【文章內(nèi)容簡介】 路把電能送到用戶地區(qū)才能得到充分利用。火電廠雖然能通過燃料運(yùn)輸在用電地區(qū)建設(shè)電廠，但隨著機(jī)組容量的擴(kuò)大，運(yùn)輸燃料常常不如輸電經(jīng)濟(jì)。于是就出現(xiàn)了所謂坑口電廠，即把火電廠建在礦區(qū)，通過升壓變電站、高壓輸電線、降壓變電所 (站 )把電能送到離電廠較遠(yuǎn)的用戶地區(qū)。隨著高壓輸電技術(shù)的發(fā)展．在地理上相隔一定距離的發(fā)電廠為了安全、經(jīng)濟(jì)、可靠供電．需將孤立運(yùn)行的發(fā)電廠用電力線路連接起來。首先在一個(gè)地區(qū)內(nèi)互相連接，再發(fā)展到地區(qū)和地區(qū)之間互相連接，這就組成統(tǒng)一的電力系統(tǒng)。 通常將發(fā)電廠、變電所、用電設(shè)備之間用電力網(wǎng)和熱力網(wǎng)連接起來的整體，叫做動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)中的電氣部分，即發(fā)電機(jī)、配電裝置、變壓器、電力線路及各種用電設(shè)備連接在一起組成的統(tǒng)一整體。稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中由各級電壓等級的輸配電線路及升降壓變電所組成的部分，稱為電力網(wǎng)。在我 國習(xí)慣將電力系統(tǒng)稱作電網(wǎng)，例如華中電力系統(tǒng)稱為華中電網(wǎng)。電力線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著輸送和分配電能的任務(wù)。由電源向電力負(fù)荷中心輸送電能的線路，稱為輸電線路或送電線路。送電線路的電壓較高，一般在 110kV及以上。主要擔(dān)任分配電能任務(wù)的線路，稱為配電線路，配電電壓較低，一般在 35kV 及以下。為了研究和計(jì)算方便，通常將電力網(wǎng)分為地方電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)。電壓在 110kV 及以上、供電范圍較廣、輸送功率較大的電力網(wǎng)，稱為區(qū)域電力網(wǎng)。電壓在 110kV 以下、供電距離較短、輸電功率較少的電力網(wǎng)，稱為地方電力網(wǎng) 。電壓在 6～ 10kV 的配電阿．稱為中壓配電網(wǎng)。城市電網(wǎng)中 35kV 的配電網(wǎng)亦稱為中壓配電網(wǎng)。電壓為 380／ 220V 的配電網(wǎng)。稱為低壓配電網(wǎng)。但這種劃分方式，其間井投有嚴(yán)格的界限。 第三節(jié) 電力系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用 具有變革性重要影響的三項(xiàng)新技術(shù)： 電力系統(tǒng)的控制研究與應(yīng)用在過去的 40多年中大體上可分為三個(gè)階段 :基于傳遞函數(shù)的單輸入、單輸出控制階段 。線性最優(yōu)控制、非線性控制及多機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制階段 。智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術(shù)困難有 : (1)電力系統(tǒng)是一個(gè)具有 強(qiáng)非線性的、變參數(shù) (包含多種隨機(jī)和不確定因素的、多種運(yùn)行方式和故障方式并存 )的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)。 (2)具有多目標(biāo)尋優(yōu)和在多種運(yùn)行方式及故障方式下的魯棒性要求。 (3)不僅需要本地不同控制器間協(xié)調(diào) ,也需要異地不同控制器間協(xié)調(diào)控制。 智能控制是當(dāng)今控制理論發(fā)展的新的階段 ,主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題 。特別適于那些具有模型不確定性、具有強(qiáng)非線性、要求高度適應(yīng)性的復(fù)雜系統(tǒng)。 智能控制在電力系統(tǒng)工程應(yīng)用方面具有非常廣闊的前景 ,其具體應(yīng)用有快關(guān)汽門的人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò) 適應(yīng)控制 ,基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的勵(lì)磁、電掣動(dòng)、快關(guān)綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ,多機(jī)系統(tǒng)中的 ASVG(新型靜止無功發(fā)生器 )的自學(xué)習(xí)功能等。 DFACTS (1)FACTS概念的提出 在電力系統(tǒng)的 發(fā)展 迫切需要先進(jìn)的輸配電技術(shù)來提高電壓質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時(shí)候 ,一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術(shù) —— 柔性交流輸電系統(tǒng) (FACTS)技術(shù)悄然興起。 所謂 “ 柔性交流輸電系統(tǒng) ” 技術(shù)又稱 “ 靈活交流輸電系統(tǒng) ” 技術(shù)簡稱 FACTS,就是在輸電系統(tǒng)的重要部位 ,采用具有單獨(dú)或綜合功能的電力 電子 裝置 ,對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù) (如電壓、相位差、電抗等 )進(jìn)行調(diào)整控制 ,使輸電更加可靠 ,具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術(shù)、微機(jī)處理技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng) ,以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運(yùn)行性能和電能質(zhì)量 ,并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術(shù)。 (2)FACTS的核心裝置之一 —— ASVC的研究現(xiàn)狀 各種 FACTS裝置的共同特點(diǎn)是 :基于大功率電力電子器件的快速開關(guān)作用和所組成逆變器的逆變作用。 ASVC是包含了 FACTS裝置的各種核心技術(shù)且結(jié)構(gòu)比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。 ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構(gòu)成 ,其輸出的三相交流電壓與所接電網(wǎng)的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓 ,而且可以在故障后的恢復(fù)期間穩(wěn)定電壓 ,因此對電網(wǎng)電壓的控制能力很強(qiáng)。與旋轉(zhuǎn)同步調(diào)相機(jī)相比 ,ASVC的調(diào)節(jié)范圍大 ,反應(yīng)速度快 ,不會(huì)發(fā)生響應(yīng)遲緩 ,沒有轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的機(jī)械慣性、機(jī)械損耗和旋轉(zhuǎn)噪聲 ,并且因?yàn)?ASVC是一種固態(tài)裝置 ,所以能響應(yīng) 網(wǎng)絡(luò) 中的暫態(tài)也能響應(yīng)穩(wěn)態(tài)變化 ,因此其控制能力大大優(yōu)于同步調(diào)相機(jī)。 (3)DFACTS的研究態(tài)勢 隨著高科技產(chǎn)業(yè)和信息化的發(fā)展 ,電力用戶對供電質(zhì)量和可靠性越來越敏感 ,電器設(shè)備的正常運(yùn)行甚至使用壽命也與之越來越息息相關(guān)。可以說 ,信息時(shí)代對電能質(zhì)量提出了越來越高的要求。 DFACTS是指應(yīng)用于配 電系統(tǒng)中的靈活交流技術(shù) ,它是 Hingorani于 1988年針對配電網(wǎng)中供電質(zhì)量提出的新概念。其主要內(nèi)容是 :對供電質(zhì)量的各種問題采用綜合的解決辦法 ,在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。 GPS統(tǒng)一時(shí)鐘的新一代 EMS和動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng) (1)基于 GPS統(tǒng)一時(shí)鐘的新一代 EMS 目前應(yīng)用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側(cè)重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側(cè)重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集 (SCADA)系統(tǒng)。前者記錄數(shù)據(jù)冗余 ,記錄時(shí)間較短 ,不同記錄儀之間缺乏通信 ,使得對于系 統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)特性分析困難 。后者數(shù)據(jù)刷新間隔較長 ,只能用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。兩者還具有一個(gè)共同的不足 ,即不同地點(diǎn)之間缺乏準(zhǔn)確的共同時(shí)間標(biāo)記 ,記錄數(shù)據(jù)只是局部有效 ,難以用于對全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的分析。 (2)基于 GPS的新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng) 基于 GPS的新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng) ,是新動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有 SCADA的結(jié)合。電力系統(tǒng)新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng) ,主要由同步定時(shí)系統(tǒng) ,動(dòng)態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機(jī)四部分組成。采用 GPS實(shí)現(xiàn)的同步相量測量技術(shù)和光纖通信技術(shù) ,為相量控制提供了實(shí)現(xiàn)的條件。 GPS技術(shù)與相量測量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物 —— PMU(相量測量單元 )設(shè)備 ,正逐步取代 RTU設(shè)備實(shí)現(xiàn)電壓、電流相量測量(相角和幅值 )。 電力系統(tǒng)調(diào)度監(jiān)測從穩(wěn)態(tài) /準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)監(jiān)測向動(dòng)態(tài)監(jiān)測發(fā)展是必然趨勢。 GPS技術(shù)和相量測量技術(shù)的結(jié)合標(biāo)志著電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測和實(shí)時(shí)控制時(shí)代的來臨。 隨著 計(jì)算 機(jī)技術(shù) ,控制技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展 ,電力系統(tǒng)自動(dòng)化面臨著空前的變革。多媒體技術(shù)、智能控制將迅速進(jìn)入電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域 ,而信息技術(shù)的發(fā)展 ,不僅會(huì)推動(dòng)電力系 統(tǒng)監(jiān)測的發(fā)展 ,也會(huì)推動(dòng)電力系統(tǒng)控制向更高水平發(fā)展。 第四節(jié) 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容 按照電能的生產(chǎn)和分配過程，電力系統(tǒng)自動(dòng)化包括電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、火力發(fā)電廠自動(dòng)化、水力發(fā)電站綜合自動(dòng)化、電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置、供電系統(tǒng)自動(dòng)化、電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化等 7個(gè)方面 ,并形成一個(gè)分層分級的自動(dòng)化系統(tǒng) (見圖 )。區(qū)域調(diào)度中心、區(qū)域變電站和區(qū)域性電廠組成最低層次；中間層次由省 (市 )調(diào)度中心、樞紐變電站和直屬電廠組成，由總調(diào)度中心構(gòu)成最高層次。而在每個(gè)層次中，電廠、變電站、配電網(wǎng)絡(luò)等又構(gòu)成多級控 制。 （ 1）電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化 現(xiàn)代的電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實(shí)時(shí)計(jì)算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測、運(yùn)行工況計(jì)算分析和實(shí)時(shí)控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠(yuǎn)動(dòng)端，位于調(diào)度中心的部分稱為調(diào)度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動(dòng)電壓與無功控制、負(fù)荷預(yù)測、最優(yōu)機(jī)組開停計(jì)劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復(fù)等程序組成。 （ 2）火力發(fā)電廠自動(dòng)化 火力發(fā)電廠的自動(dòng)化項(xiàng)目包括 ：①廠內(nèi)機(jī)、爐、電運(yùn)行設(shè)備的安全檢測，包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)視、屏幕顯示、越限報(bào)警、故障檢出等。②計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)火至并網(wǎng)的全部自動(dòng)起動(dòng)過程。③有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配和自動(dòng)增減。④母線電壓控制和無功功率的自動(dòng)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(jì)算機(jī)輸出通過外圍設(shè)備去調(diào)整常規(guī)模擬式調(diào)節(jié)器的設(shè)定值而實(shí)現(xiàn)監(jiān)督控