電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動化

1、North China Electric Power University第十二講 電網(wǎng)監(jiān)控與變電站綜合自動化主講人：李巖松North China Electric Power Universitypage22022-7-3正常運行狀態(tài)正常運行狀態(tài)(滿足負荷要求，有一定的安全儲備)警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)(預防性控制)恢復狀態(tài)恢復狀態(tài)(重新并列)恢復對用戶供電緊急狀態(tài)緊急狀態(tài)(緊急控制)系統(tǒng)崩潰系統(tǒng)崩潰(切機、切負荷、斷開線路)儲備系數(shù)減小或干擾頻率增大由于外界干擾使電壓頻率潮流越限解列安全不安全危險系統(tǒng)解列電力系統(tǒng)狀態(tài)North China Electric Power Universitypage

2、32022-7-3電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動化在電力系統(tǒng)中的地位和作用l信息就地處理系統(tǒng)繼電保護、低頻減載、勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)l信息集中處理系統(tǒng)RTU、SCADA、EMS兩者互相補充，不能相互替代兩者互相補充，不能相互替代North China Electric Power Universitypage42022-7-3電力系統(tǒng)的分層控制五級分層調(diào)度管理國家調(diào)度控制中心國調(diào)大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度控制中心網(wǎng)調(diào)省電網(wǎng)調(diào)度控制中心省調(diào)地市電網(wǎng)調(diào)度控制中心地調(diào)l調(diào)度基本原則：統(tǒng)一調(diào)度，分級管理，分層控制統(tǒng)一調(diào)度，分級管理，分層控制縣級電網(wǎng)調(diào)度控制中心縣調(diào)國調(diào)縣調(diào)網(wǎng)調(diào)省調(diào)地(市)調(diào)樞紐變電站、換流站樞紐變電站、換流站變電站

3、變電站變電站特大型電廠直屬電廠省屬電廠市屬電廠縣屬電廠North China Electric Power Universitypage62022-7-3l 收集各大區(qū)網(wǎng)省網(wǎng)信息，監(jiān)視重要監(jiān)測點運行工況并統(tǒng)計分析制作報表l進行大區(qū)互聯(lián)系統(tǒng)的各種計算，校核計算結果正確性并向下傳達l處理有關信息，參與規(guī)劃及各種指標制定和審查，做中、長期安全經(jīng)濟運行分析國調(diào)網(wǎng)調(diào) 負責跨省網(wǎng)的超高壓線路安全運行，按規(guī)定的發(fā)用電計劃及監(jiān)控原則進行管理，提高電能質(zhì)量和運行水平North China Electric Power Universitypage72022-7-3 實現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、經(jīng)濟調(diào)度以及有實用效

4、益的安全分析 進行負荷預計，制定開停機計劃和水火電經(jīng)濟調(diào)度的日分配計劃，閉環(huán)或開環(huán)的指導自動發(fā)電控制 省(市)間和有關大區(qū)電網(wǎng)的供/受電量計劃編制和分析 進行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟運行分析計算，通過計算機數(shù)據(jù)通信校核各種分析計算結果的正確性并上報、下傳。 進行大區(qū)電網(wǎng)繼電保護定值計算及其調(diào)整試驗 大區(qū)電網(wǎng)中系統(tǒng)性事故的處理 大區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)性的檢修計劃安排。1. 統(tǒng)計、報表及其它業(yè)務網(wǎng)調(diào)的具體任務North China Electric Power Universitypage82022-7-3省調(diào)負責省內(nèi)電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控、操作、事故處理和無功/電壓調(diào)整,并按照規(guī)定的發(fā)電計劃及監(jiān)

5、控原則進行管理，提高電能質(zhì)量和運行水平 實現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、經(jīng)濟調(diào)度以及有實用效益的安全分析 進行負荷預測，負責省網(wǎng)的安全運行，編制省網(wǎng)的運行方式，制定開停機計劃和水火電經(jīng)濟調(diào)度的日分配計劃和設備檢修計劃并下發(fā)，閉環(huán)或開環(huán)的指導自動發(fā)電控制。 地區(qū)間和有關省網(wǎng)的供/受電量計劃編制和分析 進行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟運行分析計算，通過計算機數(shù)據(jù)通信校核各種分析計算結果的正確性并上報、下傳。North China Electric Power Universitypage92022-7-3負責區(qū)內(nèi)的運行監(jiān)視，遙控、遙調(diào)操作、事故處理和無功/電壓調(diào)整，與省調(diào)和縣調(diào)交換實時信息。負

6、責所轄地區(qū)的用電負荷管理及負荷控制 監(jiān)控110KV以下等級電網(wǎng) 指揮系統(tǒng)的運行和倒閘操作。 充分發(fā)揮本系統(tǒng)的發(fā)供電設備能力，保證系統(tǒng)的安全運行和對用戶的連續(xù)供電。 合理安排運行方式，在保證電能質(zhì)量的前提下，使本系統(tǒng)在最佳方式下運行地(市)調(diào)縣調(diào)North China Electric Power Universitypage102022-7-3世界上典型的調(diào)度管理模式l統(tǒng)一電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度統(tǒng)一電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度u我國和世界上主要國家電網(wǎng)的組織形式我國和世界上主要國家電網(wǎng)的組織形式l聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度uPJM公司的組織形式公司的組織形式l聯(lián)合電網(wǎng)，聯(lián)合調(diào)度聯(lián)合電網(wǎng)，聯(lián)合調(diào)度u北美等少

7、數(shù)地區(qū)的組織形式北美等少數(shù)地區(qū)的組織形式North China Electric Power Universitypage112022-7-3遠動終端RTU“四遙四遙”功能功能1 遙測：遠程測量。采集并傳送運行參數(shù)，包括各種遙測：遠程測量。采集并傳送運行參數(shù)，包括各種電氣量和負荷潮流等。電氣量和負荷潮流等。2 遙信：遠程信號。采集并傳送各種保護和開關量遙信：遠程信號。采集并傳送各種保護和開關量信息信息3 遙控：遠程控制。接受并執(zhí)行遙控命令，主要是分遙控：遠程控制。接受并執(zhí)行遙控命令，主要是分合閘合閘4 遙調(diào)：遠程調(diào)節(jié)。接受并執(zhí)行遙調(diào)命令，調(diào)節(jié)發(fā)電遙調(diào)：遠程調(diào)節(jié)。接受并執(zhí)行遙調(diào)命令，調(diào)節(jié)發(fā)電機輸

8、出功率機輸出功率North China Electric Power Universitypage122022-7-3電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本功能l變電站自動化變電站自動化(綜自站綜自站)l配電網(wǎng)管理系統(tǒng)配電網(wǎng)管理系統(tǒng)(DMS)uDA，GIS，配電網(wǎng)重構，配電網(wǎng)重構，MIS，DSM需方管理需方管理l能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)(EMS)u數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(SCADA)u自動發(fā)電控制自動發(fā)電控制(AGC)和經(jīng)濟調(diào)度控制和經(jīng)濟調(diào)度控制(EDC)u電力系統(tǒng)狀態(tài)估計電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(State Estimator)u安全分析安全分析(Security Analysis)u調(diào)度員模擬培訓系

9、統(tǒng)調(diào)度員模擬培訓系統(tǒng)(DTS)North China Electric Power Universitypage132022-7-3第四章 變電站綜合自動化 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的眼和手North China Electric Power Universitypage142022-7-3調(diào)度自動化系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行子系統(tǒng) 信息傳輸子系統(tǒng) 信息處理子系統(tǒng) 人機聯(lián)系子系統(tǒng) 主站端系統(tǒng) 廠站端系統(tǒng) North China Electric Power Universitypage152022-7-3變電站自動化基本含義斷路器斷路器變壓器變壓器電容器電容器CT/PT電力系統(tǒng)二次設備

10、電力系統(tǒng)二次設備保護保護-變壓器、線路、電容器變壓器、線路、電容器RTU電度儀表電度儀表消弧線圈調(diào)諧消弧線圈調(diào)諧直流電源直流電源電力系統(tǒng)一次設備電力系統(tǒng)一次設備North China Electric Power Universitypage162022-7-3變電站自動化基本含義變電站自動化定義：變電站自動化定義：IEC T57IEC T57技術委員會正式采用的術語技術委員會正式采用的術語變電站二次設備按功能分為四大模塊變電站二次設備按功能分為四大模塊: : 繼電保護及自動裝置繼電保護及自動裝置; ; 儀器儀表及測量控制儀器儀表及測量控制; ; 遠動遠動; ; 當?shù)乇O(jiān)控。當?shù)乇O(jiān)控。 變電站自

11、動化是將變電站的二次設備經(jīng)過功能的組合和變電站自動化是將變電站的二次設備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、通信技術、信號處理技優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、通信技術、信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護、并與上級調(diào)度通信的綜合性自動化功能。測量、控制、保護、并與上級調(diào)度通信的綜合性自動化功能。 North China Electric Power Universitypage172022-7-3集中式變電站自動化系統(tǒng)典型配置 工作站 主控機 中心處理器 GPS 時鐘 遙控、遙調(diào)裝置

12、 遙測、遙信采集裝置 安全自動裝置 故障錄波裝置 VQC 繼電保護裝置 保護單元1 保護單元1 保護單元n 調(diào)制解調(diào)器 光端機 調(diào)度中心 通信 通道 網(wǎng)絡 North China Electric Power Universitypage182022-7-3 變電站設備 FIL FIL MPX A/H & ADC 數(shù)據(jù)通信控制器 PRU1 PRU8 保護子系統(tǒng) MPU CPU DTU 狀態(tài) 中間繼電器 狀態(tài) 控制 跳閘 跳閘 變電站設備 跳閘 跳閘 狀態(tài) 變電站自動化技術的發(fā)展SDCS-1日本關西電子公司日本關西電子公司/三菱三菱1975年開始年開始1979年完成樣機年完成樣機1980商品化生

13、產(chǎn)商品化生產(chǎn) 系統(tǒng)規(guī)模：系統(tǒng)規(guī)模： 3臺主變、臺主變、4回回77kV進線、進線、36回回6.6kV饋線，饋線，13臺微機臺微機North China Electric Power Universitypage192022-7-3變電站綜合自動化的特點 利用微機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)利用微機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏。代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏。l利用微機保護代替常規(guī)保護。利用微機保護代替常規(guī)保護。 能采集完整的運行信息，利用計算機的高速計能采集完整的運行信息，利用計算機的高速計算與邏輯判別能力實現(xiàn)監(jiān)視、控制、運行報告算與邏輯判別能力

14、實現(xiàn)監(jiān)視、控制、運行報告等功能。等功能。l功能綜合化、結構微機化、監(jiān)視屏幕化、運行功能綜合化、結構微機化、監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化。管理智能化。North China Electric Power Universitypage202022-7-3變電站自動化的基本內(nèi)容電氣量的采集和電氣設備電氣量的采集和電氣設備( (如斷路器如斷路器) )的狀態(tài)監(jiān)視、的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)?？刂坪驼{(diào)節(jié)。實現(xiàn)變電站正常運行的監(jiān)視和操作，保證變電站實現(xiàn)變電站正常運行的監(jiān)視和操作，保證變電站正常運行和安全。正常運行和安全。發(fā)生事故時，由繼電保護、安全自動裝置和故障發(fā)生事故時，由繼電保護、安全自動裝置和故障錄波器等完

15、成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅錄波器等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅速切除故障設備和完成事故后的恢復操作。速切除故障設備和完成事故后的恢復操作。 高壓電氣設備本身的在線檢測信息高壓電氣設備本身的在線檢測信息變電站自動化的內(nèi)容變電站自動化的內(nèi)容North China Electric Power Universitypage212022-7-3變電站自動化的基本內(nèi)容輸電線路保護輸電線路保護電力變壓器保護電力變壓器保護母線保護母線保護電容器保護電容器保護自動重合閘自動重合閘繼電保護構成繼電保護構成1 1、繼電保護的功能、繼電保護的功能North China Electric Power

16、Universitypage222022-7-3變電站自動化的基本內(nèi)容通信功能通信功能對時功能對時功能存儲各種保護整定值功能存儲各種保護整定值功能故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能1 1、繼電保護的功能、繼電保護的功能North China Electric Power Universitypage232022-7-3變電站自動化的基本內(nèi)容實時數(shù)據(jù)采集實時數(shù)據(jù)采集與處理：與處理：模擬量采集模擬量采集 狀態(tài)量的采集狀態(tài)量的采集脈沖量的采集脈沖量的采集數(shù)字量采集數(shù)字量采集運行監(jiān)視功能：運行監(jiān)視功能：變電站的運行工況和設備狀態(tài)進行自動監(jiān)變電站的運行工況和設備狀態(tài)進行自動監(jiān)視

17、，即對變電站各種狀態(tài)量變位情況的監(jiān)視，即對變電站各種狀態(tài)量變位情況的監(jiān)視和模擬量的數(shù)值監(jiān)視視和模擬量的數(shù)值監(jiān)視 2 2、監(jiān)視控制的功能、監(jiān)視控制的功能North China Electric Power Universitypage242022-7-3變電站自動化的基本內(nèi)容事故順序記錄與事故追憶功能事故順序記錄與事故追憶功能控制與安全操作閉鎖功能控制與安全操作閉鎖功能 諧波的分析和監(jiān)視功能諧波的分析和監(jiān)視功能 2 2、監(jiān)視控制的功能、監(jiān)視控制的功能故障測距與錄波功能故障測距與錄波功能North China Electric Power Universitypage252022-7-3變電站自動

18、化的基本內(nèi)容無功和電壓自動控制無功和電壓自動控制自動低頻減載自動低頻減載備用電源自投控制（備用電源自投控制（BZTBZT）小電流接地選線小電流接地選線 1#開關 2#開關 3#開關 5#開關 1#變壓器 2#變壓器 3 3、自動控制裝置功能、自動控制裝置功能North China Electric Power Universitypage262022-7-3變電站自動化的基本內(nèi)容變電站自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信變電站自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信 變電站自動化系統(tǒng)必須兼有變電站自動化系統(tǒng)必須兼有RTURTU的全部功能的全部功能 1 1 能夠?qū)⑺杉哪M量和狀態(tài)量信息，以及事件能夠?qū)⑺杉哪M量和狀態(tài)量信息，以及事件順序記錄等遠傳至調(diào)度中心；順序記錄等遠傳至調(diào)度中心；2 2 能接收調(diào)度中心下達的各種操作、控制、修改定能接收調(diào)度中心下達的各種操作、控制、修改定值等命令值等命令 4 4、遠動及數(shù)據(jù)通信功能、遠動及數(shù)據(jù)通信功能North China Electric Power Universitypage272022-7-3變電站自動化的結構形式 當?shù)乇O(jiān)控計算機 MODEM 調(diào)度中心 微機保護裝置 輸入接口 主變