电力系统调度

1、l电力系统和电网调度的概念l我国的调度机构及其各部分作用l电网调度的经济运行l电网调度的检修管理l电网调度的安全稳定运行数据采集和传输数据采集和传输u电力网：电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体 。 u电力系统：由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类型的用电设备组成的统一体，称为电力系统电力系统。具体组组成成如下： 发电厂：生产电能。电力网：变换电压、传送电能。由变电所和电力线路组成。配电系统：将系统的电能传输给电力用户。 电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。用电设备：消耗电能。 u 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力

2、部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。u通常，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路输电线路。负荷中心至各用户的线路叫配电线路配电线路。负荷中心一般设变电站变电站 。水库水轮机汽轮机汽轮机汽轮机汽轮机水轮机锅炉锅炉核反应堆核反应堆水电站火电站核电站发电机变压器发电机变压器电动机电灯动力系统电力系统电力网络动力部分发电环节输电环节配电环节供电环节变电环节类别类别n作用作用升压变电站（电厂附近）升压变电站（电厂附近）降压变电站（负荷中心附近）降压变电站（负荷中心附近）枢纽变电站（汇集多个电源）枢纽变电站（汇集多个电源）n管理形式管

3、理形式有人值守有人值守无人值守无人值守n结构形式结构形式屋外（高压）屋外（高压）屋内（居民密集区、污秽严重区）屋内（居民密集区、污秽严重区）n地理条件地理条件地面地面地下（洞内）地下（洞内）作用：汇集和分配电力、控制操作、升降电压规模规模n电压等级电压等级35KV110KV220KV330KV500KVn变压器总容量变压器总容量n出线回路数出线回路数l简言之；调度就是对运行的控制l包括：控制系统中各元件的状态（开、关），协调系统各状态的变化辽、吉、黑、辽、吉、黑、蒙东蒙东北京、天津、河北、北京、天津、河北、山西、山东、蒙西山西、山东、蒙西上海、安徽、江上海、安徽、江苏、浙江、福建苏、浙江、福建

4、陕西、甘肃、宁夏、青陕西、甘肃、宁夏、青海海广东、广西、云广东、广西、云南、贵州、海南南、贵州、海南南方电网南方电网河南、湖北、湖河南、湖北、湖南、江西、四川、南、江西、四川、重庆重庆灵宝直流葛南直流龙政直流宜华直流宜华直流500千伏辛洹线500千伏高姜双回线江城直流华中电网水电比例大，三峡、二滩等大型水电厂并网运行。系统内水火华中电网水电比例大，三峡、二滩等大型水电厂并网运行。系统内水火电开机方式灵活多变，电网重要输电通道潮流幅度变化大、方向转换频电开机方式灵活多变，电网重要输电通道潮流幅度变化大、方向转换频繁，系统丰枯季节特征明显，特性复杂。繁，系统丰枯季节特征明显，特性复杂。灵宝直流葛南

5、直流龙政直流宜华直流宜华直流500千伏辛洹线500千伏高姜双回线江城直流冬季：华北东北电网互联，华中电网独立运行冬季：华北东北电网互联，华中电网独立运行夏季：华北华中电网互联，东北电网独立运行夏季：华北华中电网互联，东北电网独立运行500kV郑州变I母停运；20:48 郑州变500kV嵩郑II线因其REL561保护中的电流差动保护误动作跳闸；20:48:10 郑州变500kV嵩郑I线因厂家将REL561保护中的过负荷保护误设置为跳闸，使500kV嵩郑I线跳闸；造成郑州变500kV N-4故障开断，潮流转移到并联的5回220kV，引起线路和发电机连锁跳闸； 20 :48:10 500kV嵩山变安

6、控装置在嵩郑双回跳闸后未发切机信号；20 :59 经采取紧急切机切负荷，电网趋于平稳。l20 :59由于大量停机和跳机系统电压进一步降低，最终导致系统功率振荡，豫西、豫中电网潮流、电压周期性摆动，联络线功率振荡；l20 :59- 21 :03大量发电机保护跳闸；l21 :00灵宝直流低电压闭锁，华中-西北解列；l21 :03国调下令解辛垣线，华中-华北解列；l21 :02- 21 :07华中电网低频减载1600MW；l21 :04- 21 :07国调下令送南方直流减至1500MW，送华东直流减至2248MW；l21 :30振荡平息，湖北、湖南、江西恢复供电；l23 :20河南基本恢复正常供电。

7、l继电保护：REL-561隐患，装置内部逻辑主要靠厂家；l安全稳定装置：用电气量作判据不能完全准确区分线路跳闸；l网架结构：电磁环网；l发电机保护：失磁保护定值（延时）；l严重事故对策和演练。l2003年8月14日北美大停电以及随后相继发生的澳大利亚、伦敦、瑞典、丹麦、意大利等停电事故，造成对生产和社会生活的严重干扰和经济损失。 各国政府和整个社会对电网的安全格外重视并提出许多质疑：为什么会发生大停电，还会不会再次发生，应采取什么措施才能防止再次发生大停电 l停电涉及美国东部8个州，（即纽约、密西根、俄亥俄、宾夕法尼亚、佛蒙特、麻萨诸塞、康涅狄格、新泽西州，以及加拿大的安大略、魁北克）。主要城

8、市：克里福兰、底特律、多伦多、纽约。1-2分钟之内，大约100个电厂，其中22个核电站、许多火电厂。10个主要机场停运。l事故共计损失负荷61.8GW，受停电影响人数5000万,600亿美圆损失。l事故发生于2003年8月14日16:11 ，至8月17日5:00 p.m. 绝大部分负荷恢复了供电。ChicagoNew YorkBostonTorontoDetroitPhiladelphiaMontrealBuffaloCleveland1243Source: NERC (simplified, NERC has 35 steps)56788910PJM 500-kV 电压Source: www

9、.PJM.coml电压衰减到约正常电压的 60%。大量马达停转，大约从这一点开始负荷开始掉闸，l但是，电压恢复很慢，使得发电机不能维持电网频率l发电机发大量无功出现转子和定子过负荷导致跳闸l在138kV系统及以下电压线路在事故前几小时至崩溃发生的数千个线路事件l在这段时间内发生的数百个电厂与电网互相作用的事件l中午以前电网的运行条件。许多事情发生在中午以前，包括无功电压问题和跨几个州的潮流问题l事故前后调度员采取的和未采取的措施l事故录波图分析：开关动作、电厂开停机、电压变化、潮流转移、损失负荷情况。最后几秒钟的数千事件有时间对不上的情况，只好多方面验证，有的还不能准确到秒。还没有详细的保护动

10、作信息，缺少高速录波。l在一个事先认为比较安全的运行方式下，由发电机、线路跳闸产生的负荷转移，引起相邻线路过载，发生连锁反应，致使电网崩溃，造成大面积停电；l无功供应不足，导致电压崩溃。l发电机跳闸原因很多，由电压低造成转子和定子过负荷，定值整定，机网协调；l线路过负荷或误跳；lEMS故障。l本次大停电的一个特点是围绕Ohio州北部和 Michigan州东部负荷中心的输电系统的一些部分输电系统发生电压崩溃。l从电厂向负荷送电需要电压，其功能某种程度上像水的压力。l无功是整个功率的一部分，它帮助维持整个系统的合适的电压水平。l重负荷线路需要消耗更多的无功，才能维持合适的输电电压。l无功不能远送，

11、无功电源需靠近负荷中心。线路跳闸使其他线路重载，如无功供应不足，线路电压下降，甚至急剧跌落，线路将不能将远方电能传输到负荷。l有些情况下本地发电机无功不能满足无功需要，机组可能因无功过负荷，或电网电压太低，导致厂用电辅机低电压跳闸。l大电网特性、设备和控制系统复杂，电力市场运行方式多变；l安全稳定运行协调、管理不力，校正控制不及时；l忽视保证电力系统可靠性的基本原则；l缺少整个系统的可靠的实时数据；l缺少对连锁事故安全稳定性监视和评价方法；l没有足够的决策时间和有力措施防止连锁跳闸，造成潮流大转移；l对人员责任心和技术培训不力。小电网时代小电网时代大电网时代大电网时代2121世纪世纪数字电力时

12、代数字电力时代孤立发电时代孤立发电时代18821882l基本形成了基本形成了500KV500KV和和330KV330KV的骨干网的骨干网架架l大电网已覆盖全部大电网已覆盖全部城市和大部分农村城市和大部分农村l以三峡为中心的全以三峡为中心的全国联网工程开始启国联网工程开始启动动l进入远距离、超高进入远距离、超高压、跨地区输电阶压、跨地区输电阶段段大电网的特点大电网的特点大电网的结构特点大电网的结构特点（1 1）500kV500kV电网为主网架（西电网为主网架（西北电网北电网330kV330kV为主网架），为主网架），220kV220kV逐渐分区分片运行逐渐分区分片运行（2 2）大容量、远距离送电

13、逐）大容量、远距离送电逐渐增多渐增多（3 3）负荷中心逐渐构成环网）负荷中心逐渐构成环网 （1 1）合理利用能源）合理利用能源 （2 2）提高生产效率）提高生产效率 （3 3）节约投资）节约投资 （4 4）互通有无，互为备用）互通有无，互为备用 （5 5）改善电能质量）改善电能质量 （6 6）更大范围水火电联合经济调度）更大范围水火电联合经济调度大电网的特点大电网的特点大电网的优点大电网的优点 （1 1）电网运行机理复杂）电网运行机理复杂 （2 2）电网正常运行方式、检修计划等安排难度大）电网正常运行方式、检修计划等安排难度大 （3 3）电网运行控制难度大）电网运行控制难度大 （4 4）电网事

14、故影响范围大）电网事故影响范围大大电网的特点大电网的特点大电网的困难大电网的困难l发、输、供、用瞬时完成发、输、供、用瞬时完成l负荷的随机性负荷的随机性l设备状态多变设备状态多变l自然环境的影响自然环境的影响l引起故障的状况复杂多样，事故波及引起故障的状况复杂多样，事故波及面广，危害大面广，危害大l实际上，各级调度中心的调度人员和各变电站、实际上，各级调度中心的调度人员和各变电站、发电厂的值班人员凭借各种各样的仪表和自动化发电厂的值班人员凭借各种各样的仪表和自动化监控设备，共同完成对系统的控制监控设备，共同完成对系统的控制l状态状态：l正常l警戒l紧急（特急）l崩溃l恢复反映了系统反映了系统运

15、行对运行对计划计划的的需要需要l安全安全 不安全绝对不经济。不安全绝对不经济。l合格合格（优质）频率、电压和波形的指标；频率、电压和波形的指标；对用户负荷类型的约束对用户负荷类型的约束l经济经济（经济目标随社会发展而变化）l有计划有计划l调度原则：统一调度，调度原则：统一调度，分级管理分级管理l目前的5级调度l国家调度国家调度l大区调度大区调度l省级调度省级调度l地级调度地级调度l县级调度县级调度国家调度中心国家调度中心县级调度中心县级调度中心地区调度中心地区调度中心省级调度中心省级调度中心网局调度中心网局调度中心变电所变电所地方变电所地方变电所地方电厂地方电厂 省属省属 电厂电厂 省属省属变

16、电站变电站 直属直属变电站变电站 直属直属 电厂电厂方方式式处处调调度度处处自自动动化化处处保护处通讯公司交易处调度机构l安全监视与控制（SCADA）完成各环节的实时信息的采集，并将之传送至调度中心的计算机控制系统 l自动发电控制（AGC）频率控制l发电计划（GS）l网络分析（NA）l调度员培训模拟（DTS）厂站自动化系统电力通信系统调度自动化系统SCADAEMS检修管理流程：检修管理流程： 检修单位申报检修申请票检修单位申报检修申请票调度受理检修申调度受理检修申请票请票-批复检修申请票批复检修申请票-拟写调度指令票拟写调度指令票审发调度指令票审发调度指令票执行调度指令票执行调度指令票-现场操

17、现场操作作 现场申请的检修申请票l检修申请的内容应包括：检修设备名称、主要检修项目、工作起止时间、停电范围、检修后试验或试运行的要求等。检修票的填报应使用规范的设备名称、编号和电网调度规范术语，检修申请的内容应详细、清楚，如对运行方式有特殊要求或可能影响电力通信、电网自动化设备运行时，应在检修票内注明。恢复送电时需校验相序、相位及校对保护极性等也应在检修票中明确提出。 l 设备检修申请审核是调度操作管理中一个非常重要的环节，它贯穿整个安全工作的始终。在接到设备维护单位提交的设备检修申请票时，值班调度员、运行方式专责要先检查检修申请票内容填写是否明确，然后根据设备检修内容，检查设备停电范围是否符

18、合设备检修要求，安全措施是否完备，为现场检修人员的安全检修把好第一道关。l 1.1运行方式专责在批复检修申请票时，要主要做好以下几方面工作。l 调度部门接受各设备维护部门的设备计划检修申请时，应协调好相关设备检修，联系相关单位合理安排配合工作，避免重复停电现象。同时应严肃设备检修审批、考核制度，设备检修计划的临时变更，很容易造成考虑问题不周、不细，在后续的各环节可能得不到充分审核，从而对电网稳定运行造成影响。l 批复检修申请票前，认真核对电网运行方式，根据电网运行方式变化，进行必要的潮流计算和安全校核，充分考虑检修方式下的安全措施和相应的事故处理预案，优化停送电调度方案，认真做好负荷预测工作，

19、防止局部电网潮流超限额运行。l1.2值班调度员在审核检修申请票时，应注意以下几方面工作 ： (1)查内容：查阅检修申请票内容填报是否规范、信息是否齐全，方式批复与工作申请要求是否一致。设备检修申请票内容填写错误。l (2)查时间：查批准设备停役的时间是否正确，与相关设备停役时间是否有冲突。查预留给调度员拟写调度指令票时间、答复申请票时间是否符合调度规程规定，以及对外停电公告的时间是否符合相关法律规定。l (3)查单位：查上报检修申请票的单位是否为该设备维护单位，申报人是否具备申请票申报资格，设备维护单位上报的设备停役申请票是否经该单位领导批准。 l (4)查停电范围：查停电范围内工作地点、工作

20、任务以及与所需的安全措施是否相一致，着重检查申请停电范围是否有误、是否与检修内容相符，安全措施是否完备，尤其是涉及同杆架设、交叉跨越、平行的线路检修，应加强与检修申请票申报人或工作负责人的沟通。l (5)查运行方式（接线、保护、潮流分布等）：查设备检修时运行方式安排、继电保护及自动装置投退是否正确、合理，潮流分布、电压和主变中性点接地方式是否符合要求，是否符合现场实际运行状况。当发生疑问时，应立即与方式人员和批准人联系，不能放过任何疑点。l 调度操作指令票拟写l 拟写调度操作指令票是调度操作管理中又一个非常重要的环节，值班调度员要根据设备检修时运行方式安排，充分考虑因检修对电网运行方式、潮流、

21、电压、继电保护及安全自动装置等诸多方面的影响，调度操作指令票拟写的正确与否是决定现场操作人员、设备安全的重要因素。调度员拟写操作指令票要做到 “五对照”l (1)对照现场：调度拟写操作指令票拟票前，要查看检修单位要求、理解方式安排意图、核对现场设备实际运行状态。l (2)对照检修申请票：批准设备停役的时间是否正确，与其它设备检修在时间上有无冲突，工作任务以及与所需的安全措施是否相一致，设备复役后是否需要进行带负荷试验及核相工作。在变电与线路检修等多单位同时进行检修工作时，多份设备检修申请票之间是否进行申请票关联、时间上是否配合，安全措施上的配合是否合理等。l (3)对照实际系统运行方式：将检修

22、申请票安排的运行方式与电网现在的运行方式进行比对，分析检修运行方式安排是否合理，并考虑设备停送电对系统相关设备的影响。l (4)对照SCADA信息系统：通过调度SCADA实时系统，分析检修申请票上报内容的正确性及调令拟写的正确性。l (5)对照典型调度操作指令票：与典型调度操作指令票比对，规范调度操作术语，准确使用调度术语。l (6)进行危险点分析：正式拟票时，应与危险点库进行核对，通常危险点分析库是将调度操作中容易忽略的问题及各变电站的个性危险点输入其中。如：涉及负荷转移时，考虑有关设备是否过载；对于联络线转检修时，考虑对侧线路是否在冷备用；在两台主变并列运行的方式下停用一台主变时，应考虑两

23、台主变的总负荷不超其中一台主变的限额；涉及解合环操作或一、二配合操作，提示解合环操、一、二配合操作的有关注意事项、操作步骤等。l调度操作指令票审核调度操作指令票审核l 审核调度操作指令票前，审票人必须首先审核设备检修申请票中所要求的停电设备名称、工作内容、安全措施、运行方式安排、保护调整、批准停电时间等是否正确、合理。审核调度操作指令票时，特别要考虑当天设备复役后电网运行方式的变化，要考虑检修设备工作延期后的特殊情况。l 当有多项相关设备停、复役时，必须审核调度操作指令票前后顺序是否衔接。审核操作指令票时要做到，查看检修单位要求，理解方式安排意图，审查调度指令是否根据电网的实际情况拟写，操作步

24、骤是否合理，是否可以进行一步优化。是否严格执行调度规范术语，准确使用调度术语。审票时同样做到“五对照，一分析”，要逐字、逐句、逐项进行审核每一项指令操作的必要性及正确性。调度操作指令票应有副值及以上资格的调度员来拟写，大型操作应有主值拟写，班长审核，然后由当值主值调度员和至少两个班互审。调度操作指令票的审核必须要求严格，发现错误应主动与拟票人及初审人联系沟通，达成共识后予以更正，有争议时应与现场多沟通并请示调度所长，发现存在原则性错误必须立即重开调度操作指令票。l调度操作指令票执行l 调度操作指令票执行是调度操作管理中最重要的环节，调度员进行调度操作时应严把“五个关”l 值班调度员在决定倒闸操

25、作前，要对电网进行危险点分析和预控，充分理解系统操作的目的，考虑操作所引起的功率潮流、电压、频率的变化，应防止系统稳定破坏和设备的严重过载等情况的发生，以及操作后对通信自动化设备的影响。同时在发布调度操作指令操作前，值班调度员应对操作范围、工作内容、检修单位、实际运行接线方式全面准确掌握，全面考虑操作内容和操作步骤。调度操作指令发出后，必须立即在“发令时间”栏内填上时间。接到“操作完毕时间”后，必须立即在“结束时间”栏内填上时间，并立即在EMSSCADA画面上监视和调整设备状态。l调度事故处理l 电网发生事故时，调度员作为事故处理的指挥者，应沉着冷静地全面掌握事故情况，在处理前就设备的事故及异

26、常情况向现场询问清楚，注意一、二次设备状态及相关操作事项，做到心中有数，在未能全面地了解情况前不要盲目的下令处理。弄清事故性质后要果断地正确决策，指挥全系统迅速行动，尽快消除事故。同时应做到：(1)按电网安全规程进行处理，尽快限制事故的发展，排除事故点并解除对人员和重要设备的威胁，防止系统稳定破坏或瓦解，在处理过程中，不能对未停电设备或人员造成影响；(2)千方百计保持设备继续运行，首先保证发电厂厂用电源和对重要用户的供电，应认真考虑操作可能对系统造成的影响，充分考虑对重要用户供电的连续性，对一些重大事故的处理，需及时向有关领导汇报；(3)尽快对已停电的用户恢复供电，首先恢复发电厂的厂用电和重要

27、用户的保安电力；(4)调整电网运行方式，使电网恢复正常运行方式。一、限电的基本原则一、限电的基本原则 经生产调度部门审核，报本经生产调度部门审核，报本级人民政府级人民政府批准后批准后，由调度机构执行。，由调度机构执行。二、超计划或事故限电序位表超计划或事故限电序位表 制定限电序位表的目的制定限电序位表的目的 ：限电动作时间小于30分钟时使用 ；三、超计划或事故限电流程超计划或事故限电流程l2. 2. 限电的基本原则限电的基本原则l 省级电网管理部门、省辖市级电网管理部门、省级电网管理部门、省辖市级电网管理部门、县级电网管理部门应当根据本级人民政府的生产县级电网管理部门应当根据本级人民政府的生产

28、调度部门的要求、用户的特点和电网安全运行的调度部门的要求、用户的特点和电网安全运行的需要，提出事故及超计划用电的限电序位表，经需要，提出事故及超计划用电的限电序位表，经本级人民政府的生产调度部门审核，报本级人民本级人民政府的生产调度部门审核，报本级人民政府批准后，由调度机构执行。政府批准后，由调度机构执行。l 当管辖电网用电负荷超计划（且上级调度需当管辖电网用电负荷超计划（且上级调度需要限电）或设备严重过载（且无法转移）时，当要限电）或设备严重过载（且无法转移）时，当值调度员应采取开启顶峰发电机组、通知负控中值调度员应采取开启顶峰发电机组、通知负控中心值班员、按照政府部门批准的心值班员、按照政

29、府部门批准的“超负荷序限电超负荷序限电位表位表”等预案，在规定的时间内将负荷控制在规等预案，在规定的时间内将负荷控制在规定的范围内，并做好记录，并及时发布停电信息。定的范围内，并做好记录，并及时发布停电信息。l当馈电线路过载时当值调度员应根据线路过载程当馈电线路过载时当值调度员应根据线路过载程度，及时实施负荷转移。若无法转移的，首先应度，及时实施负荷转移。若无法转移的，首先应与该线路的双电源用户协商转移负荷；若仍然过与该线路的双电源用户协商转移负荷；若仍然过载，则应及时通知负控中心，对该线路部分用户载，则应及时通知负控中心，对该线路部分用户进行限电。进行限电。l当电缆或架空线路出现过负荷时，如

30、调度员已无当电缆或架空线路出现过负荷时，如调度员已无法转移负荷时则应迅速通知双电源用户、负控中法转移负荷时则应迅速通知双电源用户、负控中心限下设备的超载量，直至采取拉闸限电，使设心限下设备的超载量，直至采取拉闸限电，使设备能在允许载流量内运行。对未列入预案的用户备能在允许载流量内运行。对未列入预案的用户进行限电，当值调度员需报请公司领导批准后通进行限电，当值调度员需报请公司领导批准后通知营销部，知营销部， 由负控中心配合执行，但应根据用户由负控中心配合执行，但应根据用户性质预留合理的操作时间。性质预留合理的操作时间。l（1 1）制定限电序位表的目的）制定限电序位表的目的l为防止遇突发性故障时电网瓦解，避免美、加大停电事故为防止遇突发性故障时电网瓦解，避免美、加大停电事故的发生，根据各级电网特殊方式运行要求和电力系统的电的发生，根据各级电网特殊方式运行要求和电力系统的电网结构，结合各条线路各类客户的负荷特性和负荷重要性，网结构，结合各条线路各类客户的负荷特性和负荷重要性，需要编制了需要编制了“超供电能力限电序位表超供电能力限电序位表”、“事故限电序位事故限电序位表表”等紧急限电文件。等紧急限电文件。l限电序位表适用于电网要求紧急限电情况下使用，即限电限电序位表适用于电网要求紧急限电情况下使