汇流母线：起汇集和分配电能的作用，也称汇流排Ø进、出线：进线指电源，出线指线路Ø断路器、隔离开关（母线、线路）、接地刀闸：QSQFþ断路器与隔离开关的操作顺序：Ø送电操作顺序送电操作顺序：先合上断路器两侧的隔离开关，再投入断路器Ø停停电电检检修修操操作作顺顺序序：先断开断路器，再断开断路器两侧的隔离开关待线路对方仃电后，再合上接地刀闸293 变电站的一次接线QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～GQF1QS1～GQF2QS3QS2WL1QS4W3.3.1 单母线接线Ø特点à简单、清晰、设备少à当母线故障或检修或母线隔离开关检修时，整个系数全部停电à断路器检修期间也必须停止该回路的供电Ø适用范围à单电源的发电厂和变电所，且出线回路数少，用户对供电可靠性要求不高的场合。

303 变电站的一次接线3.3.2 单母线分段接线QF1分段断路器～GWL1WL2WL3WL4～GØ特点à减少母线故障或检修时的停电范围à断路器检修期间必须停止该回路的供电à母线分段的数目，通常以2～3分段为宜，分段太多增加了分段断路器Ø适用范围à6~10kV配电装置出线6回及以上；à35kV出线数为4~8回；à110~220kV出线数为3~4回313 变电站的一次接线Ø旁路母线的作用à不停电检修进出线断路器Ø操作方式（检修QF4，且WL4不停电）à如A、B段经QF1和QS1、QS2并列运行，则闭合QS5断开QF1断开QS1闭合QS3闭合QF1使W3带电（不要首先闭合QS8）此时若W3隐含故障，则由继电保护装置动作断开QF1à若W3充电正常，操作可以继续进行：合上QS8断开QF4这时WL4由母线BQS2QF1QS3 W3QS8 WL4供电并由QF1替代断路器QF4àQF4检修前，应把QS6、QS7断开Ø适用范围à中小型发电厂和35~110kV的变电所～G～GWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4（分段断路器QF1兼旁母断路器）3.3.3 单母线分段加装旁路母线接线323 变电站的一次接线3.3.4 双母线接线Ø接线图 具有两组母线W1，W2。

每一回路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF（简称母联）连接Ø运行方式à母联QF断开，一组母线工作，另一组母线备用，全部进出线接于运行母线上à母联QF断开，进出线分别接于两组母线，两组母线分裂运行à母联QF闭合，电源和馈线平均分配在两组母线上Ø优点à检修一组母线，可使回路供电不中断；一组母线故障，部分进出线会暂时停电à供电可靠，调度灵活，又便于扩建QFQS2QS1W1W2电源1电源2333 变电站的一次接线3.3.5 双母线带旁路母线接线QS4W3QF1W1W2QF4QF2电源1电源2343. 变电站的一次接线3.3.6 一个半断路器接线Ø接线图 在母线W1，W2之间，每串接有三台断路器，两条回路，每二台断路器之间引出一回线，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线Ø特点à具有较高的供电可靠性及运行灵活性à母线故障，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路不停电à隔离开关不作操作电器，减少了误操作的几率à使用设备较多，投资较大，二次控制接线和继电保护配置也比较复杂Ø适用范围大型电厂和变电所的超高压配电装置W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS1354.电力系统一次设备简介4.1发电机364.电力系统一次设备简介n4.2 变压器374.电力系统一次设备简介n4.3 高压断路器384.电力系统一次设备简介n4.4 隔离开关394.电力系统一次设备简介n4.5负荷开关404.电力系统一次设备简介n4.6母线414.电力系统一次设备简介n4.7绝缘子及电缆424.电力系统一次设备简介n4.7 电抗器434.电力系统一次设备简介n4.8 电力电容器444.电力系统一次设备简介n互感器及避雷器455. 变电站的二次接线5.1概述概述þ 一次设备及一次系统Ø一次设备有：发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。

Ø由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次系统，它是发电、输变电和配电的主体þ 二次设备及二次系统Ø二次设备包括监察测量仪表、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置、远动装置等这些设备通常是由电流互感器、电压互感器、蓄电池组或厂（所）用低压电源供电Ø表明二次设备互相连接关系的电路称为二次接线或二次系统þ 二次接线图：原理接线图、展开接线图和安装接线图465. 变电站的二次接线5.2原理接线图原理接线图Ø原理接线图：是用来表示继电保护、测量仪表和自动装置等工作原理的一种二次接线图Ø特点：二次回路中的元件及设备以整体形式表示，同时将相互联系的电气部件和连线画在同一张图上，给人以明确的整体概念Ø说明：QS-隔离开关、QF-断路器、KA-电流继电器、KT-时间继电器、KS-信号继电器 475. 变电站的二次接线5.3 展开接线图展开接线图Ø展开接线图（简称展开图）：用来说明二次回路的动作原理，在现场使用极为普遍。

Ø特点：将每套装置的有关设备部件解体，按供电电源的不同分别画出电气回路接线图，如交流电流回路、交流电压回路和直流回路分开表示于是，同一个仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和接点分别画在不同的回路里，为了避免混淆，将同一个元件及设备的线圈和结点采用相同的文字标号表示485. 变电站的二次接线5.4 安装接线图安装接线图þ安安装装接接线线图图是制造厂加工制造屏（屏盘）和现场施工安装所必不可少的图，也是运行试验、检修和事故处理等的主要参考图þ安装接线图包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图三个组成部分，它们相互对应，相互补充Ø屏面布置图：说明屏上各个元件及设备的排列位置和其相互间距离尺寸的图，要求按照一定的比例尺绘制Ø屏背面接线图：在屏上配线所必需的图，其中应标明屏上各设备在屏背面的引出端子之间的连接情况，以及屏上设备与端子排的连接情况Ø端子排图：表示屏上需要装设的端子数目、类型及排列次序以及它与屏外设备连接情况的图495. 变电站的二次接线Ø屏背面接线图和端子排图必须说明导线从何处来，到何处去，以防接错导线我国广泛采用“相对编号法”，例如甲、乙两个端子需用导线连接起来，则在甲端子旁边标上乙端子的编号，而在乙端子旁边标上甲端子的编号；如果一个端子需引出两根导线，那么，在它旁边就标出所要连接的两个端子编号。

505. 变电站的二次接线n二次回路分类：二次回路分类：n1．按二次回路功能划分按二次回路功能划分：n控制回路:由各种控制器具、控制对象和控制网络构成其主要作用是对发电厂及变电所的开关设备进行跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求n信号回路:由信号发送机构、接收显示元件及其网络构成其作用是准确、及时地显示出相应一次设备地工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据n测量监察回路:由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成其作用是指示或记录主要电气设备和输电线路的运行参数，监察绝缘状况，作为生产调度和值班人员掌握主系统的运行情况、进行经济核算和故障处理的主要依据n继电保护与自动装置:由互感器、变换器、各种继电器及自动装置、选择开关及其网络构成其作用是保护主系统的正常运行，一次系统一旦出现故障或异常便自动进行处理，并发出相应信号n调节回路:由测量机构、传输设备执行元件及其网络构成其作用是调节某些主设备的工作参数，以保证主设备及电力系统的安全、经济、稳定运行n同期回路:由电压互感器、同期开关、同期装置构成n操作电源：由直流电源设备和供电网络构成其作用是供给上述各二次系统的工作电源，计算器及其他重要设备的事故电源。

515. 变电站的二次接线n2．按发展阶段划分按发展阶段划分：n就地分散控制对每个被控制对象设置独立的控制回路，在设备安装处一对一的控制这种控制方式简便易行，但不便于各机组、设备间的协调配合，适用于小型发电厂及变电所n集中控制在发电厂或变电所设置一个中央控制室（又称主控室），对全厂（所）主要电气设备（如同步发电机、主变压器、高压厂用变压器、35kV及其以上电压的输电线路等）实行远方集中控制采用集中控制时，相应的继电保护、自动装置也安装在中央控制室内，可节省电缆，便于调试维护，提高运行安全性n单元控制200MW及其以上发电机采用的控制方式炉、机、电按单元控制运行，设置数个单元控制室和一个网络控制室每个单元控制室包括发电机或发电机－双绕组变压器，高压厂用变压器及备用变压器，以及其他需要集中控制的设备在网络控制室控制三绕组及自耦变压器，高压母线设备和110kV及其以上高压输电线路运行实践标明，采用单元控制有利于运行人员协调配合，尤其是便于炉、机、电的统一指挥调度和事故处理，并可大大改善炉、机值班人员的工作条件，是目前我国大型发电厂主要采用的控制方式n综合控制以计算机为核心，同时完成发电厂及变电所的控制、监控、保护、测量、调节、分析计算、计划决策等功能，实现最优化运行。

综合控制是电力自动化水平高度发展的重要标制526. 变电站综合自动化简介变电站综合自动化系统的基本功能：1．监控子系统包括模拟量、开关量和电能量数据采集；事件顺序记录SOE；故障记录；故障录波和测距；操作控制功能；安全监视功能；人机联系功能；打印功能；数据处理与记录功能；谐波分析与监视2．微机保护子系统包括变压器、输电线、电容器组、母线等的保护和不完全接地系统的单相接地选线3．电压、无功综合控制子系统包括补偿电容器、电抗和有载调压变压器等的微机电压无功综合控制装置4．电力系统的低频减负荷控制5．备用电源自投控制；6．变电站综合自动化系统的通信包括内部现场级间的通信和自动化系统与上级调度的通信两部分前者有并行通信、串行通信、局域网络和现场总线等多种方式，后者以部颁通信规约（如POLLING、CDT等规约）与上级调度通信完成遥测、遥信、遥调、遥控等四遥功能 536. 变电站综合自动化简介546. 变电站综合自动化简介进 线单元出线单元电 容器 单元变压器单元交 直流 电源 单元规约1当地监控其他厂家设备ASM-21 数字变电站管理系统CANHCANLASM-21 数字变电站管理系统ASM-21ASM-21 数字变电站管理系统ASM-21 数字变电站管理系统ASM-21 数字变电站管理系统ASM-21 数字变电站管理系统ASM-21 数字变电站管理系统规约255 7.配电管理系统DMS-组网结构配电自动化是集计算机技术、自动控制技术、数据通信技术、数据库技术以及相关电力系统技术于一身的信息管理系统。