电力系统基础知识

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电力系统是指由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。其主要功能是将自然界的一次能源（如煤炭、石油、水力、风力、太阳能等）通过发电厂转化为电能，并通过输电网络高效地传输到用户端，最终为各类设备提供动力或能量支持。

发电发电是电力系统的起点，主要通过火力发电、水力发电、核能发电、风力发电、光伏发电等方式实现。不同的发电方式具有各自的优缺点，例如火电技术成熟但污染较大，而可再生能源发电清洁环保但受自然条件限制。

输电电能从发电厂传输至负荷中心需要经过高压甚至超高压输电线路。输电电压通常在110kV以上，以减少电能在长距离传输中的损耗。交流输电和直流输电是两种主要形式，其中直流输电适用于超远距离大容量输送。

变电变电站是电力系统的重要组成部分室内篮球场施工组织设计，用于改变电压等级，满足不同场景的需求。升压变压器将发电厂的低电压提升至适合远距离传输的高电压，而降压变压器则将高电压转换为适合用户使用的低压。

配电配电环节负责将电能从输电网分配到终端用户。配电网一般采用中低压（如10kV、380V/220V），并通过复杂的网络结构确保供电可靠性和灵活性。

用电用电环节涉及工业、商业及居民生活等多个领域。随着社会的发展，电能的应用范围不断扩大，智能化用电设备和节能技术也逐渐普及。

总之，电力系统是一个复杂且高度集成的网络，其稳定运行对国民经济和社会发展至关重要。现代电力系统正朝着智能化、绿色化方向发展，以适应新能源接入和低碳经济的需求。

包括：主变压器内部故障的差动保护、主变压器零序保护、主变压器瓦斯保护、高压厂用变压器保护；

包括：相间短路的纵联差动保护、发电机定子绕组匝间短路保护、发电机定子绕组的单相接地保护、发电机低励失磁保护、励磁回路一点接地保护、励磁回路两点接地保护、转子表层过热（负序电流）保护、发电机的逆功率保护、发电机失步异常运行保护、定子绕组对称过负荷保护、发电机变压器组公用继电保护；

包括：母线差动保护、电流相位比较式母线保护；

异步电动机和电容器的保护

（2）供电系统的单端电网的保护：

供电线路常见的故障对架空线来说，有断线、碰线、绝缘子被击穿、相间飞弧、短路以及杆塔倒塌等；对电缆来说，应其直接埋地或敷设在混凝土管、隧道等，受外界因素影响较少，除本身绝缘老化的原因外，只有某些特殊情况下，如的基下沉、土壤含有杂质、建筑施工破坏、热力网影响等，才会使相间或相地之间绝缘击穿或断裂，但是电缆接头连接不良或由于污垢而产生的故障，占其全部故障的70%以上。

工业企业供电线路基本上是开式单端供电网络，厂区内距离较短，所以线路保护并不复杂，常用的保护装置有：定时限或反时限的过电流保护；低电压保护；电流速断保护；中性点不接地系统的单相接地保护等。

当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时就使断路器跳闸或给出报警信号的装置称为过电流保护装置，它有定时限和反时限两种。

⒈定时限过电流保护装置

⒉反时限过电流保护装置

低电压保护主要用于以下几个方面。

低电压闭锁的过电流保护

用于电动机的低电压保护

电动机采用低电压保护的目的是当电网电压降低到某一数值时，低电压保护装置动作，将不重要的或不允许自起动的电动机从电网切除，以保证重要电动机在电网电压恢复时，顺利自起动。

四、中性点不接地系统的单相接地保护

中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压值不变，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高了√3倍，流经故障点的电容电流Ic是正常时每相对地电容电流Ic0的3倍。因此在供电系统中采用中性点不接地系统的目的是，当系统发生几率最多的单相接地故障时，一般并不要求立即将电源切断，这是因为这种故障并不影响接于线电压上电气设备的正常工作，仍可继续运行。但如果流过故障点的接地电流数值较大时，就会在接地点间产生间歇性电弧以致引起过电压、损坏绝缘，发展成为相间或两相对地短路，扩大故障。因此，对中性点不接地系统应当装设绝缘监测装置，必要时还可装设零序电流保护。

电力变压器是供电系统中的重要设备，它的故障对供电的可靠性和用户的生产、生活将产生严重的影响。因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设适当的保护装置。

变压器的故障一般分为内部故障和外部故障两种。

变压器的内部故障主要有绕组的相间短路、绕组匝间短路和单相接地短路，内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组绝缘，烧坏铁心，还可能使绝缘材料和变压器油受热而产生大量气体，引起变压器油箱爆炸。

变压器常见的外部故障是引出线上绝缘套管的故障从而可能导致引出线的相间短路或接地短路。

变压器的不正常工作状态有：由于外部短路和过负荷而引起的过电流，油面的过度降低和温度升高等。

对于变压器的故障种类及不正常运行状态，变压器一般应装备下列保护。

它能反应（油浸式）变压器油箱内部故障油面降低，瞬时动作于信号或跳闸。

差动保护或电流速断保护

它能反应变压器内部故障和引出线的相间短路、接地短路，瞬时动作于跳闸。

它能反应变压器外部短路而引起的过电流，带时限动作于跳闸，可作为上述保护的后备保护。

它能反应过载而引起的过电流，一般作用于信号。

它能反应变压器温度升高和油冷却系统的故障。

电力系统20世纪60年代以前主要采用电磁型保护，70年代是电磁型、晶体管保护并用时期， 20世纪60年代末期，国外提出用计算机构成继电保护的倡议，当时的计算机硬件非常昂贵。还不具备商业性生产这类保护装置的条件，早期的研究工作是以小型机为基础的。出于经济上的考虑，采用一台小型计算机来实现多个电气设备或整个变电站的保护功能，但这种方案的可靠性显然受到限制。

70年代中期，随着大规模集成电路技术的发展，微型计算机进入实用阶段，性价比和可靠性大为提高，为微机保护的使用化打下了硬件基础。

经过30多年的发展和变化，目前微机保护已经在电力系统的各个变电站、发电厂和供电线路上广泛使用。

微机继电保护装置是通过数字量输出实现对断路器等的控制。易于解决常规保护难于解决的问题，对于相同的硬件，可以通过算法的不同，实现不同的保护。这样，也就可以通过改善算法来不断完善保护性能，而不需改动硬件。通过软件算法的改善，可以较好地解决原有模拟继电保护装置难于解决的问题。在各种保护方法中，考虑到了电力系统的各种情况，具有很强的综合分析和判断能力。由于计算机的通用性，因此，在继电保护硬件的基础上，可以很方便地通过增加软件的方法获得保护之外的功能。

目前的微机保护装置均设有通信接口，这样可方便地将各地保护装置纳入变电站综合自动化系统，实现远方修改定值、投切保护装置。

3、变电所综合自动化系统

综合自动化系统的基本功能

综合自动化系统的结构和配置

综合自动化系统的基本功能

变电站在电力系统中是不可缺少的重要环节，因为变电站是电力系统中通过变压器进行电压的升降和进行电能交换的地点；变电站也是电能不同电压等级的母线进行重新分配的地点；变电站还是不同电压等级线路的始端或终端，因此变电站是电力系统中重要的“调节与控制中心”；特别是电力与无功的调节中心；

变电站又是电力系统中重要的“信息源”与“信息中继站”。

因此变电站对电力系统的安全、稳定运行，保证对用户供电可靠性与电能质量起着不可替代的作用。

变电站的设备主要可以分为：

一次设备：变压器（含主变压器、所用变压器、消弧线圈等）；开关（高压断路器、隔离开关、空气开关等）；电抗器；母线、电力电缆、电力线路、瓷瓶、支架等。

二次设备：电压互感器、电流互感器、阻波器、耦合电容器以及“控制”、“测量”、“保护”、“自动装置”、“远动”、“通讯”等设备。

变电站需完成的功能大概有63种，归纳起来可分为以下几种功能组：

控制、监视功能，自动控制功能某小区土方工程施工方案-secret，测量表记录功能，继电保护功能，与继电保护有关的功能，接口功能，系统功能。

结合我国的情况，变电站综合自动化系统的基本功能可用监控子系统、微机保护子系统与远动通信子系统来说明。

综合自动化系统的结构合配置

变电站综合自动化系统的发展过程与集成电路技术、计算机技术、通信技术和网络技术密切相关。随着高科技的不断发展，综合自动化系统的体系结构也不断发生变化，其性能和功能不断提高。从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、分布集中式、分散与集中相结合和全分散式等四种类型

变电站综合自动化系统是一个技术密集、多专业技术相互交叉、相互配合的系统。它是在计算机硬件和软件技术、数据通信技术的基础上发展起来的。它综合了变电站内除一次设备和交直流电源以外的全部二次设备微机监控系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏和变送器柜、远动装置及中央信号系统等功能；微机保护子系统代替了电磁式或晶体管式的保护装置；还可根据用户需要，微机保护子系统和监控系统相结合，综合了故障录波、故障测距和小电流接地等子系统功能。

2）设备操作监视屏幕化

变电站实现综合自动化后，无论是有人值班，还是无人值班大运盛城（四期）i标住宅工程冬雨期施工方案，操作人员不是在变电站内，就是在主控站或调度室内，面对彩色屏幕显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视与操作。

综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机或微型计算机组成，采用分布式结构，通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各子系统连接起来，构成一个分级分布式的系统。

4）通信局域或网络化、光缆化