电力系统工程基础知识概述.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电力系统工程基础,1,电力系统工程基础知识概述,第1页,1.概述,2.发电厂,3.变电站一次接线,4.,电力系统一次设备介绍,5.,变电站二次接线,6.,变电站综合自动化介绍,7.,配电管理系统,DMS,-组网结构,主要内容,2,电力系统工程基础知识概述,第2页,1、概述-,1.1,什么是电力系统？,发电,用电,输电,变电,配电,RTU,RTU,RTU,数据采集和传输,应用服务器,电 网 调 度,3,电力系统工程基础知识概述,第3页,1.1,什么是电力系统？,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,电力系统工程基础知识概述,第4页,1.1,什么是电力系统？,电力网,：电力系统中各种电压变电所及输配电线路组成统一体。,电力系统,：由发电厂中电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类型用电设备组成统一体，称为,电力系统,。详细,组成,以下：,发电厂：生产电能。,电力网：变换电压、传送电能。由变电所和电力线路组成。,配电系统：将系统电能传输给电力用户。,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。,用电设备：消耗电能。,动力系统,：在电力系统基础上，把发电厂动力部分（比如火力发电厂锅炉、汽轮机和水力发电厂水库、水轮机以及核动力发电厂反应堆等）包含在内系统。,通常，将发电厂电能送到负荷中心线路叫,输电线路,。负荷中心至各用户线路叫,配电线路,。负荷中心普通设,变电站,。,5,电力系统工程基础知识概述,第5页,1.1,什么是电力系统？,超高压远距离输电网,地方电力网,区域电力网,110,kV,35,kV,35,kV,500,kV,220,kV,110,kV,10,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,电力系统工程基础知识概述,第6页,1.1,什么是电力系统？,电力网,：,按电压等级分类：,低压,网,：电压等级在,1kV,以下；,中压网,：,1,10kV,；,高压网,：高于,10kV,、低于,330kV,；,超高压网,：低于,750kV,；,特高压网,：,1000kV,及以上。,7,电力系统工程基础知识概述,第7页,1.1,什么是电力系统？,电力网,：按电压等级高低、供电范围大小分类,地方电力网,：电压等级在35,kV,及以下，供电半径在2050,km,以内,区域电力网,：电压等级在35,kV,以上（普通为110,kV220kV），,供电半径超出50,km，,联络较多发电厂网络,超高压远距离输电网,：电压等级为330,kV500kV,网络，其主要任务是把远处发电厂生产电能输送到负荷中心，同时还联络若干区域电力网形成跨省、跨地域大型电力系统,8,电力系统工程基础知识概述,第8页,1.1,什么是电力系统？,变电所,：按其在电力系统中地位分类,枢纽变电所：,中间变电所：,地域变电所：,终端电站所：,9,电力系统工程基础知识概述,第9页,1.2 电力系统特点,电能,不能,大量存放,：,电能生产、变换、输送、分配和使用是同时进行。,P,发,P,用,P,频率,f,频率表征电力系统有功功率平衡,Q,发,Q,用,Q,电压,V,电压则表征该处无功功率平衡,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亲密关系,：,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,电力系统工程基础知识概述,第10页,1.2电力系统特点,对电力系统运行基本要求,以下：,（,1,）确保供电可靠性,（,2,）确保电能质量,（,3,）提升电力系统运行经济性,（,4,）环境保护问题,11,电力系统工程基础知识概述,第11页,1.3电能质量指标,电压质量标准：,12,电力系统工程基础知识概述,第12页,1.3电能质量指标,频率：,额定频率,：50,Hz（,国外：50 或 60,Hz）,频率偏差,：0.2,Hz（3000MW,系统）,0.5,Hz（3000MW,系统）,国外：,(0.10.2),Hz,或,0.5,Hz,波形：,质量标准,：正弦波电压和电流,谐波危害与抑制,：对于电网、电力设备、通讯都会产生负面影响；,13,电力系统工程基础知识概述,第13页,1.4,电力系统额定电压及电压等级,额定电压,是由国家要求一个标准电压，是电气设备设计时所依据电压值。在这一电压下工作时，电气设备技术经济性能指标能够到达最正确状态，确保长久可靠运行。,14,电力系统工程基础知识概述,第14页,1.4电力系统额定电压及电压等级,U,1,I U,2,S,Z,S,=3,U,2,I,我国要求,额定电压按电压高低及使用范围,可分为三类：,第一类指,100V,及其以下额定电压。主要用于安全动力、照明、蓄电池及特殊设备。,第二类指,100,1000V,之间额定电压，其应用最广、数量最多。,第三类指,1000V,及其以上电压等级。电力系统发、供、输、配、用电都采取该电压等 级。,15,电力系统工程基础知识概述,第15页,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,电力系统工程基础知识概述,第16页,1.5我国,电力工业发展概况,17,电力系统工程基础知识概述,第17页,1.5我国,电力工业发展概况,电力工业发展史上第一：,火电：1882年上海杨树浦；水电：19云南石龙坝240,kW；,核电：1991年浙江秦山300,MW；,输电线路：1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地域330,kV,交流，,1981年河南姚孟火电厂到武汉500,kV,交流，,1988年葛州坝水电站到上海南桥变电站500,kV,直流。,电力系统之最：,18,电力系统工程基础知识概述,第18页,1.5我国,电力工业发展概况,年人均电量：,我国：1000,kW.h,中等发达国家：7000,kW.h,北欧、美国：18000,kW.h,底全国发电装机容量到达3.56亿千瓦，发电量到达16542亿千瓦时，均居世界第二位,19,电力系统工程基础知识概述,第19页,2 发电厂,2.1,火力发电厂：将煤、油、天然气或其它燃料化学能转换成电能工厂。,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,电力系统工程基础知识概述,第20页,2 发电厂,2.2 核电厂：,均采取原子核裂变时释放出来能量发电。,21,电力系统工程基础知识概述,第21页,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，能快速适应负荷急剧改变，普通从机组开启、并网到带负荷只需几分钟即可完成；通常运行寿命,50,年。,22,电力系统工程基础知识概述,第22页,2 发电厂,2.4 风力发电厂,23,电力系统工程基础知识概述,第23页,3 变电站一次接线,输变电设备包含,变换电压设备,：如变压器。,接通和开断电路,开关电器,：如断路器，隔离开关，熔断器等。,防御过电压，限制故障电流电器,：如避雷器、避雷针、避雷线、电抗器。,无功赔偿设备,：如电力电容器，同时调相机，静止赔偿器。,载流导体,：如母线，引线，电缆，架空线。,接地装置,；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接地等。,电气主接线,发电厂和变电所中一次设备，按照一定规律连接而成电路，也称电气一次接线或一次系统。,3.1 电力系统电气设备,24,电力系统工程基础知识概述,第24页,3 变电站一次接线,输电线路,开关电器,高压断路器基本参数,额定开断电流,I,Nbr,、,全开断时间,t,ab,、,合闸时间,t,on,额定动稳定电流（峰值）,i,es,、,热稳定电流,I,t,、,自动重合闸性能,电流互感器,运行特点：二次绕组不能开路,二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线,A,B,C,A,K,2,K,1,L,1,L,2,A,B,C,A,A,A,A,B,C,A,wh,I,a,I,c,I,b,25,电力系统工程基础知识概述,第25页,3 变电站一次接线,电压互感器,运行特点：二次绕组不能短路,接线方式：,26,电力系统工程基础知识概述,第26页,3 变电站一次接线,3.2 电力系统接线和输变电网络接线,电力系统接线,地理接线图,：表明各发电厂、变电所相对地理位置和它们之间联接关系,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电气联接关系,输变电网络接线,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取得电能，又称开式网络。,有备用,：,双回路式、单环式、双环式和两端供电式等，每一个负荷点最少能够经过两条线路从不一样方向取得电能，又称闭式网络。,27,电力系统工程基础知识概述,第27页,3 变电站一次接线,28,电力系统工程基础知识概述,第28页,3 变电站一次接线,3.3 电气主接线基本接线形式,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。,无汇流母线,：单元接线、桥形接线、角形接线等。,几个基本概念,：,汇流母线,：起聚集和分配电能作用，也称汇流排。,进、出线,：进线指电源，出线指线路。,断路器、隔离开关（母线、线路）、接地刀闸,：,QS,QF,断路器与隔离开关操作次序,：,送电操作次序,：,先合上,断路器两侧隔离开关，,再投入,断路器。,停电检修操作次序,：先断开断路器，再断开断路器两侧隔离开关。待线路对方仃电后，再合上接地刀闸。,29,电力系统工程基础知识概述,第29页,3 变电站一次接线,QF,QS,QS,WL,4,QF,QS,QS,WL,3,QF,QS,QS,WL,2,QF,QS,G,QF,1,QS,1,G,QF,2,QS,3,QS,2,WL,1,QS,4,W,3.3.1 单母线接线,特点,简单、清楚、设备少。,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。,断路器检修期间也必须停顿该回路供电。,适用范围,单电源发电厂和变电所，且出线回路数少，用户对供电可靠性要求不高场所。,30,电力系统工程基础知识概述,第30页,3 变电站一次接线,3.3.2 单母线分段接线,QF,1,分段断路器,G,WL,1,WL,2,WL,3,WL,4,G,特点,降低母线故障或检修时停电范围。,断路器检修期间必须停顿该回路供电。,母线分段数目，通常以23分段为宜，分段太多增加了分段断路器。,适用范围,610,kV,配电装置出线6回及以上；,35,kV,出线数为48回；,110220,kV,出线数为34回。,31,电力系统工程基础知识概述,第31页,3 变电站一次接线,旁路母线作用,不停电检修进出线断路器。,操作方式,（,检修,QF,4,，,且,WL,4,不停电,）,如,A、B,段经,QF,1,和,QS,1,、QS,2,并列运行，则闭合,QS,5,断开,QF,1,断开,QS,1,闭合,QS,3,闭合,QF,1,使,W,3,带电（不要首先闭合,QS,8,）。,此时若,W,3,隐含故障，则由继电保护装置动作断开,QF,1,。,若,W,3,充电正常，操作能够继续进行：,合上,QS,8,断开,QF,4,。,这时,WL,4,由母线,B,QS,2,QF,1,QS,3,W,3,QS,8,WL,4,供电。并由,QF,1,替换断路器,QF,4,。,QF,4,检修前，应把,QS,6,、QS,7,断开。,适用范围,中小型发电厂和35110,kV,变电所。,G,G,WL,1,WL,4,WL,3,WL,2,QS,7,QS,6,QF,4,W,A,B,QS,8,W,3,QS,5,QF,1,QS,1,QS,3,QS,2,QS,4,（,分段断路器,QF,1,兼旁母断路器,）,3.3.3 单母线分段加装旁路母线接线,32,电力系统工程基础知识概述,第32页,3 变电站一次接线,3.3.4,双母线接线,接线图,含有两组母线,W,1,，W,2,。,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，母线之间经过母线联络断路器,QF（,简称母联）连接。,运行方式,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。,母联,QF,断开，进出线分别接于两组母线，两组母线分裂运行。,母联,QF,闭合，电源和馈线平均分配在两组母线上。,优点,检修一组母线，可使回路供电不中止；一组母线故障，部分进出线会暂时停电。,供电可靠，调度灵活，又便于扩建。,QF,QS,2,QS,1,W,1,W,2,电源1,电源2,33,电力系统工程基础知识概述,第33页,3 变电站一次接线,3.3.5 双母线带旁路母线接线,QS,4,W,3,QF,1,W,1,W,2,QF,4,QF,2,电源1,电源2,34,电力系统工程基础知识概述,第34页,3,.,变电站一次接线,3.3.6,一个半断路器接线,接线图,在母线,W,1,，W,2,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。,特点,含有较高供电可靠性及运行灵活性。,母线故障，只跳开与此母线相连断路器，任何回路不停电。,隔离开关不作操作电器，降低了误操作几率。,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。,适用范围,大型电厂和变电所超高压配电装置。,W,1,W,2,QF,QS,QS,QS,QS,QF,QF,QS,QS,QS,1,QS,1,35,电力系统工程基础知识概述,第35页,4.,电力系统一次设备介绍,4.1,发电机,36,电力系统工程基础知识概述,第36页,4.,电力系统一次设备介绍,4.2,变压器,37,电力系统工程基础知识概述,第37页,4.,电力系统一次设备介绍,4.3,高压断路器,38,电力系统工程基础知识概述,第38页,4.,电力系统一次设备介绍,4.4,隔离开关,39,电力系统工程基础知识概述,第39页,4.,电力系统一次设备介绍,4.5,负荷开关,40,电力系统工程基础知识概述,第40页,4.,电力系统一次设备介绍,4.6,母线,41,电力系统工程基础知识概述,第41页,4.,电力系统一次设备介绍,4.7,绝缘子及电缆,42,电力系统工程基础知识概述,第42页,4.,电力系统一次设备介绍,4.7,电抗器,43,电力系统工程基础知识概述,第43页,4.,电力系统一次设备介绍,4.8,电力电容器,44,电力系统工程基础知识概述,第44页,4.,电力系统一次设备介绍,互感器及避雷器,45,电力系统工程基础知识概述,第45页,5.,变电站二次接线,5.1,概述,一次设备及一次系统,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。,由这些设备按一定规律相互连接组成电路称为,一次接线,或,一次系统,，它是发电、输变电和配电主体。,二次设备及二次系统,二次设备,包含监察测量仪表、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。,表明二次设备相互连接关系电路称为,二次接线,或,二次系统,。,二次接线图：,原理接线图,、,展开接线图,和,安装接线图,。,46,电力系统工程基础知识概述,第46页,5.,变电站二次接线,5.2,原理接线图,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一个二次接线图。,特点,：二次回路中元件及设备以整体形式表示，同时将相互联络电气部件和连线画在同一张图上，给人以明确整体概念。,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,电力系统工程基础知识概述,第47页,5.,变电站二次接线,5.3,展开接线图,展开接线图,（简称展开图）：用来说明二次回路动作原理，在现场使用极为普遍。,特点,：将每套装置相关设备部件解体，按供电电源不一样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电流线圈、电压线圈和接点分别画在不一样回路里，为了防止混同，将同一个元件及设备线圈和结点采取相同文字标号表示。,48,电力系统工程基础知识概述,第48页,5.,变电站二次接线,5.4,安装接线图,安装接线图,是制造厂加工制造屏（屏盘）和现场施工安装所必不可少图，也是运行试验、检修和事故处理等主要参考图。,安装接线图包含,屏面布置图、屏后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。,屏面布置图,：说明屏上各个元件及设备排列位置和其相互间距离尺寸图，要求按照一定百分比尺绘制。,屏后面接线图,：在屏上配线所必需图，其中应标明屏上各设备在屏后面引出端子之间连接情况，以及屏上设备与端子排连接情况。,端子排图,：表示屏上需要装设端子数目、类型及排列次序以及它与屏外设备连接情况图。,49,电力系统工程基础知识概述,第49页,5.,变电站二次接线,屏后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。我国广泛采取“,相对编号法,”，比如甲、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编号，而在乙端子旁边标上甲端子编号；假如一个端子需引出两根导线，那么，在它旁边就标出所要连接两个端子编号。,50,电力系统工程基础知识概述,第50页,5.,变电站二次接线,二次回路分类：,1,按二次回路功效划分,：,控制回路,:,由各种控制器具、控制对象和控制网络组成。其主要作用是对发电厂及变电所开关设备进行跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障要求。,信号回路,:,由信号发送机构、接收显示元件及其网络组成。其作用是准确、及时地显示出对应一次设备地工作状态，为运行人员提供操作、调整和处理故障可靠依据。,测量监察回路,:,由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络组成。其作用是指示或统计主要电气设备和输电线路运行参数，监察绝缘情况，作为生产调度和值班人员掌握主系统运行情况、进行经济核实和故障处理主要依据。,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、选择开关及其网络组成。其作用是保护主系统正常运行，一次系统一旦出现故障或异常便自动进行处理，并发出对应信号。,调整回路,:,由测量机构、传输设备执行元件及其网络组成。其作用是调整一些主设备工作参数，以确保主设备及电力系统安全、经济、稳定运行。,同期回路,:,由电压互感器、同期开关、同期装置组成。,操作电源：由直流电源设备和供电网络组成。其作用是供给上述各二次系统工作电源，计算器及其它主要设备事故电源。,51,电力系统工程基础知识概述,第51页,5.,变电站二次接线,2,按发展阶段划分,：,就地分散控制。对每个被控制对象设置独立控制回路，在设备安装处一对一控制。这种控制方式简便易行，但不便于各机组、设备间协调配合，适合用于小型发电厂及变电所。,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（如同时发电机、主变压器、高压厂用变压器、,35kV,及其以上电压输电线路等）实施远方集中控制。采取集中控制时，对应继电保护、自动装置也安装在中央控制室内，可节约电缆，便于调试维护，提升运行安全性。,单元控制。,200MW,及其以上发电机采取控制方式。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。每个单元控制室包含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，以及其它需要集中控制设备。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，采取单元控制有利于运行人员协调配合，尤其是便于炉、机、电统一指挥调度和事故处理，并可大大改进炉、机值班人员工作条件，是当前我国大型发电厂主要采取控制方式。,综合控制。以计算机为关键，同时完成发电厂及变电所控制、监控、保护、测量、调整、分析计算、计划决议等功效，实现最优化运行。综合控制是电力自动化水平高度发展主要标制。,52,电力系统工程基础知识概述,第52页,6.,变电站综合自动化介绍,变电站综合自动化系统基本功效：,1监,控子系统。包含模拟量、开关量和电能量数据采集；事件次序统计,SOE；,故障统计；故障录波和测距；操作控制功效；安全监视功效；人机联络功效；打印功效；数据处理与统计功效；谐波分析与监视。,2,微机保护子系统。包含变压器、输电线、电容器组、母线等保护和不完全接地系统单相接地选线。,3,电压、无功综合控制子系统。包含赔偿电容器、电抗和有载调压变压器等微机电压无功综合控制装置。,4,电力系统低频减负荷控制。,5,备用电源自投控制；,6变电站综合自动化系统通信。包含内部现场级间通信和自动化系统与上级调度通信两部分。前者有并行通信、串行通信、局域网络和现场总线等各种方式，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、遥控等四遥功效。,53,电力系统工程基础知识概述,第53页,6.,变电站综合自动化介绍,54,电力系统工程基础知识概述,第54页,6.,变电站综合自动化介绍,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,变电站层,间隔层,一次设备,规约1,当地监控,其它厂家设备,ASM-21,数字变电站管理系统,CANH,CANL,ASM-21,数字变电站管理系统,ASM-21,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,ASM-21,数字变电站管理系统,规约2,55,电力系统工程基础知识概述,第55页,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信息管理系统。,56,电力系统工程基础知识概述,第56页,谢谢！,57,电力系统工程基础知识概述,第57页,