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I——用电设备的运行电流,A。
功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。
(1)自然功率因数:
是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数,或者说用电设备本身所具有的功率因数。
自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质,电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高,等于1,而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低,都小于1。
(2)瞬时功率因数:
是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。
瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。
(3)加权平均功率因数:
是指在一定时间段内功率因数的平均值,其计算公式为:
提高功率因数的方法有两种,一种是改善自然功率因数,另一种是安装人工补偿装置。
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有功与无功的区别及作用
2007年12月26日星期三15:
17
通俗的讲
电压电流同相位,电源向负载供电,负载把电能转换成其他能量,叫有功。
电压电流不同相位部分,电源与负载之间交换电能,这部分(除线路损耗外)电能不转换(电磁以外的)成其他能量,叫无功。
有功功率
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。
定义:
有功功率:
在交流电路中,电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率),称为"
有功功率"
。
有功功率过低导致线损增加、容量下降、设备使用率下降,从而导致电能浪费加大。
无功功率
电网中的感性负载(如电机,扼流圈,变压器,感应式加热器及电焊机等)都会产生不同程度的电滞,即所谓的电感。
感性负载具有这样一种特性-----即使所加电压改变方向,感性负载的这种滞后仍能将电流的方向(如正向)保持一段时间。
一旦存在了这种电流与电压之间的相位差,就会产生负功率,并被反馈到电网中。
电流电压再次相位相同时,又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场,这种磁场反向电能就被称作无功功率。
在具有电感或电容的电路中,在每半个周期内,把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来,然后,再释放,又把贮存的磁场(或电场)能量再返回给电源,只是进行这种能量的交换,并没有真正消耗能量,我们把这个交换的功率值,称为"
无功功率"
无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
有功和无功区别的形象比喻
修水利需要挖土方运土,运土时用竹筐装满土,挑走的土好比是有功功率,挑空竹筐就好比是无功功率,目的是将土运到大堤上(有功功率由发电机经线路到用户消耗掉),竹筐不是没用,没有竹筐泥土怎么运到堤上呢?
(无功用于建立和维持磁场,将电能转换为磁场能,由磁场能转换为电能,例如变压器一次线圈里是电路,只存在电的联系,通过只有磁路联系的铁芯,将电能转换为磁场能,再由铁芯和二次线圈将磁场能转换为电能)。
无功功率过高的缺点
1)无功功率会导致电流增大和视在功率增加,导致系统容量下降;
2)无功功率增加,会使总电流增加,从而使设备和线路的损耗增加;
3)使线路的压降增大,冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。
配电网中的电感性电气设备如变压器、电动机、电焊机、空调器、洗衣机、电冰箱、钠灯、日光灯等投入运行后,不仅要从电力网中吸收有功功率用于做功,而且还要吸收无功功率建立磁场,这样就导致电力客户的自然功率因数一般都比较低。
我国对电力客户的用电,规定了必须达到的功率因数标准。
有功可以直接测量;
有功与无功混在一起,无法直接区分开来,可以
在分析和计算由三相电源、三相负裁(也可能有单相负、以及连接这些电源和负超酌导线所组成的三相电路径常要用到相、线电压和相、线电流的概念,挠分述如为了解其概念,先介绍几个常用术语
端线(俗称火线)——连接电源和负载各相端点的导线,称为端线。
中点(中性点)——三相电源中三个绕组末端,也可以是三个绕组首端)的连接点,称为三相电源中点或中性点,三相负载星形连接点,称为负载的中点或中性点。
中线——连接电源中点和负载中点的导线,称为中线(有时以大地作为中线,此时中线又称为地线)
线电压——端线之间的电压称为线电压。
相电压——每相绕组或每相负载上的电压,称为相电压。
线电流——流过端线的电流称为线电流。
相电流——流过各相绕组或各相负载的电流称为相电流。
下面讨论电源和负载的两种连接方式,即星形连接和三角形连接时的相、线电压和相、线电流之间的关系。
1.星形连接(丫连接)如图1所示:
图1
图中UAB、UBC、UCA为线电压,UAN、UBN、UCN为相电压;
N为电源中性点,N'
为负载中性点,NN'
连线称为中线。
图2
星形连接时,电源的线电压与相电压的相量图如图2。
从相量图上可看出,线电压导前相电压30°
电角度,即UAB导前UAN30°
,UBC导前UBN30°
,UCA导前UCN30°
当星形电源各相电动势对称时,线电压也是对称的,彼此间相位差为120°
从数量关系来看,线电压有效值是相电压有效值的
倍。
即:
星形连接时,线电流等于相电流。
2.三角形连接(Δ连接)如图3所示:
图3
三角形连接时,相电压等于线电压。
线电流滞后相电流30°
,即:
IA滞后IAB30°
;
IB滞后于IBC30°
IC滞后ICA30°
相量关系如图4:
从数量关系看,线电流有效值等于相电流有效值的
3.三相电路的功率
在三相对称电路中,不论那种连接方式都是:
一、变电站自动化技术概述
1、实施目的
(1)传统变电站存在的缺陷
●安全性、可靠性
●快速性、实时性
●运行管理与自动化水平
(2)变电站综合自动化系统的概念
●常规变电站二次设备构成
●综合自动化系统构成
●技术特点
(3)变电站自动化实施目的
●设备间相互交换信息、数据共享
●常规二次设备,简化二次接线
●提高供电质量,提高电压合格率
●提高变电站安全可靠运行
●提高电力系统运行、管理水平
(4)变电站综合自动化的特点
●功能综合化
●分部分散式系统结构
●测量显示数字化
●操作监控屏幕化
2、发展历程
(1)早期国外起步20世纪80年代
(2)国内起步20世纪90年代初期
(3)20世纪90年代中期——国内变电站自动化技术现状
3、应用历程
(1)远动技术
(2)监控技术
(3)综合自动化技术
4、发展趋势
(1)IEC61850
(2)高集成化、数字化、标准化
二、远动技术
远动技术是一门多学科技术,是集通信、控制、数据采集等于一体,在电力调度自动化和变电站监控系统中发挥着重要作用
(一)远动终端
1、概念
远动终端装置简称RTU(RemotoTerminalUnit),应用通信技术完成遥测、遥信、遥控和遥调等功能
2、特点
远离对象现场又能使主站或调度了解、掌握、控制电力系统运行的装置
3、基本功能
(1)“四遥”
(2)数据处理
(3)数据转发
(4)规约转换
(5)装置自诊断
(二)“四遥”
“四遥”即遥信、遥测、遥控、遥调,是变电站自动化系统的基本功能,也是变电站自动化系统最初要实现的目的。
1、遥信
(1)定义
开关量输入,反映电力系统结构、状态的量
(2)接线方式
●通过光电隔离接入RTU或测控(图2)
●通过继电器隔离接入RTU或测控(图3)
●常规控制盘开关量转换器(图4)
(3)防抖与展宽
开关量是一个矩形方波,RTU(测控)对它的分辨有一定的限度,宽度小于一定的时限,RTU(测控)将不能分辨。
防抖举例:
景园街110kV自投动作信号,RTU默认设置的防抖时间20ms,此YX实传不收时,将防抖改为10ms,信号能够正常上送。
(4)设计注意事项
●回路中防止串入强电
●YX公共端分开
●采用可断端子
2、遥测
电力系统中运行参数电流、电压、有功功率、无功功率等模拟量输入
(2)输入通道
●传感器(Transducer)
把生产过程中的非电量(物理量)转换成电量(电流或电压)的器件称为传感器
●信号处理环节
将传感器输出的信号放大或处理成与A/D转换器所要求的输入相适应的电压水平
●多路转换开关(Multiplexer)
使多个模拟信号共用一个采样保持器和A/D转换器进行采样和转换
●采样保持器(SampleHolder)
在A/D进行采样期间,保持输入信号不变的电路称采样保持电路
●A/D转换器(AnalogtoDigit)
将模拟量输入转换成数字量,以便由计算机读取,进行分析处理
A/D转换器主要技术指标:
Ø
分辨率
精度
转化时间
电源灵敏度
量程
输出逻辑电平
工作温度范围
(3)两种采样方式比较
●直流采样
将现场的模拟量先转换成直流电压或电流信号,再送至A/D转换器进行转换,即A/D转换器采样的模拟量为直流信号
直流采样特点:
采样程序简单
抗干扰能力强
实时性差
需要立的变送器屏
●交流采样
对交流电流和交流电压采集时,输入至A/D转换器的是与电力系统一次电流和一次电压同频率、大小成比例的交流电压信号
交流采样特点:
实时性好
反映实际波形
采样、计算程序复杂
两种采样方式比较:
适用点
算法
3、遥控
数字控制量输出;
由主站发送至RTU改变设备状态的控制命令
(2)执行过程
CPU→译码→控制端口→I/O设备→发出电压脉冲→启动控制继电器→接通相应控制回路
4、遥调
模拟量输出,连续或断续改变设备运行参数的有关信息
变压器分头的BCD码表示:
BCD码:
108421
YX点号:
YX1YX2YX3YX4YX5
分头位置(10进制)=10×
(YX1)+8×
(YX2)+4×
(YX3)+2×
(YX4)+1×
(YX5)
例如:
分头位置为12,则相应的遥信为YX1为1;
YX2为0;
YX3为0;
YX4为1;
YX5为0
第二章变电站综合自动化系统
一、定义
将变电站的二次设备(包括控制,信号,测量,保护,自动装置,远动装置)利用微机及计算机通信技术经过功能重新组合和优化设计,对自动控制,测量,运行操作及协调的综合性自动化系统
二、系统特点
1,横向综合
利用计算机手段将不同厂家的设备连接在以起。
2,纵向综合
在站控层提供信息,优化,综合处理分析和增加新的功能,增加变电站内部各控制中心间的协调能力
三,功能要求
1,开发式系统
2.标准化接口
3.维护方便性
四、典型结构
1、110KV及以下配置为单网结构
2、220KV及以上配置为双网结构
3、集控站监控系统
配置为双网结构
五、软件配置
1、系统软件
提供稳定的操作系统,包括完整的操作系统软件包,各种软件维护和开发工具,操作系统具有良好的实时性能。
2、支持软件
包括数据库及数据库管理系统,计算机通信支持软件。
3、人机会话系统
(1)数据库定义
(2)汉字.图符生成工具
(3)画面生成与修改
(4)打印报表生成和修改
(5)操作保护
4、软件开发
5、具有防毒软件
6、集控站监控系统操作防误软件
7、系统数据及通道调试软件
六、监控子系统
1、系统功能
监控系统作为变电站监视、测量、控制、运行管理的主要手段,其监控范围包括:
全站断路器、隔离开关、接地开关、主变中性点接地开关、调压开关
(1)实时数据采集与处理
信号分类
处理方法
(2)数据库的建立与维护
实时数据库
历史数据库
(3)操作控制
五防恔验
操作权限
遥控互锁
检修挂牌闭锁
(4)电压无功自动控制(VQC)
(5)报警处理
计时功能
计次功能
累计运行时间报警
(6)事故顺序记录(SOE)
(7)画面生成与显示
监控画面要求
输出方式及要求
(8)在线计算与制表
各类报表
(9)远动功能
直采直送
标准通信规约
主备通道
(10)时钟同步
(11)人机联系
值班员与计算机对话的窗口,值班员可借助鼠标或键盘方便地在CRT屏幕上与计算机对话
(12)系统自诊断与自恢复
在线诊断各软件和硬件的运行工况,当发现异常及故障时能及时显示和打印报警信息,并在运行工况图上用不同颜色区分显示
(13)与其他设备的接口
智能设备、各级调度通信接口、电能量计量系统
2、性能要求
3、机房环境要求
七、监控信息的类型和分析
1、遥性变位(COS)与事件(SOE)
2、信息筛选与优化
(1)目的
减少或合并正常运行监视的重要信息,强化重要信息
(2)原则
经常上报的信息
不经常上报的信息
合理设置信息采集位置
3、串口信息分析
4、光字牌
(1)目的
从状态上更接近常规变电站的运行监视模式,给运行人员的监盘工作提供更为人性化的人机界面
(2)动作要求
信号动作未复归,未确认
信号动作未复归,已确认
信号动作已复归,未确认
5、事故追忆
为了详细分析重现事故现象,要求在发生事故时,将事故前后一段时间内的有关YX及YC量记录下来的功能
6、报警
(1)异常报警
(2)事故报警
事故报警设置目的
事故总信号实现方式
所以保护跳闸信号合并方式
非受控开关跳闸信号生成方式
八、电压无功综合控制系统
1、控制原理
为了使电压与无功达到所需的值,通常采用改变主变分接头档位和投切电容器或电抗器来改变系统的电压和无功
2、调节设备对电压,无功的影响
3、九区图
4、VQC闭锁信息
(1)整体闭锁
(2)单元闭锁
(3)间隔闭锁
主变调压闭锁
电容器投切闭锁
电抗器投切闭锁
九、变电站自动化系统通信技术
1、概述
变电站综合自动化系统的数据通信,包括两方面的内容:
一是综合自动化系统内部各
子系统或各种功能模块间的信息交换;
另一是变电站与集控站,调度的通信
2、发展过程
3、并行通信与串行通信
4、数据通信系统工作方式
5、数据通信系统同步方式
6、通信规约
(1)规约定义
为了正确地传送信息,必须有一套关于信息传送顺序,信息格式和信息内容等约定,这一套约定称为规约(协议)
(2)传输数据类型
(3)按传送方式分类
●循环式(主动上送)
按约定好的顺序和格式,间隔周期,子站自动发送信息至主站。
部颁CDT,部分变电站保护管理机的DNP
●问答式(polling)
主站根据需呀“调整”,“召唤”子站的各种信息。
典型为:
SC1801。
部分厂家的网络103规约使用:
主动上送,问答相结合
(4)报文格式
(5)报文功能分类
(6)现有规约的使用情况
第三章变电站自动化系统故障分析与处理
一、自动化系统故障预案实例
实例一:
某站212开关主站遥控失败
(1)类别
集控站监控系统:
厂站为RTU,遥控为实点,通过RTU的遥控模块实现
(2)现象
212为馈线开关,四方微机保护装置,信息上送采用串口方式,管理局也为四方。
遥控为RTU实点。
停电传动时发现,主站无法操作212开关,系统报出遥控失败
(3)原因分析
监控主站遥控联点错
主站数据库遥控号错误
通道有干扰
RTU遥控点配置错误
RTU遥控继电器故障
RTU遥控回路断线或虚接
开关机构故
(4)制定安全措施
●将主站系统的相关程序做好备份,将厂站RTU配置做好备份,防止误改监控或RTU配置文件
●在查线和检查时,使用工具做好绝缘,防止人身触电;
运行设备做好安全措施,防止走错间隔,防止误拉合运行开关
(5)检查及处理
检查主站调度员机上的遥控联点是否正确。
结论:
正确
主站遥控号与厂站RTU遥控号核对。
检查通道误码率。
正常
检查212开关对应的遥控继电器。
外观正常
就地拉合开关。
开关分合正常
检查遥控回路,测量212遥控电源正极。
无电
●检查说明的问题:
主站配置、远动通道、遥控继电器通信均无问题,开关机构及本体无问题。
检查遥控正极无,说明控制回路有问题
●故障原因:
查找控制回路,发现遥控转接端子箱内遥控正极虚接
●故障处理:
将遥控端子拧紧后,问题解决
实例二:
某站256开关遥控失败
(1)类别
当地监控:
适用各类监控系统的串口遥控
256开关为母联开关,使用四方微机保护装置,其控制、信号均采用串口通过管理机上送。
停电传动时发现,当地监控无法操作256开关,系统报出遥控返校失败
256微机保护装置主板有问题
256开关机构故障
256微机保护装置地址错
256微机保护装置通信面板故障
256切换手把切换不到位
256保护装置通信线断
10KV保护管理机死机
监控后台联点错
将监控系统的相关程序做好备份,将厂站前置机配置做好备份,将保护管理机配置做好备份,防止误改正确的配置文件
在查线和检查时,使用工具做好绝缘,防止人身触电;
检查调度员机上的遥控联点是否正确。
检查监控数据库遥控点配置与保护管理机是否正确。
检查10KV保护管理机上的“发送数据”及“接收数据”灯,是否交替闪烁。
且10KV保护管理机上的故障“黄”灯未亮。
正常
检查256保护装置地址是否正确。
切换256柜上的“遥控切换开关”,调度员机是否信息上送正确。
在256柜处,手动“分”、“合”操作。
动作无问题
256装置地址改为253装置(未运行)的地址,遥控操作。
动作无问题,256装置地址恢复
256保护装置、10KV管理机与监控的通信、10KV管理机与256保护装置的通信均无问题。
须再检查256的遥控报文是否正常;
或检查10KV管理机、RTU、监控系统的配置
检查监控系统中数据库的256遥控点号为81(从0开始);
检查前置机的SC1801配置文件中遥控槽只有10个,没有配256开关的遥控点
通过通信监视程序监视,在调度员机上做遥控时,10KV管理机没有收到256开关的遥控报文
检查前置机的SC1801配置文件,发现前置机配置文件不同
●结论:
前置机上的SC1801配置文件错,修改后问题解决
实例三:
220KV集控站
某集控主站监控机显示的A被控站的2212电流与实际不符
画面联点错误
数据库中遥测系数设置有误
数据
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