電力系統(tǒng)自動化概論

電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化概論第1頁電力系統(tǒng)自動化基本任務(wù)目標(biāo)：安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)

保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行和對電力用戶安全可靠供電。確保電能質(zhì)量，保持頻率、電壓、波形合格。按照公平、公正標(biāo)準(zhǔn)合理安排發(fā)電，實(shí)現(xiàn)發(fā)電資源優(yōu)化利用。電力系統(tǒng)自動化概論第2頁電力系統(tǒng)簡圖：電力系統(tǒng)自動化概論第3頁電力系統(tǒng)自動化內(nèi)容：調(diào)度自動化發(fā)電廠自動化；變電站自動化；調(diào)度自動化；配電網(wǎng)自動化配電網(wǎng)自動化電力系統(tǒng)自動化概論第4頁調(diào)度自動化與配電網(wǎng)自動化關(guān)系能量管理系統(tǒng)（EnergyManagementSystem）配電管理系統(tǒng)（DistributionManagementSystem）普通認(rèn)為，配電管理系統(tǒng)（DMS）和電網(wǎng)調(diào)度自動化能量管理系統(tǒng)（EMS）處于同一層次。二者不一樣之處是EMS包括發(fā)、輸電系統(tǒng)，DMS是管理配電系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動化概論第5頁電力系統(tǒng)自動化發(fā)展 局部→子系統(tǒng)→管理系統(tǒng) 經(jīng)典控制理論→當(dāng)代控制理論→電力市場經(jīng)濟(jì)理論階段

電力系統(tǒng)自動化概論第6頁調(diào)度自動化發(fā)展調(diào)度自動化發(fā)展歷程：40年代：出現(xiàn)模擬屏，直觀展示系統(tǒng)狀態(tài)50年代：布線邏輯遠(yuǎn)動裝置及機(jī)電式調(diào)頻裝置實(shí)現(xiàn)自動發(fā)電控制（AGC）60年代：利用數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度（EDC）

70年代：經(jīng)濟(jì)調(diào)度轉(zhuǎn)移為安全調(diào)度，電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)出現(xiàn)80年代：電網(wǎng)自動調(diào)頻和有功功率經(jīng)濟(jì)分配裝置和自動調(diào)整系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)結(jié)合，成為SCADA/AGC—EDC系統(tǒng)90年代：增加電網(wǎng)高級應(yīng)用軟件（PAS）形成能量管理系統(tǒng)（EMS）

電力系統(tǒng)自動化概論第7頁配電自動化發(fā)展配電網(wǎng)自動化技術(shù)發(fā)展歷程：上世紀(jì)70年代，故障自動隔離(饋線自動化FA)、對用戶遠(yuǎn)程自動抄表(AMR)；上世紀(jì)80年代早期，負(fù)荷控制技術(shù)（LCM）。但因?yàn)榧夹g(shù)限制，無法形成完整計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；上世紀(jì)80年代后期，將配網(wǎng)單項(xiàng)自動化經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)起來。建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和分布式實(shí)時網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上。其它發(fā)展：PAS軟件，配網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（AM/FM//GIS）電力系統(tǒng)自動化概論第8頁1調(diào)度自動化功效：電能調(diào)度任務(wù)：1預(yù)測負(fù)荷；2編制發(fā)電計(jì)劃；3倒閘操作；

4經(jīng)濟(jì)調(diào)度；

5事故處理配置設(shè)備：監(jiān)視設(shè)備；操作設(shè)備電力系統(tǒng)自動化概論第9頁電力系統(tǒng)自動化概論第10頁電力系統(tǒng)自動化概論第11頁電力系統(tǒng)自動化概論第12頁電力系統(tǒng)自動化概論第13頁寧夏電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)視總表電力系統(tǒng)自動化概論第14頁電力系統(tǒng)自動化概論第15頁電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)功效：監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集功效（SCADA）；狀態(tài)預(yù)計(jì)功效（SE）；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉πВ∟TA）；*************************************自動發(fā)電控制功效(AGC)；經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制功效(EDC)；安全分析功效（SA）；最優(yōu)時尚（OPF）；自動電路恢復(fù)（ACR）負(fù)荷預(yù)測功效（LF）；調(diào)度員仿真培訓(xùn)功效（DTS）。電力系統(tǒng)自動化概論第16頁電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動化概論第17頁電力系統(tǒng)自動化概論第18頁電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)組成····信道信道發(fā)電廠調(diào)制和解調(diào)器通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令電力設(shè)備自動裝置RTU變電站調(diào)制和解調(diào)器通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令電力設(shè)備自動裝置RTU調(diào)制和解調(diào)器調(diào)度中心通信設(shè)備調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)人機(jī)聯(lián)絡(luò)設(shè)備調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)動系統(tǒng)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動化概論第19頁顯示器、打印機(jī)、鼠標(biāo)等主計(jì)算機(jī)前置機(jī)RTUNRTU1RTU2···模擬屏調(diào)度計(jì)算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)配置圖電力系統(tǒng)自動化概論第20頁RTUNRTU1RTU2···調(diào)度計(jì)算機(jī)雙機(jī)系統(tǒng)配置圖顯示器、打印機(jī)、鼠標(biāo)等主計(jì)算機(jī)前置機(jī)主計(jì)算機(jī)前置機(jī)顯示器、打印機(jī)、鼠標(biāo)等電力系統(tǒng)自動化概論第21頁電力系統(tǒng)自動化概論第22頁電力系統(tǒng)自動化概論第23頁2發(fā)電廠、變電站自動化發(fā)電廠功效：電能產(chǎn)生控制任務(wù)：頻率/有功控制；電壓/無功控制配置設(shè)備：調(diào)速器；自動勵磁調(diào)整裝置變電站功效：電能變換控制任務(wù)：有功（負(fù)荷）控制；電壓/無功控制配置設(shè)備：低頻減負(fù)荷控制；電壓無功控制（VQC）電力系統(tǒng)自動化概論第24頁發(fā)電廠、變電站自動化系統(tǒng)功效：一繼電保護(hù)功效變電站綜合自動化系統(tǒng)中微機(jī)繼電保護(hù)主要包含輸電線路保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、小電流接地系統(tǒng)自動選線、自動重合閘。二監(jiān)視控制功效（SCADA功效）1實(shí)時數(shù)據(jù)采集與處理，包含模擬量、開關(guān)量、脈沖量及數(shù)字量等；2運(yùn)行監(jiān)視功效3故障錄波與測距功效；4事故次序統(tǒng)計(jì)與事故追憶功效；5控制及安全操作閉鎖功效6數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)功效三自動控制裝置功效1頻率、有功控制；2電壓、無功控制；3低頻減負(fù)荷控制；4備用電源自投控制四遠(yuǎn)動及數(shù)據(jù)通信功效變電站綜合自動化通信功效包含系統(tǒng)內(nèi)部現(xiàn)場級通信和自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度通信兩部分。電力系統(tǒng)自動化概論第25頁發(fā)電廠、變電站綜合自動化系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動化概論第26頁分層分布式變電站自動化系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動化概論第27頁分布式變電站自動化系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動化概論第28頁3電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信

基本概念電力系統(tǒng)自動化概論第29頁遠(yuǎn)動通信遠(yuǎn)動（TeleControl)定義遠(yuǎn)動，就是利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，對遠(yuǎn)方運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程信號、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)整。

電力系統(tǒng)自動化概論第30頁遠(yuǎn)動通信遠(yuǎn)動任務(wù)將表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)各發(fā)電廠和變電站相關(guān)實(shí)時信息采集到調(diào)度控制中心把得到控制中心命令發(fā)往發(fā)電廠和變電站遙信、遙測、遙控、遙調(diào)

、遙視電力系統(tǒng)自動化概論第31頁遠(yuǎn)動通信基本結(jié)構(gòu)

數(shù)字通信模型電力系統(tǒng)自動化概論第32頁通信基本概念數(shù)字通信傳輸信道數(shù)字通信網(wǎng)差錯控制傳輸方式同時方式通信規(guī)約電力系統(tǒng)自動化概論第33頁4配電網(wǎng)功效：電能分配任務(wù)：用戶負(fù)荷控制；電壓/無功控制；抄表配置設(shè)備：負(fù)荷控制系統(tǒng)；電壓無功控制設(shè)備；遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動化概論第34頁配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)功效：

監(jiān)視控制功效：配電網(wǎng)SCADA功效

故障控制(即保護(hù)功效)：饋線自動化(FA)

電能質(zhì)量控制：電壓控制、頻率控制線路損耗控制：優(yōu)化控制用戶負(fù)荷控制及需方用電管理(DSM)

遠(yuǎn)程自動抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(AMR)

配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS）電力系統(tǒng)自動化概論第35頁配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動化概論第36頁FTUTTURTU抄表集中器配電子站配電子站配電自動化子中心成套系統(tǒng)配電自動化子中心成套系統(tǒng)配電GIS系統(tǒng)客戶呼叫服務(wù)系統(tǒng)電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)配電自動化總控中心成套系統(tǒng)第四層第三層第二層第一層配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動化概論第37頁電力系統(tǒng)自動化概論第38頁5電網(wǎng)分級調(diào)度與管理

電力系統(tǒng)自動化概論第39頁電力系統(tǒng)電壓等級220kv～500kv 超高壓電網(wǎng)。組成大區(qū)電網(wǎng)骨架和大區(qū)電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線110kv～220kv 輸電網(wǎng)。組成復(fù)雜輸電網(wǎng)絡(luò)，在各地域間傳輸電能35kv～110kv 供電網(wǎng)。由樞紐變電站送電到靠近負(fù)荷區(qū)當(dāng)?shù)刈冸娬?0kv 配電網(wǎng)。當(dāng)?shù)刈冸娬舅碗姷骄用駞^(qū)桿上變壓器或配電室電力系統(tǒng)自動化概論第40頁分級調(diào)度

《電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例》明確，調(diào)度機(jī)構(gòu)分為五級即國家調(diào)度機(jī)構(gòu)跨省、自治區(qū)、直轄市調(diào)度機(jī)構(gòu)省、自治區(qū)、直轄市級調(diào)度機(jī)構(gòu)省轄市級調(diào)度機(jī)構(gòu)縣級調(diào)度機(jī)構(gòu)

我國國網(wǎng)企業(yè)五級調(diào)度體系，分別是國家電力調(diào)度通信中心，簡稱國調(diào)；東北、華北、華東、華中、西北電力調(diào)通中心，簡稱網(wǎng)調(diào)；各?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）電力調(diào)度通信中心，簡稱省調(diào)；還有270個地調(diào)和多個縣調(diào)南方電網(wǎng)和國家電網(wǎng)關(guān)系電力系統(tǒng)自動化概論第41頁國家調(diào)度中心網(wǎng)局調(diào)度中心地域調(diào)度中心省級調(diào)度中心縣級調(diào)度中心直屬電廠地方電廠省屬電廠直屬變電站地方變電所變電所省屬變電站電力系統(tǒng)自動化概論第42頁電力系統(tǒng)自動化概論第43頁電力系統(tǒng)自動化概論第44頁各級調(diào)度中心基本任務(wù)國家調(diào)度中心在線搜集各大區(qū)網(wǎng)和相關(guān)省網(wǎng)重點(diǎn)測點(diǎn)工況和全國電網(wǎng)運(yùn)行情況，作統(tǒng)計(jì)分析、生產(chǎn)報(bào)表、提供電能情況。進(jìn)行大區(qū)互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)時尚、穩(wěn)定、短路電流及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算機(jī)通信，校核計(jì)算正確性，并向下一級傳送。作中、長久安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，并提出對策?？偨Y(jié)：管轄若干網(wǎng)調(diào)；掌握全國發(fā)電量及負(fù)荷，協(xié)調(diào)大區(qū)級功率傳輸，了解各大區(qū)電力系統(tǒng)安全情況。電力系統(tǒng)自動化概論第45頁各級調(diào)度中心基本任務(wù)大區(qū)網(wǎng)局調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)搜集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和安全分析。進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，制訂開停機(jī)計(jì)劃、水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度日分配計(jì)劃，閉環(huán)或開環(huán)指導(dǎo)自動發(fā)電控制。省(市)間和相關(guān)大區(qū)網(wǎng)供受電量計(jì)劃編制和分析。進(jìn)行時尚、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算機(jī)通信校核各種分析計(jì)算正確性并上報(bào)下傳?？偨Y(jié)：管轄若干省調(diào)及大型電廠和500kV，330kV變電站；維持系統(tǒng)頻率，執(zhí)行水火電聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃和調(diào)峰，確保全系統(tǒng)穩(wěn)定與安全。

電力系統(tǒng)自動化概論第46頁各級調(diào)度中心基本任務(wù)省級調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)搜集和監(jiān)控。必須對電網(wǎng)中開關(guān)狀態(tài)，電壓水平，功率進(jìn)行采集計(jì)算，進(jìn)行控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度。進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，制訂開停機(jī)計(jì)劃、水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度日分配計(jì)劃，編制地域間和省間相關(guān)網(wǎng)供受電量計(jì)劃，閉環(huán)或開環(huán)指導(dǎo)自動發(fā)電控制。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如功率總加，開關(guān)變位，存檔和制表打印。進(jìn)行時尚、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算機(jī)通信校核各種分析計(jì)算正確性并上報(bào)下傳?？偨Y(jié)：管轄若干地調(diào)及中小型電廠和220kv變電站；確保省屬電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，確保電能質(zhì)量，執(zhí)行自動發(fā)電控制，實(shí)施安全分析和安全控制。

電力系統(tǒng)自動化概論第47頁各級調(diào)度中心基本任務(wù)地域調(diào)度中心采集當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)各種信息，進(jìn)行安全監(jiān)控。進(jìn)行相關(guān)站點(diǎn)（直接站點(diǎn)和集控站點(diǎn)）遠(yuǎn)方操作，變壓器分接頭調(diào)整，電力電容器投切等。用電負(fù)荷管理?？偨Y(jié)：管轄若干縣調(diào)、配電控制中心和110kV及以下變電站；對地域電力系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)視和控制，用電負(fù)荷管理以及電壓和無功功率優(yōu)化運(yùn)行。電力系統(tǒng)自動化概論第48頁各級調(diào)度中心基本任務(wù)縣級調(diào)度中心依據(jù)不一樣類型實(shí)現(xiàn)不一樣程度數(shù)據(jù)采集和安全監(jiān)視功效。有條件縣調(diào)可實(shí)現(xiàn)機(jī)組起停、斷路器遠(yuǎn)方操作和電力電容器投切。負(fù)荷分配、負(fù)荷控制。向上級調(diào)度發(fā)送必要實(shí)時信息?？偨Y(jié)：縣級則主要是分配負(fù)荷和負(fù)荷控制。

電力系統(tǒng)自動化概論第49頁6電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

電力系統(tǒng)自動化概論第50頁等式約束 系統(tǒng)中發(fā)出總有功、無功任何時候同系統(tǒng)中有功、無功負(fù)荷（包含線損）相平衡。

電力系統(tǒng)自動化概論第51頁不等式約束包括安全運(yùn)行參數(shù)應(yīng)處于允許范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)自動化概論第52頁五種運(yùn)行狀態(tài)正常狀態(tài)警戒狀態(tài)緊急狀態(tài)系統(tǒng)瓦解恢復(fù)狀態(tài)電力系統(tǒng)自動化概論第53頁正常運(yùn)行狀態(tài)（滿足負(fù)荷需求，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行）安全恢復(fù)狀態(tài)（重新并列，恢復(fù)對用戶供電）警戒狀態(tài)（預(yù)防性控制）系統(tǒng)瓦解（切機(jī)、切負(fù)荷、斷開線路）緊急狀態(tài)（緊急控制）貯備系數(shù)減小或干擾概率增大不安全危險(xiǎn)系統(tǒng)解列系統(tǒng)保持原狀解列切負(fù)荷超越不等式約束條件電力系統(tǒng)自動化概論第54頁為何要聯(lián)網(wǎng)？降低備用容量。故障時不一樣電網(wǎng)間相互支援。綜合利用水力、火力、核能等發(fā)電能源，以處理能源資源與負(fù)荷分布地域間不平衡。利用時差和季節(jié)錯開負(fù)荷高峰，降低總裝機(jī)容量。采取大容量機(jī)組，節(jié)約投資和運(yùn)行費(fèi)用。電力系統(tǒng)自動化概論第55頁我國當(dāng)前電網(wǎng)情況 特點(diǎn)：大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動控制加速建設(shè)特高壓電網(wǎng)（750kV示范工程已于投產(chǎn)，1000kV示范工程正在建設(shè)）裝機(jī)容量超出MW電網(wǎng)11個已形成330kV、500kV主網(wǎng)