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2020年2月14日,星期五

电力系统运营商的角色

电力系统操作员



电力系统运营商的角色 


电力系统运营商最关心的是电网的可靠性或安全性。操作员控制从发电厂到客户的实际电力流量。他们还与邻近的控制区域合作,以管理电力的进出口。将电力供应与消费者需求相匹配是这些运营商的主要重点之一。 

正常情况下执行的任务和操作 

在正常情况下执行许多任务和操作。以下功能是最基本的操作员角色。 

调度与控制 -他们操作高压直流转换器设备,抽头变换变压器,移相变压器,断路器以及电压控制设备。调度员在先导板上监视设备并记录读数,这是传输网格系统的地图,显示了传输电路的状态以及与变电站和工厂的连接。很多时候,您要做的就是监视系统。在那里很重要,但是时间 可能看起来很长,尤其是在系统运行良好且几乎没有执行维护活动的情况下。 

能源需求预测 -执行的最重要的任务是客户的期望’近期的能源需求。这通常是未来24到96个小时每小时发电功率的预测。此预测基于历史负荷模式和天气预测。根据日出,日落和温度条件的不同,取决于赤道上方的位置,冬季,夏季,春季和秋季之间的负载模式会非常明显。影响负载模式的其他因素包括云量,星期几和假期。 


能源需求

市场权威 -市场和交换交易运营商’重点放在能源批发市场上。他们还与其他操作一起使用,以缓解安全违规情况下的问题。


欧洲电力现货市场

监视负载到容量资源 -下一步是将每小时的预计购买和销售总额输入自动发电控制程序。该自动发电控制程序在发电,客户负载需求与购买和销售之间执行平衡,并提供其频率偏差义务。 

监控频率 -此自动发电控制程序还保持恒定的频率和准确的时间。如果一方的一代无法履行其平衡义务,则频率将偏离60赫兹,并在时间上造成误差。当发生频率偏差时,自动发电控制程序将应用其频率偏差计算以使频率恢复正常。 

能源对账 -另一个任务是能源核算,是与其他公用事业公司之间的预定交易和实际交付量(包括损失)的事后核对。在此对帐期间,将确定计划的实际交付量之间的差异以及累积的无意识能量。在大多数情况下,无意识的能量会通过投资回收期得到纠正。 

停电协调 -同样重要的另一个任务是安排出于维护和其他原因的设备停机计划。这需要与维护人员进行沟通和协调,他们要求获得授权才能在电气设备上工作。为了在电气系统上执行工作,需要获得许可或许可。为了提供许可或许可,必须进行研究以确定在要求的时间范围内使设备停止服务的后果。 


技术人员在停电期间修复传输线

很多时候,这需要与地区可靠性主管部门进行协调。这些研究是在意外情况下进行的。换句话说,系统必须在停机期间保持稳定和安全,并发生最坏的意外情况。这种分析是通过电力传输系统的现代计算机模型完成的。 中断调度任务由负责传输操作的小组执行,并且需要与可靠性协调器进行协调。 


提交容量资源 -在承诺发电机组满足这些能源需求之前,将预定义的运营储备量添加到预计的能源需求中。然后,根据与发电站的讨论来确定其可用性,发电机组承诺在接下来的24到96小时内满足这些要求(包括储备)。此步骤称为“单位承诺”。  

与其他电力生产商开展交易  -通常,在交付单位并确定是否存在可供出售的接入能力或需要购买以弥补发电能力不足的情况之后,个人便会去市场出售多余的或购买不足的产品。这些事务由交换机构审查。 


电力系统操作员的高级工具 


SCADA -通过SCADA扫描程序从整个系统的变电站的远程终端设备中收集模拟信息。可通过图表和表格显示的实时和研究版本向您提供此信息。 


电力系统SCADA

信息包括母线电压,线路流量,变压器流量和变压器油温。使用最新的控制系统,您将可以对几乎所有可控制的设备和功能进行物理控制。 SCADA意味着监督控制和数据采集。 

电力系统模拟器 能源管理计算机系统还有其他工具可以帮助您执行职责。这些工具包括传输系统的数学模型,例如潮流研究,应急评估研究和状态估计程序。 


电力系统模拟器


状态估计程序可计算未知的系统值,检查实际计量值的相对精度并计算未知的计量量,是当今最有用的工具。此外,为避免重大停电,系统操作员和停电协调员还可以使用基于详细研究的操作指南。在使系统操作员可以使用这些操作指南之前,要经过可靠性管理部门的审查和批准。 

系统控制器 -您可以作为系统操作员使用控制功能。使用单线图和表格显示以及这些控制功能,您可以打开或关闭断路器和自动重合闸,控制第一端和第二端重合闸,以及打开或关闭转换跳闸继电器。 

电力系统中的保护继电器

保护继电器


保护继电器功能

保护的 devices that are used to protect electrical systems &设备通常具有一项或多项功能。 Protective 继电器检测故障情况并启动断路器跳闸 在发生严重损坏之前,请给故障的设备或电路断电。

基本功能包括:
  1. 提醒操作人员异常或潜在危险 危险情况或跳闸电路已通电的事实。
  2. 如果出现以下情况,自动中断流向设备的电流 发生潜在的危险故障。
  3. 必要时自动为备用设备供电,以使 维持系统运作。
样本保护中继方案

保护继电器的共同特点
  1. 可靠性-必须在应有的前提下运行。
  2. 速度-必须能够响应故障并隔离 可能会损坏的设备。
  3. 简洁性-从经济原因以及 以提高维护效率。
  4. 灵敏度-能够在故障发生后立即检测到 -仅隔离故障区域。

协调

继电器配合是指保护继电器在电力系统中按适当的顺序或顺序跳闸。这是为了避免系统中未发生故障的分支跳闸。需要继电器协调以最小化继电器来隔离故障部件&断路器操作。

保护继电计划中协调的重要性

保护区

建立保护区以保护某些 components such as:
  • 发电机
  • 变形金刚
  • 巴士
  • 马达

ANSI设备编号

保护方案中的每个继电器都有特定的功能,并对电力系统中遇到的某种类型的故障做出响应。 

ANSI设备编号。在电力系统的设计中,ANSI标准设备编号(ANSI / IEEE Standard C37。2《电力系统设备功能编号,缩写和触点名称标准》)标识了保护设备(如继电器或断路器)的功能。

样例ANSI设备名称

基本保护  


特征
保护
ANSI设备 Number
A
差动继电器动作 每当流入和流出的电流之间存在差异时 这三个阶段中的任何一个。
发电机短路保护
87
B
故障的结果 相绕组之一中的绝缘
发电机接地故障保护
64
C
可能是由于跳闸造成的 断路器或励磁绕组(转子)短路
发电机励磁损失
40
D
当没有足够的时候就会发生 蒸汽流向涡轮以驱动发电机
发电机电动机保护
32
E
如果发生以下情况,继电器会使馈线断路器跳闸 发生过电流情况
总线过流保护
51
F
如果发生欠压情况, 继电器使断路器跳闸到母线上的负载 欠压损坏。
总线欠压保护
27
G
如果接地,继电器会感应 它并操作警报以警告操作人员
母线接地检测与保护
64
H
如果变压器发生故障, 流过电流互感器的电流变得不平衡。
变压器差动保护 Relay
87



电子保护继电器


如今,由于其更高的精度并允许更紧密的系统协调,因此大多数使用的保护继电器都是电子类型的。而且,固态继电器的精度要高于机电继电器。 

固态继电器的一大特点是保留了操作历史。而且,当将继电器联网在一起时,可以将其同步到主时钟,并且可以记录所有重要事件。 

沟通


可以使用RS232或RS 485连接将电子保护继电器与本地计算机连接。这些可用于继电器配置,监视和故障排除。最特别的是,这些中继现在提供了用于联网的以太网功能。电力系统中继电器之间的通信使通过通信链路交换输入和输出成为可能,从而减少了硬接线的数量。 


保护继电器通讯 

2019年九月28日星期六

不平衡故障分析:单线接地故障


图片来源:UNACADEMY

在三相系统中,单线接地故障发生在系统的一根线或某相意外接地时。在这种情况下,系统中会产生不平衡的电压以及不平衡的电流。

参见单线接地故障样本 Calculation

原则上,所有序列分量,即正,负和零序列分量将串联连接。见文章: 如何在不平衡系统中开发序列网络?

在这方面,下面的图可以进一步表示。

单线接地故障


从上图可以看出,故障电流等于Ia。另一方面,Ib和Ic都将为零,因为不会有从该相流过的故障电流。

因此,这种情况下的故障电流可总结为:
  • 故障电流 A = Ia
  • 故障电流 B = 0
  • 故障电流 C = 0
使用对称分量的原理,我们可以获得相应的序列值。 (请参阅文章:什么是对称组件?)

  • I0 = IA 
  • I1 = IA
  • I2 = IA
因此,我们可以将序列网络描述如下: 


在这种情况下,所有序列分量网络,即正,负和零序列都串联连接。这将确认所有顺序电流的相等性。

参见单线接地故障样本 Calculation

如何在不平衡故障系统中开发时序网络?


故障分析是电力系统研究中非常重要的部分。没有故障分析,我们将无法确定系统中不同保护设备的确切规格。因此,在处理不平衡系统时,故障分析可能会变得更加乏味。不平衡系统中故障电流的计算始于顺序网络的发展。

因此,对称分量法被广泛用于进行计算。尽管已经有可以代表手动计算执行的计算机软件,但是,仍然需要了解故障分析的基本概念。

来自上一篇文章 对称成分 解释了如何将不平衡向量转换为三组相等的向量,即:正序,负序和零序分量。

因此,这些值也具有等效的序列网络,例如 变压器时序网络, 和别的。

三相系统中存在三种不平衡故障:
  • 单线接地故障-当系统的一相意外接地时会发生此故障。 
  • 线对线故障-当两个带电导体意外连接时会发生此故障。 
  • 双线对地故障-当两相意外接地时会发生。 

定义系统的顺序网络后, 它们的连接方式取决于故障的类型。 常见并联故障类型的顺序网络连接 are shown.

1.单线接地故障: 在这种类型的故障中,正序,负序和零序组件串联连接。因此,所有顺序电流都具有相似的值,即I1 = I2 = I0。



2.线对线故障或相间故障:  在这种类型的故障中,零序网络不存在。唯一涉及的网络分别是正序和负序,并且两个网络并联连接。如下图所示,负序电流与正序电流相反。 I1 =-I2。


3.双线对线故障: 在这种类型的故障中,所有顺序网络都并联连接。通过顶部节点中的简单基尔科夫电流定律,我们可以得出I1 + I2 + I0 = 0。


其余分析可以使用复杂数量的电路分析来完成。

看更多,

什么是对称分量?



对称分量法通过将不平衡系统转换为三组平衡相量来进行分析。

假设三相电流Ia,Ib和Ic不平衡。这些值可以由其对应的对称分量表示,例如:

  • 正序列:I1
  • 负序:I2
  • 零序:I0
为了找到上述成分的值,将使用以下矩阵公式。


相值到序列分量

在哪里:

α= 1 ë120 度。

从上面的公式我们可以得出, 

I0 = 1/3 (IA + IB + IC)

I1 = 1/3(IA + IB * a + IC * a * a)

I2 = 1/3(IA + IB * a * a + IC * a)




在该图中,不平衡相量被分解为平衡相量。从上图可以看出,Va1(正序列)以Va1,Vb1和Vc1的序列逆时针旋转,这些向量大小相等,相距120度。 

在相同情况下,Va2(负序列)也以序列f Va2,Vc2和Vb2逆时针旋转。负序列向量的大小也相等,相距120度。 

在这里,可以通过查看向量旋转的顺序和顺序来区分正序和负序之间的差异。 

最后,Va0(零序列)具有大小相等的向量,但是这些向量彼此同相。意思是向量之间没有位移角。 

同样,在给定对称分量值的情况下,可以使用以下矩阵公式将其转换回相位值:

序列分量到相位值矩阵

例子: 
电气系统的三个不平衡电流为Ia = 100 ë50安;磅= 75 ë35 A;集成电路= 65 ë45.找到相应的对称分量值?
根据以上公式,
I0 =   1/3 (Ia + Ib + Ic)
I1 = 1/3(Ia + Ib * α+ Ic * α*  α)
I2 = 1/3(Ia + Ib * α*  α+ Ic α)
笔记: α= 1 ë120 度。
 计算值,结果为:
I0 = 80 ë44 A.
I1 = 16 ë74 A
I2 = 7 ë 77 A.

对称组件在以下方面非常重要 计算故障分析。这是因为电力系统的所有部分(例如电动机,发电机,变压器和传输线)都可以由其相应的代表 顺序网络组件。


2018年3月30日星期五

高压直流输电线路


资料来源:www.electronicshub.com


挑战

由于发电站会产生交流(AC)电,而公用事业公司会向用户提供交流电,为什么有时最好以高压直流(HVDC)的形式传输电?
It’这是一个有趣的问题,因为大多数电力传输也使用三相交流电。那么直流输电如何适合现代电网呢?

在过去的100年中,AC一直是向家庭和企业传输电力的首选全球平台。然而,高压交流输电有一些局限性,首先是输电能力和距离限制,而且不可能直接连接两个不同频率的交流电网。

随着新能源时代的到来以及建立更智能电网的需求,高压直流输电有望增长到超越传统位置的水平,成为交流输电的补充。

用于水下装置


HVDC现在是海底电力传输和异步交流电网互连的首选方法,可提供高效,稳定的传输和控制能力。高压直流输电也是长距离大功率输电的首选技术,它能够在很长的距离内以低电损耗发送大量电能。这使其成为克服风能,太阳能和水力发电等可再生能源的巨大问题的关键技术–这些资源很少位于需要它们的人口中心附近。

在特定情况下,选择HV​​DC而不是AC来传输功率的原因通常很多而且很复杂。从技术观点,即可控性的观点来看,HVDC是必要的或期望的。或HVDC导致总投资降低,包括更低的损失,和/或在环境方面更优越。

在许多情况下,基于技术,经济和环境优势的组合,高压直流输电线路是合理的。

它是如何工作的?


在现代,它将通过新的可再生能源提供电力。 这些资源将是 交流发电机,通常情况下,其能量将沿着集电极线传输。 这些集电极线随后将连接到变电站,在该变电站中将收集功率,并且电压将从集电极线的电压转换为公共电压(例如345,000伏)。 然后,将使用称为晶闸管的功率电子开关将电源转换为DC(称为整流)的过程。  

然后,电力将沿着称为HVDC传输线的一组导体传输数百英里,然后再转换回AC(此过程称为逆变),再次将晶闸管用作开关设备。 将直流电转换回交流电后,将其转换为与其连接的电网的公共电压(例如,对于500,000伏特或765,000伏特 清洁线’s projects).  

然后,这些电力由本地公用事业公司通过互连的电网分配给家庭和企业。 

来源: 
  • ABB
  • 清洁能源

2016年11月06日星期日

电力系统稳定性


什么是电力系统稳定性?


互联电源系统的稳定性在于其恢复正常的能力 在遭受某种形式的干扰后或稳定运行。 相反,不稳定是指表示失去同步或 失步。稳定性考虑已被认为是必不可少的 电力系统规划的一部分很长一段时间。 

与互连的系统 它的规模不断扩大,并遍及广阔的地理区域, 维持各种同步变得越来越困难 电力系统的各个部分。 

电力系统的动力学特征在于其基本特征 below: 

1.同步扎带表现出的典型行为是: 逐渐增加最大极限,超出该极限 无法保持同步,也就是说,它失去了步调。 

2.该系统基本上是具有惯性的弹簧惯性振荡系统 同步带提供的机械作用和弹簧作用,其中 功率传递与正弦(delta)成正比(对于小delta; delta是相对 机器的内角)。 

3.由于功率传递与sin d成正比,因此方程 确定系统动力学对于造成较大扰动的非线性 角度变化。 非线性系统特有的稳定性现象如下 因此,电力系统表现出与线性系统不同的特点 (稳定到一定程度的扰动,并且不稳定 disturbances).

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