电力系统调度自动化 (2)ppt课件

1、电力系统调度自动化2021-2021 第一学期 电气10级.释名课名：电力系统调度自动化对象 目的 方法教材名：平安 稳定 经济 优质 可靠 N-1原那么电网的功能是什么?现代电网具有哪些特点？如何从宏观上对电网进展分析? 电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种?电力系统通讯网的功能是什么 ？各子系统的作用如何？ .电力系统 电网组成电力工业的发电及其动力系统、输电、变电、配电、用电设备，也包括调相调压、限制短路电流、加强稳定等的辅助设备，以及继电维护、计量、调度通讯、远动和自动调控设备等所谓二次系统的种种设备的总和统称为电力系统，它是按规定的技术和经济要求组成的，并将一次能源转换成电能保送和

2、分配到用户的一个一致系统。 普通我们把电力系统中的发电、输电、变电、配电等一次系统及相关继电保护、计量和自动化等二次网络统称为电力网络，俗称电网。 .什么是电力系统的平安和稳定？经济运转？ 平安是指运转中一切电力设备必需在不超越它们的允许电流、电压和频率的幅值和时间限额内运转，不平安的后果能够导致电力设备的损坏；稳定是指电力系统可以延续相符合正常供电的形状。电力系统稳定是指当电力系统遭到扰动后，能自动地恢复到原来的运转形状，或凭仗控制设备的作用过渡到新的稳定形状运转。 同步运转稳定性功角稳定性 频率稳定性 电压稳定性 同步稳定性：静态稳定性 暂态稳定性 动态稳定性 电网经济运转就是在整个系统发

3、电量一定的条件下，合理分配发电厂的有功功率负荷率，使系一致次能源耗费最少，合理配置无功资源，提供功率因数，改良电网的构造和参数，组织变压器经济运转，以降低电力网电能损耗。 .N-1准那么？ 断定电力系统平安性的一种准那么。又称单一缺点平安准那么。按照这一准那么,电力系统的N个元件中的任一独立元件发电机、输电线路、变压器等发生缺点而被切除后，应不呵斥因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电；不破坏系统的稳定性，不出现电压解体等事故。当这一准那么不能满足时，那么要思索采用添加发电机或输电线路等措施。 N1原那么与可靠性分析相比较,它的计算简便,不需搜集元件停运率等大量原始数据，是一种极为简便的平安检查准

4、那么，在欧美一些电力公司得到了广泛运用。但对“独立元件的定义不尽一样，如有的公司规定为一输电元件线路或变压器和一发电机组，或者两台发电机组。中国某些电力部门在电网规划中也采用了N1原那么，普通规定一个独立元件为一台发电机组，或一条输电线路，或一台变压器。判别线路能否过负荷，通常运用线路发热条件的载流量极限值。 .电力系统三道防线？ DL 755-2001 第一道防线第一级平安稳定规范 坚持稳定运转和电网的正常供电：由继电维护安装快速切除缺点元件，最直接最有效地保证电力系统暂态稳定； 第二道防线第二级平安稳定规范 坚持稳定运转，但允许损失部分负荷：采用稳定控制安装及切机、切负荷等措施，确保在发生

5、大扰动情况下电力系统的稳定性； 第三道防线第三级平安稳定规范，当系统不能坚持稳定运转时，必需防止系统解体并尽量减少负荷损失：当电力系统遇到多重严重缺点而稳定破坏时，依托失步解列安装将失步的电网解列，并由频率及电压紧急控制安装坚持解列后两部分电网功率的平衡，防止事故扩展、防止大面积停电。 .什么是电网的平安自动安装？都有哪些？ 电网的平安自动安装就是当电力系统发生缺点或异常运转时，为防止电网失去稳定和防止发生大面积停电，而在电网中普遍采用的自动维护安装。如自动重合闸、备用电源和备用设备自动投入、自动切负荷、按频率电压自动减负荷、发电厂事故减出力或切机、电气制动、水轮发电机自动启动和调相改发电、抽

6、水蓄能机组由抽水改发电、自动解列及自动快速调理励磁等安装。其作用就是以最快的速度恢复电力系统的完好性，防止发生和终止已开场发生的足以引起电力系统长期大面积停电的艰苦系统事故，如使电力系统失去稳定，频率解体和电压解体等。 平安自动安装按其在电网中的作用包括如下三点。 1维持系统稳定的有快速励磁、电力系统稳定器、电气制动、快关汽门及切机、自动解列、自动切负荷、串联电容补偿、静止补偿器及稳定控制安装等。 2维持频率的有按频率电压自动减负荷、低频自启动、低频抽水改发电、低频调相转发电、高频切机、高频减出力等。 3预防过负荷的有过负荷切电源、减出力、过负荷切负荷等。 .电网的功能是什么?现代电网具有哪些

7、特点？ 电网是电源和用户之间的纽带，其主要功能就是把电能平安、优质、经济地送到用户。电力工业开展的实际阐明，要实现这一目的，这种优越性，就必需建立一个现代化的电网。大电网具有不可取代的优越性，而要充分发扬现代电网的特点主要包括： 1 主网架由强大的超高压系统构成。 2 各电网之间联络较强。 3 电压等级简化和供电电压提高。 4 具有足够的调峰、调频、调压容量，能实现自动发电控制AGC。 5 具有较高的供电可靠性。 6 具有相应的平安稳定控制系统。 7 具有高度自动化的监控系统和电能量自动计量系统。 8 具有高度现代化的通讯系统。 9 具有顺应电力市场运营的技术支持系统。 10 有利于各种能源的

8、合理利用。 11 具有高素质的职工队伍。.如何从宏观上对电网进展分析? 组成电网的发电、输电、变电、配电、用电等设备，从电路原理上了解，无外乎是由电阻、电抗和电容三个元件组成的多重环网电路，由于发电设备是旋转设备，电路中建立的电压和流动的功率包括有功功率和无功功率是交流分量，因此分析电路中的电压、电流、功率的关系就必需以基尔霍夫定律和矢量分析为根底，在掌握好电阻、电抗和电容间的电气关系前提下，用电路根本定律和矢量图的分析方法即可对电网中的诸如电压势、电流、功率和损耗进展分析。 .如何从宏观上对电网进展分析? 组成电网的发电、输电、变电、配电、用电等设备，从电路原理上了解，无外乎是由电阻、电抗和

9、电容三个元件组成的多重环网电路，由于发电设备是旋转设备，电路中建立的电压和流动的功率包括有功功率和无功功率是交流分量，因此分析电路中的电压、电流、功率的关系就必需以基尔霍夫定律和矢量分析为根底，在掌握好电阻、电抗和电容间的电气关系前提下，用电路根本定律和矢量图的分析方法即可对电网中的诸如电压势、电流、功率和损耗进展分析。 .电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种? 变电站是电网中的线路衔接点，是用于变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设备。 变电站是联络发电厂和用户的中间环节，它经过其变压器将各级电压的电网联络起来，是电力网的枢纽。其包含的设备主要是起变换电压作用的变压器设

10、备，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，聚集电流的母线，计量和控制用的互感器、仪表、继电维护安装和防雷维护安装，调度通讯安装等，有的变电站还有无功补偿设备。 普通我们把其中变压器、母线、断路器、隔分开关、电缆等传送和分配负荷的一次设备及继电维护、自动化控制、直流系统等二次设备叫做变电站的主设备。其他如架构、建筑等叫做变电站的辅助设备。 变电站可分为枢纽变电站、区域变电站和地域变电站，当枢纽变电站全站停电时，将引起地域电网瓦解，呵斥大面积停电，严重时甚至影响整个电网的几个省、市的正常供电。 .电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种? 变电站是电网中的线路衔接点，是用于变换电压、接受和分

11、配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设备。 变电站是联络发电厂和用户的中间环节，它经过其变压器将各级电压的电网联络起来，是电力网的枢纽。其包含的设备主要是起变换电压作用的变压器设备，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，聚集电流的母线，计量和控制用的互感器、仪表、继电维护安装和防雷维护安装，调度通讯安装等，有的变电站还有无功补偿设备。 普通我们把其中变压器、母线、断路器、隔分开关、电缆等传送和分配负荷的一次设备及继电维护、自动化控制、直流系统等二次设备叫做变电站的主设备。其他如架构、建筑等叫做变电站的辅助设备。 变电站可分为枢纽变电站、区域变电站和地域变电站，当枢纽变电站全站停电时，

12、将引起地域电网瓦解，呵斥大面积停电，严重时甚至影响整个电网的几个省、市的正常供电。 .电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种? 电力系统通讯网的义务是为电网消费运转、管理、根本建立等方面效力，主要功能应满足调度、行政、电网自动化、继电维护、平安自动安装、计算机联网、图像传输等各种业务的需求。 电力系统通讯网的子系统及作用为： 1调度通讯子系统，该系统为电网调度效力。 2数据通讯子系统，这个系统为调度自动化，继电维护、平安自动安装、计算机联网等各种数据传输提供通道。 3交换通讯子系统，这个系统为电力消费、基建和管理部门之间的信息交换效力。 .电力系统通讯网 电力系统通讯网的义务是为电网消费运转、

13、管理、根本建立等方面效力，主要功能应满足调度、行政、电网自动化、继电维护、平安自动安装、计算机联网、图像传输等各种业务的需求。 电力系统通讯网的子系统及作用为： 1调度通讯子系统，该系统为电网调度效力。 2数据通讯子系统，这个系统为调度自动化，继电维护、平安自动安装、计算机联网等各种数据传输提供通道。 3交换通讯子系统，这个系统为电力消费、基建和管理部门之间的信息交换效力。 .第一章 概述第一节 电力系统运转及监控与调度自动化 第二节 电网监控与调度自动化系统的构造与功能 .第一节 电力系统运转及监控与调度自动化 .一 电力系统的运转形状1、进展电力系统运转形状划分的目的2、电力系统运转形状划

14、分的规范 (视角和范围)2.1 设备角度 各设备均运转于参数允许范围之内。2.2 系统角度 . 电力系统运转中的约束条件1、系统负荷需求等式约束，未计及网损，E2、运转约束无潮流电压越限，不等式约束，C3、可靠性约束料想事故分析检查，R.电力系统的运转形状贮藏系数减小或干扰概率增大由于外界干扰使电压、频率、潮流越限解列不平安平安危险系统解列.二 电力系统控制的分类按控制对象时间特性 假设条件.按控制对象分类的三大自动控制系统1、AGC (Automatic Generation Control) 自动发电控制AFC2、AVC (Automatic Voltage Control) 自动电压控制

15、3、ASC (Automatic State Control) 自动稳定控制视角： 横向维度 纵向 深度.AGC (Automatic Generation Control) 正常运转时的频率控制 在负荷正常变化时，自动调理发电机的有功出力，以坚持有功供需平衡和频率稳定，坚持系统联络线的功率为规定值。同时，在调理发电功率时，还要思索按最经济原那么EDC分配各机组处置。 紧急形状下的频率控制 在系统中有功功率出现大的扰动，频率出现大的偏向时，强力调控频率使其尽快前往正常值，以保证电力系统的运转平安。.按时间特性1、实时控制 就地安装完成2、非实时控制 集中式控制系统完成.电力系统自动化系统根本构

16、成1、信息就地处置系统 就地、分散配置，控制、维护2、信息集中处置系统 信息采集、通讯、远方控制.信息就地处置系统 继电维护 自动安装 同步发电机并列安装 电压、无功自动调理安装 频率及有功功率自动调理安装 低频自动减负荷安装 缺点测距、小接地选线 备用电源自投入 自动重合闸 .信息集中处置系统变电所发电厂调度中心变电所发电厂变电所. 保证电力系统在进入电力市场时代后平安、优质、经济运转的支柱。继电维护平安自动安装平安稳定控制系统电网调度自动化系统电力公用通讯网系统电力市场技术支持系统 电力系统自动化系统根本构成.按假定条件第一条件：时间性质 过去 如今 未来 1未来 预防性控制 .按假定条件

17、1、时间性质2过去 如今 基于当前所处形状的定义假定系统稳定运转，控制操作不会影响系统稳定运转 稳态控制 优化调度、经济运转、AGC、AVC假定系统不处于稳定运转形状或临界形状，控制操作目的使系统恢复系统稳定或前往正常运转形状 紧急控制 频率控制、电压控制、稳定控制 假定系统解体后，系统处于恢复形状 恢复控制 黑启动全停条件下的恢复.三 电力系统中的可调控点1、可调控点位于厂站内2、详细的可调可控点发电机组调速器调理原动机的进气量或进水量调理发电机有功功率P；发电机励磁调理器调理发电机的转子励磁电流调理发电机无功功率Q；变压器档位调理开关改动变压器绕组的匝数比和电压比调理变压器二次侧线电压；.

18、三 电力系统中的可调控点断路器控制电路的通断投入/切除发电机、变压器、线路、负荷、电容器、电抗器、制动电阻、以及电网的解列/并网；调相机励磁调理器调理调相机的转子励磁电流调理调相机无功功率值Q；静止补偿器调理晶闸管的导通角调理其无功功率Q汽轮机组快关汽门快速减少发电机有功功率值P；发电机灭磁开关快速减少发电机定子电压.电力系统中的可调控点 在一个大型电力系统中，发电时机有几百台，变压器会有上万台，而断路器那么有几万台。因此大型电力的可调可控点一定是数以万计，甚至有几十万个。 怎样管理.四、 电力系一致次系统的数据模型1、电力系一致次系统的数据模型2.1 模型 对研讨对象的有目的笼统。 笼统是指

19、从众多的事物中抽取出共同的、本质性的特征，而舍弃其非本质的特征。2.2 电力系一致次系统 模型 (1)电力系一致次系统 (2) 如何为电力系一致次系统建模 如何有目的的省略后建立电力系统的模型 .电力系一致次系统1、由发、输、变、配、用这样五个环节构成的系统，被称为电力系统。2、进展省略2.1 输电系统 发、输、变、配2.2 配电系统 输、变、配、用3、 以输电系统为例进展建模 .南方电网地理接线表示图 .以输电系统为例进展建模 1、输电系统的构成(显式) 输电线 厂站发电厂、变电站2、输电系统的构成隐式 公司管理者 控制区逻辑管理 厂站内设备发电厂设备、变电站设备 厂站的出线3、层次型的电力

20、系统模型 用树型(层次)构造表示实体类型及实体间联络的数据模型称为层次模型。.层次型的电力系一致次系统数据模型.四、电力系一致次系统数据模型 电力系统实践组织方式直接影响到电力系统运转管理方式。.五、电力系统的分层控制.大规模结合电网综合利用水力、火力、核能等发电能源，以处理能源资源与负荷分布地域间的不平衡。利用时差和季节错开负荷顶峰，减少总的装机容量 。 采用大容量机组， 节省投资和运转费用。 发生缺点时不同电网间可以相互援助。 .我国目前的电网情况特点：大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制 装机容量超越2000MW电网11个已构成500KV主网架构造1990年华中与华东实现非同

21、期联网500KV直流输电线 电网构造大大改善省调以上调度自动化系统已适用化电力公用通讯网构成.我国调度系统构成信息调度令国家调度中心网局调度中心地域调度中心省级调度中心县级调度中心直属电厂地方电厂省属电厂直属变电站地方变电所变电所省属变电站.国调职责 国家调度国调经过计算机数据通讯网与各大区电网控制中心相连，协调、确定大区电网间的联络线潮流和运转方式，监视、统计和分析全国电网运转情况。其主要义务包括：1在线搜集各大区电网和有关省网的信息，监视大区电网的重要监测点工况及全国电网运转概略，并作统计分析和消费报表。2进展大区互连系统的潮流、稳定、短路电流及经济运转计算，经过计算机数据通讯校核计算结果

22、的正确性，并向下传达。3处置有关信息，作中期、长期平安经济运转分析。.大区级调度 职责 大区调度区调按一致调度分级管理的原那么，担任跨省大电网的超高压线路的平安运转并按规定的发用电方案及监控原那么进展管理，提高电能质量和运转程度。详细义务包括：1实现电网的数据搜集和监控、经济调度以及有适用效益的平安分析。2进展负荷估计，制定开停机方案和水火电经济调度的日分配方案，闭环或开环地指点自动发电控制。3省市间和有关大区电网的供受电量方案编制和分析。4进展潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运转分析计算，经过计算机数据通讯校核各种分析计算的正确性并上报、下传。.大区级调度 职责5进展大区电网继电维护定

23、值计算及其调整实验。6大区电网中系统性事故的处置。7大区电网系统性的检修方案安排。8统计、报表及其他业务。.省级调度 职责 省级调度按一致调度，分级管理的原那么，担任省内电网的平安运转并按照规定的发电方案及监控原那么迸行管理，提高电能质量和运转程度。其详细义务包括：1实现电网的数据搜集和监控、经济调度以及有适用效益的平安分析。2进展负荷预测，制定开停机方案和水火电经济调度的日分配方案，闭环或开环地指点自动发电控制。3地域间和有关省网的供受电量方案的编制和分析。4进展潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运转分析计算，经过计算计算机数据通讯校核各种分析计算的正确性并上报、下传。.地域调度 职责详

24、细义务包括：1实现所辖地域的平安监控。2实施所辖有关站点直接站点和集控站点的开关远方操作、变压器分接头调理、电力电容器投切等。3所辖地域的用电负荷管理及负荷控制。.县级调度 职责 县级调度主要监控 110KV及以下乡村电网的运转，其主要义务有以下几点：1指挥系统的运转和倒闸操作。2充分发扬本系统的发供电设备才干，保证系统的平安运转和对用户延续供电。3合理安排运转方式，在保证电能质量的前提下，使本系统在最正确方式下运转。. 我国电力系统调度管理的方式 一致调度、分级管理、 分层控制 与电力系统的实践物理构造亲密相关，可处理可靠性、系统呼应。.调度管理的详细内容调度管理的主要内容包括：1电力系统运

25、转方案的编制；2电力系统运转控制；3电力系统运转分析；4继电维护、通讯和调度自动化等设备的运转管理，5有关规程制度的编制和人员培训等专业管理。据此，内部分为调度室科、处、运转方式室科、处、自动化室科、处、维护室科、处、通讯室科、处或公司。. 调度管理方式 根据电网管理方式不同，世界上典型的调度管理方式大致可分为三种1一致电网、一致调度 1)部分电网的一致管理、一致调度 2)国家电网的一致管理、一致调度 2结合电网、一致调度 PJM电网3结合电网、结合调度 北美电网等 .六、电力系统调度自动化系统的开展1、早期阶段2、远动技术运用于调度自动化系统中3、以计算机技术为根底的调度自动化技术的运用4、

26、调度自动化系统数据网络的建立.早期阶段 数据搜集困难，主要依托自动安装、以及调度运转人员的阅历来调度和操作，无法做到实时管理，无法及时处置事故，容易呵斥事故的而扩展化，呵斥严重损失。.远动技术运用于调度自动化系统中 计算机与相应的远动安装实现“四遥功能以及通讯设备组成系统，主要用来完成电力系统运转形状的监视包括信息的搜集、处置和显示、远间隔开关操作以及制表记录和统计等功能，普通称为数据采集与监视控制SCADA Supervisory Control And Data Acquisition。 该阶段远动安装阅历了从电子管和继电器逻辑、晶体管、集成电路的开展历程，最终进入全面的微机时代。.以计算

27、机技术为根底的调度自动化技术的运用计算机技术、通讯技术、网络技术1、远动安装的微机化，功能多样化如SOE2、主站系统的功能晋级 从最初的SCADA，功能扩展到AGC、网络分析NA、调度管理和方案功能的系统，被称为能量管理系统EMS Energy Management System。 集中式分布式开放式.调度自动化系统数据网络的建立 我国国家电力信息网作为电力工业市场化运作所必需的网络根底设备已建立为基于IP交换技术的四级网络。 网上开通的业务主要有：调度自动化系统、电子邮件效力、WWW效力、域名解析效力、办公自动化系统、管理信息系统、视频点播系统等，同时承载着实时准实时消费控制业务和管理信息业

28、务。.调度自动化的开展范围： 部分子系统管理系统 实际根底： 经典控制实际 现代控制实际 电力市场经济实际阶段 .调度自动化的开展编年史40年代：出现模拟屏，直观展现系统形状50年代：布线逻辑的远动安装及机电式的调频安装实现自动发电控制AGC 60年代：利用数字计算机实现电力系统经济调度 70年代：经济调度转移为平安调度，电网SCADA系统出现80年代：电网自动调频、有功功率经济分配的安装、自动调理系统和SCADA系统结合，成为SCADA/AGC-EDC系统 90年代：添加电网高级运用软件PAS 构成能量管理系统EMS .七、 调度自动化小结1、电力系统调度自动化的根本义务2、电力系统调度自动化的根本概念.电力系统调度自动化的根本义务保证供电优良的质量保证系统运转经济性保证供电平安保证强有力的事故处置措施.电