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1、第六章 智能装置,本章知识点：掌握电压、无功自动控制装置、无功功率平衡与电压水平的关系、调压的主要手段，自动按频率减负荷，故障录波器、了解备用电源自投、小电流接地系统单相接地自动选线装置。6.1电压、无功综合自动控制补偿装置（VQC）6.2备用电源自投装置（AAT/BZT）6.3自动按频率减负荷装置（AFL）6.4小电流接地系统单相接地自动选线装置6.5故障录波装置,6.1 电压、无功综合自动控制装置,一、电压降低升高的危害 电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。电力系统运行电压水平取决于无功功率的平衡。电压降低的危害：（1）灯泡：夜间U
2、n高5-10%使损坏率达30%。（2）其它光源：Un下降10%，日光灯亮度约减少10%,寿命缩短10%，水银荧光灯亮度减少1030%。Un下降20%，日光灯不能启动，水银灯启动频繁，影响寿命。,6.1 电压、无功综合自动控制装置,（3）电动机：Un下降，转矩急剧减少，如：Un下降20%，转矩降至额定值的64%，电流增加20%35%，温度升高12-15度，转矩减少，使转速降低，甚至停转，导致工厂产生废品甚至导致重大事故。（4）电热及冶炼设备：Un下降，使生产率下降，能耗显著上升，成本增高。,6.1 电压、无功综合自动控制装置,二、无功功率的平衡和电压水平的关系 系统中各种无功电源的无功功率输出应
3、能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的要求，否则电压就会偏高额定值。无功电源：发电机（唯一的有功电源和无功电源）静电电容器（只能吸收容性无功）同步调相机 静止无功补偿器 静止的无功发生器,无功补偿装置,即吸收容性又吸收感性无功,6.1 电压、无功综合自动化控制装置,电力系统调压的主要手段1、发电机调压（满足近处地方负荷的电压质量要求）发电机电压偏高额定不超过5%，能够以额定功率运行。短线路可通过改变发电机端电压来满足负荷点的电压质量要求。长线路从发电机到最远处负荷之间在最大负荷时总电压损耗达35%，最小负荷时为15%，此时发电机调压不能满足。2、改变变压器变比调压：降压/升压变压器分
4、接头选择 不产生无功功率，但可以改变无功功率，如无功不足（）时，无法用此法提高全系统电压水平。,6.1 电压、无功综合自动化控制装置,3、无功功率补偿调压：静电电容器、同步调相机（产生无功功率，对无功充足但分布不合理无能为力）4、线路串联电容补偿调压,利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损耗中QX/V分量减少，从而提高线路末端电压。,6.1 电压、无功综合自动化控制装置,四、变电站调压得主要手段有载调压变压器和补偿电容器。有载调压变压器：改变变压器的变比，可起到调整电压，降低损耗的作用。但调压本身不产生无功功率，在整个系统无功不足的情况下不可能用这种方法来提高全系统的电压水平。补偿电容器：可
5、产生无功功率，能弥补系统无功的不足，又可改变网络中的无功分布，但在系统无功充足但无功分布不合理而造成电压质量下降时却无能为力。,6.1 电压、无功综合自动化控制装置,为了提高电压合格率和降低损耗，目前各种电压等级的变电站中普遍采用了电压、无功综合控制器。电压无功综合控制装置就是利用有载调压变压器和并联电容器组，根据运行情况进行本站的电压和无功自动调整，以保证负荷侧母线电压在规定的范围之内及进线功率因素尽可能提高的一种装置。,变电站10kV系统电压无功综合控制装置简介,6.1 电压、无功综合自动化控制装置,五、电压、无功综合自动控制方式 控制方式有：集中控制方式、分散控制方式、关联分散控制方式。
6、集中控制方式：指调度中心对各个变电站的主变压器的分接头位置和无功补偿设备进行统一的控制。分散控制方式：指在各个变电站或发电厂中，自动调节有载调压变压器的分接头位置或其他调压设备，以控制地区的电压和无功功率在规定的范围内。关联分散控制方式：系统正常时由分散安装在各厂、站得分散控制装置或控制软件进行自动调节，系统负荷变化较大或运行方式发生大的变动时，可由调度中心直接操作控制。,6.2 备用电源自动投入装置,备用电源自动投入装置：是电力系统故障或其它原因使工作电源被切断后，能迅速将备用电源或其它正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。一、备用电源的配置
7、方式备用电源的配置一般分为明备用和暗备用。系统正常时，备用电源不工作，称为明备用；系统正常时，备用电源也投入运行，称为暗备用（实际上是两个工作电源互为备用。）,图6-6 备用电源的配置形式（a）明备用（b）暗备用之一（c）暗备用之二,6.2 备用电源自动投入装置（AAT/BZT）,1、明备用的控制：一个工作电源，一个备用电源 正常工作：1QF合，2QF断，BZT控制的是备用电源进线2QF。当1L因故障被1QF断开后，备用2QF自动合闸，保证变电站的正常供电。2、暗备用的控制：两个工作同时供电的变电站。暗备用一：正常时3QF断开，BZT装在高压母联上。暗备用二：正常时5QF断开，BZT装在低压母
8、联上。,6.2 备用电源自动投入装置（AAT/BZT）,二、备用电源自动投入装置的特点(1)工作电源确实断开后，备用电源才投入。(2)备用电源自动投入切除工作电源断路器必须延时。(3)手动跳开工作电源时，备用电源自动投入装置不应动作。(4)应具有闭锁备用电源自动投入装置的功能。(5)备用电源不满足有压条件，备用电源自动投入装置不应动作。(6)工作母线失压时还必须检查工作电源无流，才能启动备用电源自动投入，以防止TV二次三相断线造成误投。(7)备用电源自动投入装置只允许动作一次。,6.3 自动按频率减负荷（AFL）,，f是衡量电能质量的重要指标。一、频率偏移对系统的影响1、当电力系统发生事故时，
9、系统发送的有功功率可能小于系统所需要（负荷功率）的，频率就会降低，这将会造成系统低频运行。其危害是：1）影响汽轮机叶片，可能损伤或断裂。2）使火电厂厂用机械出力减少，会造成系统频率崩溃。3）引起发电机转速下降，严重时会造成系统电压崩溃。4）影响测量仪表的准确性和用户的产品质量。,6.3 自动按频率减负荷（AFL）,2、电力系统频率调整一次调整：n台有调速器的机组并联运行，增大发电机输出的有功功率（输出的备用容量）只适合变化幅度小，变化周期较短的变化负荷；二次调整：调整发电机组的转速控制机构（靠同步器来实现）适合变化幅度较大，变化周期较长的变化负荷。,6.3 自动按频率减负荷（AFL）,二、电力
10、系统负荷的静态频率特性 负荷静态频率特性：总有功负荷 与频率f的关系。不同类型负荷消耗的有功功率，随f变化的敏感程度不一样，可将负荷分为三类：第一类：负荷消耗的有功功率p与f无关；如电热、照明。第二类：负荷消耗的有功功率p与f的一次方成正比；如碎煤机、金属切削机等负荷。第三类：负荷消耗的有功功率p与f的二次方、高次方成正比；如通风泵、水泵等负荷。,6.3 自动按频率减负荷（AFL）,电力系统的有功负荷可认为由上述三种负荷组成，即：,图69 负荷的静态频率特性,6.3 自动按频率减负荷（AFL）,由图可知，当f变化时，系统总有功负荷消耗的有功功率做相应变化。当f变化范围不大（4551HZ），近似
11、为一条直线。为负荷调节效应系数，当系统频率每下降（上升）1，系统负荷消耗的有功功率减少（增加）的百分数。负荷调节效应的作用是有限，当系统出现较大的有功功率缺额时，或系统发生故障时，f下降到不允许程度，就用AFL切除一部分不重要的负荷，使f上升到额定值。,自动按频率减负荷（AFL）：当电力系统频率降低时，能根据系统频率下降的不同程度自动有次序、有计划地切除相应的负荷，以阻止系统频率降低，并使系统频率迅速恢复到给定值。基本要求：1）AFL动作后，系统频率应回升到恢复频率范围内。2）使AFL充分发挥作用，应有足够负荷接于AFL上。3）AFL应根据系统频率的下降程度分级切除负荷。4）AFL各级动作频率
12、确定应符合系统要求，应防止超调和悬停现象。5）AFL应设置附加级，使系统频率从稳定的但略低于恢复频率值回升到正常值。,三、AFL装置的基本工作原理假定变电站馈电母线上有多条供配电线路，按电力用户的重要性分为n个级别和n个特殊级。基本级是不重要的负荷，特殊级是较重要的负荷，每一级均装有自动按频率减负荷装置，它由频率测量元件f,延时元件 和执行元件CA三部分组成。基本级的作用是根据系统频率下降的程序，依次切除不重要负荷，以便限制频率继续下降。,6.3 自动按频率减负荷(AFL),图610 减频减载装置示意图,6.4 小电流接地系统单相接地自动选线装置,系统中性点（实际是发电机或变压器的中性点）的运
13、行方式：中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地大电流接地系统,小电流接地系统,根据单相接地故障时接地电流大小划分的,6.4 小电流接地系统单相接地自动选线装置,单相接地故障时接地电流与零序电压的特点（1）中性点不接地系统，单相接地故障时，中性点位移电压为-Eph。（2）非故障线路电容电流就是该线路的零序电流。（3）故障线路首段的零序电流数值上等于系统非故障线路全部电容电流的总和，其方向为线路指向母线，与非故障线路中零序电流的方向相反。这三点结论就是中性点不接地系统基波零序电流方向自动接地悬线这种软件工作原理。,6.4 小电流接地系统单相接地自动选线装置,小电流接地自动选线装置的软件
14、原理（1）零序功率方向原理（2）谐波电流方向原理（3）外加高频信号电流原理（4）首半波原理（5）基于小波分析的选线原理（6）利用五次谐波判别的软件原理,6.5 故障录波装置,当电力系统发生故障时，能迅速直接记录下与故障有关的运行参数的一种自动记录装置，记录的参数：U、I、开关量，元件的有功、无功、非周期分量的初值电流及其衰减时间常数、系统频率变化及各种参数变化的准确时间进行记录。一、故障录波装置的作用（1）正确分析事故原因，为及时处理事故提供重要依据；（2）根据录波的波形图和数据，可以准确评价继电保护和自动装置工作的正确性；,6.5 故障录波装置,（3）根据录波的波形图和数据，结合短路电流计算
15、结果，可以较准确地判断故障地点范围，便于寻找故障点；（4）分析研究震荡规律；（5）分析波形图，可以发现继电保护和自动装置的缺陷及一次设备的缺陷，可及时消除事故隐患；（6）根据波形和数据，不仅可反映用于核对系统参数和短路计算值，可实测系统参数，对理论上计算的系统参数做必要的修正。,6.5 故障录波装置,故障录波装置的主要部分是录波器。根据录波原理的不同，可分为光线式录波器和微机型录波器。微机型故障录波装置可采用两种方式实现：（1）配置专用的微机故障录波装置并能与就地监控系统通信，传输给远方调度。（2）由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波形及测距结果送监控系统，由监控系统存储并打印波形。,总结,本章主要学习变电站综合自动化的智能装置。掌握电压、无功自动控制装置、无功功率平衡与电压水平的关系、调压的主要手段、运行状态的控制和识别（九区图），自动按频率减负荷，故障录波器、了解备用电源自投、小电流接地系统单相接地自动选线装置。,
