電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

第五章電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化1電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第1頁一、調(diào)度自動(dòng)化概貌2電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第2頁電力是一個(gè)商品，它生產(chǎn)、流通、消費(fèi)含有普通商品屬性。1、電力運(yùn)行概況3電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第3頁1．產(chǎn)品不可大規(guī)模儲(chǔ)存性；電力不一樣于普通商品特點(diǎn)2．生產(chǎn)和消費(fèi)同時(shí)性；3．系統(tǒng)地域遼闊，不一樣地域產(chǎn)品質(zhì)量可能不一樣；4．產(chǎn)品質(zhì)量不完全決定于生產(chǎn)步驟；5．惡性連鎖事故破壞性。4電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第4頁電力狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換5電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第5頁電力系統(tǒng)普通動(dòng)態(tài)過程:6電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第6頁2、電力系統(tǒng)調(diào)度主要任務(wù)確保系統(tǒng)供電質(zhì)量；電壓偏移；頻率偏移；波形畸變；提供強(qiáng)有力事故處理能力提升系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；合理運(yùn)行方式；確保一定安全裕度；含有足夠承受事故沖擊能力；7電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第7頁電力系統(tǒng)是人類創(chuàng)造最復(fù)雜工程系統(tǒng)；規(guī)模龐大、信息量巨大、實(shí)時(shí)性要求很高電力系統(tǒng)控制難點(diǎn)負(fù)荷在短時(shí)間內(nèi)以及長時(shí)間內(nèi)都是在不停改變；趨勢(shì)規(guī)律性以及短期偶然性大部分系統(tǒng)暴露于外部擾動(dòng)之下；雷擊；風(fēng)；樹；車輛；飛行物；鳥；小動(dòng)物；誤操作；惡劣天氣（冰）；8電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第8頁設(shè)備情況不可嚴(yán)格監(jiān)測(cè)設(shè)備故障不可完全防止人在設(shè)備安裝、維護(hù)中不確定原因。工程人員素質(zhì)參差不齊、設(shè)備參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤、誤操作9電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第9頁3、調(diào)度自動(dòng)化概貌早期電話調(diào)度：反應(yīng)慢，得到信息是歷史，不一致做出判斷和決議是不可靠主要由廠站端運(yùn)行人員就地完成大部分監(jiān)控功效廠站端人員不了解系統(tǒng)狀態(tài)，不了解全局大規(guī)模電力系統(tǒng)需求－SCADA必要性：實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)快速、準(zhǔn)確、可靠地將廠站端信息傳送到調(diào)度中心快速、準(zhǔn)確、可靠地執(zhí)行下發(fā)命令10電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第10頁當(dāng)代電力調(diào)度中心11電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第11頁SCADA概貌SCADA:SupervisoryControlAndDataAcquisition不是一個(gè)全方面控制系統(tǒng),主要是基于管理層面位于硬件頂層軟件系統(tǒng),經(jīng)過PLC,RTU等模塊與被控系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制系統(tǒng)中運(yùn)行于DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX等操作系統(tǒng)之上是一個(gè)軟實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)中它是一個(gè)復(fù)雜計(jì)算機(jī)群12電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第12頁數(shù)據(jù)采集、命令控制-RTUSCADA系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)傳輸–

信道數(shù)據(jù)處理–

主站計(jì)算機(jī)13電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第13頁SCADA在調(diào)度系統(tǒng)中位置電力系統(tǒng)SCADAActualFixedAccuratesimulation快照狀態(tài)預(yù)計(jì)拷貝電力系統(tǒng)AGCAVC在線閉環(huán)控制操作控制在線開環(huán)控制電力系統(tǒng)調(diào)度計(jì)劃、模擬和培訓(xùn)離線分析和規(guī)劃培訓(xùn)模式SCADA是調(diào)度“眼”和“手”數(shù)據(jù)流分類控制任務(wù)分類SCADA系統(tǒng)平臺(tái)14電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第14頁數(shù)據(jù)采集SCADA基本功效數(shù)據(jù)預(yù)處理信息顯示和報(bào)警遙控和遙調(diào)操作信息統(tǒng)計(jì)、儲(chǔ)存和打印事故追憶（PDR）和事件次序統(tǒng)計(jì)（SOE）調(diào)度控制系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視和控制15電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第15頁4、電力系統(tǒng)分區(qū)、分級(jí)調(diào)度國調(diào)；網(wǎng)調(diào)；省調(diào)；地調(diào)；縣調(diào)；16電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第16頁支撐平臺(tái)子系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)最主要基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)，數(shù)據(jù)共享。支撐平臺(tái)子系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)管理、圖形管理、報(bào)表管理、系統(tǒng)運(yùn)行管理等。5、SCADA/EMS系統(tǒng)子系統(tǒng)劃分SCADA子系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸及處理，計(jì)算與控制、人機(jī)界面及告警處理等。17電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第17頁高級(jí)應(yīng)用軟件PAS(PowersystemApplicationSoftware)子系統(tǒng)包含網(wǎng)絡(luò)建模、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)預(yù)計(jì)、在線時(shí)尚、靜態(tài)安全分析、無功優(yōu)化、故障分析及短期負(fù)荷預(yù)報(bào)等一系列高級(jí)應(yīng)用軟件。調(diào)度員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)DTS（DispatcherTrainingSimulator）包含電網(wǎng)仿真、SCADA/EMS系統(tǒng)仿真和教員控制機(jī)三部分。調(diào)度員仿真培訓(xùn)（DTS）與實(shí)時(shí)SCADA/EMS系統(tǒng)共處于一個(gè)局域網(wǎng)上，DTS本身由2臺(tái)工作站組成，一臺(tái)充當(dāng)電網(wǎng)仿真和教員機(jī)，另一臺(tái)用來仿真SCADA/EMS和兼做學(xué)員機(jī)。

18電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第18頁AGC/EDC（AutomaticGenerationControl/EconomicDispatchControl）子系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制和在線經(jīng)濟(jì)調(diào)度（AGC/EDC）是對(duì)發(fā)電機(jī)出力閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，不但能夠確保系統(tǒng)頻率合格，還能確保系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線功率符合協(xié)議要求范圍，同時(shí)，還能使全系統(tǒng)發(fā)電成本最低。調(diào)度管理信息子系統(tǒng)DMIS(DispatcherManagementInformationSystem)調(diào)度管理信息系統(tǒng)屬于辦公自動(dòng)化一個(gè)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，普通并不屬于SCADA/EMS系統(tǒng)范圍。它與詳細(xì)電力企業(yè)生產(chǎn)過程、工作方式、管理模式有非常親密聯(lián)絡(luò)，所以總是與某一特定電力企業(yè)合作開發(fā)，為其服務(wù)。當(dāng)然，其中設(shè)計(jì)思緒和實(shí)現(xiàn)伎倆應(yīng)該是共同。

19電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第19頁（1）電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化初級(jí)階段安裝于各廠站遠(yuǎn)動(dòng)裝置，采集各機(jī)組出力、各線路時(shí)尚和各母線電壓等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及各斷路器等開關(guān)實(shí)時(shí)狀態(tài)，然后經(jīng)過遠(yuǎn)動(dòng)通道傳給調(diào)度中心并直接顯示在調(diào)度臺(tái)儀表和系統(tǒng)模擬屏上。調(diào)度員能夠隨時(shí)看到這些運(yùn)行參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行方式。還能夠立刻“看到”斷路器事故跳閘(模擬屏上對(duì)應(yīng)圖形閃光)。遙測(cè)、遙信方式采取等于給調(diào)度中心安裝了“千里眼”，能夠有效地對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)還深入提供了遙控、遙調(diào)伎倆，采取這些伎倆，能夠在調(diào)度中心直接對(duì)一些開關(guān)進(jìn)行合閘和斷開操作，對(duì)發(fā)電機(jī)出力進(jìn)行調(diào)整；“千里手”。6、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展歷程20電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第20頁（2）電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化第二階段電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第二個(gè)發(fā)展階段，是電子計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)調(diào)度工作中應(yīng)用；1965年美國、加拿大和其它一些國家電力系統(tǒng)大停電事故，使人們開始認(rèn)識(shí)到，安全問題比經(jīng)濟(jì)調(diào)度更主要，一次大面積停電事故給國民經(jīng)濟(jì)造成損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出許多年節(jié)煤效益；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)首先參加電力系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制。這么，就出現(xiàn)了SCADA系統(tǒng)，出現(xiàn)了AGC／EDC以及電力系統(tǒng)安全分析等許多功效?！按竽X”

21電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第21頁（3）電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)快速發(fā)展階段伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，SCADA／EMS技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)快發(fā)展階段；經(jīng)歷了從集中式到分布式又到開放分布式三代推進(jìn)；新開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)采取“面向?qū)ο蟆奔夹g(shù)，將各種應(yīng)用按“組件”接口規(guī)范進(jìn)行“封裝”，形成能夠在不一樣軟硬件系統(tǒng)上“即插即用”“組件”。實(shí)現(xiàn)軟件“即插即用”，這是軟件發(fā)展理想目標(biāo)。22電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第22頁二、數(shù)據(jù)通信23電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第23頁原始通信技術(shù)語言、烽火；1、通信概述通信指信息傳遞；通信要素目標(biāo)是傳送信息；信息；兩點(diǎn)之間；媒介：信息傳輸載體；規(guī)約；24電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第24頁1838年，莫爾斯（Morse）創(chuàng)造有線電報(bào)；通信技術(shù)發(fā)展1873年，麥克斯韋（Maxwell）提出電磁波理論；1876年，貝爾（Bell）創(chuàng)造電話；1876年，馬可尼、波波夫創(chuàng)造無線電報(bào)；19，電子管創(chuàng)造促使通信技術(shù)快速發(fā)展；19，調(diào)幅廣播和超外差收音機(jī)問世；1930年代，調(diào)制理論和多路復(fù)用技術(shù)取得重大進(jìn)展，調(diào)頻廣播和電視先后開通；25電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第25頁通信系統(tǒng)基本組成信源、信宿；信道：有線、無線；發(fā)信設(shè)備；收信設(shè)備；26電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第26頁按傳輸信號(hào)性質(zhì)分類模擬通信系統(tǒng)；數(shù)字通信系統(tǒng)；通信系統(tǒng)分類按傳輸媒體分類有線通信系統(tǒng)：電話、有線電視、電力載波、光纖；無線通信系統(tǒng)：微波、衛(wèi)星、移動(dòng)通信；27電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第27頁通信系統(tǒng)主要步驟碼元數(shù)據(jù)通信中，傳送是一個(gè)個(gè)離散脈沖信號(hào)，故把每個(gè)信號(hào)脈沖稱為一個(gè)碼元。；數(shù)碼率每秒傳送碼元數(shù)，以Bd（波特）為單位；波特率信息速率系統(tǒng)每秒傳送信息量。信息量以比特（bit）為單位，信息速率單位就是bit/s（比特/秒）；在信息用二進(jìn)制表示時(shí)，每個(gè)碼攜帶1bit信息量，這時(shí)數(shù)碼率與信息速率是相同。

常見傳輸速度：200，600，1200，2400，4800，9600(Microwave)28電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第28頁誤碼傳輸中發(fā)生錯(cuò)誤碼元

誤碼率數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸后發(fā)生錯(cuò)誤碼元數(shù)與總傳輸碼元數(shù)之比，稱為誤碼率。在電網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)通信中，普通要求誤碼率應(yīng)小于10－5數(shù)量級(jí)

誤碼率與線路質(zhì)量、干擾大小等原因相關(guān)，為了減小誤碼率，要采取各種檢錯(cuò)、糾錯(cuò)辦法加以保護(hù)。29電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第29頁差錯(cuò)控制在信息傳送過程常會(huì)出現(xiàn)各種干擾，使所傳輸信號(hào)碼元發(fā)生差錯(cuò)，如某位1變成0或0變成1；

在一個(gè)實(shí)用通信系統(tǒng)中一定要能發(fā)覺（檢測(cè)）這種差錯(cuò)，并采取糾正辦法，把犯錯(cuò)控制在所能允許盡可能小范圍內(nèi)，這就是差錯(cuò)控制。

奇偶校驗(yàn)采取偶校驗(yàn)傳送7位二進(jìn)制信息，則在傳送7個(gè)信息位后加上一個(gè)偶校驗(yàn)位，如前7位中1個(gè)數(shù)是偶數(shù)，則第8位加0，如前7位中1個(gè)數(shù)是奇數(shù)，則第8位加1；

這么使整個(gè)字符代碼（共8位）中1個(gè)數(shù)恒為偶數(shù)；接收端如檢測(cè)到某字符代碼中“1”個(gè)數(shù)不是偶數(shù)，即可判斷為錯(cuò)碼而不予接收；30電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第30頁調(diào)制和解調(diào)二進(jìn)制信息經(jīng)過調(diào)制加到交流高頻信號(hào)上再傳輸接收端將含有信息交流信號(hào)解調(diào)，還原信息調(diào)制和解調(diào)器調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相31電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第31頁傳輸信道是指信號(hào)傳送時(shí)所經(jīng)過通道，有狹義與廣義之別。傳輸信道狹義信道也稱傳輸媒體，分為有線和無線兩類。架空線、同軸電纜等屬前者，電磁波自由傳輸空間屬后者。廣義信道包含調(diào)制信道和編碼信道。當(dāng)前慣用載波屬調(diào)制信道，微波屬編碼信道。32電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第32頁常見傳輸媒介電力線載波，30～500kHz高頻信號(hào)微波，2～13GHz高頻信號(hào)光纖，500MHz以上帶寬衛(wèi)星電話線33電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第33頁通信工作方式發(fā)端信道收端單工：單方向傳輸發(fā)端信道半雙工：可不一樣時(shí)上下行雙向傳輸收端收端發(fā)端發(fā)端信道雙工：可同時(shí)上下行雙向傳輸收端收端發(fā)端信道34電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第34頁數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)35電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第35頁電力通信網(wǎng)及其特點(diǎn)36電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第36頁我國已建成基于六大跨省電網(wǎng)全國互聯(lián)電網(wǎng)，裝備水平日益提升，自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)、輸、變、配、用等各個(gè)步驟廣泛采??；1、通信在電力系統(tǒng)中地位和作用電力工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展與電力通信發(fā)展相互促進(jìn)；1978年國家同意建設(shè)電力專用通信網(wǎng)；37電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第37頁（1）傳送電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)、負(fù)荷控制、調(diào)度自動(dòng)化等運(yùn)行、控制信息，保障電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；電力通信作用（2）傳輸各種生產(chǎn)指揮和企業(yè)管理信息，為電力系統(tǒng)當(dāng)代化提供高速率、高可靠性信息傳輸系統(tǒng)；電力通信網(wǎng)特點(diǎn)已存在規(guī)模龐大公用通信網(wǎng)，為何還要另建一個(gè)專用電力通信網(wǎng)？由電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和對(duì)安全性特殊要求決定；38電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第38頁（1）實(shí)時(shí)性信息傳輸延時(shí)必須很?。挥呻娏ο到y(tǒng)事故快速性所要求；公網(wǎng)常碰到”占線”、“不通”情況，不能滿足電力系統(tǒng)要求；電力通信含有以下特點(diǎn)：（2）可靠性信息傳輸必須高度可靠、準(zhǔn)確，不能犯錯(cuò)，不然控制命令傳輸錯(cuò)誤可能造成災(zāi)難性后果；39電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第39頁（3）連續(xù)性因?yàn)殡娏ιa(chǎn)不間斷性，電力系統(tǒng)許多信息需要占用專門信道，長久連續(xù)傳送，在公網(wǎng)通信中難以實(shí)現(xiàn)；（4）信息量較少電力通信主要傳送電力系統(tǒng)生產(chǎn)、控制、管理信息，電力通信系統(tǒng)容量比公網(wǎng)??；（5）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可利用電力系統(tǒng)獨(dú)特資源利用高壓輸電線進(jìn)行載波通信，利用電力桿塔假設(shè)光纖等；40電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第40頁電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸模式41電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第41頁按發(fā)動(dòng)通信傳輸模式來劃分，有一下幾個(gè)類型：循環(huán)傳輸模式發(fā)送端按要求次序，周期性地主動(dòng)將遠(yuǎn)動(dòng)信息送給主站，一幀一幀周而復(fù)始不停傳送。不需主站干予；只需使用單向信道；即使數(shù)據(jù)毫無改變，也照樣發(fā)送，正常情況下信道利用率不高。42電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第42頁自發(fā)（事件發(fā)動(dòng)）傳輸模式只有在發(fā)送端發(fā)生事件時(shí)（比如開關(guān)位置狀態(tài)發(fā)生改變，測(cè)量值得變動(dòng)超出預(yù)定范圍等）才向主站發(fā)送信息。有事件發(fā)生就馬上向主站傳送數(shù)據(jù)，最適合實(shí)時(shí)性要求。減輕了正常運(yùn)行情況下信道負(fù)擔(dān)，但在異?；蚴鹿是闆r下傳送工作量將大量增加。自發(fā)傳輸模式通常和其它傳輸模式組合使用。43電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第43頁按請(qǐng)求（問答或輪詢）傳輸模式主站作為發(fā)動(dòng)通信一方，由它向被控站發(fā)出命令，被控站則按請(qǐng)求發(fā)送相關(guān)信息。能夠要求發(fā)送某一遠(yuǎn)動(dòng)信息，也能夠要求一些，方式靈活。問答傳輸模式要雙工通信，所以需要雙工信道。通常由主站逐一輪詢各個(gè)子站，如此循環(huán)不息。44電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第44頁以上是三種基本傳輸模式，實(shí)際應(yīng)用中傳輸模式通常是它們組合。比如將循環(huán)傳輸模式與自發(fā)傳輸模式組合，在正常情況下以循環(huán)傳輸模式工作，當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，比如斷路器跳閘，就插入事件發(fā)動(dòng)傳輸，即優(yōu)先插入遙信變位信息傳輸。待緊急信息傳送完成后，再恢復(fù)正常循環(huán)傳輸模式。在各種模式組合時(shí)，事件發(fā)動(dòng)傳輸模式優(yōu)先級(jí)通常是最高，循環(huán)傳輸模式優(yōu)先級(jí)最低。45電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第45頁46調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第46頁47一、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲭娏ο到y(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第47頁電力系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、母線、并聯(lián)電容器等設(shè)備組成481、電力系統(tǒng)=拓?fù)?參數(shù)+狀態(tài)各種電網(wǎng)設(shè)備經(jīng)過開關(guān)、刀閘連接在一起共同組成電網(wǎng)改變開關(guān)和刀閘狀態(tài)可組成不一樣運(yùn)行方式電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第48頁49電力系統(tǒng)設(shè)備－單端設(shè)備發(fā)電機(jī)電容器負(fù)荷電抗器GAAAA單端設(shè)備發(fā)電機(jī)，負(fù)荷，并聯(lián)電容器，并聯(lián)電抗器等描述：設(shè)備名、所在節(jié)點(diǎn)單端設(shè)備是一類特殊雙端設(shè)備，其一端固定為大地電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第49頁50電力系統(tǒng)設(shè)備－雙端設(shè)備線路（串聯(lián)電抗器）變壓器開關(guān)刀閘ABABABAB雙端設(shè)備線路（串聯(lián)電抗器），變壓器，開關(guān)，刀閘描述：設(shè)備名、從始節(jié)點(diǎn)到終節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第50頁節(jié)點(diǎn)模型（物理模型）以節(jié)點(diǎn)表示網(wǎng)絡(luò)原始描述；輸入數(shù)據(jù)用此模型；描述了全部物理設(shè)備及其邏輯聯(lián)結(jié)關(guān)系；含有相正確唯一性；51母線模型（計(jì)算模型）以母線表示計(jì)算用網(wǎng)絡(luò)描述，與網(wǎng)絡(luò)方程聯(lián)絡(luò)在一起；母線模型隨開關(guān)狀態(tài)而改變；不唯一；2、電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第51頁52網(wǎng)絡(luò)模型-例1開關(guān)FromToA12B13C24D35E46F56ACEBDF124356設(shè)備-節(jié)點(diǎn)對(duì)照表3/2接線電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第52頁53ACEBDF1243563/2接線節(jié)點(diǎn)模型母線模型電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第53頁54網(wǎng)絡(luò)模型-例2單母線分段節(jié)點(diǎn)模型母線模型電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第54頁55網(wǎng)絡(luò)模型-例3雙母線帶旁路節(jié)點(diǎn)模型母線模型電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第55頁56網(wǎng)絡(luò)模型-例4四角接線節(jié)點(diǎn)模型母線模型電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第56頁57母線模型中省掉開關(guān)SF6開關(guān)模型照片電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第57頁網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯阂罁?jù)開關(guān)狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)元件狀態(tài)由電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模型產(chǎn)生電網(wǎng)母線模型過程。583、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龈拍罘治霾襟E廠站結(jié)線分析系統(tǒng)結(jié)線分析

搜索方法深度優(yōu)先搜索(DepthFirstSearch,DFS)廣度優(yōu)先搜索(BreadthFirstSearch,BFS)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第58頁4、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鏊惴?9深度優(yōu)先搜索方法－DFS125834679深度優(yōu)先搜索(DFS)示意圖123電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第59頁60廣度優(yōu)先搜索方法－BFS123456789廣度優(yōu)先搜索BFS示意圖電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第60頁二、狀態(tài)預(yù)計(jì)61電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第61頁需要隨時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，獲知數(shù)據(jù)。621、狀態(tài)預(yù)計(jì)技術(shù)背景所以,怎樣低成本、高精度地提供電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是提升電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平關(guān)鍵。測(cè)量全部關(guān)心量是不經(jīng)濟(jì)，也是不可能，需要利用一些測(cè)量量來推算其它電氣量。因?yàn)檎`差存在，直接測(cè)量量不甚可靠，甚至有壞數(shù)據(jù)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第62頁量測(cè)值與真實(shí)值差值稱為量測(cè)誤差。63誤差及其起源電力系統(tǒng)量測(cè)誤差起源(步驟)大致可歸納為：1、變換器（電壓互感器和電流互感器）誤差；2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差3、數(shù)據(jù)傳送過程中誤差4、量測(cè)和傳送過程中時(shí)間延遲5、運(yùn)行中三相不平衡及功率因數(shù)改變，會(huì)給單相量測(cè)和計(jì)算帶來誤差這種由遠(yuǎn)動(dòng)裝置直接傳送來數(shù)據(jù)含有較大誤差，偶然還包含不良數(shù)據(jù)，習(xí)慣上稱為生數(shù)據(jù)(rawdata)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第63頁普通來講，誤差含有正態(tài)分布性質(zhì)：64誤差性質(zhì)μ-σμ+σZμP(Z)只有0.3%可能性，Z落在3σ范圍之外誤差大于±3σ量測(cè)數(shù)據(jù)可認(rèn)為是不良?jí)臄?shù)據(jù)；實(shí)際應(yīng)用中不良數(shù)據(jù)誤差界限往往?。?～7）σ平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第64頁建立可靠而完整數(shù)據(jù)庫有兩條路徑：65提升數(shù)據(jù)可靠性和完備性辦法硬件路徑：增加量測(cè)設(shè)備和遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，并提升其精度、速度與可靠性；造成技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上付出過大代價(jià)軟件路徑：采取數(shù)學(xué)、軟件技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，提升數(shù)據(jù)可靠性和完整性。在具備一定水平硬件基礎(chǔ)上，采取狀態(tài)預(yù)計(jì)技術(shù)則能充分發(fā)揮已經(jīng)有硬件潛力，提升數(shù)據(jù)精度，補(bǔ)充測(cè)點(diǎn)和量測(cè)項(xiàng)目標(biāo)不足，排除偶然錯(cuò)誤信息和數(shù)據(jù)，提升整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)質(zhì)量與可靠性。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第65頁也稱為濾波，它是利用實(shí)時(shí)量測(cè)系統(tǒng)冗余度來提升數(shù)據(jù)精度，自動(dòng)排除隨機(jī)干擾所引發(fā)錯(cuò)誤信息，預(yù)計(jì)或預(yù)報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)（或軌道）。662、狀態(tài)預(yù)計(jì)基本概念狀態(tài)預(yù)計(jì)作為近代計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理伎倆，首先應(yīng)用在宇宙飛船、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、潛艇和飛機(jī)追蹤、導(dǎo)航和控制。狀態(tài)預(yù)計(jì)主要處理對(duì)象是某一時(shí)間斷面上高維空間（網(wǎng)絡(luò)）問題，而且對(duì)量測(cè)誤差統(tǒng)計(jì)知識(shí)又不夠清楚，所以當(dāng)前很多電力系統(tǒng)實(shí)際采取狀態(tài)預(yù)計(jì)算法是最小二乘法。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第66頁降低量測(cè)系統(tǒng)投資，少裝測(cè)點(diǎn)67狀態(tài)預(yù)計(jì)作用計(jì)算出未測(cè)量電氣量利用量測(cè)系統(tǒng)冗余信息，提升量測(cè)數(shù)據(jù)精度電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第67頁68狀態(tài)預(yù)計(jì)數(shù)學(xué)描述量測(cè)矢量：Z=[Z1,Z2,…,Zm]T,m維實(shí)際量測(cè)值量測(cè)誤差矢量：ν=[ν1,ν2,…,νm]T,m維量測(cè)函數(shù)：h(x)=[h1(x),h2(x),…,hm(x)]T理論狀態(tài)量：x＝[x1,x2,…,xn]T,n維量測(cè)方程電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第68頁69量測(cè)方程特點(diǎn)方程個(gè)數(shù)m大于狀態(tài)變量個(gè)數(shù)n多出m-n個(gè)方程為矛盾方程，找不到常規(guī)意義上解，只能用統(tǒng)計(jì)方法求在某種預(yù)計(jì)意義上解。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第69頁70最小二乘預(yù)計(jì)（LeastSquaresEstimation）對(duì)量測(cè)方程:滿足上述目標(biāo)稱為最小二乘預(yù)計(jì)值建立目標(biāo)函數(shù)，求極小值：電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第70頁71最小二乘預(yù)計(jì)示例A10伏R10歐V狀態(tài)量x為電流I測(cè)量值：I=1.05A＝1.05p.u；U=9.8V＝0.98p.u；P=9.6W=0.96p.u；量測(cè)方程：Z1=x+v1Z2=Rx+v2Z3=Rx2+v3標(biāo)么化：電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第71頁72示例續(xù)目標(biāo)函數(shù)：

Min.J(x)=(1.05-x)2+(0.98-Rx)2+(0.96-Rx2)2令電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第72頁73狀態(tài)預(yù)計(jì)值x=0.9917量測(cè)預(yù)計(jì)值：電流I=x=0.9917p.u.=0.9917A電壓U=Rx=0.9917p.u.=9.917V有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835W量測(cè)預(yù)計(jì)值誤差：電流νI=0.9917-1.0=-0.0083A(-0.0083p.u.)電壓νU=9.917-10.0=-0.083V(-0.0083p.u.)有功νP=9.835-10.0=-0.165W(-0.0165p.u.)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第73頁三、負(fù)荷預(yù)測(cè)74電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第74頁針對(duì)影響系統(tǒng)負(fù)荷原因，系統(tǒng)總負(fù)荷預(yù)測(cè)模型普通能夠按四個(gè)分量模型描述為：751、電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)模型L(t)=B(t)+W(t)+S(t)+R(t)式中：

L(t)-----為t時(shí)刻系統(tǒng)總負(fù)荷；

B(t)-----為t時(shí)刻基本正常負(fù)荷分量；

W(t)-----為t時(shí)刻天氣敏感負(fù)荷分量；

S(t)-----為t時(shí)刻尤其事件負(fù)荷分量；

R(t)-----為t時(shí)刻隨機(jī)負(fù)荷分量。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第75頁761.2基本正常負(fù)荷分量模型對(duì)于基本正常負(fù)荷分量，可用線性改變型模型和周期改變型模型描述，或用二者合成共同描述:B(t)=X(t)×Z(t)(2)式中：

X(t)為線性改變模型負(fù)荷分量；

Z(t)為周期改變模型負(fù)荷分量。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第76頁77電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第77頁線性改變模型可表示為78(3)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第78頁（2）周期改變模型79是用來反應(yīng)負(fù)荷按日、按月、按年周期改變特征。周期改變規(guī)律能夠用日負(fù)荷改變系數(shù)表示：其中，Li(t)為一天中各小時(shí)負(fù)荷；Xi為當(dāng)日日平均負(fù)荷。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第79頁利用歷史數(shù)據(jù)來做日負(fù)荷預(yù)測(cè)80(t=1,2,…,24)式中:n-過去日負(fù)荷天數(shù)；

Zi(t)-過去第i天第t小時(shí)負(fù)荷改變系數(shù)。

B(t)=X(t)×Z(t)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第80頁811.3天氣敏感負(fù)荷分量模型以溫度為例說明天氣敏感負(fù)荷模型：以日負(fù)荷預(yù)測(cè)為例，給定過去若干天負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、溫度統(tǒng)計(jì)，利用線性回歸或曲線擬合方法，能夠用三段直線描述天氣敏感負(fù)荷模型：電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第81頁能夠用教授系統(tǒng)方法來實(shí)現(xiàn)，也能夠簡單用人工修正來實(shí)現(xiàn)。人工修正方法通慣用因子模型來描述。因子模型又能夠分為乘子模型和疊加模型。821.4尤其事件負(fù)荷分量模型乘子模型：用一乘子k來表示尤其事件對(duì)負(fù)荷影響程度

S(t)=(B(t)+W(t))*k疊加模型：直接把尤其事件引發(fā)負(fù)荷改變值當(dāng)成尤其事件負(fù)荷分量

S(t)=ΔL(t)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第82頁時(shí)間序列法進(jìn)行預(yù)測(cè)831.5隨機(jī)負(fù)荷分量模型（1）自回歸模型（2）動(dòng)平均模型（3）自回歸動(dòng)平均模型（4）累積式自回歸動(dòng)平均模型電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第83頁四、電力系統(tǒng)安全分析84電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第84頁851、電力系統(tǒng)運(yùn)行要求滿足系統(tǒng)負(fù)荷需求；滿足運(yùn)行約束（無時(shí)尚和電壓越限）；滿足穩(wěn)定性約束（能夠承受預(yù)想故障）。建立可靠電力系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視、分析和控制系統(tǒng)，是電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要確保；計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展提供了必要技術(shù)支持；電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第85頁安全廣義解釋是保持不間斷供電，亦即不失去負(fù)荷。862、安全含義在實(shí)際運(yùn)行中，能夠用正常供電情況下，是否能保持時(shí)尚及電壓在允許限值范圍內(nèi)來表示。靜態(tài)安全分析：分析在發(fā)生預(yù)想事故后系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生過負(fù)荷或電壓越限；動(dòng)態(tài)安全分析：分析在發(fā)生預(yù)想事故后系統(tǒng)是否會(huì)失去穩(wěn)定；電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第86頁873、電力系統(tǒng)運(yùn)行4種狀態(tài)將系統(tǒng)從警戒狀態(tài)轉(zhuǎn)變到正常狀態(tài)控制，稱為預(yù)防控制。安全狀態(tài)：也稱為安全正常狀態(tài)，滿足三個(gè)安全運(yùn)行要求，即能滿足全部負(fù)荷又沒有越限，而且能承受預(yù)想故障沖擊。警戒狀態(tài)：也可稱為不安全正常狀態(tài)，能滿足全部負(fù)荷又沒有越限，但承受不了預(yù)想故障沖擊。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第87頁88緊急狀態(tài)：能滿足全部負(fù)荷但已出現(xiàn)支路或電壓越限；如能準(zhǔn)確及時(shí)地采取安全校正辦法，可能回到警戒狀態(tài)或正常狀態(tài)，不然可能造成系統(tǒng)瓦解；緊急狀態(tài)下試圖將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到正常狀態(tài)或警戒狀態(tài)控制辦法為緊急控制；恢復(fù)狀態(tài)：事故不再擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)元件越限已經(jīng)解除，但許多用戶還未恢復(fù)供電，經(jīng)過恢復(fù)控制回到正常狀態(tài)；電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第88頁89電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第89頁904、預(yù)想故障分析概念預(yù)想故障分析指是針對(duì)預(yù)先設(shè)定電力系統(tǒng)元件故障及其組合，確定它們對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。對(duì)靜態(tài)安全分析而言，預(yù)想故障主要包含支路開斷和發(fā)電機(jī)開斷。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第90頁91預(yù)想故障分析功效要求能夠?qū)Ω鞣N給定運(yùn)行方式(狀態(tài))進(jìn)行預(yù)想事故分析，能快速掃描預(yù)想故障集并進(jìn)行分類；能夠?qū)φ麄€(gè)電網(wǎng)安全水平進(jìn)行評(píng)定，對(duì)會(huì)引發(fā)電網(wǎng)安全運(yùn)行組成威脅故障如：線途經(jīng)載、電壓越限和發(fā)電機(jī)功率越限等進(jìn)行警示；提供方便故障定義伎倆，可定義單／多重故障（多個(gè)元件同時(shí)斷／合），故障元件包含：線路元件、變壓器元件、開關(guān)（合／斷）、母線等。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第91頁92N-1故障掃描分析N-1標(biāo)準(zhǔn)(《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》):正常運(yùn)行方式下電力系統(tǒng)中任一元件（如線路、發(fā)電機(jī)、變壓器等）無故障或因故障斷開，電力系統(tǒng)應(yīng)能確保穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電，其它元件不過負(fù)荷，電壓和頻率均在允許范圍內(nèi)。這通常稱為N-1標(biāo)準(zhǔn)。電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析指應(yīng)用N-1標(biāo)準(zhǔn)：逐一斷開如線路、變壓器等元件，檢驗(yàn)其它元件是否所以過負(fù)荷或電網(wǎng)低電壓，用以檢驗(yàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和運(yùn)行方式是否滿足安全運(yùn)行要求。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第92頁93N-1掃描故障分析存在問題伴隨電網(wǎng)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，絕大多數(shù)單重元件開斷已不組成對(duì)系統(tǒng)危害，即使有極少數(shù)組成危害單重元件開斷，其影響范圍和安全對(duì)策已被調(diào)度人員所熟悉。所以機(jī)械地n-1掃描方式在實(shí)用中因?yàn)樾蔬^低而不受重視。伴隨電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)改變，調(diào)度人員更重視是多重故障分析，但若進(jìn)行n-2或n-3掃描方式則計(jì)算量將雪崩，技術(shù)上要求很高。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第93頁94預(yù)想故障集合90年代出現(xiàn)了以預(yù)想故障集合方式代替n-1掃描方式，其特點(diǎn)是能方便靈活地定義多重故障，所以是最實(shí)用方式。預(yù)想故障集合是由有經(jīng)驗(yàn)調(diào)度人員和運(yùn)行分析人員給出，它包含各種可能危及系統(tǒng)安全故障及其組合，而且能夠要求監(jiān)視元件及條件故障以自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)雜故障，運(yùn)行中使用者能夠激活感興趣故障組進(jìn)行分析計(jì)算。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第94頁95預(yù)想故障組合故障組故障主開斷元件條件監(jiān)視元件條件開斷元件規(guī)則集電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第95頁主開斷元件96

能夠是電網(wǎng)中任何元件，如變壓器、線路、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、電容器、電抗器、開關(guān)或母線等。故障能夠是單重，也能夠是多重，而多重故障能夠是同一類元件，也能夠是幾類元件組合。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第96頁97條件監(jiān)視元件及條件開斷元件

二者配