電力系統(tǒng)自動控制技術(shù)：第二章-電力系統(tǒng)調(diào)度自動化

1、PAGE 第二章 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化第一節(jié) 如何實(shí)現(xiàn)圖21 調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本構(gòu)成*通信的基本知識一、采集電力系統(tǒng)信息并將其傳送到調(diào)度所遙信（YX）:表征電力系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)（狀態(tài)）的信息，如：斷路器狀態(tài)等；遙測（YC）：電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，如:機(jī)組有功功率、母線電壓、線路潮流等；遙信量經(jīng)程序電力系統(tǒng)實(shí)時運(yùn)行結(jié)構(gòu)二、對廠站傳來的信息進(jìn)行實(shí)時處理1、傳來的信息存在的問題1）有錯誤信息傳輸過程中受到干擾或信息采集和傳輸系統(tǒng)中某些部分發(fā)生了故障。采用了校驗(yàn)但還有可能出錯（通信校驗(yàn)問題）。2）精度不高 eq oac(,1)數(shù)據(jù)采集存在誤差，如降壓處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換等。 eq oac(,2)數(shù)據(jù)不相容性同時采樣

2、：同一時刻采集所有數(shù)據(jù)后存儲上傳；順序采樣：按一定順序采集電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；如：m個采樣點(diǎn)：t1,t2,t3tm，周期采樣，順序采樣造成各數(shù)據(jù)的不相容性，存在一定偏差。3）不齊全只能把主要參數(shù)送往調(diào)度（參數(shù)太多）。2、信息處理的內(nèi)容1）發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤數(shù)據(jù)和信息；2）提高數(shù)據(jù)精度；3）補(bǔ)齊缺少的數(shù)據(jù)；信息處理是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能之一，稱為電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)。三、做出調(diào)度決策分析處理后的信息，做出調(diào)度決策。四、將調(diào)度決策送到電力系統(tǒng)去執(zhí)行遙控（YK），遙調(diào)（YT）或由現(xiàn)場人員去執(zhí)行。五、人機(jī)聯(lián)系電力系統(tǒng)結(jié)線的改變、事故處理等，主要仍由運(yùn)行人員實(shí)現(xiàn)。六、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能包括：電力系統(tǒng)

3、監(jiān)視和控制，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)，電力系統(tǒng)安全分析和安全控制，電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制，電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化，電力系統(tǒng)實(shí)時負(fù)荷預(yù)測，電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制，電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制，電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制和電力系統(tǒng)負(fù)荷管理。（一）電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制監(jiān)視：采集、處理、顯示電力系統(tǒng)運(yùn)行信息，自動識別電力系統(tǒng)異?；蚴鹿省？刂疲簩嗦菲?、隔離開關(guān)、靜止電容器組等進(jìn)行開環(huán)性控制。 eq oac(,1)執(zhí)行日運(yùn)行計(jì)劃保持頻率和中樞點(diǎn)電壓質(zhì)量； eq oac(,2)采取預(yù)防性措施，消除不安全因素，處理事故等。（二）電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制P28頁圖22 eq oac(,1)該系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)； eq

4、 oac(,2)機(jī)組有功功率的執(zhí)行裝置為調(diào)速器。（1）有功功率平衡計(jì)算電力系統(tǒng)頻率是靠維持系統(tǒng)內(nèi)有功功率平衡來維持的；必須知道下一時刻的負(fù)荷功率，依此確定發(fā)電功率；電力系統(tǒng)實(shí)時負(fù)荷預(yù)測：利用電力系統(tǒng)的實(shí)時信息和歷史數(shù)據(jù)對未來時刻的電力系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。（2）電廠間負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配如何將當(dāng)前系統(tǒng)所需的總發(fā)電出力分配給各機(jī)組，使系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制的主要目標(biāo)函數(shù)是在使系統(tǒng)的總發(fā)電出力與負(fù)荷及網(wǎng)損相平衡的約束條件下，令所有機(jī)組的發(fā)電成本最低。目標(biāo)函數(shù)：約束條件：式中：第i臺發(fā)電機(jī)的有功出力，;：第i臺發(fā)電機(jī)的發(fā)電成本函數(shù)；：系統(tǒng)總負(fù)荷，由實(shí)時負(fù)荷預(yù)測計(jì)算求出；：系統(tǒng)總網(wǎng)損。（三）電力系統(tǒng)電壓和無功功

5、率自動控制通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)的勵磁電流，控制無功補(bǔ)償設(shè)備的投入或切除，改變變壓器的分接頭位置來實(shí)現(xiàn)無功功率的就地、就近平衡。平衡：無功源發(fā)出的無功功率系統(tǒng)負(fù)荷和電力系統(tǒng)本身在額定電壓時消耗的無功功率。利用無功和電壓的控制手段改善無功潮流和電壓，使系統(tǒng)有功網(wǎng)損最小，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。第二節(jié) 調(diào)度自動化系統(tǒng)介紹1、關(guān)于廠站集群問題1）梯級水電廠P36圖282）火電廠群幾座火電廠相距較近，構(gòu)成火電廠群。在某一座火電廠設(shè)調(diào)度，將火電廠群作為一座火電廠進(jìn)行調(diào)度管理。3）集控站2、調(diào)度傳送的數(shù)據(jù)P37表21 電力系統(tǒng)調(diào)度所需要的主要信息3、調(diào)度常用的通信方式及通信規(guī)約P42表23 電力系統(tǒng)常用的信息傳輸方

6、式光纖數(shù)據(jù)網(wǎng)，微波，電力線載波，GPRS，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等CDT，IEC60870-5-101規(guī)約，IEC60870-5-104規(guī)約等4、廠站及調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成P52圖222 分布式系統(tǒng)配置 調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及人機(jī)聯(lián)系設(shè)備第四節(jié) 電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制P56圖223 電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制示意圖地區(qū)調(diào)度所（地調(diào)）省調(diào)中心（省調(diào)）大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心（網(wǎng)調(diào)）優(yōu)點(diǎn)：1）便于協(xié)調(diào)調(diào)度控制； 2）提高系統(tǒng)可靠性； 3）改善系統(tǒng)響應(yīng)。第五節(jié) 電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)就是對電力系統(tǒng)的某一時間斷面的遙測量和遙信量進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)處理，目的是通過計(jì)算機(jī)處理自動排除偶然出現(xiàn)的錯誤數(shù)據(jù)和信息，提高實(shí)時數(shù)據(jù)的精

7、確度，補(bǔ)足缺少的數(shù)據(jù)和信息，從而獲得表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的完整而準(zhǔn)確的信息。電力系統(tǒng)狀態(tài)由電力系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)來表征。運(yùn)行結(jié)構(gòu)：某一時間斷面電力系統(tǒng)的運(yùn)行主接線。運(yùn)行參數(shù)：各節(jié)點(diǎn)電壓的幅值，注入節(jié)點(diǎn)的有功和無功功率，線路的有功和無功功率。對一個參數(shù)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì) 涉及到三個值：真值、測量值和估計(jì)值，其中估計(jì)值是根據(jù)測量值的大小，測量值及其誤差的隨機(jī)性質(zhì)，使用概率論的方法計(jì)算出來的值。一、狀態(tài)估計(jì)的基本概念（一） 測量方程式一個物理量測量值可表示為：（h存在原因：如U=RI）。x：被測量的真值；v：測量值的隨機(jī)測量誤差；h：v=0時x與z之間的比例系數(shù)。（二） 測量值及其誤差的概率性質(zhì)測量

8、值的分布密度服從正態(tài)分布，即測量值為真值x的次數(shù)最多，測量值離開真值越遠(yuǎn)，讀到的次數(shù)越少。作狀態(tài)估計(jì)時常用誤差的二乘值來表征誤差大小：式中：第i次測量值； n測量次數(shù)。誤差二乘值越小，測量精度越高。（三） 最小二乘法估計(jì)滿足以下兩個條件：1）已對一個物理量進(jìn)行過多次測量，并已有多個測量值；2）測量值的分布密度服從正態(tài)分布。求出使得測量誤差二乘值最小的值（x）即為真值的估計(jì)值。這種方法稱為最小二乘法估計(jì)。最小二乘法估計(jì)的步驟：1）求出誤差的二乘值式中：真值x的估計(jì)值；第i次測量值； 對被測量進(jìn)行測量的次數(shù); 第i次測量的比例系數(shù)。2）求出最小二乘法估計(jì)的估計(jì)值求出最小二乘法估計(jì)的估計(jì)值，就是求出

9、使誤差二乘值最小時的，常由下式求出：例題：圖中，電流表A測得電流為1.05A，電壓表測得電壓為9.8V，求出電路電流，電壓的估計(jì)值。AUIVR解：（1）確定被估計(jì)的狀態(tài)變量選擇電流I作為被估計(jì)的變量，電壓和功率可算得。（2）求出二乘值求上式中的需建立網(wǎng)絡(luò)方程式：用代表電流表的測量值，代表電壓表的測量值，有：取電流標(biāo)么值的基準(zhǔn)電流，電阻標(biāo)么值的基準(zhǔn)電阻，電壓標(biāo)么值的基準(zhǔn)電壓，有：將以上標(biāo)么值代入二乘值公式，得：（3）求電流的估計(jì)值將上式中的用的估計(jì)值代替，且令，有：測量值的誤差：電流為0.05A，電壓為0.2V估計(jì)值的誤差：電流為0.02A，電壓為0.2V結(jié)論：通過最小二乘法估計(jì)算出的電流估計(jì)值更接近真值了。（四）加權(quán)最小二乘法估計(jì)為了提高最小二乘法估計(jì)的準(zhǔn)確度，應(yīng)該加重精度高的儀表的測量讀值（即誤差小的讀值）在最小