电网监控与调度自动化绪论课件

1、电网监控与调度自动化 电网监控与调度自动化绪论课件 选用课本 张永健.电网监控与调度自动化,4版.中国电力出版社,2013. 32课时 考试课建议参考书目电力调度变电站自动化配网自动化通信技术计算机控制。电网调度涉及到的主要工作及相关课程发电机控制发电机控制变压器运行变压器运行电网结构分析电网结构分析潮流计算潮流计算电力系统故障分析和计算电力系统故障分析和计算继电保护继电保护主要工作主要工作方式方式保护保护电力系统稳定电力系统稳定频率及其调整频率及其调整电压及其调整电压及其调整电力系统运行操作电力系统运行操作电力系统经济调度电力系统经济调度电网调度自动化电网调度自动化主要工作主要工作运行运行-

2、自动化自动化电力系统内部过电压电力系统内部过电压电力系统通信电力系统通信-通信通信电网调度自动化电网调度自动化 主要介绍主要介绍SCADA/EMS技术技术电网调度与运营电网调度与运营加入更多的分析软件及电力市场技术加入更多的分析软件及电力市场技术电网调度运行与控电网调度运行与控制制同步发电机运行同步发电机运行电力变压器运行电力变压器运行电网调度自动化系统电网调度自动化系统自动发电机控制自动发电机控制电压控制电压控制电力系统自动电力系统自动化化断路器控制断路器控制电网调度自动化系统电网调度自动化系统频率与有功控制频率与有功控制电压与无功控制电压与无功控制变电站自动化变电站自动化配电网自动化配电网

3、自动化电力系统自动化电力系统自动化 -指对电力设备及系统的自动监视、控制与调度。电网调度自动化电网调度自动化(EMS)配电网自动化配电网自动化( DMS)火电厂自动化火电厂自动化水电厂自动化水电厂自动化电力系统调度自动化电力系统调度自动化发电厂自动化发电厂自动化变电站自动化变电站自动化电力系统自动化电力系统自动化电力系统自动化：元件自动化电力系统自动化：元件自动化 局部自动化局部自动化 单一系统（岛）自动化单一系统（岛）自动化 综合自动化（电综合自动化（电网调度自动化系统、配电自动化系统、信息网调度自动化系统、配电自动化系统、信息管理系统等）。管理系统等）。元件和局部自动化由下而上元件和局部自

4、动化由下而上发展过程发展过程系统自动化由上而下系统自动化由上而下电力系统自动化电力系统自动装置调度自动化变电运行调度运行目录第一章概述第二章交流数据采集与处理第三章远方终端第四章变电站自动化第五章配电网自动化第六章数据通信系统第七章 EMS能量管理系统第一章概述运行监控及调度自动化电网监控及调度自动化系统的结构及功能电力系统运行及监控的自动化 电力系统运行状态运行基本要求 保证系统较高的安全水平 合格的电能质量 良好的经济性系统安全稳定为保证电力系统运行的稳定性，维持电网频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量。备用容量应分配合理，并有必要的调节手段。在正常负荷波动

5、和调整有功、无功潮流时，均不应发生自发振荡。 DL755-2001 电力系统安全稳定导则供电可靠性供电可靠性是指供电系统持续供电的能力 电力系统运行状态正常运行状态警戒状态紧急状态系统崩溃恢复状态系统运行正常，参数恶化参数越界，可以挽回到警戒状态系统瓦解成几个系统黑启动，使小系统并列电力系统故障后系统崩溃过程的例子 电力系统运行状态 正常运行状态 功率平衡 频率、电压在允许范围内 设备不过负荷 足够的安全储备 经济运行 正常警戒状态 负荷变动 单向调节累积 安全储备减少 运行参数临界 抗干扰能力下降 警戒正常状态 静、动态稳定分析 调节发电机功率 调整负荷 改变运行方式 警戒紧急状态 严重干扰

6、 短路、机组停机 参数越限 电压越限 频率越限 设备过负荷 紧急警戒状态 告警 紧急控制 事故预案 紧急系统崩溃 未及时采取措施 系统失稳 系统解列 切发电机 切除负荷l 维持子系统控制l 维持区域供电 系统崩溃恢复 机组启动 黑启动 恢复供电 系统并列 North China Electric Power Universitypage182021-10-8正常运行状态(满足负荷要求，有一定的安全储备)警戒状态(预防性控制)恢复状态(重新并列)恢复对用户供电紧急状态(紧急控制)系统崩溃(切机、切负荷、断开线路)储备系数减小或干扰频率增大由于外界干扰使电压频率潮流越限解列安全不安全危险系统解列黑

7、启动，是指整个系统因故障停运后，系统全部停电（不排除孤立小电网仍维持运行），处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。 电网监控与调度在电力系统中的地位和作用电力法电网调度管理条例 电网监控与调度自动化要求 保证供电电能质量 保证系统较高的安全水平 提高系统运行经济性 提供强有力的事故处理措施North China Electric Power Universitypage222021-10-8电力系统调度的主要任务：电力系统调度的主要任务：（1）保证供电的优良质量）保证供电的优良质量

8、保证有功功率与无功功率的平衡，使系统频率和各保证有功功率与无功功率的平衡，使系统频率和各母线电压保持在额定值附近。母线电压保持在额定值附近。合理的系统运行方式安排，对发电机、线路及其他合理的系统运行方式安排，对发电机、线路及其他设备的合理检修计划。设备的合理检修计划。（2）保证系统运行的经济性）保证系统运行的经济性合理的调度方案。考虑系统全局，保证必要的安全合理的调度方案。考虑系统全局，保证必要的安全水平，合理安排备用容量分布，确定主要机组的出水平，合理安排备用容量分布，确定主要机组的出力范围。力范围。North China Electric Power Universitypage23202

9、1-10-8North China Electric Power Universitypage23电力系统调度的主要任务：电力系统调度的主要任务：（3）保证较高的安全水平）保证较高的安全水平-选用具有足够的承受事选用具有足够的承受事故冲击能力的运行方式故冲击能力的运行方式采用预想事故的方法，对于一个正在运行的系统根采用预想事故的方法，对于一个正在运行的系统根据规定预想几个事故，然后进行分析计算，如果事据规定预想几个事故，然后进行分析计算，如果事故后果严重则应选用其他的运行方式。故后果严重则应选用其他的运行方式。（4）保证提供强有力的事故处理措施）保证提供强有力的事故处理措施调度人员采用强有力的

10、事故处理措施，调度整个系调度人员采用强有力的事故处理措施，调度整个系统，使对用户的供电尽快恢复。统，使对用户的供电尽快恢复。电网监控与调度在电力系统中的地位和作用继电保护和自动装置完成了信息的就地处理。 继电保护、低频减载、励磁自动调节系统 就地处理的局限性。信息的集中处理 频率控制与电压控制中的三次控制等例子。RTU、SCADA、EMS信息的就地处理与集中处理的关系 各有特点，互相补充。 电力系统自动化系统基本构成l 信息就地处理系统 就地、分散配置控制、保护l 信息集中处理系统 信息采集、通信、远方控制 电力系统自动化系统基本构成l 信息就地处理系统-局部、事后l 信息集中处理系统-全局、

11、预想、 事后处理 l 信息就地处理系统 继电保护 自动装置 同步发电机并列装置 电压、无功自动调节装置 频率及有功功率自动调节装置 低频自动减负荷装置 故障测距、小接地选线 备用电源自投入 自动重合闸 信息集中处理系统变电所发电厂调度中心变电所发电厂变电所 信息集中处理系统u 信息采集和命令执行子系统 u 信息传输子系统 u 信息的收集、处理和控制子系统 u 人机联系子系统 电力系统分层控制 信信息息调调度度令令电力系统的分层控制五级分层调度管理国家调度控制中心国调大区电网调度控制中心网调省电网调度控制中心省调地市电网调度控制中心地调l调度基本原则：统一调度，分级管理，分层控制统一调度，分级管

12、理，分层控制县级电网调度控制中心县调现代电网的主要特征、调度任务现代电网的主要特征、调度任务 现代电网实行统一调度、分级管理、分层控制；现代电网实行统一调度、分级管理、分层控制； 五级调度管理：国调、网调、省调、地调、县调。五级调度管理：国调、网调、省调、地调、县调。分层的优点分层的优点便于协调控制便于协调控制提高系统的可靠性提高系统的可靠性改善系统响应速度改善系统响应速度 电网调度管理条例 第十条第十条调度机构分为五级：国家调度机构，跨省、自治区、直辖市调度机构，省、自治区、直辖市级调度机构，省辖市级调度机构，县级调度机构。l电力系统的份分级调度虽然与行政关系相似，但确电力系统的份分级调度虽

13、然与行政关系相似，但确实电能生产过程的内部特点所决定。实电能生产过程的内部特点所决定。希望细读希望细读电力法电力法和和电网调度管理条例电力系统的分区、分级调度电力系统的分区、分级调度国家电力调度中心国家电力调度中心是国家电网公司运行管理部门 华东电网调度室国家调度机构电网监控与调度自动化绪论课件掌握全国发电量和负荷掌握全国发电量和负荷协调大区之间的功率传输协调大区之间的功率传输了解各大区的安全状况了解各大区的安全状况负荷预测、发电计划负荷预测、发电计划频率频率有功控制有功控制电压电压无功控制无功控制安全监视、校正控制安全监视、校正控制区网检修安排、事故处理区网检修安排、事故处理安全经济运行安全

14、经济运行执行自动发电控制执行自动发电控制安全分析与安全控制安全分析与安全控制实时监控、分配负荷实时监控、分配负荷电压和无功优化电压和无功优化控制、分配负荷控制、分配负荷倒闸操作倒闸操作第一章第一章 绪绪 论（续）论（续）North China Electric Power Universitypage502021-10-8调度自动化系统的发展1 早期阶段早期阶段2 远动技术的应用远动技术的应用3 以计算机技术为基础的调度自动化技术应用以计算机技术为基础的调度自动化技术应用4 调度自动化系统数据网络的建立调度自动化系统数据网络的建立自动装置 电话scadaSCADA EMS国家电力通信网第一阶段

15、：第一阶段： 布线逻辑式远动技术（初级阶段）布线逻辑式远动技术（初级阶段）四遥：遥测、遥信、遥控、遥调四遥：遥测、遥信、遥控、遥调第二阶段：计算机技术（第二阶段）第二阶段：计算机技术（第二阶段）SCADA EMS第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术（快速发展第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术（快速发展阶段）阶段）集中式集中式分布式分布式开放式开放式调度自动化的发展调度自动化的发展第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术（快速发展阶段）集中式分布式开放式第一代为主机-前置机-RTU终端方式结构第二代为客服-服务器分布式网络结构第三代为开放型分布式系统新的开放系统结构采用新的开放系统结构

16、采用“面向对象面向对象”的技术，将各的技术，将各种应用按种应用按“组件组件”接口规范进行接口规范进行“封装封装”，形成可，形成可以在不同硬软件系统上以在不同硬软件系统上“即插即用即插即用”的组件。实现的组件。实现软件的软件的“即插即用即插即用”，这是软件发展的理想目标。，这是软件发展的理想目标。North China Electric Power Universitypage552021-10-8世界上典型的调度管理模式l统一电网，统一调度统一电网，统一调度u我国和世界上主要国家电网的组织形式我国和世界上主要国家电网的组织形式l联合电网，统一调度联合电网，统一调度 （由于不同所有权）（由于不同

17、所有权）uPJM公司的组织形式公司的组织形式 l联合电网，联合调度联合电网，联合调度u北美等少数地区的组织形式北美等少数地区的组织形式 u美国的纵向垄断美国的纵向垄断 日本的十大私企电网日本的十大私企电网台湾电力公司 英文名称：Taiwan Power Company，简称台电（Taipower）、TPC，是中国台湾的国营电力公司，负责全台湾、澎湖、金门和马祖的电力供应。台电在台湾的电力产业上具有寡占地位。在1995年“电力自由化”之前，台电负责所有的发电和输配电；开放民间兴建发电厂之后，民间电厂所发出的电力由台电议价购入。 中华电力有限公司香港电灯 香港岛及附近岛屿电力管理计划新加坡 公用事

18、业局企业化设立能源市场管理局（EMA）实现厂网分离 1940-1950年，最早的电力市场出现于美国佛罗年，最早的电力市场出现于美国佛罗里达州里达州FCG），），FCG电力市场的形成经历了一个较电力市场的形成经历了一个较长的自然发育过程。英国于长的自然发育过程。英国于1979年撒切尔政府上台年撒切尔政府上台后，为了削减政府开支，决定在电力、石油、通信、后，为了削减政府开支，决定在电力、石油、通信、煤气和航空等行业引入竞争机制，搞活经济，在煤气和航空等行业引入竞争机制，搞活经济，在1990年年4月正式实行电力市场化运行。目前较典型的月正式实行电力市场化运行。目前较典型的电力市场有英格兰电力市场有英

19、格兰威尔士、美国加州纽约、美威尔士、美国加州纽约、美国新英格兰、国新英格兰、PJM（宾夕法（宾夕法新泽西新泽西马里兰）、澳大马里兰）、澳大利亚、新西兰、阿根廷、挪威等利亚、新西兰、阿根廷、挪威等。 调度自动化与电力市场 国内国内: 1)从从1998年开始实行年开始实行“厂网分开，竞价上网厂网分开，竞价上网”的改的改革，并确定山东、上海、浙江以及东北的辽宁、吉革，并确定山东、上海、浙江以及东北的辽宁、吉林、黑龙江林、黑龙江6个电网为首批试点单位。个电网为首批试点单位。 2)2000年年1月山东、上海、浙江发电侧电力市场正月山东、上海、浙江发电侧电力市场正式投入商业化运行，式投入商业化运行，200

20、1年年4月东北三省电力市场也月东北三省电力市场也正式投入运行。正式投入运行。 3)目前目前,已全面实行厂网分开已全面实行厂网分开,但只有部分发电电量但只有部分发电电量进行竞价上网。进行竞价上网。 4）2006年年4月月26-28日日 ， 华东区域电力市场华东区域电力市场 试调电试调电运行成功。同年运行成功。同年12月又为期两周的试调电成功。月又为期两周的试调电成功。 5）华中、南方电网也正在积极地筹建电力市场中。）华中、南方电网也正在积极地筹建电力市场中。 California 电力市场(电力电力交易所交易所SchedulingCoordinators(SCs)输电公司输电公司ISO发电商发电

21、商配电公司配电公司发电商发电商零售商零售商Direct AccessCustomer (DAC)Full Service UtilityCustomer (FSUC)Direct AccessCustomer (DAC)零售商零售商(i$辅助服务辅助服务提供商提供商(kWh$ ?$kWhkWhkW, kWhkWhkWhii$kWhi$iiiiiSome market info and moneymin market info.min mrkt info.Info. & moneySome market info and money$发电商发电商代理代理发电商发电商$ii$kWh(市场基本机构运

22、行部运行部市场部市场部系统运行系统运行市场运行市场运行电厂报价电厂报价频率控制频率控制系统备用系统备用无约束购电计划无约束购电计划电压控制电压控制系统交易电价系统交易电价静态安全分析静态安全分析动态安全分析动态安全分析英国电力市场交易示意图：国家电力 国家发电 核电IPP苏格兰法国抽水蓄能Power PoolPower Pool12个地区供电公司用用 户户5个发电商供电商15个许可供电商Independent Power Produce 电力市场的四种主要模型 全面垄断模式全面垄断模式发电竞争模式发电竞争模式输电网开放模式输电网开放模式零售竞争模式零售竞争模式电力市场技术支持子系统EMSTMS

23、TMR。调度自动化与数据网络安全电力通信网电力信息网 电力工业安全信息涉及电网调度自动化 配电网自动化 厂站自动化 电力市场运营 企业管理信息系统电网监控与调度自动化的结构与功能四个子系统信息采集和命令执行 发电厂变电所终端信息传递 电力通信信息采集处理控制人机联系电力系统调度控制自动化系统的基本结构现代电网的主要特征、调度任务现代电网的主要特征、调度任务1、坚强的超高压等级系统构成主网架的大系统；坚强的超高压等级系统构成主网架的大系统；2、各个电网之间具有较强的联系；、各个电网之间具有较强的联系；3、具有足够的调峰容量，能够实现、具有足够的调峰容量，能够实现AGC;4、具有较高的供电可靠性；

24、、具有较高的供电可靠性；5、具有高度自动化的控制系统；、具有高度自动化的控制系统；6、具有高度自动化的管理系统；、具有高度自动化的管理系统；7、具有高素质的职工队伍。、具有高素质的职工队伍。主要特征“大电网、高电压、高自动化”现代电网的主要特征、调度任务现代电网的主要特征、调度任务 尽设备最大能力满足负荷需要尽设备最大能力满足负荷需要; 使整个电网安全可靠连续供电；使整个电网安全可靠连续供电； 保证电能质量；保证电能质量； 经济合理利用能源；经济合理利用能源； 保证发电、供电、用电各方合法利益。保证发电、供电、用电各方合法利益。调度任务电网调度自动化系统由三部分组成：电网调度自动化系统由三部分

25、组成：调度端、信道设备、厂所端。调度端、信道设备、厂所端。North China Electric Power Universitypage722021-10-8调度自动化系统的结构和功能电网调度自动化系统：包括控制中心、主站系统、厂电网调度自动化系统：包括控制中心、主站系统、厂站端站端(RTU)和信息通道四大部分。和信息通道四大部分。电网调度自动化系统由三部分组成：电网调度自动化系统由三部分组成：调度端、信道设备、厂所端。调度端、信道设备、厂所端。电力调度自动化的设备可称为硬件，它的核心电力调度自动化的设备可称为硬件，它的核心是计算机系统。是计算机系统。电力系统调度自动化系统的设备构成电力系

26、统调度自动化系统的设备构成主要功能包括：数据采集和控制（主要功能包括：数据采集和控制（SCADA）、发）、发电自动控制（电自动控制（AGC）、经济调度运行（）、经济调度运行（EDC）、）、电网静态安全分析（电网静态安全分析（SA）以及调度员培训模拟）以及调度员培训模拟（DTS）在内的能量管理系统。）在内的能量管理系统。电网调度自动化系统电网调度自动化系统变电站自动化 substation automation system ; SAS 配网管理系统Distribution management system DMS能量管理系统EMS变电站自动化变电站自动化定义：变电站自动化定义： 变电站自动化

27、是将变电站的二次设备经过功能变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护、和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。并与上级调度通信的综合性自动化功能。 综合自动化 变电站自动化 SAS变电站综合自动化的特点1、功能综合化。、功能综合化。2、结构分布、分层化。、结构分布、分层化。3、测量显示数字化。、测量显示数字化。4、操作监视屏幕化。、操作监视屏幕化。5、通信网络化、光纤化。、通信网络化、光纤化。6、运行管理智能化。、运行管理智能化。配电网自动化 配网管理系统 DMS通常把利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，实现通常把利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，实现对配电网系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和对配电网系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的综合自动化系统，称为配电管理的综合自动化系统，称为“配电管理系统配电管理系统”（Distribution Management System，简称，简称DMS）。）。DMS是和电网调度自动化的