電網監(jiān)控與調度自動化第一章緒論

電網監(jiān)控與調度自動化

選用課本張永健.電網監(jiān)控與調度自動化,4版.中國電力出版社,2013.32課時考試課建議參考書目電力調度變電站自動化配網自動化通信技術計算機控制。。。。。電網調度涉及到的主要工作及相關課程發(fā)電機控制變壓器運行電網結構分析潮流計算電力系統(tǒng)故障分析和計算繼電保護主要工作方式保護電力系統(tǒng)穩(wěn)定頻率及其調整電壓及其調整電力系統(tǒng)運行操作電力系統(tǒng)經濟調度電網調度自動化主要工作運行自動化電力系統(tǒng)內部過電壓電力系統(tǒng)通信通信電網調度自動化—主要介紹SCADA/EMS技術電網調度與運營—加入更多的分析軟件及電力市場技術電網調度運行與控制同步發(fā)電機運行電力變壓器運行電網調度自動化系統(tǒng)自動發(fā)電機控制電壓控制電力系統(tǒng)自動化斷路器控制電網調度自動化系統(tǒng)頻率與有功控制電壓與無功控制變電站自動化配電網自動化電力系統(tǒng)自動化

--指對電力設備及系統(tǒng)的自動監(jiān)視、控制與調度。電網調度自動化(EMS)配電網自動化(DMS)火電廠自動化水電廠自動化電力系統(tǒng)調度自動化發(fā)電廠自動化變電站自動化電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化：元件自動化局部自動化單一系統(tǒng)（島）自動化綜合自動化（電網調度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等）。元件和局部自動化由下而上發(fā)展過程系統(tǒng)自動化由上而下電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動裝置調度自動化變電運行調度運行目錄第一章概述第二章交流數據采集與處理第三章遠方終端第四章變電站自動化第五章配電網自動化第六章數據通信系統(tǒng)第七章EMS能量管理系統(tǒng)第一章概述運行監(jiān)控及調度自動化電網監(jiān)控及調度自動化系統(tǒng)的結構及功能電力系統(tǒng)運行及監(jiān)控的自動化

電力系統(tǒng)運行狀態(tài)運行基本要求保證系統(tǒng)較高的安全水平合格的電能質量良好的經濟性系統(tǒng)安全穩(wěn)定為保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，維持電網頻率、電壓的正常水平，系統(tǒng)應有足夠的靜態(tài)穩(wěn)定儲備和有功、無功備用容量。備用容量應分配合理，并有必要的調節(jié)手段。在正常負荷波動和調整有功、無功潮流時，均不應發(fā)生自發(fā)振蕩。DL755-2001電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則供電可靠性供電可靠性是指供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力電力系統(tǒng)運行狀態(tài)正常運行狀態(tài)警戒狀態(tài)緊急狀態(tài)系統(tǒng)崩潰恢復狀態(tài)系統(tǒng)運行正常，參數惡化參數越界，可以挽回到警戒狀態(tài)系統(tǒng)瓦解成幾個系統(tǒng)黑啟動，使小系統(tǒng)并列電力系統(tǒng)故障后系統(tǒng)崩潰過程的例子

電力系統(tǒng)運行狀態(tài)

正常運行狀態(tài)功率平衡頻率、電壓在允許范圍內設備不過負荷足夠的安全儲備經濟運行

正?！錉顟B(tài)負荷變動單向調節(jié)累積安全儲備減少運行參數臨界抗干擾能力下降

警戒→正常狀態(tài)靜、動態(tài)穩(wěn)定分析調節(jié)發(fā)電機功率調整負荷改變運行方式

警戒→緊急狀態(tài)嚴重干擾短路、機組停機參數越限電壓越限頻率越限設備過負荷

緊急→警戒狀態(tài)告警緊急控制事故預案

緊急→系統(tǒng)崩潰未及時采取措施系統(tǒng)失穩(wěn)系統(tǒng)解列切發(fā)電機切除負荷維持子系統(tǒng)控制維持區(qū)域供電

系統(tǒng)崩潰→恢復機組啟動黑啟動恢復供電系統(tǒng)并列

NorthChinaElectricPowerUniversitypage182023/2/2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)(預防性控制)恢復狀態(tài)(重新并列)恢復對用戶供電緊急狀態(tài)(緊急控制)系統(tǒng)崩潰(切機、切負荷、斷開線路)儲備系數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)解列黑啟動，是指整個系統(tǒng)因故障停運后，系統(tǒng)全部停電（不排除孤立小電網仍維持運行），處于全“黑”狀態(tài)，不依賴別的網絡幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力的發(fā)電機組啟動，帶動無自啟動能力的發(fā)電機組，逐漸擴大系統(tǒng)恢復范圍，最終實現整個系統(tǒng)的恢復。電網監(jiān)控與調度在電力系統(tǒng)中的地位和作用電力法電網調度管理條例

電網監(jiān)控與調度自動化要求保證供電電能質量保證系統(tǒng)較高的安全水平提高系統(tǒng)運行經濟性提供強有力的事故處理措施NorthChinaElectricPowerUniversitypage222023/2/2電力系統(tǒng)調度的主要任務：（1）保證供電的優(yōu)良質量保證有功功率與無功功率的平衡，使系統(tǒng)頻率和各母線電壓保持在額定值附近。合理的系統(tǒng)運行方式安排，對發(fā)電機、線路及其他設備的合理檢修計劃。（2）保證系統(tǒng)運行的經濟性合理的調度方案?？紤]系統(tǒng)全局，保證必要的安全水平，合理安排備用容量分布，確定主要機組的出力范圍。NorthChinaElectricPowerUniversitypage232023/2/2NorthChinaElectricPowerUniversitypage23電力系統(tǒng)調度的主要任務：（3）保證較高的安全水平-選用具有足夠的承受事故沖擊能力的運行方式采用預想事故的方法，對于一個正在運行的系統(tǒng)根據規(guī)定預想幾個事故，然后進行分析計算，如果事故后果嚴重則應選用其他的運行方式。（4）保證提供強有力的事故處理措施調度人員采用強有力的事故處理措施，調度整個系統(tǒng)，使對用戶的供電盡快恢復。電網監(jiān)控與調度在電力系統(tǒng)中的地位和作用繼電保護和自動裝置完成了信息的就地處理。繼電保護、低頻減載、勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)就地處理的局限性。信息的集中處理頻率控制與電壓控制中的三次控制等例子。RTU、SCADA、EMS信息的就地處理與集中處理的關系各有特點，互相補充。

電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)基本構成信息就地處理系統(tǒng)就地、分散配置控制、保護信息集中處理系統(tǒng)信息采集、通信、遠方控制

電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)基本構成信息就地處理系統(tǒng)局部、事后信息集中處理系統(tǒng)全局、預想、事后處理

信息就地處理系統(tǒng)繼電保護自動裝置

同步發(fā)電機并列裝置電壓、無功自動調節(jié)裝置頻率及有功功率自動調節(jié)裝置低頻自動減負荷裝置故障測距、小接地選線備用電源自投入自動重合閘

信息集中處理系統(tǒng)變電所發(fā)電廠調度中心變電所發(fā)電廠變電所

信息集中處理系統(tǒng)信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)信息傳輸子系統(tǒng)信息的收集、處理和控制子系統(tǒng)人機聯系子系統(tǒng)

電力系統(tǒng)分層控制信息調度令電力系統(tǒng)的分層控制五級分層調度管理國家調度控制中心——國調大區(qū)電網調度控制中心——網調省電網調度控制中心——省調地市電網調度控制中心——地調調度基本原則：統(tǒng)一調度，分級管理，分層控制縣級電網調度控制中心——縣調現代電網的主要特征、調度任務

現代電網實行統(tǒng)一調度、分級管理、分層控制；五級調度管理：國調、網調、省調、地調、縣調。分層的優(yōu)點便于協(xié)調控制提高系統(tǒng)的可靠性改善系統(tǒng)響應速度《電網調度管理條例》

第十條調度機構分為五級：國家調度機構，跨省、自治區(qū)、直轄市調度機構，省、自治區(qū)、直轄市級調度機構，省轄市級調度機構，縣級調度機構。電力系統(tǒng)的份分級調度雖然與行政關系相似，但確實電能生產過程的內部特點所決定。希望細讀《電力法》和《電網調度管理條例》電力系統(tǒng)的分區(qū)、分級調度國家電力調度中心國家電力調度中心是國家電網公司運行管理部門華東電網調度室國家調度機構掌握全國發(fā)電量和負荷協(xié)調大區(qū)之間的功率傳輸了解各大區(qū)的安全狀況負荷預測、發(fā)電計劃頻率—有功控制電壓—無功控制安全監(jiān)視、校正控制區(qū)網檢修安排、事故處理安全經濟運行執(zhí)行自動發(fā)電控制安全分析與安全控制實時監(jiān)控、分配負荷電壓和無功優(yōu)化控制、分配負荷倒閘操作第一章緒論（續(xù)）NorthChinaElectricPowerUniversitypage502023/2/2調度自動化系統(tǒng)的發(fā)展1早期階段2遠動技術的應用3以計算機技術為基礎的調度自動化技術應用4調度自動化系統(tǒng)數據網絡的建立自動裝置電話scadaSCADAEMS國家電力通信網第一階段：布線邏輯式遠動技術（初級階段）四遙：遙測、遙信、遙控、遙調第二階段：計算機技術（第二階段）SCADA——EMS第三階段：計算機技術、通信技術、網絡技術（快速發(fā)展階段）集中式——分布式——開放式調度自動化的發(fā)展第三階段：計算機技術、通信技術、網絡技術（快速發(fā)展階段）集中式——分布式——開放式第一代為主機-前置機-RTU終端方式結構第二代為客服-服務器分布式網絡結構第三代為開放型分布式系統(tǒng)新的開放系統(tǒng)結構采用“面向對象”的技術，將各種應用按“組件”接口規(guī)范進行“封裝”，形成可以在不同硬軟件系統(tǒng)上“即插即用”的組件。實現軟件的“即插即用”，這是軟件發(fā)展的理想目標。NorthChinaElectricPowerUniversitypage552023/2/2世界上典型的調度管理模式統(tǒng)一電網，統(tǒng)一調度我國和世界上主要國家電網的組織形式聯合電網，統(tǒng)一調度（由于不同所有權）PJM公司的組織形式聯合電網，聯合調度北美等少數地區(qū)的組織形式美國的縱向壟斷日本的十大私企電網臺灣電力公司英文名稱：TaiwanPowerCompany，簡稱臺電（Taipower）、TPC，是中國臺灣的國營電力公司，負責全臺灣、澎湖、金門和馬祖的電力供應。臺電在臺灣的電力產業(yè)上具有寡占地位。在1995年“電力自由化”之前，臺電負責所有的發(fā)電和輸配電；開放民間興建發(fā)電廠之后，民間電廠所發(fā)出的電力由臺電議價購入。中華電力有限公司香港電燈香港島及附近島嶼電力管理計劃新加坡公用事業(yè)局企業(yè)化設立能源市場管理局（EMA）實現廠網分離

1940-1950年，最早的電力市場出現于美國佛羅里達州FCG），FCG電力市場的形成經歷了一個較長的自然發(fā)育過程。英國于1979年撒切爾政府上臺后，為了削減政府開支，決定在電力、石油、通信、煤氣和航空等行業(yè)引入競爭機制，搞活經濟，在1990年4月正式實行電力市場化運行。目前較典型的電力市場有英格蘭——威爾士、美國加州紐約、美國新英格蘭、PJM（賓夕法\新澤西\馬里蘭）、澳大利亞、新西蘭、阿根廷、挪威等。

調度自動化與電力市場

國內:1)從1998年開始實行“廠網分開，競價上網”的改革，并確定山東、上海、浙江以及東北的遼寧、吉林、黑龍江6個電網為首批試點單位。

2)2000年1月山東、上海、浙江發(fā)電側電力市場正式投入商業(yè)化運行，2001年4月東北三省電力市場也正式投入運行。

3)目前,已全面實行廠網分開,但只有部分發(fā)電電量進行競價上網。

4）2006年4月26-28日，華東區(qū)域電力市場試調電運行成功。同年12月又為期兩周的試調電成功。

5）華中、南方電網也正在積極地籌建電力市場中。

California電力市場(電力交易所SchedulingCoordinators(SCs)輸電公司ISO發(fā)電商配電公司發(fā)電商零售商DirectAccessCustomer(DAC)FullServiceUtilityCustomer(FSUC)DirectAccessCustomer(DAC)零售商(((((i$輔助服務提供商(kWh$$$?$$$$kWhkWhkW,kWhkWhkWhii$kWhi$iiiiiSomemarketinfoandmoneyminmarketinfo.minmrktinfo.Info.&moneySomemarketinfoandmoney$發(fā)電商代理發(fā)電商$ii$kWh(市場基本機構運行部市場部系統(tǒng)運行市場運行電廠報價頻率控制系統(tǒng)備用無約束購電計劃電壓控制系統(tǒng)交易電價靜態(tài)安全分析動態(tài)安全分析英國電力市場交易示意圖：國家電力國家發(fā)電核電IPP蘇格蘭法國抽水蓄能PowerPool12個地區(qū)供電公司用戶5個發(fā)電商供電商15個許可供電商IndependentPowerProduce電力市場的四種主要模型全面壟斷模式發(fā)電競爭模式輸電網開放模式零售競爭模式電力市場技術支持子系統(tǒng)EMSTMSTMR。。。。。。調度自動化與數據網絡安全電力通信網電力信息網電力工業(yè)安全信息涉及電網調度自動化配電網自動化廠站自動化電力市場運營企業(yè)管理信息系統(tǒng)電網監(jiān)控與調度自動化的結構與功能四個子系統(tǒng)信息采集和命令執(zhí)行發(fā)電廠變電所終端信息傳遞電力通信信息采集處理控制人機聯系電力系統(tǒng)調度控制自動化系統(tǒng)的基本結構現代電網的主要特征、調度任務1、堅強的超高壓等級系統(tǒng)構成主網架的大系統(tǒng)；2、各個電網之間具有較強的聯系；3、具有足夠的調峰容量，能夠實現AGC;4、具有較高的供電可靠性；5、具有高度自動化的控制系統(tǒng)；6、具有高度自動化的管理系統(tǒng)；7、具有高素質的職工隊伍。主要特征“大電網、高電壓、高自動化”現代電網的主要特征、調度任務

盡設備最大能力滿足負荷需要;

使整個電網安全可靠連續(xù)供電；保證電能質量；經濟合理利用能源；保證發(fā)電、供電、用電各方合法利益。調度任務電網調度自動化系統(tǒng)由三部分組成：調度端、信道設備、廠所端。NorthChinaElectricPowerUniversitypage722023/2/2調度自動化系統(tǒng)的結構和功能電網調度自動化系統(tǒng)：包括控制中心、主站系統(tǒng)、廠站端(RTU)和信息通道四大部分。電網調度自動化系統(tǒng)由三部分組成：調度端、信道設備、廠所端。電力調度自動化的設備可稱為硬件，它的核心是計算機系統(tǒng)。電力系統(tǒng)調度自動化系統(tǒng)的設備構成主要功能包括：數據采集和控制（SCADA）、發(fā)電自動控制（AGC）、經濟調度運行（EDC）、電網靜態(tài)安全分析（SA）以及調度員培訓模擬（DTS）在內的能量管理系統(tǒng)。電網調度自動化系統(tǒng)變電站自動化substationautomationsystem;SAS

配網管理系統(tǒng)DistributionmanagementsystemDMS能量管理系統(tǒng)EMS變電站自動化變電站自動化定義：變電站自動化是將變電站的二次設備經過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、通信技術、信號處理技術，實現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、并與上級調度通信的綜合性自動化功能。綜合自動化變電站自動化SAS變電站綜合自動化的特點1、功能綜合化。2、結構分布、分層化。3、測量顯示數字化。4、操作監(jiān)視屏幕化。5、通信網絡化、光纖化。6、運行管理智能化。配電網自動化配網管理系統(tǒng)DMS通常把利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術，實現對配電網系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制、用電和配電管理的綜合自動化系統(tǒng)，稱為“配電管理系統(tǒng)”（DistributionManagementSystem，簡稱DMS）。DMS是