電力調(diào)度自動化系統(tǒng)設計

1、8畢業(yè)設計（論文）話題：姓名：學生卡： 年月日概括電力系統(tǒng)自動化是指使用各種具有自動檢測、決策和控制功能的設備，通過信號系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對本地或遠程電力系統(tǒng)部件、本地系統(tǒng)或整個系統(tǒng)進行自動監(jiān)測、調(diào)整和控制。以確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行和合格的電能質(zhì)量。電力系統(tǒng)自動化已成為電力系統(tǒng)的核心內(nèi)容。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化的一部分，分為發(fā)電和輸電調(diào)度自動化（通常稱為電網(wǎng)調(diào)度自動化）和配電網(wǎng)調(diào)度自動化（通常稱為配電網(wǎng)自動化）。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是直接為電網(wǎng)運行提供數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的系統(tǒng)，包括系統(tǒng)運行的應用軟件。是為各級電力調(diào)度機構的生產(chǎn)經(jīng)營人員提供電力系統(tǒng)運行信息、分析決策工具和控制方法的在線數(shù)

2、據(jù)處理系統(tǒng)。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是保障電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、可靠運行的重要支柱之一。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的運行管理要求也在不斷變化。為保障電力生產(chǎn)安全有序進行，調(diào)度自動化系統(tǒng)作為重要支柱必須適應電網(wǎng)需求的發(fā)展。調(diào)度自動化系統(tǒng)主要由調(diào)度自動化主站系統(tǒng)、變電站自動化系統(tǒng)及傳輸通道等相關設備組成。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)包括安裝在發(fā)電廠和變電站中的數(shù)據(jù)采集和控制裝置。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)中發(fā)展最快的技術之一。常見的有：監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等調(diào)度自動化主站系統(tǒng)。目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc370373654 摘要 PAGEREF _Toc

3、370373654 h 1 HYPERLINK l _Toc370373655 目錄 PAGEREF _Toc370373655 h 2 HYPERLINK l _Toc370373656 第一章 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能 PAGEREF _Toc370373656 h 4 HYPERLINK l _Toc370373657 1.1電力系統(tǒng)監(jiān)測與控制 PAGEREF _Toc370373657 h 4 HYPERLINK l _Toc370373658 1.2電力系統(tǒng)安全分析 PAGEREF _Toc370373658 h 4 HYPERLINK l _Toc370373659 1.3電力系統(tǒng)

4、經(jīng)濟調(diào)度 PAGEREF _Toc370373659 h 4 HYPERLINK l _Toc370373660 第二章 全國電力調(diào)度自動化系統(tǒng)應用現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc370373660 h 5 HYPERLINK l _Toc370373661 2.1 CC-2000系統(tǒng) PAGEREF _Toc370373661 h 5 HYPERLINK l _Toc370373662 2.2 SD-6000系統(tǒng) PAGEREF _Toc370373662 h 6 HYPERLINK l _Toc370373663 2.3 OPEN-2000系統(tǒng) PAGEREF _Toc370373663 h

5、 6 HYPERLINK l _Toc370373664 2.4 SCADA系統(tǒng)詳解 PAGEREF _Toc370373664 h 7 HYPERLINK l _Toc370373665 第三章國外電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術發(fā)展 PAGEREF _Toc370373665 h 12 HYPERLINK l _Toc370373666 3.1西門子SPECTRUM系統(tǒng)。 PAGEREF _Toc370373666 h 12 HYPERLINK l _Toc370373667 3.2 CAE系統(tǒng)。 PAGEREF _Toc370373667 h 12 HYPERLINK l _Toc37037366

6、8 3.3 VALMET系統(tǒng)。 PAGEREF _Toc370373668 h 12 HYPERLINK l _Toc370373669 3.4 蜘蛛系統(tǒng)。 PAGEREF _Toc370373669 h 13 HYPERLINK l _Toc370373670 第四章 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本組成和結構 PAGEREF _Toc370373670 h 13 HYPERLINK l _Toc370373671 4.1電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本組成 PAGEREF _Toc370373671 h 13 HYPERLINK l _Toc370373672 4.2電力調(diào)度自動化系統(tǒng)結構組成： PAGE

7、REF _Toc370373672 h 14 HYPERLINK l _Toc370373673 參考文獻 PAGEREF _Toc370373673 h 16 HYPERLINK l _Toc370373674 到 PAGEREF _Toc370373674 h 17第一章電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能1.1 電力系統(tǒng)監(jiān)控通過電力系統(tǒng)監(jiān)測和控制，為自動發(fā)電控制、經(jīng)濟調(diào)度、安全分析等高級功能提供實時數(shù)據(jù)。監(jiān)控主要是指對電力系統(tǒng)運行信息的采集、處理、顯示、報警和打印，以自動識別電力系統(tǒng)的異常或事故，反映電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)和電氣參數(shù)。電力系統(tǒng)到調(diào)度員?？刂浦饕侵竿ㄟ^人機接觸設備對斷路器、隔離開關、

8、靜電電容器組、變壓器分接頭等設備進行遠程操作的開環(huán)控制。1.2 電力系統(tǒng)安全分析電力系統(tǒng)安全分析的主要內(nèi)容是利用實時數(shù)據(jù)對電力系統(tǒng)中的線路、發(fā)電機或變壓器的跳閘進行在線模擬計算，從而找出每一個假設的事故是否會導致設備過載，以及頻率和電壓超出允許限值等不安全條件是針對單個設備故障的一系列在線潮流計算。1.3 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度是在滿足安全、電能質(zhì)量和備用容量要求的前提下，以系統(tǒng)有功功率平衡的約束和考慮網(wǎng)絡損失的影響。一種經(jīng)濟地分配負載并確保向用戶可靠供電的調(diào)度方法。在調(diào)度過程中，根據(jù)電力系統(tǒng)安全可靠運行的約束條件，在給定的電力系統(tǒng)運行方式下，在保證系統(tǒng)頻率質(zhì)量的情況下，將系統(tǒng)的有功

9、負荷分配給運行成本最低的電網(wǎng)。整個系統(tǒng)。每個可控發(fā)電機組。經(jīng)濟調(diào)度一般只考慮靜態(tài)優(yōu)化，不計算其動態(tài)過程。第二章我國電力調(diào)度自動化系統(tǒng)應用現(xiàn)狀目前我國投入運行的系統(tǒng)主要有CC-2000、SD-6000.OPEN-2000。這些系統(tǒng)都使用 RISC 工作站和國際公認的標準：POSIX 為操作系統(tǒng)接口；用于數(shù)據(jù)庫接口的 SQL 結構化訪問語言； OSF/MOYIF、X-WINDOWS為人機界面； TCP/IP、X.25 用于網(wǎng)絡通信。應用表明，這些系統(tǒng)的基本功能已達到國外同類系統(tǒng)的水平，且各有特色。2.1 CC-2000系統(tǒng)它采用開放式系統(tǒng)結構設計，采用面向?qū)ο蠹夹g，利用事件驅(qū)動和封裝的思想，為應用

10、軟件提供透明的接口。它采用面向?qū)ο蠹夹g，引入大對象的概念，滿足封裝、繼承和事件驅(qū)動的要求。支持系統(tǒng)的特異性和多功能性的有機結合。既滿足電力系統(tǒng)的需求，又兼顧了其他行業(yè)實時應用的要求。按照軟件工程的規(guī)律發(fā)展，實現(xiàn)軟件工程的產(chǎn)品化。技術鑒定認為，根據(jù)開放的系統(tǒng)設計和面向?qū)ο蠹夹g的使用，均屬國際先進或領先。在統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，在CC-2000支撐系統(tǒng)平臺上聯(lián)合開發(fā)電網(wǎng)應用軟件，實現(xiàn)完整的EMS系統(tǒng)。2.2 SD-6000系統(tǒng)SD-6000系統(tǒng)是電力部重點項目。是由電科院南瑞系統(tǒng)控制公司和電力局聯(lián)合開發(fā)的開放式分布式能源管理系統(tǒng)，具有統(tǒng)一的平臺。 1994年投入運行，1996年通過試驗鑒定。該系統(tǒng)集成了超大

11、型調(diào)度投屏、調(diào)度自動撥號、氣象衛(wèi)星云圖等新技術。系統(tǒng)特點：開放的分布式支撐系統(tǒng)平臺。它具有面向?qū)ο蟮娜藱C界面管理系統(tǒng)。其中，最突出的是電站站單線圖、電網(wǎng)組件模型、電網(wǎng)拓撲結構以及數(shù)據(jù)庫的生成技術。 EMS支撐軟件和管理系統(tǒng)的商業(yè)數(shù)據(jù)庫采用SQL標準接口，方便用戶開發(fā)自己的軟件和第三方開發(fā)應用軟件。具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，前端應用軟件設計合理實用。2.3 OPEN-2000系統(tǒng)OPEN-2000系統(tǒng)是省立重大科技攻關項目。是電科院南瑞電網(wǎng)控制公司研制的新一代EMS系統(tǒng)。 OPEN-2000系統(tǒng)是南瑞于1998年開發(fā)的新一代能源管理系統(tǒng)，集SCADA、AGC、PAS、DTS、DMS、DMIS于一

12、體，適用于電網(wǎng)、省級及大中型地面測量。是國外開發(fā)速度快、應用廣泛、性能完善、成熟度好、可靠性高的能源管理系統(tǒng)。是國內(nèi)首個將IEC870-6系列TASE.2協(xié)議集成到軟件平臺的系統(tǒng)。 OPEN-2000系統(tǒng)采用100M均衡負載的雙網(wǎng)機制，流量更大。更高的可靠性。完全基于商業(yè)數(shù)據(jù)庫開發(fā)的全新的客戶端/服務器模式能源管理系統(tǒng)。采用面向?qū)ο蠹夹g，建立以電力設備為對象的數(shù)據(jù)訪問模式和電力系統(tǒng)模型，軟件設計采用面向?qū)ο蟮姆椒ê兔嫦驅(qū)ο蟮恼Z言。2.4 SCADA系統(tǒng)詳解SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)。它是電網(wǎng)調(diào)度自動化系

13、統(tǒng)的基礎和核心。負責收集和處理電力系統(tǒng)運行中的各種實時和非實時數(shù)據(jù)。應用軟件的主要數(shù)據(jù)源。 SCADA系統(tǒng)包括實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、SCADA系統(tǒng)支撐平臺、前端子系統(tǒng)、后端子系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)采集包括反映物理過程特性的數(shù)據(jù)的生成、數(shù)據(jù)的傳輸、接收和數(shù)據(jù)加工;監(jiān)控控制不僅包括對物理過程的直接控制，還包括管理控制，它只下達控制指令，由工廠終端或下屬下發(fā)人工控制。通常，數(shù)據(jù)采集裝置和控制裝置放置在廠區(qū)側，不與主站側監(jiān)控系統(tǒng)放在一起。因此，需要雙向數(shù)據(jù)通信來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和直接控制功能。一般認為數(shù)據(jù)采集是信號上行的通信，直接控制是信號的下行通信。一個SCADA系統(tǒng)通常由一個主站和多個子站（遠程終端設備RTU

14、或變電站綜合自動化系統(tǒng)）組成。主站通常在調(diào)度控制中心（主站側），變電站安裝在變電站或發(fā)電廠（廠站側）。我國分為五級調(diào)度。主站除接收分站信息外，還接受下級調(diào)度控制中心主站通過數(shù)據(jù)通信轉發(fā)的信息，并將本站信息轉發(fā)給上級調(diào)度主站?？刂浦行?。廠站是SCADA系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)源和控制目的地。 SCADA采集的數(shù)據(jù)包括模擬量測量（又稱“遙測”）、狀態(tài)測量點（又稱“遙信”）和脈沖累加（又稱“遙脈沖”）。 SCADA系統(tǒng)的主站分為前端子系統(tǒng)和后端子系統(tǒng)，它們通過局域網(wǎng)相互通信。前端子系統(tǒng)主要完成與工廠及其他調(diào)度控制中心的通信，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送給后端子系統(tǒng)。后臺子系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。 SCADA 將這些反映受監(jiān)控

15、系統(tǒng)狀態(tài)的最近掃描處理的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。屏幕鏈接到數(shù)據(jù)庫，因此屏幕直觀地給出了系統(tǒng)狀態(tài)的正確畫面。 SCADA 為每個量測分配一個狀態(tài)并記錄值的趨勢，當設備處于異常狀態(tài)或超過操作限制時通知調(diào)度員。通過提供電力系統(tǒng)的當前和過去狀態(tài)，調(diào)度員可以監(jiān)控電力系統(tǒng)。調(diào)度員可以控制電力系統(tǒng)設備和 SCADA 系統(tǒng)本身，使調(diào)度員能夠使 SCADA 系統(tǒng)適應當前的電網(wǎng)條件。調(diào)度員可以用手動值代替遙控數(shù)據(jù)，也可以向電力系統(tǒng)控制發(fā)出命令因此，電網(wǎng)調(diào)度自動化是一個總稱。由于各級調(diào)度中心的任務不同，調(diào)度自動化系統(tǒng)的規(guī)模也不同，但無論哪一級調(diào)度自動化系統(tǒng)，都有一個最基本的功能，那就是監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 ，又稱SCA

16、DA系統(tǒng)功能（Supervisory Control And Data Acquisition）。下圖是供電局的SCADA圖。2-1 供電局實用信息系統(tǒng)網(wǎng)絡描述圖SCADA主要包括以下功能： (1)數(shù)據(jù)采集； （2）信息展示； （三）監(jiān)控； (4)報警處理； (5) 信息存儲和上報 (6) 事件序列記錄； (7) 數(shù)據(jù)計算； （8）具有RTU（遠程終端單元）處理功能； (9) 事件召回功能。 自動發(fā)電控制功能AGC AGC系統(tǒng)的主要要求是實現(xiàn)發(fā)電機的發(fā)電量不是由電廠直接控制，而是由電廠上層調(diào)度中心根據(jù)全局優(yōu)化原理。 經(jīng)濟調(diào)度控制功能EDC（Economic Dispatch Control）

17、EDC的目的是控制電力系統(tǒng)中每臺發(fā)電機的輸出分配，以最大限度地降低電網(wǎng)的運行成本。 EDC 通常包含在 AGC 中。 安全分析功能 SA（Security Analyze） SA功能是電網(wǎng)調(diào)度為了“防患于未然”而提供的功能。它通過計算機分析電網(wǎng)當前的運行狀態(tài)，預測可能出現(xiàn)的故障，提前采取措施，避免事故發(fā)生。如果電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)具備SCADA+AGC/EDC+SA的功能，則稱為能源管理系統(tǒng)EMS（Energy Management System）。隨著數(shù)字傳輸技術和光纖通信技術的提高，電網(wǎng)調(diào)度自動化也進入了網(wǎng)絡。目前，電網(wǎng)調(diào)度中的計算機配置大多采用分布式計算機系統(tǒng)開發(fā)。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，

18、我國現(xiàn)已進入大電網(wǎng)、大機組、超高壓輸電時代。相信隨著我國新型電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的發(fā)展，我國電網(wǎng)調(diào)度自動化水平將進一步提高，達到世界先進水平。第三章國外電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術發(fā)展國外電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)均采用RISc worker、UNIX操作系統(tǒng)和國際公認標準，主要包括以下幾個方面：3.1 西門子 SPECTRUM 系統(tǒng)。該系統(tǒng)由德國西門子公司基于32位SUN的SPACE或IBMMRS6000工作站硬件平臺開發(fā)，引入軟總線概念，實現(xiàn)服務器與各種進程和實用程序之間信息交換的標準化。采用分布式組件、面向?qū)ο蟮燃夹g，廣泛應用于配電公司、城市電力公司和工業(yè)用戶。3.2 CAE系統(tǒng)。系統(tǒng)采用由64位ALP

19、HAI工作站、客戶端I服務器架構和雙以太網(wǎng)組成的EMS硬件平臺。系統(tǒng)的功能分布在各個節(jié)點，可以有效減少網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量，防止通信瓶頸問題。3.3 VALMET 系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于多種硬件平臺，可連接SUN、IBM、PHA工作站。該系統(tǒng)包括實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和應用軟件三臺服務器。3.4 蜘蛛系統(tǒng)。該系統(tǒng)由ABB開發(fā)，采用分布式數(shù)據(jù)庫和模塊化結構，可根據(jù)用戶實際需求進行系統(tǒng)配置。具有雙位遠傳信號處理功能，使狀態(tài)信號穩(wěn)定，維護工具齊全。第四章電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本組成和結構電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本組成電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)由調(diào)度主站（調(diào)度中心）、廠站終端、通信三大部分組成，但按其功能可分為： 1、數(shù)據(jù)與信

20、息采集系統(tǒng)：前端計算機、遙控終端、調(diào)制解調(diào)器、發(fā)射器。 2、數(shù)據(jù)與信息處理系統(tǒng)：主控計算機、外存、輸入輸出設備、計算機通道接口。 3、數(shù)據(jù)和信息傳輸系統(tǒng)：主站與廠站之間的通信：電纜、載波、光纖、短波、微波和衛(wèi)星地面站。主站與主站通信：有線、光纖、微波和衛(wèi)星地面站。 4、人機接觸系統(tǒng)：彩屏顯示器、打印機、復印機、記錄儀、繪圖儀、調(diào)度模擬屏、調(diào)度臺。 5、監(jiān)控對象相關系統(tǒng)：發(fā)電機組群自動運行及功率自動調(diào)節(jié)裝置、機爐協(xié)調(diào)控制器、調(diào)載變壓器抽頭、電壓電流互感器、斷路器控制及信號回路、繼電保護及輸出根據(jù)自動裝置的信號電路。 6、不間斷供電系統(tǒng)： AC-DC整流器、DC-AC逆變器，配套直流電池組。 7、

21、安全環(huán)保系統(tǒng)：防雷接地、防火滅火、防電磁干擾和抗靜電干擾、抗噪音抗震、空調(diào)凈化、防盜防鼠。按小學和中學：電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)由四個子系統(tǒng)組成（如圖）：信息采集與控制執(zhí)行子系統(tǒng)； 信息傳輸子系統(tǒng)； 信息處理子系統(tǒng)； 人機接觸子系統(tǒng)。4-1 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)主要子系統(tǒng)圖電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的結構和組成：1、主備前端通信機通信前端機負責數(shù)據(jù)采集、協(xié)議解釋、數(shù)據(jù)處理、接收和處理系統(tǒng)控制命令。 2、主備服務器服務器存儲整個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和應用數(shù)據(jù)，為主備前端通訊機、調(diào)度工作站、后臺工作站提供數(shù)據(jù)庫服務，充當應用服務器。服務器還監(jiān)控各個工作站的工作狀態(tài)，管理計算機網(wǎng)絡設備和SCADA系統(tǒng)終端設備（如打印機、顯示器、投影儀等），監(jiān)控系統(tǒng)的任務進程，提供事件/事故報警，監(jiān)控網(wǎng)絡通訊。參考1 何燕，吳法旺. SVG在電力調(diào)度自動化中的應用分析J電力。 2008. (3).2 薛宏偉.電力調(diào)度中心辦公自動化系統(tǒng)的開發(fā)與應用J電力。 2006. (3).3 何景斌.管理信息系統(tǒng)在電力調(diào)度管理自動化中的應用J建筑材料和裝飾。 2007. (12)。4 馬紅.電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的實際應用J現(xiàn)代電子技術。 2004. (16)。 5 馮。淺談電力調(diào)度自動化及其發(fā)展方向?？茖W技術。 2008. ( 4 ). 6 王征電力調(diào)度自動化系統(tǒng)應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。中國高新技術企業(yè)。 2008. ( 23 ).至