浅谈我国电力系统自动化控制技术

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  [摘 要]电力可以说是我们现在日常生活的必需品,而越来越发达的电力系统以及点系统控制技术则使我们在日常生活中获得更加稳定、可靠的电力,从而进一步促使我国其他各行各业的快速发展。因此,电力系统自动化控制技术则成为我们不得不讨论研究的重要问题。
  [关键词]电力系统,自动化控制
  中图分类号:V285 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)11-0031-01
  一、电力系统的组成、特点以及基本要求
  电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路以及各种用电设备组成的用来进行电能的生产、变换、输送、配送、消费功能的统一系统。并且为了确保电力系统的安全可靠运行,电力系统还包括继电保护、自动装置、通信、调度自动化以及自动检测和控制系统等设备。
  电能在生产、输送、分配时具有一下特点。(1)、电能不能大量存储。(2)、电能生产与国民经济各部门的关系密切。(3)、过渡过程十分短暂。
  因为电力系统具有以上的特点以及电力工业在国民经济中的地位和作用,对电力系统提出了一下的基本要求。(1)、保证供电的可靠行,针对不同的用户类别根据实际情况进行区别对待。(2)、保证良好的电能质量。电压、频率是电能质量的主要衡量指标。我国规定电压的偏移值为额定电压的±5%,频率不能偏移额定值的±0.2Hz。(3)、保证电力系统运行的经济性。在保证电能的可靠性、质量的前提下可以适当合理安排负荷以及采取无功补偿等措施来节约电能提高电力系统的经济性。
  二、电力系统运行中的事故
  电力系统运行中的事故主要有两种,一种是自然灾害、人员误操作等导致元器件的损坏而出现的事故称为电器元件事故;二是电力系统在运行中频率或者电压的变化导致的事故称为系统事故。随着电力系统容量的不断增加以及电力系统联络性的扩大,系统事故往往会造成巨大的经济损失和人们生活的混乱。
  1、系统频率下降引起的事故
  负荷的有功功率发生变化会引起频率的变化。通常,电力系统内部都设置有一定容量的旋转备用和低频率减负荷装置,发生故障时,这些备用设备会迅速投入工作防止频率的进一步下降。但是如果频率不能尽快回复,电力系统在低频率下运行,稳定性很差,若此时再失去平衡,将会引起系统内发电机低频投切,形成电源功率恶性循环,最终造成大面积的停电,即频率崩溃。
  2、系统电压下降引起的事故
  电力系统中的电压水平与电力系统中的无功率有关。当电力系统中的无功率增加时,输电线路电壓损耗增加,线路末端的电压下降。因此,当电力系统中的无功电源短缺时,电网电压将会大幅度下降,母线电压的静态稳定性遭到破坏。当电压降落到一定程度出现电压崩溃的时候会发生使系统瓦解的灾难性事故,此时系统中大量的负荷电动机将停止转动,大量发电机组将甩掉负荷,甚至导致电力系统发生震荡。
  3、系统稳定性破坏引起的事故
  电力系统在正常运行时,各发电机之间相互保持同步运行,当电力系统发生稳定性破坏时,各发电机失去同步,特别是输送端的发电机,其转速将会急剧上升,当转速超过发电机过时保护整定值时,发电机出口断路器会自动跳闸并停机。这样会使电力系统确定情况更加严重,此时对于接收功率的负荷受端系统,必须及时切断一部分负荷。如果在联合电力系统中,局部系统稳定性破坏将导致整个电网连锁性稳定性遭到破坏,供电不足要对局部网切除大量负荷,造成大面积的停电,从而导致经济损失,给人民生活造成混乱。
  三、电力系统的自动化控制技术
  1、电力系统频率及有功功率调节的控制技术
  电力系统中发电量的控制有三种情况:一是由同步发电机调速器来实现的控制;二是自动发电控制实现的控制;三是按照经济调度要求实现的控制。这其中第一种控制是频率的一次调节,使用调速器来调节,并且所有的发电机组都参与调频,但是调频的幅度有限,只能实现有差调节。第二种则是频率的二次调节,只有指定的发电机组的参与调节,并且是由调频器来实现的,可以实现无差调节,并且调节幅度大,可以手动调节还可以自动控制调节。第三种则是对频率的三次调频,实际上是对有功功率的优化调配。
  2、电力系统电压及无功功率调节的控制技术
  负荷的无功功率QL增加,则输电线路的电压损耗?U会增加,此时调节发电机使之增发电压补足电压损耗,使电压U保持在额定电压UN水平上。
  常用的电力系统电压的调节控制技术有三种。(1)、发电机控制调压。控制同步发电机的励磁电流,可以改变发电机的端电压。对于由发电机直接供电的小系统,供电线路不长,数电线路上的电压损耗不大,可以采用发电机直接控制电压方式进行调压。(2)、控制变压器变比调压。带有分解抽头的变压器可以通过调节分压抽头实现不同的变比来输出所需要的电压,因此可以通过调节变压器的抽头来实现调压控制。(3)、利用无功功率补偿设备进行调压。无功补偿方式经常采用并联同步调相机、静止补偿器、电容器等设备。无功补偿设备补偿负荷无功功率的增加,电源端不需要增发无功功率,?U为零,从而保证了电网的电压保持不变。对于三种调节电压的方式应该首先考虑发电机调压,因为此方法不需要增加附加设备,投资少。其次,在无功功率电源充足的情况下,可以采用变压器有载调压,既灵活又方便。在无功功率电源不足的情况下要增加无功功率电源,因此可以采用无功功率补偿设备进行调压。
  3、提高电力系统稳定性的控制技术
  发电机励磁控制是改善电力系统稳定运行的重要手段,发电机励磁系统附加控制,即电力系统稳定器(PSS),它可以提高电力系统稳定性。它在电压作为反馈信号的基础上,引入一个辅助反馈信号的二阶超前矫正环节。通常情况下,PPS在某一给定运行方式和某一电网振荡频率下设计参数,在参数设计选择合适的情况下,可以改善系统阻尼特性和提高稳定性。但是PSS控制系统容易受电力系统运行状态或者网络结构变化的影响,并且抗干扰能力差。
  参考文献
  [1] 郭培源,《电力系统自动控制新技术》,科学出版社
  [2] 孙莹,王葵,《电力系统自动化》,中国电力出版社
  [3] 李庚银,《电力系统分析基础》,机械工业出版社
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