电力系统机网协调理论与管理PDF电子书下载

第一篇 理论篇 3

第一章 电力系统稳定性及稳定控制 3

第一节 绪论 3

一、现代电力系统的基本特性 3

二、电力系统稳定性 3

第二节 电力系统的三道安全防线 5

一、电力系统安全稳定的三级标准 5

二、电力系统安全稳定运行的三道防线 6

三、安全稳定三级标准和电力系统三道防线的特点 6

第三节 电力系统小干扰稳定性 7

一、电力系统小干扰稳定性的基本概念和振荡类型 7

二、电力系统小干扰稳定性的分析方法 7

三、小干扰稳定的控制 8

第四节 电力系统暂态稳定性 9

一、电力系统暂态稳定性的基本概念 9

二、单机无穷大电力系统的暂态稳定性分析 10

三、多机电力系统暂态稳定性的数值分析方法 12

四、电力系统暂态稳定控制 13

第五节 电力系统电压稳定性 15

一、静态电压稳定的基本概念 15

二、暂态电压稳定的基本概念 18

三、电力系统电压稳定控制及电压崩溃的预防 20

第六节 电力系统次同步振荡 22

一、电力系统次同步振荡的基本理论 22

二、汽轮发电机轴系与电力系统控制设备间的扭振相互作用 26

三、电力系统次同步振荡的抑制 27

第七节 水电群集中送出系统的稳定特性及控制措施 28

一、概述 28

二、水电群系统孤网的频率问题 29

三、水电群孤网的高压问题 33

四、水电群孤网的频率和电压控制措施 36

五、小结 38

第二章 发电厂电气设备介绍 39

第一节 能源与发电 39

第二节 发电厂主要电气设备 42

一、概述 42

二、变压器 43

三、高压断路器 44

四、高压隔离开关 47

五、高压负荷开关和高压熔断器 48

六、互感器 49

七、母线 50

八、防雷装置 51

第三节 发电厂电气主接线 52

一、单母线接线 52

二、单母线分段接线 53

三、单母线带旁路母线接线 54

四、单母线分段带旁路母线接线 54

五、双母线接线 55

六、双母线分段接线 55

七、双母线带旁路母线接线 56

八、二分之三断路器接线 56

九、单元接线 57

十、桥形接线 58

十一、角形接线 59

第三章 发电机组励磁系统 60

第一节 概述 60

第二节 励磁系统的原理 61

一、励磁系统及其分类 61

二、励磁控制系统的主要任务 66

第三节 电力系统稳定计算用励磁系统数学模型 66

一、已有的励磁系统数学模型介绍 69

二、新增的励磁系统数学模型介绍 69

第四节 励磁系统对电网运行的影响 77

一、对提高静态稳定的作用 77

二、对提高电力系统暂态稳定的作用 77

三、对提高电力系统动态稳定的作用 78

四、机网协调方面的作用 78

五、对励磁控制系统的稳定性的要求 79

第五节 电力系统稳定器的原理与实践 79

一、低频振荡原因分析 80

二、电力系统稳定器原理及参数选择 87

第四章 发电机组调速系统 89

第一节 概述 89

第二节 调速系统简介 89

一、汽轮机调速系统类型与介绍 89

二、汽轮机保护系统 92

三、水轮机调速系统类型和介绍 93

四、水轮机调节系统的模型和基本环节 96

五、水轮机调节系统对电力系统稳定的影响 100

第三节 火电机组一次调频的性能及影响因素 101

一、阀位控制方式下一次调频 101

二、DEH功率控制方式下一次调频 103

三、协调方式下一次调频 104

第四节 调速系统对电力系统稳定的影响分析 105

第五章 电厂的监控系统 110

第一节 火电厂的分散控制系统基础 110

一、概述 110

二、分散控制系统的构成原理 112

三、分散控制系统的组态过程 116

四、分散控制系统的特点 117

五、典型分散控制系统介绍 118

第二节 水电厂监控系统 124

一、概述 124

二、设计原则 124

三、类型 124

四、系统结构 125

五、系统组成 127

六、系统功能 128

七、监控系统性能指标 133

第三节 水电厂监控系统典型方案 136

一、雨城电站计算机监控系统 136

二、铜头电站计算机监控系统 138

三、小关子电站计算机监控系统 138

四、硗碛电站计算机监控系统 141

第六章 涉网继电保护 144

第一节 高压输电线路的纵联保护 144

一、概述 144

二、输电线路纵联保护的基本原理 144

三、输电线路纵联保护的通信通道 145

四、高频保护的通道工作方式与信号类型 148

五、远方跳闸保护 150

六、闭锁式纵联方向保护 150

七、闭锁式距离纵联保护基本原理 152

八、允许式纵联保护 153

九、光纤纵联电流差动保护 155

第二节 线路自动重合闸 160

一、概述 160

二、输电线路的三相一次重合闸 161

三、超高压线路的单相自动重合闸 164

第三节 母线保护 166

一、概述 166

二、母线差动保护 167

三、母线其他保护 174

第四节 电力变压器保护 177

一、概述 177

二、变压器纵差保护 179

三、变压器分侧纵差保护和零序差动保护 187

四、变压器相间短路的后备保护 189

五、变压器接地短路的后备保护 191

六、变压器的过励磁和过负荷保护 193

七、变压器非电量保护 195

第五节 发电机保护 196

一、概述 196

二、发电机的定子绕组短路故障的保护 197

三、发电机定子绕组单相接地保护 203

四、发电机过负荷保护 205

五、发电机的低励失磁保护 209

六、发电机的失步保护 217

第七章 电网的通信系统 220

第一节 电力通信系统的发展过程 220

第二节 电力通信系统的业务内容 220

第三节 电力通信系统的组成 221

第四节 电力通信系统对电网安全稳定运行的影响 222

第五节 电力通信系统的相关规程规范和管理制度 223

第八章 电网的自动化系统 224

第一节 概述 224

第二节 电力系统远动 226

一、信息采集与处理 226

二、信息传输 227

三、电力系统远动通信规约 228

第三节 电网调度自动化 228

一、数据采集和监控（SCADA）功能 229

二、自动发电控制（AGC） 229

三、自动电压控制（AVC） 229

四、能量管理系统（EMS） 230

五、调度员模拟培训（DTS） 231

第四节 自动发电控制（AGC） 231

一、孤立系统中的AGC 231

二、互联电力系统中的AGC 232

第五节 自动电压控制（AVC） 234

一、概述 234

二、AVC的构成 235

三、AVC的关键技术和难点 236

第六节 电力系统二次安全防护 236

一、电力系统二次安全防护的目的 236

二、电力系统二次安全防护的总体原则 236

三、电力二次系统的安全区划分 237

第七节 四川省调现有主要调度自动化系统介绍 237

一、能量管理系统（EMS） 237

二、WAMS系统 237

三、OMS系统 238

四、AVC系统 238

五、调度数据专网 238

六、TMR系统 238

七、水调自动化系统 239

八、在线安全稳定预警与控制决策系统 239

九、调度计划管理系统 239

十、安控集中管理系统 239

十一、四川电网实时运行可视化分析预警系统 239

十二、雷电定位监测系统 240

十三、调度自动化综合监控系统 240

第九章 电厂常用的安全自动装置 241

第一节 电厂送出稳定控制装置 241

一、分类 241

二、功能要求 241

三、元件投／停运行状态判别 243

四、故障判据 243

五、过载判断 244

六、控制措施 245

七、电厂稳定控制装置的配置 245

八、通道防误处理 246

第二节 远方切机装置 246

第三节 高频高压切机装置 246

第四节 低频低压解列装置 247

第五节 失步解列装置 247

第六节 低频功率振荡解列装置 248

一、装置功率突变量启动判据 249

二、功率振荡判据 249

第七节 水轮机组低频自启动装置 250

第十章 水情自动测报系统 251

第一节 概述 251

第二节 系统结构 251

第三节 工作制式 252

第四节 站网布设原则 253

第五节 通信系统设计 253

第六节 水情自动测报系统的功能 254

第十一章 广域测量系统 257

第一节 广域测量系统的原理 257

一、系统运行的需求及广域测量系统的优点 257

二、广域测量系统的基本组成 257

第二节 WAMS与电网安全运行的关系 259

一、历史事件相关数据查询 259

二、对机组调频、调压等辅助服务的考核 260

三、WAMS对低频振荡现象的监测、分析与控制 260

第二篇 管理篇 265

第一章 电厂涉网设备的选型 265

第一节 电力系统重要一次设备技术要求 265

一、前言 265

二、规范性引用文件 265

三、发电机技术指标 267

四、变压器技术指标 269

五、GIS及断路器技术指标 270

六、互感器及耦合电容器技术要求 271

七、外绝缘技术要求 272

八、接地装置技术要求 273

九、金属氧化锌避雷器技术要求 274

十、架空线路技术要求 275

第二节 电厂监控系统的选型 276

一、火电厂监控系统系统选型 276

二、水电厂计算机监控系统选型 279

第三节 发电机励磁系统的选型 286

一、概述 286

二、标准、规程和相关文件 286

三、励磁方式的选择 287

四、励磁调节器 287

五、调节器的通道结构 288

六、励磁变压器的选择 289

七、起励和灭磁 289

八、自并励静止励磁系统 290

九、主要励磁设备厂家 294

第四节 调速器及其附属设备 295

一、概述 295

二、标准和规程 295

三、对调速器及其附属设备的要求 296

第五节 继电保护和安全自动装置 298

一、概述 298

二、标准、规程和相关文件 298

三、继电保护装置的配置 300

四、继电保护和安全自动装置的选型 300

第六节 通信设备配置、选型 301

一、总的配置、选型要求 301

二、引用的标准、规程和相关文件 301

三、光纤通信设备配置、选型要求 302

四、调度交换机配置、选型要求 302

五、微波设备配置、选型要求 303

六、电力载波设备配置、选型要求 303

七、通信电源配置、选型要求 303

第七节 电厂自动化设备选型 304

一、自动化设备选型的一般要求 304

二、引用的标准、规程和相关文件 304

三、计算机监控系统的远动通信主机 306

四、电能量采集终端 307

五、相量测量装置（PMU） 308

六、调度数据网设备 310

七、二次安防设备 311

第二章 涉网设备的调试和试验 313

第一节 新、改扩建电厂涉网安全试验的要求 313

第二节 励磁系统参数实测和建模及PSS试验 314

一、目的及要求 314

二、内容和方法 314

第三节 发电机进相运行试验 319

一、目的及要求 319

二、内容及方法 320

第四节 调速系统参数实测和建模试验 321

一、试验目的及要求 321

二、汽轮机测试内容 322

三、水轮机测试内容 323

四、调速系统测试需要收集的参数 325

第五节 发电机组一次调频试验 329

一、试验目的 329

二、机组调节系统参数 329

三、试验测点及仪器 329

四、机组一次调频试验内容 329

第六节 AGC试验 330

一、调试条件 330

二、调试参数核查 331

三、给定值方式测试 331

第七节 AVC试验 332

一、调试条件 332

二、调试参数核查 332

三、给定值方式测试 333

第三章 电厂涉网设备调度运行管理 334

第一节 电厂调度运行管理相关规定 334

一、基本原则 334

二、系统的正常操作与调整 334

三、异常情况的处理 335

四、违反调度管理制度的处理原则 336

第二节 设备检修、新设备投运及异动 336

一、检修计划安排的原则 336

二、检修类型的分类 337

三、检修计划的报送 337

四、检修申请的办理及执行 338

五、检修统计与考核 339

六、新设备投运前期工作 340

七、新设备启动投运 340

八、设备异动管理 341

第三节 并网发电厂的无功电压管理及运行调整 341

一、无功电压管理的有关规程规定 341

二、电压质量标准 342

三、发电机组无功电压调整能力的有关要求 342

四、四川电网无功电压管理机构和相关职责 343

五、并网发电厂的无功电压管理职责 343

六、并网发电厂的无功电压运行调整和控制 344

七、主网电压合格率统计考核和电压调整的主要手段 344

第四节 涉网保护运行管理 345

一、继电保护技术监督方面的要求 345

二、工程设计、基建阶段的管理要求 346

三、运行管理要求 347

四、并网电厂继电保护专业工作的考核 348

五、直接涉及电网安全运行的发电厂相关保护定值要求 349

六、继电保护运行总结格式 350

第五节 发电机组励磁系统运行管理 350

一、励磁系统前期设计要求 350

二、励磁系统招标选型 351

三、励磁系统资料报送及管理 351

四、励磁系统投产前管理 351

五、励磁及PSS功能投退管理 352

六、励磁及PSS参数实测要求 352

七、励磁系统电压控制方式要求 352

八、励磁系统及PSS的运行维护要求 353

九、励磁系统及PSS的定值要求 353

十、励磁系统及PSS的其他要求 353

第六节 发电机组调速系统及一次调频运行管理 353

一、调速系统运行管理的一般性要求 354

二、一次调频的指标 354

三、一次调频和二次调频（AGC）的配合 355

四、一次调频的调度运行管理 356

第七节 电网自动发电控制系统（AGC）运行管理 357

一、概述 357

二、电网AGC系统的调节模式 357

三、AGC受控电厂（机组）运行控制方式 357

四、职责分工 358

五、电网AGC系统的运行管理 359

六、电网AGC系统异常及事故处理 360

七、检修管理 360

第八节 电网自动电压控制系统（AVC）运行管理 361

一、概述 361

二、管理职责 361

三、AVC主站及电厂AVC子站运行控制方式 363

四、电厂AVC子站系统的调度管理要求 363

五、电厂AVC子站系统异常及事故处理 364

六、电厂AVC子站系统检修管理 364

七、电厂AVC子站系统的考核与评价 365

第九节 通信设备运行管理要求 366

一、概述 366

二、通信设备运行管理的一般原则 366

三、运行维护和管理职责界面 367

四、通信设备检修、维护管理 368

五、故障处理 369

六、通信运行方式 369

七、通信站及设备运行条件 371

八、新设备投运 372

九、频率管理 372

十、电厂并网运行条件 373

十一、统计与分析 373

第十节 调度自动化系统运行管理 374

一、组织体系 374

二、调度管辖和运行维护范围划分 374

三、运行管理基本规则 374

四、一般运行管理 375

五、计划检修和非故障临时检修 376

六、故障处理 378

七、新设备投产 378

八、运行统计 379

第十一节 水电厂水情、防汛等运行管理 379

一、职责及主要工作 379

二、水文气象管理 379

三、水调自动化系统管理 380

四、水情自动测报系统运行管理 380

五、水情信息上报 381

六、防汛管理 381

第四章 电厂安全稳定运行管理机制 383

第一节 电厂的安全管理 383

一、建立健全安全生产责任制 383

二、重视日常安全例行会议工作 384

三、加强不安全事件的管理 385

四、特种设备及特种作业的管理 386

五、外委工程的安全管理 387

六、应急管理 388

七、安全投入保障管理 391

八、隐患排查治理管理 391

九、重大危险源管理 391

第二节 电厂的运行管理 392

一、运行值班管理 392

二、交接班制度 393

三、运行操作管理 394

四、工作票及操作票管理 395

五、巡回检查制度 396

第三节 电厂的技术管理 398

一、设备台账管理 398

二、设备运行分析管理 398

三、技术改造管理 399

四、安全性评价管理 400

五、科学试验管理 401

六、技术监督管理 401

七、技术规程管理 403

八、定值管理 405

九、二次系统安全防护管理 405

第四节 电厂安全稳定运行考核管理 406

一、电厂安全稳定运行考核概述 406

二、电厂安全稳定运行考核的方法及流程 406

第五章 电厂涉网设备运行管理和运行维护 408

第一节 继电保护装置 408

一、保护装置的巡视检查 408

二、运行管理 408

三、运行维护 412

四、保护装置的常见异常现象和故障处理 415

第二节 调速系统和有功负荷调整 416

一、调速系统的巡视检查 416

二、运行管理 416

三、运行维护 418

四、频率异常处理 420

第三节 励磁系统和无功负荷调整 420

一、励磁系统的巡视检查 420

二、运行管理 421

三、运行维护 422

四、励磁系统的常见故障及处理原则 427

第四节 安全自动装置 429

一、安全自动装置的巡视检查 429

二、运行管理 429

三、运行维护 430

四、常见异常和故障处理 431

第五节 并网电厂高压侧或升压站电气设备 431

一、各种设备巡视检查的要求 431

二、运行管理 432

三、运行维护 439

四、典型事故处理 440

第六节 计算机监控系统 445

一、计算机监控系统的巡视检查 445

二、运行管理 445

三、运行维护 447

四、常见异常和故障处理 447

第七节 防止机网事故措施 450

一、防止大型变压器损坏事故 450

二、防止发电机损坏事故 453

三、防止发电机非全相运行和非同期并网措施 457

主要参考文献 461