電力系統(tǒng)自動化4

第四章電網(wǎng)調(diào)度自動化第一節(jié)

電力系統(tǒng)運行狀態(tài)和相應的調(diào)度控制

電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)可以用一組包含電力系統(tǒng)狀態(tài)變量(如各節(jié)點的電壓幅值和相位角)、運行參數(shù)(如各節(jié)點的注入有功功率)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(網(wǎng)絡連接和元件參數(shù))的微分方程組描述。目前，電力系統(tǒng)運行狀態(tài)尚沒有嚴格定義，一般將其分為正常狀態(tài)、警戒狀態(tài)、緊急狀態(tài)、崩潰狀態(tài)和恢復狀態(tài)。由于電力負荷始終是變動的，而且系統(tǒng)故障具有不可預見性，為了有效地控制電力系統(tǒng)，需要將電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行分類，以便在不同運行狀態(tài)時對電力系統(tǒng)實行控制。一、電力系統(tǒng)的正常運行狀態(tài)和非正常運行狀態(tài)

從客觀上講，電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)可分為正常狀態(tài)和非正常狀態(tài)。電力系統(tǒng)正常運行時，運行參數(shù)在允許的上、下限值之內(nèi)。如果有一個或幾個運行參數(shù)在允許的上、下限之外時，電力系統(tǒng)就處于不正常狀態(tài)了。正常狀態(tài)可用數(shù)學式描述，即如果式(4—1)～式(4—3)成立，則電力系統(tǒng)運行正常，否則就不正常。式(4—1)～式(4—3)也稱為電力系統(tǒng)運行的不等式約束條件。式(4—1)～式(4—2)是通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)有功和無功輸入使之與系統(tǒng)內(nèi)所消耗的有功和無功保持平衡實現(xiàn)的。將其用數(shù)學式描述，即

式(4—4)說明，系統(tǒng)內(nèi)所有電源發(fā)出的有功功率總和等于系統(tǒng)內(nèi)所有負荷和輸配電設(shè)備運行在系統(tǒng)頻率允許的范圍之內(nèi)消耗的有功功率總和時，系統(tǒng)頻率就在允許的上、下限之內(nèi)，否則就會高出上限值或低于下限值。式(4—5)說明，系統(tǒng)內(nèi)所有無功電源發(fā)出的無功功率總和等于系統(tǒng)內(nèi)所有負荷和輸、配電設(shè)備運行在系統(tǒng)電壓U允許的范圍之內(nèi)[即滿足式(4—2)]所消耗的無功功率總和時，系統(tǒng)電壓就在允許的上、下限值之內(nèi)，否則就會高出上限值或低于下限值。因此，式(4—4)和式(4—5)也被稱為等式約束條件。二、電力系統(tǒng)運行狀態(tài)及其相應的調(diào)度控制

電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及其相應轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖4—1所示。

1．正常運行狀態(tài)

系統(tǒng)滿足所有的約束條件。2．警戒狀態(tài)

電力系統(tǒng)受到嚴重的擾動或者一系列小擾動逐步積累

，使電力系統(tǒng)總的備用裕度減少、安全水平降低后，就可能進入警戒狀態(tài)。3．緊急狀態(tài)

如果受到嚴重干擾，使運行極限被破壞，系統(tǒng)就進入了緊急狀態(tài)。4．崩潰狀態(tài)

在緊急狀態(tài)下，如果不能及時消除故障和采取適當?shù)目刂拼胧?，或者措施不?/p>

，電力系統(tǒng)可能失去穩(wěn)定。在這種情況下為了不使事故進一步擴大并保證對部分重要負荷供電，自動解列裝置可能動作，調(diào)度人員也可以進行調(diào)度控制，將一個并聯(lián)運行的電力系統(tǒng)解列成幾部分。這時電力系統(tǒng)進入了崩潰狀態(tài)。5．恢復狀態(tài)

通過自動裝置和調(diào)度人員的調(diào)度控制，在崩潰系統(tǒng)大體上穩(wěn)定下來以后，可使系統(tǒng)進入恢復狀態(tài)。三、電網(wǎng)調(diào)度的任務

1、電力系統(tǒng)調(diào)度和調(diào)度管理

電力系統(tǒng)調(diào)度是電力系統(tǒng)生產(chǎn)運行的確指揮部門，直接領(lǐng)導發(fā)電、輸電、變電、配電各部門運行人員，對設(shè)備的運行、操作和事故處理作出決定，以保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)及科學的運行。隨著電網(wǎng)的的擴大和互聯(lián)，電力調(diào)度由一級向多級發(fā)展（網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)），其調(diào)度任務更加復雜，需要更加科學的管理手段。

（1）指揮系統(tǒng)2、電力系統(tǒng)調(diào)度工作的性質(zhì)和任務

（2）生產(chǎn)性質(zhì)

（3）管理職能指揮發(fā)電廠、變電所的倒閘操作、事故處理和調(diào)整有功功率與無功功率負責電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，制定接線方式，規(guī)定并控制維穩(wěn)極限，確定設(shè)備整定值，負責涉及自動化的有關(guān)技術(shù)工作。負責技術(shù)管理工作，掌控發(fā)供電單位運行情況，制定運行操作規(guī)程，開展專業(yè)培訓，制定和貫徹安全經(jīng)濟運行措施。1）電力系統(tǒng)調(diào)度工作的性質(zhì)2）電力系統(tǒng)調(diào)度工作的任務

（1）滿足用戶的用電需要（3）保證電能質(zhì)量（2）保證用電安全（4）經(jīng)濟合理地利用能源根據(jù)負荷需要及實際情況，科學安排設(shè)備運行、備用和維護，組織供用調(diào)劑，使系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。監(jiān)視運行參數(shù)使之保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)；控制運行系統(tǒng)確?？煽?；指揮安全操作；準備反事故措施，限制事故擴大等安全生產(chǎn)工作。周波指標：一般50±0.5Hz以內(nèi)；300萬以上電網(wǎng)50±0.2Hz以內(nèi)。電壓指標：波動小于±5%；35kV以下最大不超過±

10%。根據(jù)能源配置情況，調(diào)劑機組運行，減少高價能源消耗。適時科學調(diào)整線路潮流，減少有功和無功消耗，減低供電成本。3）電力系統(tǒng)調(diào)度的幾項基本工作（1）預測負荷（3）倒閘操作（2）平衡電源、編制計劃

（4）事故處理根據(jù)負荷需要及現(xiàn)實情況，編制月負荷計劃及24小時負荷預測，供值班人員執(zhí)行。一般負荷預測與實際情況的誤差在1%以內(nèi)。根據(jù)24h負荷預測,及各電廠實際情況編制發(fā)電任務,提前下達?？紤]因素：檢修；能源儲備；調(diào)峰調(diào)頻、潮流合理等統(tǒng)一指揮大型區(qū)域發(fā)電設(shè)備、變電設(shè)備的投入或解列等。隔離事故；恢復供電；確保電網(wǎng)正常。（5）經(jīng)濟調(diào)度3、現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的主要功能1)數(shù)據(jù)采集與安全監(jiān)視(SCADA)2)安全分析3)經(jīng)濟調(diào)度4)自動控制5)調(diào)度員模擬培訓6)調(diào)度信息管理系統(tǒng)7)水調(diào)自動化系統(tǒng)8)電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)四、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制1)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)國調(diào):控制與管理網(wǎng)調(diào)及大型電廠網(wǎng)調(diào):控制與管理省調(diào)及大型電廠省調(diào):控制與管理廠、站與地調(diào)地調(diào):控制與管理廠、站與縣調(diào)縣調(diào):控制與管理所屬變電所2)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的軟硬件配置(1)調(diào)度端的硬件配置

控制中心一般均由分布式計算機網(wǎng)絡構(gòu)成

通信管理計算機(前置機)----承擔數(shù)據(jù)收集的設(shè)備;

主服務器---處理與管理數(shù)據(jù)和協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作的計算機;

調(diào)度員工作站----為調(diào)度員建立人機界面的計算機；

應用工作站----完成專項任務的計算機；

(2)調(diào)度端的軟件配置

系統(tǒng)軟件----四大任務（CPU、內(nèi)存、任務、外設(shè)）管理

應用軟件----為完成電力調(diào)度的各種功能的軟件

(3)廠站端的軟硬件配置

遠方終端裝置（RTU）過程設(shè)備----信號連接與轉(zhuǎn)換設(shè)備（變送器、互感器、信號電纜等待）3)配電系統(tǒng)調(diào)度自動化的基本概念(1)配電調(diào)度自動化系統(tǒng)的組成

RTU(變電所設(shè)備信息采集與監(jiān)控)

信道遠動裝置(調(diào)度端RTU)

中央處理機其它功能模塊(報警、打印、顯示---）又稱：調(diào)度SCADA系統(tǒng)(2)配電調(diào)度自動化系統(tǒng)的主要功能（1）地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化功能規(guī)范（DL/T550—1994）地調(diào)可按地區(qū)電網(wǎng)近期（5年）規(guī)劃末的最大負荷分為3個級別：①大型地調(diào)。最大供電負荷為1000MW以上，直接監(jiān)控變電所數(shù)≥30個。②中型地調(diào)。最大供電負荷為500∽1000MW，直接監(jiān)控變電所數(shù)≥2個。③小型地調(diào)。最大供電負荷為500MW以下。

④集控站：除以上3級調(diào)度以外，對于負荷較大，控制量較多的大型變電所或水電站控制中心可設(shè)置為集控站。（2）縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化功能規(guī)范（DL/T635—1997）縣級調(diào)度亦按其電網(wǎng)5年規(guī)劃末的最大電網(wǎng)容量分為3個級別：①大型縣調(diào)。電網(wǎng)容量為1000MW以上。②中型縣調(diào)。電網(wǎng)容量為50∽100MW。③小型縣調(diào)。電網(wǎng)容量為50MW以下。

第二節(jié)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能1)監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集功能(SCADA)2)狀態(tài)估計3)網(wǎng)絡拓撲分析功能4)負荷預測功能5)潮流優(yōu)化功能6)安全分析功能7)無功、電壓控制功能8)自動發(fā)電控制功能9)經(jīng)濟調(diào)度功能10)調(diào)度員仿真培訓功能EMS總體結(jié)構(gòu)如圖:網(wǎng)絡分析能量管理SCADA支持系統(tǒng)操作系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡分析能量管理SCADA支持系統(tǒng)操作系統(tǒng)計算機培訓模擬狹義的能量管理自動發(fā)電控制安全約束調(diào)度網(wǎng)絡分析級數(shù)據(jù)收集級SCADA實時網(wǎng)絡狀態(tài)分析預想故障分析系統(tǒng)負荷預測能量管理級機組組合水電計劃交換功率計劃燃料調(diào)度計劃檢修計劃研究模擬實時模擬母線負荷預測發(fā)電計劃潮流安全約束調(diào)度最優(yōu)潮流預想故障分析短路電流計算網(wǎng)絡等值暫態(tài)穩(wěn)定分析電壓穩(wěn)定分析調(diào)度員培訓模擬二EMS的功能：EMS的應用軟件如圖一、監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集功能(SCADA)1）數(shù)據(jù)采集2）數(shù)據(jù)預處理3）信息顯示和報警4）調(diào)度員遙控操作5）信息儲存和報表6）事件順序記錄和事故追憶SCADA系統(tǒng)所采集的電力運行控制所需的信息三、遙控信息（YK)

調(diào)度站向廠站發(fā)送斷路器分合閘；發(fā)電機開停機；電容器投切等四、遙調(diào)信息（YT)

發(fā)電機功率調(diào)整；發(fā)電機電壓調(diào)整；變壓器分接頭調(diào)整。五、其他命令信息對時信號；索取各種信息的命令等。SCADA硬件系統(tǒng)組成：現(xiàn)場遠程測量終端，傳輸通道，主站計算機。一SCADA系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。模式1遙站1遙站2遙站nSCADA控制中心中心站1中心站n特點：組成兩個網(wǎng)SCADA硬件系統(tǒng)模式2遙站1遙站a1遙站n遙站n1中心站1中心站nSCADA控制中心

特點：一個網(wǎng)二、網(wǎng)絡拓撲分析三、自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC自動發(fā)電控制AGC主要功能（AutomaticGenerationControl）：（我國華中、華北、華東、東北首先從英國引入AGC）1、使發(fā)電自動跟蹤電力系統(tǒng)的負荷變化。2、維持頻率在允許的范圍之內(nèi)。3、在各區(qū)域間分配系統(tǒng)發(fā)電功率，維護區(qū)域間凈交換功率為計劃值。4、對周期性的負荷變化按發(fā)電計劃調(diào)整發(fā)電功率，對偏離預計的負荷實現(xiàn)在線負荷分配。5、整個電力系統(tǒng)的功率總需求按經(jīng)濟最有原則在線安排受控機組的出力。6、監(jiān)視和調(diào)整備用容量，滿足電力系統(tǒng)安全要求。AGC的控制方式：1、聯(lián)絡線頻率偏差控制TBC。2、定頻率控制CFC。3、定凈交換功率控制CNIC。區(qū)域控制誤差ACE，是AGC控制的反饋信號。

TBC方式（I區(qū)域）：

I區(qū)聯(lián)絡線功率偏差，方向輸出為正，輸入為負

EDA經(jīng)濟運行

火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配專題分析：火電機組間有功功率負荷的經(jīng)濟運行計劃負荷每小時機組運行量的安排Pmax–

(核電、水電、調(diào)頻火電廠等預定出力)=PGPG為火電機組總出力tp024火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配火電機組為n臺總裝機容量為P,P>PG（1）、如何決定各臺火電機組在每小時所承擔的負荷？（2）、如何確定n臺調(diào)頻機組在負荷增加時各自需要增加的出力調(diào)頻機組安排：共有調(diào)頻機組n臺附和變化量為ΔPD火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配

FPG噸標煤/小時鍋爐燒煤，發(fā)電機出功率火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配推導（1）F=aP2+aP+c實驗求解，或由制造廠提供數(shù)據(jù)并以實驗數(shù)據(jù)校正。ABF1F2OO’OO’=PLDPLDPG2PG2AB距離最短燃料消耗最小所以A.B兩點切線相平行火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配

推導（2）假設(shè)n個火電廠其燃料損耗特性為多元函數(shù)求極值應用拉格郎日乘法來求解構(gòu)造拉格郎日函數(shù)：火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配

無條件極值的不要條件為：即為：火電廠向負荷經(jīng)濟分配的等微增率原則另解：任一發(fā)電廠發(fā)出的用功功率不能越過上下限如果越過就取極限值

四、調(diào)度員培訓仿真系統(tǒng)1）正常情況下的培訓2）緊急狀態(tài)下的事故處理培訓3）事故后電力系統(tǒng)的恢復操作培訓4）預防性操作及操作后的分析評價5）進行繼電保護和自動裝置研究調(diào)度員培訓仿真DTS典型配置第三節(jié)電力系統(tǒng)狀態(tài)估計一、狀態(tài)估計的概念如果已知目標狀態(tài)x的運動規(guī)律，則可根據(jù)運動方程從狀態(tài)初值推算出任一時刻的狀態(tài)。這種方法是確定性的，沒有估計問題。如果計及隨機因素的影響，則這種運動方程是無法精確求解的。即使采取近似處理，其計算結(jié)果也會出現(xiàn)某種程度的偏差而得不到實際狀態(tài)（或稱為狀態(tài)真值）。這種環(huán)境稱為噪聲環(huán)境，這些介入的和不可預測的隨機因素或干擾稱為動態(tài)噪聲。干擾或噪聲具有隨機性，因而，狀態(tài)計算值的偏差也具有隨機特性。在實際應用中經(jīng)常遇到的另一種情況是對運動目標的參數(shù)進行觀測以確定其狀態(tài)。假若測量系統(tǒng)是理想的，則所得到的測量量向量是理想的，即可以用來確定狀態(tài)的真值。但是實際的測量系統(tǒng)是有隨機誤差的，測量向量不能直接通過理想的測量方程，直接求出狀態(tài)真值?？梢姡捎陔S機噪聲及隨機測量誤差的介入，無論是理想的運動方程或測量方程均不能求出精確的狀態(tài)向量。只有通過統(tǒng)計學的方法加以處理以求出對狀態(tài)向量的估計值。這種方法，稱為狀態(tài)估計。第三節(jié)電力系統(tǒng)狀態(tài)估計二、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的必要性SCADA實時數(shù)據(jù)庫缺點：1）數(shù)據(jù)不齊全2）數(shù)據(jù)不精確3）受干擾時出現(xiàn)不良數(shù)據(jù)4）數(shù)據(jù)不和諧“去粗取精”、“去偽存真”狀態(tài)變量需借助測量方程式，即聯(lián)系狀態(tài)向量與測量量向量之間的函數(shù)關(guān)系間接求得。在考慮有測量噪聲時，它們之間的關(guān)系為

(2-1)

式中：為維的測量量向量；為測量函數(shù)向量(2-2)

為測量噪聲向量，其表達式為

(2-3)電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)學描述與可觀察性一基本原理靜態(tài)估計是用一定的統(tǒng)計學準則通過測量向量求出狀態(tài)向量，并使之盡量接近其真值。是一個估計值，估計值與真值之間的誤差稱為估計誤差

(2-14)

估計誤差值是維向量。判斷估計方法的優(yōu)劣不是根據(jù)中個別分量的估計誤差值，而是根據(jù)的整個統(tǒng)計特性來決定。最小二乘估計如果估計量的分量大部分密集在真值附近，則這種估計結(jié)果比較理想。因此，可用的二階原點矩作為衡量估計質(zhì)量的一種標志，均方誤差陣是階的。如果所用的估計方法遵循最小方差準則，則稱這種方法為最小方差估計。但最小方差估計作為一種統(tǒng)計學的估計方法，要求事先掌握較多的隨機變量的統(tǒng)計特性，這在電力系統(tǒng)狀態(tài)估計實踐中難以做到。以下介紹的最小二乘法是一種非統(tǒng)計學的估計方法。最小二乘估計最小二乘估計是在電力系統(tǒng)狀態(tài)估計中應用最為廣泛的方法之一。最早的最小二乘方法是高斯解決天體運動軌跡問題時提出的。這種方法的優(yōu)點之一是不需要隨機變量的任何統(tǒng)計特性，它以測量值和測量估計值之差的平方和最小為目標準則，即應用在電力系統(tǒng)，狀態(tài)估計是按測量值與系統(tǒng)數(shù)學模型確定的值的誤差平方和最小來確定的系統(tǒng)狀態(tài)，即目標函數(shù)為(2-15)最小二乘估計二加權(quán)的意義這一方法對于任一個測量分量的誤差都以相同的機會加進目標函數(shù)，即它們在目標函數(shù)中所占的份額一樣。但由于各個測量量的量測精度不一致，因此它們以同樣的權(quán)重組成目標函數(shù)是不合理的。為提高整個估計值的精度，應該使各個量測量各取一個權(quán)值，精度高的測量量權(quán)大一些，而精度低的測量量權(quán)小一些。根據(jù)這一原理提出了加權(quán)最小二乘準則。最小二乘估計加權(quán)最小二乘準則的目標函數(shù)為

(2-16)

式中：為一適當選擇的正定陣，當為單位陣時(2-16)就是最小二乘準則。假設(shè)，為式(2-12)的測量誤差方差陣。其中各元素為于是目標函數(shù)可寫成

(2-17)最小二乘估計三最小二乘算法㈠為線性函數(shù)先假定是線性向量函數(shù)。

(2-18)

或式中：為矩陣，其元素為。狀態(tài)量的值與測量值的關(guān)系為最小二乘估計按最小二乘準則建立目標函數(shù)或

(2-19)

對目標函數(shù)求導數(shù)并取為零，即

(2-20)

亦即這是一組有個未知數(shù)的維方程組，聯(lián)立求解即可求得的最佳估計值。最小二乘估計㈡為非線性函數(shù)以上是在為線性函數(shù)的前提下討淪的。但電力系統(tǒng)的測量函數(shù)向量是非線性的向量函數(shù)，這時無法直接由目標函數(shù)的極值條件求解，需要用迭代的方法求解。

1設(shè)狀態(tài)變量的初值為將在處線性化，并用泰勒級數(shù)在附近展開，即

(2-27)最小二乘估計是函數(shù)向量的雅可比矩陣，其元素為

(2-28)2目標函數(shù)略去的高階項，取目標函數(shù)為

(2-29)

取，有

(2-30)最小二乘估計

3極值條件即則式中由此可得

(2-31)最小二乘估計

4迭代格式當充分接近時泰勒級數(shù)略去高階項后才是足夠近似的。用式(2-31)作逐次迭代，可以得到。若以表示迭代序號，式(2-31)可以寫成

(2-32)(2-33)最小二乘估計

5收斂判據(jù)按式(2-32)和式(2-33)進行迭代修正，直到目標函數(shù)接近于最小為止。所采用的收斂判據(jù)可以是以下三項中的任一項（1）(2-34)

（2）(2-35)

（3）(2-36)最小二乘估計上三式是三種收斂標準。其中式(2-34)表示狀態(tài)修正量絕對值最大者小于規(guī)定的收斂標準，這是最常用的判據(jù)。可取基準電壓模值的。滿足收斂標準時的即為最優(yōu)狀態(tài)估計值。此時測量量的估計值是。最小二乘估計

6狀態(tài)估計的計算步驟及程序框圖當是的非線性函數(shù)時，進行狀態(tài)估計的步驟如下：

1)從狀態(tài)量的初值計算測量函數(shù)向量和雅可比矩陣。

2)由遙測量和計算殘差和目標函數(shù)，并由雅可比矩陣計算信息矩陣和向量。最小二乘估計

3)解方程式(2-32)求得狀態(tài)修正量，并取其中絕對值最大者。

4)檢查是否達到收斂標準。

5)若未達到收斂標準，修改狀態(tài)量，繼續(xù)迭代計算，直到收斂為止。

6)將計算結(jié)果送入不良數(shù)據(jù)檢測與辨識入口。最小二乘估計圖2-4是加權(quán)最小二乘估計程序框圖，其中框1包括輸入各測量量的權(quán)值?？?的初值在實際應用中一般取前一次狀態(tài)估計的電壓值，以加快迭代的收斂速度。框3中用現(xiàn)有的狀態(tài)量（如電壓模值與電壓相角）計算及其偏導數(shù)。框4求解電壓模值與相角的修正量，選出及，供框5作收斂檢查。框6轉(zhuǎn)入下一次迭代并對狀態(tài)變量作修正。最小二乘估計圖2-4加權(quán)最小二乘估計框圖最小二乘估計入口輸入測量信息給定初值計算計算計算解非線性方程式(2-30)求及≤l=l+1＞到不良數(shù)據(jù)檢測與辨識入口l＝1已知系統(tǒng)有功測量值，忽略損耗，求支路最佳估計值P1=P2+P3P2=P4+P5P6=P3+P4J=(P1-100)2+(P2-80)2+(P3-22)2+(P4-10)2+(P5-72)2+(P6-30)2J=(P2+P3-100)2+(P2-80)2+(P3-22)2+(P4-10)2+(P2-P4-72)2+(P3+P4-30)2求J的最小值令?J/

?P2=0得3P2+P3-P4=252令?J/

?P3=0得P2+3P3+P4=152令?J/

?P4=0得P2+P3+P4=112解得P1=101,P2=81,P3=20,P4=11,P5=70,P6=31殘差平方和J=(101-100)2+(81-80)2+(20-22)2+(11-10)2+(70-72)2+(31-30)2=12P1=P2+P3P2=P4+P5P6=P3+P4U2=U1-(P2R2+Q2X2)/U1J=(P2+P3-100)2+(P2-80)2+(P3-22)2+(Q2-40)2+(P5-72)2+(U1-(7P2+15Q2)/U1-110)2求J的最小值令?J/

?P2=0得2.003P2+P3+0.007Q2=180.6令?J/

?P3=0得P2+2P3=122令?J/

?P5=0得P5=72令?J/

?Q2=0得0.007P2+1.016Q2=41.25解得P1=100.7,P2=79.4,P3=21.3,P4=7.4,P5=72,P6=28.7,Q2=40.05,U2=110.36出現(xiàn)偶爾不良數(shù)據(jù)

設(shè)P5=72傳輸錯誤，變成400P1=P2+P3P2=P4+P5P6=P3+P4J=(P1-100)2+(P2-80)2+(P3-22)2+(P4-10)2+(P6-30)2

求J的最小值令?J/

?P2=0得2P2+P3=180令?J/

?P3=0得P2+3P3=152令?J/

?P4=0得2P4+P3=40解得P2=77.6,P3=24.8,P4=7.6,P5=70J=(2.4)2+(2.4)2+(2.8)2+(2.4)2+(2.4)2=30.88殘差稍大，不全數(shù)據(jù)補齊了若不能用合理性檢查排除，先采用檢測方法J=(P2+P3-100)2+(P2-80)2+(P3-22)2+(P4-10)2+(P3+P4-30)2+(P2-P4-400)2令?J/

?P2=0得3P2+P3-P4=580令?J/

?P3=0得P2+3P3+P4=152令?J/

?P4=0得P2+P4+P3=440解得P2=327,P3=-144,P4=257J=(183-100)2+(327-80)2+(-144-22)2+(257-10)2+(40-400)2+(113-30)2=272252殘差太大，混入了壞數(shù)據(jù)用逐個排除法進行識別，首先丟棄P1=100J=(P2-80)2+(P3-22)2+(P4-10)2+(P3+P4-30)2+(P2-P4-400)2令?J/

?P2=0得2P2-P4=480令?J/

?P3=0得2P3+P4=52令?J/

?P4=0得P2+P4+P3=440解得P2=327,P3=-61,P4=174J=(266-100)2+(327-80)2+(-61-22)2+(174-10)2+(153-72)2+(113-30)2=135800殘差仍太大，混入了壞數(shù)據(jù)P1=P2+P3P2=P4+P5P6=P3+P4J=(P2+P3-100)2+(P2-2)2+(P3-103)2+(P4-(-95))2+(P2-P4-94)2+(P3+P4-10)2求J的最小值令?J/

?P2=0得3P2+P3-P4=196令?J/

?P3=0得P2+3P3+P4=213令?J/

?P4=0得P2+P3+P4=91解得P2=0.25,P3=102,P4=-93.25殘差平方和J=(0.25)2+(1.75)2+(1)2+(1.75)2+(0.5)2+(1.75)2=10.5第四節(jié)安全分析與安全控制一、電力系統(tǒng)安全性1、電力系統(tǒng)突然發(fā)生擾動時不間斷地向用戶提供電力和電量的能力2、電力系統(tǒng)的整體性，即電力系統(tǒng)維持聯(lián)合運行的能力。二、三道防線1、繼電保護2、自動裝置3、調(diào)度人員正確操作三、電力系統(tǒng)安全控制的任務1、安全監(jiān)視2、安全分析3、安全控制1）預防控制2）緊急控制3）恢復控制一、安全分析1、靜態(tài)安全分析（1）預想故障分析1）故障定義2）故障篩選3）故障分析（2）計算方法1）直流潮流2）P-Q分解法3）等值網(wǎng)絡法2、動態(tài)安全分析

（1）模式識別法（2）李雅普諾夫方法（3）擴展等面積法（EEAC）二、安全控制1、正常運行狀態(tài)（包括警戒狀態(tài)）安全控制2、緊急狀態(tài)時的安全控制（1）電力系統(tǒng)的頻率緊急控制（2）電力系統(tǒng)的電壓緊急控制（3）電力系統(tǒng)的過負荷緊急控制（4）電力系統(tǒng)的緊急穩(wěn)定控制1）快速勵磁2）快關(guān)汽門3）電氣制動4）切除部分發(fā)電機組5）切除部分負荷6）遠方跳閘7）再同步8）解列3、恢復狀態(tài)時的安全控制第五節(jié)調(diào)度主站系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

一、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的構(gòu)成二、調(diào)度計算機系統(tǒng)

（一）調(diào)度計算機系統(tǒng)的配置

1、單機系統(tǒng)

2、雙機系統(tǒng)

RTU發(fā)電廠RTU發(fā)電廠RTU變電所RTU變電所通道前置機下級主站上級主站數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行主站主計算機顯示器、鍵盤、鼠標人機聯(lián)系子系統(tǒng)主計算機遠動子系統(tǒng)模擬屏3、分布式系統(tǒng)（二）人機聯(lián)系設(shè)備1、監(jiān)視電力系統(tǒng)2、監(jiān)視控制系統(tǒng)3、維護系統(tǒng)4、執(zhí)行和開發(fā)應用軟件（三）圖形系統(tǒng)1、網(wǎng)絡潮流圖2、廠站主接線圖3、曲線圖4、扇形圖5、棒圖6、地理接線圖電網(wǎng)拓撲圖123578發(fā)電廠變電站KKK龍王譚家灣南充500kV站城區(qū)局地區(qū)局縣局（四）前置機1、對接收數(shù)據(jù)的預處理2、向后臺機傳送信息3、下發(fā)命令4、向調(diào)度模擬屏傳送實時數(shù)據(jù)5、具有轉(zhuǎn)發(fā)功能6、對各通道進行監(jiān)視（五）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、ORACLE2、SQLServer3、SYBASE第六節(jié)

電力系統(tǒng)遠動終端單元

遠動終端(RemoteTerminalUnit)是電網(wǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠動裝置，簡稱RTU。RTU采集所在發(fā)電廠或變電站表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量，監(jiān)視并向主站傳送這些模擬量和狀態(tài)量，執(zhí)行主站向所在發(fā)電廠或變電站發(fā)控制和調(diào)節(jié)命令。一、遠動終端單元的功能（RTU的基本功能）1）四遙功能遙信開關(guān)（變壓器抽頭）位置信號、裝置（設(shè)備）動作信號及狀態(tài)信號、事故總信號、停電信號等數(shù)字量遙測有（無）功功率、電壓、電流、溫度、壓力、頻率、功率因數(shù)等模擬量遙控遠方控制斷路器的合、分以及電容器（電抗器）的投切和其它采用繼電器控制的設(shè)備遙調(diào)有載調(diào)壓變壓器抽頭的升、降調(diào)節(jié)和其它需調(diào)節(jié)的設(shè)備一、遠動終端單元的功能（RTU的基本功能）2）事件順序記錄事故時的SOE是為區(qū)分事件順序，以便作出運行對策和事故分析SOE的時間分辨率是RTU重要的性能指標SOE的站內(nèi)（同一RTU內(nèi)）的分辨率要求小于5msSOE的站間（RTU之間）的分辨率要求小于10ms要求各RTU的時鐘與調(diào)度中心的時間嚴格同步利用全球定位系統(tǒng)GPS提供的時間頻率同步對時采用軟件對時電能采集與其它系統(tǒng)通信一發(fā)多收復位與自檢當?shù)仫@示與參數(shù)修定打印制表3）系統(tǒng)對時4）其它功能二、遠動終端單元（RTU）的結(jié)構(gòu)模式1、單CPU的結(jié)構(gòu)（集中式RTU）整個變電站只有一個處理所有信息的RTU。其它非智能模塊集以并行總線方式相聯(lián)系，并布置在一個機箱中。SI—遙信模塊AI—遙測模塊

PA—電能脈沖采集模塊SG—開關(guān)組態(tài)模塊SOC—遙控模塊SOR--遙調(diào)模塊KB—鍵盤與顯示模塊

WTD—監(jiān)視定時模塊優(yōu)點：造價低缺點：數(shù)據(jù)量小且遠程采集困難適合小規(guī)模開關(guān)站1）功能分布式RTU按功能組成各個智能模塊的多CPU系統(tǒng)。各智能模塊及CPU之間以串行總線方式相聯(lián)系。IYX—遙信IYC—遙測

IPA—電能脈沖采集M—調(diào)制解調(diào)器ISOC—遙控ISOR--遙調(diào)KB—鍵盤與顯示

WTD—監(jiān)視定時優(yōu)點：靈活、處理能力強缺點：造價稍高，制造麻煩2、多CPU的結(jié)構(gòu)2）結(jié)構(gòu)分布式RTU按設(shè)備或回路設(shè)計的多RTU（四遙量在一個單元中處理）系統(tǒng)。優(yōu)點：靈活、處理能力強集成化產(chǎn)品目前市場上的主打產(chǎn)品2、多CPU的結(jié)構(gòu)3、中斷與中斷優(yōu)先權(quán)由于RTU的任務對實時性要求較強，所以RTU的任務大多數(shù)采用中斷方式完成。因此，RTU在實時運行中可以出現(xiàn)多個中斷源，故需采用一片8259A來擴展中斷輸入，使整個系統(tǒng)可擴展到12級中斷服務。8085A的中斷擴展如圖4—25所示。表4-18085A中中斷優(yōu)先級及轉(zhuǎn)移地址中斷輸入線優(yōu)先級中斷后的轉(zhuǎn)移地址TRAP124HRST7．523CHRST6．5334HRST5．542CHINTR5程序設(shè)定，由8259A提供8085A中五條中斷輸入級的優(yōu)先級及轉(zhuǎn)移地址如表4—1所示。1．遙控及命令的校核遙測和遙信是廠站向主站傳送信息，遙控是主站向廠站端下達的操作命令，直接干預電網(wǎng)的運行。所以，遙控要求有很高的可靠性。在遙控過程中，采用“返送校核”的方法，實現(xiàn)遙控命令的傳送。所謂“返送校核”是指廠站端RTU接收到主站的命令后，為了保證接收到的命令能正確地執(zhí)行，對命令進行校核，并返送給主站的過程。在遙控過程中，主站發(fā)往廠站RTU的命令有三種，即遙控選擇命令、遙控執(zhí)行命令和遙控撤消命令。遙控選擇命令包括兩個部分：一個是選擇的對象，用對象碼指定對哪一個對象進行操作；另一個是遙控操作的性質(zhì)，用操作性質(zhì)碼指示是合閘還是分閘。遙控執(zhí)行命令指示RTU接收到的選擇命令、執(zhí)行指定的開關(guān)操作。遙控撤消命令指示RTLJ撤消已下達的選擇命令。廠站RTIJ向主站傳送的校核信息，用以指明RT[J所收到命令與主站原發(fā)的命令是否相符以及RTU能否執(zhí)行遙控選擇命令的操作。為此，廠站端校核包括兩個方面：三、遙控輸入與輸出1)校核遙控選擇命令的正確性，即檢查性質(zhì)碼是否正確、檢查遙控對象號是否屬于本廠站。2)檢查RTIJ遙控輸出對象繼電器和性質(zhì)繼電器是否能正確動作。1)主站向廠站端RTU發(fā)遙控選擇命令。2)RTU接收到選擇命令后，啟動選擇定時器，校核性質(zhì)碼和對象碼的正確性，并使相應的性質(zhì)繼電器和對象繼電器動作，使遙控執(zhí)行回路處于準備就緒狀態(tài)。3)RTU適當延時后讀取遙控對象繼電器和性質(zhì)繼電器的動作狀態(tài)，形成返校信息。4)RTU將返送校核信息發(fā)往主站。5)主站顯示返校信息，與原發(fā)遙控選擇命令核對。若調(diào)度員認為正確，則發(fā)送遙控執(zhí)行命令到RTU；反之，發(fā)出遙控撤銷命令。6)RTU接收到遙控執(zhí)行命令后，驅(qū)使遙控執(zhí)行繼電器動作。若RTu接收到遙控撤銷命令，則清除選擇命令，使對象和性質(zhì)繼電器復位。7)RTU若超時未收到遙控執(zhí)行命令或遙控撤消命令，則作自動撤消，并清除選擇命令。8)遙控過程中遇有遙信變位，則自動撤消遙控命令。9)當RTU執(zhí)行遙控執(zhí)行命令時，啟動遙控執(zhí)行定時器，定時到，則復位全部繼電器。10)RTU在執(zhí)行完成遙控執(zhí)行命令后，向主站補送一次遙信信息。2、遙控過程

由1片3號8255A、2片反向器MCl413，8個遙控對象繼電器K1～K8，2個遙控性質(zhì)繼電器KHZ、KFZ，遙控執(zhí)行繼電器：KZX組成。3、典型的遙控輸入電路原理圖RTU的遙控輸出電路并不直接控制斷路器分閘、合閘回路，而是接入遙控執(zhí)行屏，由遙控執(zhí)行屏輸出信號控制斷路器的分閘、合閘操作。圖4—27所示是遙控輸出電路與遙控執(zhí)行屏的連接圖。K1～K8是遙控輸入電路中8個對象繼電器輸出的動合(常開)觸點，遙控輸出性質(zhì)和執(zhí)行繼電器觸點與遙控執(zhí)行屏相應的回路連接。KHZ、KFZ和KZX分別是RTU合閘、分閘、執(zhí)行繼電器的動合觸點，KHJ和KFJ分別是執(zhí)行屏上合閘、分閘繼電器。4．遙控輸出電路與遙控執(zhí)行屏的連接遙調(diào)命令的可靠性要求一般沒有遙控那樣高，故通常不采用返送校核的方式傳送遙調(diào)命令。RTU接到主站下達的遙調(diào)命令后，就可將命令整定值經(jīng)D／A變換成模擬量信號(模擬遙調(diào)輸出)或直接將數(shù)字量信號(數(shù)字遙調(diào)輸出)輸出到對象選擇號指定的調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行。四、遙調(diào)輸入與輸出工作原理：RTU接收到遙調(diào)命令后，將命令中的整定值數(shù)字量通過4號8255A輸送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器。根據(jù)命令的選擇對象，選擇遙調(diào)輸出地址號送多路開關(guān)CD4051，將數(shù)模轉(zhuǎn)換器與遙調(diào)裝置的輸入電路接通，數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出的模擬電壓通過CD4051對保持電容充電，并達到相應的電壓值。當多路開關(guān)切換到其他輸出回路后，由于電容放電阻抗大，放電速度很慢，電壓能保持一段時間，而電路能根據(jù)當前各路的輸出數(shù)值周而復始地工作，第二次充電很快到來，故此作用相當于“刷新”。因此輸出電壓得以保持。除接到遙調(diào)命令外，CPU可定時“刷新”各路模擬量輸出。1．RAM的故障檢測

RAM可能出現(xiàn)的故障有：控制線故障，某些存儲單元固定為1或O，有的數(shù)據(jù)線固定為1或O；地址譯碼器故障，有的地址線固定為1或0等幾種。從功能考慮，對RAM的主要要求是：所選中的地址正確，能讀能寫，數(shù)據(jù)正確，各單元互不影響。五、RTU的故障檢測2．ROM的故障檢測

ROM可能出現(xiàn)的故障與RAM相仿(寫除外)。由于ROM平時不能寫入，因而不能用檢查RAM的先寫后讀方法。對ROM的檢查通常采用奇偶校驗法。在ROA測試區(qū)的末尾增加一個校驗字，存放按列的奇校驗值，在ROM固化時一起寫入。3．CPU的故障檢測

CPU是微機系統(tǒng)的核心部件，CPU如有故障就無法進行工作。對CPU的檢查，通常就是送入試驗數(shù)據(jù)，通過一系列基本運算段落，對CPU的功能分別進行檢查，只有功能正確方能繼續(xù)執(zhí)行下一段落，否則就指出故障所在區(qū)段。通過全部運算段落后可以認為CPU工作正常。

4．模擬量采集及模／數(shù)轉(zhuǎn)換的故障檢測

模擬量遙測輸入回路包括采樣多路開關(guān)及模／數(shù)轉(zhuǎn)換兩部分。采樣多路開關(guān)的故障有：多路開關(guān)內(nèi)部譯碼器故障，多路開關(guān)始終導通、始終斷開以及元件特性的變壞引起的測量誤差等。模／數(shù)轉(zhuǎn)換器中的標準電源、控制邏輯、數(shù)模網(wǎng)絡、數(shù)碼寄存器等也可能發(fā)生故障，致使模／數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果不合標準。本章習題

27．電力系統(tǒng)調(diào)度監(jiān)控的系統(tǒng)主要參數(shù)有哪些？電力系統(tǒng)的5種狀態(tài)的各自含義是什么？

電力調(diào)度自動化的性質(zhì)、任務、功能有哪些？電力系統(tǒng)調(diào)度的分層控制是如何劃的?各自任務是什