第六章-第二节配电系统调度自动化的基本概念

第六

章配电系统调度自动化主讲人：周英华QQ:1055455616常州机电职业技术学院第二节

配电系统调度自动化的基本概念配电系统调度自动化是由中央处理机（计算机）和远动装置等组成的配电网监控和数据收集系统，以辅助调度员做好配电网运行工作的调度方法。配电网调度自动化的功能一般只有电网监控和电网数据收集，即所谓SCADA系统。这个系统又称为调度自动化系统，它主要由变电所端的信息收集兼控制单元、数据传输通道、调度端的远动装置、中央处理机、输出显示打印和人机对话等设备组成

第二节

配电系统调度自动化的基本概念一、配电系统调度自动化的组成第二节

配电系统调度自动化的基本概念一、配电调度自动化系统的组成异常报警数据存储屏幕显示电网模拟打印输出人机对话调度中心计算机系统远动装置RTU信息收集控制配电网设备RTU信息收集控制配电网设备…………信道调度员

配电调度自动化系统控制中心图（无锡市）

调度目的：加强电网的防御体系2024/3/3第5页《电力系统安全稳定导则》规定我国电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级：第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电[单一故障(出现概率较高的故障)];第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷[单一严重故障(出现概率较低的故障)];第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失[多重严重故障(出现概率很低的故障)]。二、电网安全防御体系—电力系统三大防线2024/3/3第6页设置三道防线来确保电力系统在遇到各种事故时的安全稳定运行：第一道防线：快速可靠的继电保护、有效的预防性控制措施，确保电网在发生常见的单一故障时保持电网稳定运行和电网的正常供电;第二道防线：采用稳定控制装置及切机、切负荷等紧急控制措施，确保电网在发生概率较低的严重故障时能继续保持稳定运行;第三道防线：设置失步解列、频率及电压紧急控制装置，当电网遇到概率很低的多重严重事故而稳定破坏时，依靠这些装置防止事故扩大，防止大面积停电。二、电网安全防御体系—电力系统三大防线2024/3/3第7页三道防线措施实施的不同时刻预防控制检测到故障后紧急控制检测到越规后极端紧急控制2024/3/3第8页三道防线的概念很清晰、明确，易于操作实施。近年来我国电网没有出现全网性事故和大范围停电，应该说得益于三道防线的建设。设置三道防线是我国电网安全稳定运行成功的经验，但还应进一步采取有效措施，加强三道防线建设，不断提高电网的安全稳定运行水平。具体措施如下：(1)精心进行电网规划设计，既要加强一次电网的建设，使电网结构符合电力系统稳定导则与技术导则的要求，又要加强二次系统的配套建设，按三道防线的要求配置继电保护与安全自动装置。(2)在厂网分开、电力市场等电力体制改革情况下，更要强调电力系统的统一调度和协调的重要性。对于有关电网安全稳定的大事应立足全网大局统筹考虑，做好应付各种紧急事故的预案。二、电网安全防御体系—加强措施2024/3/3第9页具体措施如下：(3)加强二次设备管理，尤其是继电保护与安全自动装置的管理。建议对继电保护及安全自动装置进行一次全面检查，落实"反措"的执行情况，确保装置在各种可能情况下正确动作，有效制止事故时的连锁反应。(4)按新稳定导则要求，加强电网运行方式和稳定状况的分析，及时发现电网存在的问题，提出解决的方案和有效措施，做好应对重大事故的预案。二、电网安全防御体系—加强措施2024/3/3第10页具体措施如下：(5)对重要联络线的跳闸必须考虑有效的控制对策。当联络线送电功率占该电网总负荷的比例达20%以上时，应该立即采取联络线跳闸联切措施，即联络线跳闸同时在受端网切除相应数量的负荷(或送端电网联切相应容量的机组)，使系统内功率迅速重新平衡。(6)切实重视系统内由于设备跳闸、潮流突然转移引起线路、变压器的过载问题，消除设备严重过载的最有效措施是用过载控制装置根据过载情况自动切除相应数量的电源或负荷。二、电网安全防御体系—加强措施2024/3/3第11页具体措施如下：(7)在电网遇到多重性故障，如断路器拒动、保护误动或拒动、多回线相继跳闸引起断面断开等严重事故，应依靠第三道防线的措施，即：①配置失步解列装置，当系统失去同步时在预定的解列点将系统解列为两个部分，防止事故扩大，但需注意解决各解列装置之间的协调配合;网间联络线还应根据需要配置低频解列及低压解列的装置，以便在紧急状态下隔离事故电网;②配置足够的低频减载装置，在系统有功功率缺额时自动切负荷;配置过频切机装置，在有功功率过剩时自动切机;③配置低电压自动切负荷装置，在系统无功功率缺额时自动切除相应的负荷，维持系统的电压稳定。二、电网安全防御体系—加强措施2024/3/3第12页具体措施如下：(8)加强对继电保护及安全自动装置运行技术人员的培训，制定严格的运行管理规程和规定，做好装置的运行维护工作，确保装置动作的正确性。(9)重视电网安全稳定控制方面新技术的研究和应用。例如在线稳定控制决策系统，实现电力系统在线安全稳定分析和决策控制，并为电力系统调度运行人员提供预防性控制的提示及紧急事故处理的建议。二、电网安全防御体系—加强措施2024/3/3第13页2024/3/3第14页2024/3/3第15页电力系统状态分类（补充）1.设备状态-一般可划分为运行、停机、备用（热备用和冷备用）和检修四种状态2.电力系统运行状态—正常、警戒、紧急、系统崩溃和恢复状态3.电力系统约束——分为等式约束和不等式约束2024/3/3第16页

三、配电调度自动化系统的主要功能2024/3/3第17页2024/3/3第18页监视控制与数据收集——SCADA数据收集模拟量（测量量）状态量（开关量）积分量（电能量）监视状态量监视模拟量限值监视模拟量趋势监视数据质量监视事件处理控制功能投切控制调节控制顺序控制计划控制具有时间标志的数据历史数据计划数据备份数据

见103页：表6-1，6-2，6-3，6-42024/3/3第19页2024/3/3第20页高级应用软件定义高级应用软件是构建在系统平台和SCADA系统之上的所有电力系统分析和控制软件的总称。软件功能丰富，且互为补充。高级应用软件为用户提供了针对电力系统进行分析和控制的工具。高级应用软件分为能量管理级和网络分析级两大类。高级应用软件的设计思想“自上而下”“一体化设计”“由需求定功能”“具有中国特色”高级应用软件简介2024/3/3第21页能量管理级：利用电力系统的总体信息（频率，时差、发电功率、交换功率等）进行调度决策，主要目的在于该改善运行的经济特性。该级别的应用软件正在逐渐被电力市场的各种交易软件所代替。传统的能量管理级应用软件正处在深刻的变革中。网络分析级：网络分析级的特点是利用电力系统全面信息进行分析和决策，主要目标是提高运行的安全性；这一级应用软件将电力系统运行的安全性与经济性统一考虑。随着电力系统运行方式面向电力市场转化，网络分析级应用软件在调度自动化中的地位日臻重要。高级应用软件的分类2024/3/3第22页能量管理级简介2024/3/3第23页能量管理级包括：负荷预测子系统（短期、中期和长期）发电计划机组组合检修计划燃料计划水电计划交换计划（交易计划）（发电厂报价决策系统）（辅助服务）2024/3/3第24页能量管理应用软件-负荷预测功能

根据数天或数周前（包括相似日）的历史负荷数据，预测未来的系统负荷。分为短期和超短期负荷预测。可以分区、分类型进行负荷预测。负荷预测应全面考虑气象条件对负荷的影响。概述超短期负荷预测短期负荷预测中期负荷预测长期负荷预测实时数据收集短期负荷预测超短期负荷预测中期负荷预测长期负荷预测2024/3/3第25页各类负荷预测一览预测类型预测周期用途模型超短期数分钟~数小时AGC，安全监视线性短期日~周调度计划线性+周期中期月~年调度计划线性+周期长期年~数年规划线性+周期能量管理应用软件-负荷预测2024/3/3第26页能量管理应用软件-自动发电控制（AGC）使发电自动跟踪电力系统负荷变化；响应负荷和发电的随机变化，维持电力系统频率为规定值（50Hz）；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；对周期性的负荷变化按发电计划调整出力，对偏离预计的负荷，实现在线经济负荷分配；监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求。网络分析级简介2024/3/3第27页网络分析级包括：网络建模网络拓扑实时网络状态分析母线负荷预测调度员潮流静态安全分析（预想故障分析）短路电流计算安全约束调度最优潮流暂态稳态分析电压稳定分析网络分析级-网络建模2024/3/3第28页

建立网络的分析模型。网络建模分为结构建模和参数建模两部分。1）参数建模就是将网络中各元件的物理参数按照一定的规则输入到网络数据库中（由平台提供）。2）结构建模就是将网络的连接关系输入到数据库中。通过网络建模，将电力系统从实际的物理系统变成可供分析数学系统。2024/3/3第29页2024/3/3第30页2024/3/3第31页功能由SCADA量测数据确定实时网络结线分析（拓扑）及运行状态。功能包括：实时网络拓扑、状态估计、不良数据检测与辨识、母线负荷预测模型的维护、变压器分接头估计、测量误差估计、网络状态监视和实时网损修正计算等。实时网络状态分析调度员潮流2024/3/3第32页功能

潮流是电力系统分析的基本工具。调度员潮流是在基本潮流算法基础上加以扩展，通过提高潮流的收敛性和可操作性从而达到能实时应用的程度。调度员潮流的数据源包括：读取实时运行方式（状态估计结果），读取由发电计划和负荷预测所组成的未来方式，读取以前保存的历史方式，还可以由用户（调度员）在单线图上设置假想运行方式。用户可以在单线图上控制和调整系统潮流，也可以由潮流提供的分析画面分析系统的潮流特性。

原理与方法1）牛顿拉夫逊法2）快速分解法3）保留非线性法4）最优乘子法……2024/3/3第33页调度员潮流线路拓扑结构调整无功联合调整线路有功功率调整基本潮流控制环收敛调度员潮流控制环2024/3/3第34页调度员潮流新建运行方式预想故障分析安全约束调度实时运行方式保存运行方式取运行方式送假想运行方式变化运行方式最优潮流短路电流计算调度员培训模拟调度工程师潮流暂态稳定分析开关动作计划电压调节计划发电计划母线负荷预报调度员潮流与其它应用软件的关系2024/3/3第35页最优潮流功能包括经济调度和潮流两方面的功能，可以针对不同的约束采用不同的控制变量实现不同的目标达到最小。最优潮流可以比较容易的处理潮流约束问题，因而可以替代安全约束调度，也可以用来做电压无功优化。典型算法梯度法难点是处理不等式约束牛顿法采用互补线性规划处理不等式约束采用稀疏矩阵技术提高计算速度难点处理离散变量2024/3/3第36页静态安全分析功能

提供灵活和直观的方式定义预想故障（开断类型故障、投入类型故障），并能够对故障进行分组（故障组）。分析时对指定的故障组中的故障进行快速扫瞄，筛选出其中具有潜在危险的预想故障，并能自动（或由用户手动）对具有潜在危险的故障进行详细（潮流）分析。最后给出分析报告，做出相应的策略。故障定义和维护定义预想故障定义故障组故障扫描间接法直接法故障详细分析潮流分析最优计算2024/3/3第37页短路电流计算功能

计算假想方式下各种形态的短路电流，用于校核开关的开断容量和调整继电保护整定值。原理与方法对称分量法阻抗矩阵法稀疏导纳矩阵法

2024/3/3第38