电力系统调度自动化-课件

第5章电力系统调度自动化第5章1５.1概述保证供电优良的质量保证系统运行经济性保证供电安全保证强有力的事故处理措施一、电力系统调度的基本任务

控制电力系统运行方式，使之在正常和事故轻况下，安全经济高质量的供电．５.1概述保证供电优良的质量一、电力系统调度的基本任务2１、保证供电优良的质量（1）电能质量要求U=UN,f=fN（2）措施∑Pg=∑Pload∑Qg=∑Qload１、保证供电优良的质量（1）电能质量要求32、保证系统运行经济性（2）在确定的网络结构下，系统运行经济性取决于调度方案大机组比小机组效率高新机组比旧机组效率高高压输电比低压输电经济（1）规划是系统运行经济性的前提电厂选址、输电线路的长度与电压等级2、保证系统运行经济性（2）在确定的网络结构下，系统运行经济43、保证供电安全，承受事故冲击（1）事故原因外因雷雨、风暴、雪鸟兽内因设备内部隐患人员操作水平欠佳（2）预想事故分析对运行的系统，预想若干事故进行分析、计算，选择适当运行方式。3、保证供电安全，承受事故冲击（1）事故原因（2）预想事故分54保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施恢复运行4保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施6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二、电力系统的分区分级调度国家调度机构二、电力系统的分区分级调度7国家调度中心网局调度中心地区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家调度中心网局调度中心地区调度中心省级调度中心县级调度中心8能量管理系统（EMS）监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换协调功能：安全监控、调度管理、计划三、电力系统调度自动化系统的功能电力系统监控系统（SCADA）监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换三、电力系统9第一阶段：

布线逻辑式远动技术四遥：遥测、遥信、遥控、遥调第二阶段：计算机技术SCADA——EMS第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术集中式——分布式——开放式四、调度自动化的发展第一阶段：布线逻辑式远动技术四、调度自动化的发展105.2远方终端（RTU）第五章电力系统调度自动化课件11一、远方终端的概念远方终端（RTU）又称远动终端，是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，检测并传输各终端（发电厂或变电站）的信息，并执行调度中心发给厂、所的命令。一、远方终端的概念远方终端（RTU）又称远动终端，是电12二、远方终端的任务数据采集数据通信执行命令其他功能二、远方终端的任务数据采集131、数据采集（1）模拟量：P、Q、U、I（2）数字量：电厂坝前、坝后水位等（3）脉冲量：脉冲电能表的输出脉冲（电能计量）（4）开关量：断路器、隔离开关、继电保护的状态YCYX1、数据采集（1）模拟量：P、Q、U、I（2）数字量：电厂坝142、数据通信向调度中心发送采集的本厂、所数据接收调度端下达的各种命令2、数据通信向调度中心发送采集的本厂、所数据153、执行命令根据接收的命令，完成YK、YT操作YK：YXYT：YC3、执行命令根据接收的命令，完成YK、YT操作164、其他功能当地功能：显示、打印自诊断功能：死机自动恢复，自动监视主、备用通信信道及切换功能4、其他功能当地功能：显示、打印17三、RTU的结构主CPU分CPU地址总线：选通三、RTU的结构主CPU分CPU地址总线：选通18四、模入模出通道1、模入通道逐次逼近式V/F转换式四、模入模出通道1、模入通道19（1）逐次逼近式电压形成回路采样保持低通滤波多路转换开关A/D转换（1）逐次逼近式电压形成回路采样保持低通滤波多路转换开关A/20电压形成回路香农定理：采样频率≥2倍输入信号最高频率限制输入信号最高频率，降低采样频率低通滤波电量变换强弱电信号隔离电压形成回路香农定理：采样频率≥2倍输入信号最高频率低通滤波21A/D转换：模拟天平称重法，最高电压砝码与之比较电压砝码总和多路转换开关：受CPU控制的高速电子切换开关，被选通的一路可进入A/D转换器A/D转换：多路转换开关：22五、开入开出通道

开入：光电耦合器开出：光敏三极管五、开入开出通道

开入：光电耦合器开出：光敏三极管235.3数据通信的通信规约5.3数据通信的通信规约24一、并行传输与串行传输

1基本原理并行传输机理：8位二进制，8+1根线，每根线传送一位码元特点：传输速度快（百兆字节/s），通信规约简单所需信号线多，成本高应用：传输距离短、高速的场合串行传输机理：一回传输线（2根），一个一个码元传输特点：所需信号线少，成本低传输速度慢，通信规约复杂应用：厂、所与调度普遍应用 一、并行传输与串行传输

1基本原理并行传输252串行数据的发送和接收

3串行传输的格式

（1）异步传输存在起始位和终止位，有效信息比低，传输效率低（2）同步传输无起始位和终止位，有效信息长，传输效率高2串行数据的发送和接收

3串行传输的格式

（1）异步传输26二、数据通信中的传输速率和误码率码元：每个信号脉冲为一个码元（1，0）或（+1，-1）数码率：每秒传送码元数，Bd信息速率：系统每秒传送的信息量，bit误码率：数据传输后错误码元数与总码元数之比，10-5或

10-6差错控制：对错误信号进行纠正，奇校验和偶校验

二、数据通信中的传输速率和误码率码元：每个信号脉冲为一个码元27奇校验和偶校验奇校验：使检测到的代码中“1”的个数为奇数偶校验：使检测到的代码中“1”的个数为偶数有效信息1011001附加奇校验位1合成码1011001[1]1010001110010011有效信息1011001附加奇校验位0合成码1011001[0]1011001110010010奇校验和偶校验奇校验：使检测到的代码中“1”的个数为奇数有效28三、数据通信方式数据单向传送，只能发送或只能接受指令可互为发、收端，采用切换方式分时交替进行可同时发送和接收数据。4线三、数据通信方式数据单向传送，只能发送或只能接受指令可互为发29五、远距离数据通信系统的基本模型信源：电网中各种信息源，P、Q、U、I等信源编码器：A/D转换等信道编码器：保护所传送的信息内容，增加保护码元调制解调器：将基带数字信号调制传送，减弱干扰信道：信号远距离传送的载体五、远距离数据通信系统的基本模型信源：电网中各种信息源，P30六、数字信号的调制与解调1调制与解调的意义基带数字信号谐波成分多，占用频带很宽传统信道多为模拟信号设计直接进行传输波形畸变较大，容易失真调制器（Modulator）解调器（Demodulator）六、数字信号的调制与解调1调制与解调的意义312调制方法数字调幅数字调频数字调相绝对相对2调制方法数字调幅32七、局域网及其应用令牌环以太网

七、局域网及其应用33八、现场总线RS-422/RS485实时性差；主从控制现场总线双向串行的多节点数字通信系统七、局域网及其应用令牌环以太网

八、现场总线七、局域网及其应用令牌环34九、通信规约1基本问题（1）概念（2）内容语言；操作步骤；查错及其应对方法（3）组成代码；控制字符；格式；应答方式；通信方式…九、通信规约1基本问题35循环式通信规约（按约定的次序循环发送）占用通道多问答式通信规约（有问必答，无问不答）多台RTU共用一个通道提高数据传送速度通道适应性强2、种类2、种类36十、通信信道电力载波通信光纤通信微波中继通信十、通信信道371电力载波通信可靠性高经济性好，无需单独架设和维护线路电力系统基本通信方式1电力载波通信可靠性高382光纤通信形式上为有线通信方式优越的通信性能2光纤通信形式上为有线通信方式393微波中继通信频带宽，300MHz~300GHz抗干扰性强，通信稳定方向性强设备复杂，技术要求水平高3微波中继通信频带宽，300MHz~300GHz405.4调度中心的计算机系统5.4调度中心的计算机系统411前置机（1）值班主机与系统服务器及SCADA工作站通信与各RTU通信，通信规约处理切换装置的动作设置终端服务器的参数（2）备用主机监听值班主机工作情况监听次要通道的信息1前置机（1）值班主机422终端服务器16个串行通信口双备份64个RTU需要8台终端服务器2终端服务器16个串行通信口433切换方式模式一模式二4通道设备调制解调器：模拟信号光电隔离板：数字信号长线驱动器：数字信号，电缆较长3切换方式模式一4通道设备445.5自动发电控制5.5自动发电控制45一、AGC的基本功能1、使发电自动跟踪电力系统负荷变化2、响应负荷的发电的随机变化，维持电力系统频率为额定值3、在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交换功率为计划值4、对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率5、监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求一、AGC的基本功能1、使发电自动跟踪电力系统负荷变化46二、AGC的一般过程基点功率Pi调节功率PR期望功率P二、AGC的一般过程基点功率Pi47三、AGC与其他应用软件的关系发电计划水电计划交换计划检修计划状态估计安全约束三、AGC与其他应用软件的关系发电计划48四、发电计划发电计划：火电系统经济调度水电计划：水火电协调计划交换计划自协调方式电力交易市场模式协商调度模式检修计划发电计划是EMS中发电级的核心应用软件四、发电计划发电计划：火电系统经济调度发电计划是EMS中发电49五、电力系统负荷预测

1分类按范围按时间1小时以内，用于质量控制、安全监视、预防控制1日到1周，火电分配，水火协调1月到1年，机组检修数年到数十年，电源发展，网络规划五、电力系统负荷预测

1分类1小时以内，502电力系统负荷预测的要求及影响因素要求：精度影响因素：负荷变化规律模型算法2电力系统负荷预测的要求及影响因素要求：精度513电力系统负荷预测的模型

L(t)=B(t)+W(t)+S(t)+V(t)时刻t的正常负荷分量时刻t的天气敏感负荷时刻t的特别事件负荷时刻t的随机分量负荷3电力系统负荷预测的模型时刻t的正常负荷分量时刻t的524电力系统负荷预测的方法线性外推法线性回归法时间序列法卡尔曼滤波法人工神经网络法灰色理论4电力系统负荷预测的方法53第5章电力系统调度自动化第5章54５.1概述保证供电优良的质量保证系统运行经济性保证供电安全保证强有力的事故处理措施一、电力系统调度的基本任务

控制电力系统运行方式，使之在正常和事故轻况下，安全经济高质量的供电．５.1概述保证供电优良的质量一、电力系统调度的基本任务55１、保证供电优良的质量（1）电能质量要求U=UN,f=fN（2）措施∑Pg=∑Pload∑Qg=∑Qload１、保证供电优良的质量（1）电能质量要求562、保证系统运行经济性（2）在确定的网络结构下，系统运行经济性取决于调度方案大机组比小机组效率高新机组比旧机组效率高高压输电比低压输电经济（1）规划是系统运行经济性的前提电厂选址、输电线路的长度与电压等级2、保证系统运行经济性（2）在确定的网络结构下，系统运行经济573、保证供电安全，承受事故冲击（1）事故原因外因雷雨、风暴、雪鸟兽内因设备内部隐患人员操作水平欠佳（2）预想事故分析对运行的系统，预想若干事故进行分析、计算，选择适当运行方式。3、保证供电安全，承受事故冲击（1）事故原因（2）预想事故分584保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施恢复运行4保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施59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二、电力系统的分区分级调度国家调度机构二、电力系统的分区分级调度60国家调度中心网局调度中心地区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家调度中心网局调度中心地区调度中心省级调度中心县级调度中心61能量管理系统（EMS）监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换协调功能：安全监控、调度管理、计划三、电力系统调度自动化系统的功能电力系统监控系统（SCADA）监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换三、电力系统62第一阶段：

布线逻辑式远动技术四遥：遥测、遥信、遥控、遥调第二阶段：计算机技术SCADA——EMS第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术集中式——分布式——开放式四、调度自动化的发展第一阶段：布线逻辑式远动技术四、调度自动化的发展635.2远方终端（RTU）第五章电力系统调度自动化课件64一、远方终端的概念远方终端（RTU）又称远动终端，是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，检测并传输各终端（发电厂或变电站）的信息，并执行调度中心发给厂、所的命令。一、远方终端的概念远方终端（RTU）又称远动终端，是电65二、远方终端的任务数据采集数据通信执行命令其他功能二、远方终端的任务数据采集661、数据采集（1）模拟量：P、Q、U、I（2）数字量：电厂坝前、坝后水位等（3）脉冲量：脉冲电能表的输出脉冲（电能计量）（4）开关量：断路器、隔离开关、继电保护的状态YCYX1、数据采集（1）模拟量：P、Q、U、I（2）数字量：电厂坝672、数据通信向调度中心发送采集的本厂、所数据接收调度端下达的各种命令2、数据通信向调度中心发送采集的本厂、所数据683、执行命令根据接收的命令，完成YK、YT操作YK：YXYT：YC3、执行命令根据接收的命令，完成YK、YT操作694、其他功能当地功能：显示、打印自诊断功能：死机自动恢复，自动监视主、备用通信信道及切换功能4、其他功能当地功能：显示、打印70三、RTU的结构主CPU分CPU地址总线：选通三、RTU的结构主CPU分CPU地址总线：选通71四、模入模出通道1、模入通道逐次逼近式V/F转换式四、模入模出通道1、模入通道72（1）逐次逼近式电压形成回路采样保持低通滤波多路转换开关A/D转换（1）逐次逼近式电压形成回路采样保持低通滤波多路转换开关A/73电压形成回路香农定理：采样频率≥2倍输入信号最高频率限制输入信号最高频率，降低采样频率低通滤波电量变换强弱电信号隔离电压形成回路香农定理：采样频率≥2倍输入信号最高频率低通滤波74A/D转换：模拟天平称重法，最高电压砝码与之比较电压砝码总和多路转换开关：受CPU控制的高速电子切换开关，被选通的一路可进入A/D转换器A/D转换：多路转换开关：75五、开入开出通道

开入：光电耦合器开出：光敏三极管五、开入开出通道

开入：光电耦合器开出：光敏三极管765.3数据通信的通信规约5.3数据通信的通信规约77一、并行传输与串行传输

1基本原理并行传输机理：8位二进制，8+1根线，每根线传送一位码元特点：传输速度快（百兆字节/s），通信规约简单所需信号线多，成本高应用：传输距离短、高速的场合串行传输机理：一回传输线（2根），一个一个码元传输特点：所需信号线少，成本低传输速度慢，通信规约复杂应用：厂、所与调度普遍应用 一、并行传输与串行传输

1基本原理并行传输782串行数据的发送和接收

3串行传输的格式

（1）异步传输存在起始位和终止位，有效信息比低，传输效率低（2）同步传输无起始位和终止位，有效信息长，传输效率高2串行数据的发送和接收

3串行传输的格式

（1）异步传输79二、数据通信中的传输速率和误码率码元：每个信号脉冲为一个码元（1，0）或（+1，-1）数码率：每秒传送码元数，Bd信息速率：系统每秒传送的信息量，bit误码率：数据传输后错误码元数与总码元数之比，10-5或

10-6差错控制：对错误信号进行纠正，奇校验和偶校验

二、数据通信中的传输速率和误码率码元：每个信号脉冲为一个码元80奇校验和偶校验奇校验：使检测到的代码中“1”的个数为奇数偶校验：使检测到的代码中“1”的个数为偶数有效信息1011001附加奇校验位1合成码1011001[1]1010001110010011有效信息1011001附加奇校验位0合成码1011001[0]1011001110010010奇校验和偶校验奇校验：使检测到的代码中“1”的个数为奇数有效81三、数据通信方式数据单向传送，只能发送或只能接受指令可互为发、收端，采用切换方式分时交替进行可同时发送和接收数据。4线三、数据通信方式数据单向传送，只能发送或只能接受指令可互为发82五、远距离数据通信系统的基本模型信源：电网中各种信息源，P、Q、U、I等信源编码器：A/D转换等信道编码器：保护所传送的信息内容，增加保护码元调制解调器：将基带数字信号调制传送，减弱干扰信道：信号远距离传送的载体五、远距离数据通信系统的基本模型信源：电网中各种信息源，P83六、数字信号的调制与解调1调制与解调的意义基带数字信号谐波成分多，占用频带很宽传统信道多为模拟信号设计直接进行传输波形畸变较大，容易失真调制器（Modulator）解调器（Demodulator）六、数字信号的调制与解调1调制与解调的意义842调制方法数字调幅数字调频数字调相绝对相对2调制方法数字调幅85七、局域网及其应用令牌环以太网

七、局域网及其应用86八、现场总线RS-422/RS485实时性差；主从控制现场总线双向串行的多节点数字通信系统七、局域网及其应用令牌环以太网

八、现场总线七、局域网及其应用令牌环87九、通信规约1基本问题（1）概念（2）内容语言；操作步骤；查错及其应对方法（3）组成代码；控制字符；格式；应答方式；通信方式…九、通信规约1基本问题88循环式通信规约（按约定的次序循环发送）占用通道多问答式通信规约（有问必答，无问不答）多台RTU共用一个通道提高数据传送速度通道适应性强2、种类2、种类89十、通信信道电力载波通信光纤通信微波中继通信十、通信信道901电力载波通信可靠性高经济性好，无需单独架设和维护线路电力系统基本通信方式1电力载波通信可靠性高912光纤通信形式上为有线通信方式优越的通信性能2光纤通信形式上为有线通信方式923微波中继通信频带宽，300MHz~300GHz抗干扰性强，通信稳定方向性强设备复杂，技术要求水平高3微波中继通信频带宽，300MHz~300GHz935.4调度中心的计算机系统5.4调度中心的计算机系统941前置机（1）值班主机与系统服务器及SCADA工作站通信与各RTU通信，通信规约处理切换装置的动作设置终端服务器的参数（2）备用主机监听值班主机工作情况监听次要通道的信息1前置机（1）值班主机952