第三版(王葵、孙莹编)第五章电力系统调度自动化

1第五章电力系统调度自动化2电力是一种商品，它的生产、流通、消费具有一般商品的属性。31．产品不可大规模储存性；42．生产和消费的同时性；3．系统地域广阔，不同地域产品质量可能不同；4．产品质量不完全决定于生产环节；5．恶性连锁事故的破坏性。安全状态警戒状态恢复状态紧急状态正常状态预防控制紧急控制恢复控制5扰动有功功率不平衡无功功率不平衡频率变化负荷有功功率变化动能和电磁能转化频率控制单元作用电压变化负荷无功功率变化电压控制单元作用一次调频二次调频快关汽门电气制动切机切负荷励磁变压器抽头并联电容、电抗器串联电容调相机FACTS67保证系统供电质量；电压偏移；频率偏移；波形畸变；提供强有力的事故处理能力提高系统运行的经济性；合理的运行方式；保证一定的安全裕度；具有足够承受事故冲击能力；电力系统是人类创造的最复杂的工程系统；◦规模庞大、信息量巨大、实时性要求很高8负荷在短时间内以及长时间内都是在不断变化的；趋势的规律性以及短期的偶然性大部分系统暴露于外部扰动之下；雷击；风；树；车辆；飞行物；鸟；小动物；误操作；恶劣天气（冰）；9设备状况的不可严格监测设备故障不可完全避免人在设备安装、维护中的不确定因素。工程人员素质参差不齐、设备参数设置错误、误操作10早期电话调度：反应慢，得到的信息是历史的，不一致的做出的判断和决策是不可靠的主要由厂站端的运行人员就地完成大部分监控功能厂站端人员不了解系统状态，不了解全局大规模电力系统的需求－SCADA的必要性：实时了解系统的运行状态迅速、准确、可靠地将厂站端信息传送到调度中心迅速、准确、可靠地执行下发命令1112SCADA:SupervisoryControlAndDataAcquisition不是一个全面的控制系统,主要是基于管理层面的位于硬件顶层的软件系统,通过PLC,RTU等模块与被控系统联系广泛应用于工业的过程控制系统中运行于DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX等操作系统之上是一种软实时的控制系统，在电力系统中它是一个复杂的计算机群数据采集、命令控制-RTU13数据传输–信道数据的处理–主站计算机主站计算机电力系统RTU信道14电力系统SCADAActualFixedAccuratesimulation快照状态估计拷贝电力系统AGCAVC在线闭环控制操作控制在线开环控制电力系统调度计划、模拟和培训离线分析和规划培训模式SCADA是调度的“眼”和“手”数据流分类控制任务分类SCADA系统平台数据采集15数据预处理信息显示和报警遥控和遥调操作信息统计、储存和打印事故追忆（PDR）和事件顺序记录（SOE）调度控制系统的状态监视和控制16国调；网调；省调；地调；县调；支撑平台子系统◦整个系统的最重要基础，实现全系统统一平台，数据共享。支撑平台子系统包括数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统运行管理等。17SCADA子系统包括数据采集，数据传输及处理，计算与控制、人机界面及告警处理等。高级应用软件PAS(PowersystemApplicationSoftware)子系统◦包括网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮流、静态安全分析、无功优化、故障分析及短期负荷预报等一系列高级应用软件。18调度员仿真培训系统DTS（DispatcherTrainingSimulator）包括电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员控制机三部分。调度员仿真培训（DTS）与实时SCADA/EMS系统共处于一个局域网上，DTS本身由2台工作站组成，一台充当电网仿真和教员机，另一台用来仿真SCADA/EMS和兼做学员机。AGC/EDC（AutomaticGenerationControl/EconomicDispatchControl）子系统◦自动发电控制和在线经济调度（AGC/EDC）是对发电机出力的闭环自动控制系统，不仅能够保证系统频率合格，还能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围，同时，还能使全系统发电成本最低。19调度管理信息子系统DMIS(DispatcherManagementInformationSystem)调度管理信息系统属于办公自动化的一种业务管理系统，一般并不属于SCADA/EMS系统的范围。它与具体电力公司的生产过程、工作方式、管理模式有非常密切的联系，因此总是与某一特定的电力公司合作开发，为其服务。当然，其中的设计思路和实现手段应当是共同的。（1）电网调度自动化的初级阶段◦安装于各厂站的远动装置，采集各机组出力、各线路潮流和各母线电压等实时数据，以及各断路器等开关的实时状态，然后通过远动通道传给调度中心并直接显示在调度台的仪表和系统模拟屏上。◦调度员可以随时看到这些运行参数和系统运行方式。还可以立刻“看到”断路器的事故跳闸(模拟屏上相应的图形闪光)。◦遥测、遥信方式的采用等于给调度中心安装了“千里眼”，可以有效地对电力系统的运行状态进行实时的监视。◦远动技术还进一步提供了遥控、遥调的手段，采用这些手段，可以在调度中心直接对某些开关进行合闸和断开的操作，对发电机的出力进行调节；“千里手”。20（2）电网调度自动化的第二阶段◦电力系统调度自动化的第二个发展阶段，是电子计算机在电力系统调度工作中的应用；◦1965年美国、加拿大和其它一些国家的电力系统大停电事故，使人们开始认识到，安全问题比经济调度更重要，一次大面积停电事故给国民经济造成的损失，远远超过许多年的节煤效益；◦计算机系统应首先参与电力系统的安全监视和控制。这样，就出现了SCADA系统，出现了AGC／EDC以及电力系统安全分析等许多功能。◦“大脑”21（3）电网调度自动化系统的快速发展阶段◦随着计算机技术、通信技术和网络技术的飞速发展，SCADA／EMS技术进入了一个快发展阶段；◦经历了从集中式到分布式又到开放分布式的三代推进；◦新的开放系统结构应采用“面向对象”的技术，将各种应用按“组件”接口规范进行“封装”，形成可以在不同软硬件系统上“即插即用”的“组件”。实现软件的“即插即用”，这是软件发展的理想目标。2223原始通信技术◦语言、烽火；24通信指信息的传递；通信的要素目的是传送信息；信息；两点之间；媒介：信息传输的载体；规约；1838年，莫尔斯（Morse）发明有线电报；251873年，麦克斯韦（Maxwell）提出电磁波理论；1876年，贝尔（Bell）发明电话；1876年，马可尼、波波夫发明无线电报；1907年，电子管的发明促使通信技术迅速发展；1918年，调幅广播和超外差收音机问世；1930年代，调制理论和多路复用技术取得重大进展，调频广播和电视先后开通；26信源、信宿；信道：有线、无线；发信设备；收信设备；按传输信号性质分类◦模拟通信系统；◦数字通信系统；27按传输媒体分类有线通信系统：电话、有线电视、电力载波、光纤；无线通信系统：微波、卫星、移动通信；28码元数据通信中，传送的是一个个离散脉冲信号，故把每个信号脉冲称为一个码元。；数码率每秒传送的码元数，以Bd（波特）为单位；波特率信息速率系统每秒传送的信息量。信息量以比特（bit）为单位，信息速率的单位就是bit/s（比特/秒）；在信息用二进制表示时，每个码携带1bit信息量，这时的数码率与信息速率是相同的。常见的传输速度：200，600，1200，2400，4800，9600(Microwave)29误码传输中发生错误的码元误码率数据经传输后发生错误的码元数与总传输码元数之比，称为误码率。在电网远动通信中，一般要求误码率应小于10－5数量级误码率与线路质量、干扰大小等因素有关，为了减小误码率，要采用各种检错、纠错的措施加以保护。30差错控制在信息传送过程常会出现各种干扰，使所传输的信号码元发生差错，如某位1变成0或0变成1；在一个实用的通信系统中一定要能发现（检测）这种差错，并采取纠正措施，把出错控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是差错控制。奇偶校验采用偶校验传送7位二进制信息，则在传送的7个信息位后加上一个偶校验位，如前7位中1的个数是偶数，则第8位加0，如前7位中1的个数是奇数，则第8位加1；这样使整个字符代码（共8位）中1的个数恒为偶数；接收端如检测到某字符代码中“1”的个数不是偶数，即可判断为错码而不予接收；31二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息调制和解调器调幅调频调相传输信道是指信号传送时所经过的通道，有狭义与广义之别。32狭义信道也称传输媒体，分为有线和无线两类。架空线、同轴电缆等属前者，电磁波自由传输空间属后者。广义信道包括调制信道和编码信道。当前常用的载波属调制信道，微波属编码信道。33电力线载波，30～500kHz高频信号微波，2～13GHz高频信号光纤，500MHz以上带宽卫星电话线34发端信道收端单工：单方向传输发端信道半双工：可不同时上下行双向传输收端收端发端发端信道双工：可同时上下行双向传输收端收端发端信道35电压、电流、功率变送器采样开关模拟量数字量A/D转换编码调制发送机译码解调接收机A/D转换显示报警打印直流采样厂站端调度中心省去该框为交流采样信道36电力通信网及其特点我国已建成基于六大跨省电网的全国互联电网，装备水平日益提高，自动化技术在发、输、变、配、用等各个环节广泛采用；37电力工业自动化的发展与电力通信的发展相互促进；1978年国家批准建设电力专用通信网；（1）传送电力系统远动、保护、负荷控制、调度自动化等运行、控制信息，保障电网安全、经济运行；38（2）传输各种生产指挥和企业管理信息，为电力系统的现代化提供高速率、高可靠性的信息传输系统；电力通信网的特点已存在规模庞大的公用通信网，为什么还要另建一个专用电力通信网？由电力系统运行的特点和对安全性的特殊要求决定；39（1）实时性信息的传输延时必须很小；由电力系统事故的快速性所要求；公网常遇到”占线”、“不通”情况，不能满足电力系统要求；电力通信具有以下特点：（2）可靠性信息传输必须高度可靠、准确，不能出错，否则控制命令传输错误可能导致灾难性后果；40（3）连续性由于电力生产的不间断性，电力系统的许多信息需要占用专门信道，长期连续传送，在公网通信中难以实现；（4）信息量较少电力通信主要传送电力系统的生产、控制、管理信息，电力通信系统的容量比公网小；（5）网络建设可利用电力系统独特资源利用高压输电线进行载波通信，利用电力杆塔假设光纤等；41电力系统数据传输模式按发动通信传输的模式来划分，有一下几种类型：42循环传输模式发送端按规定的顺序，周期性地主动将远动信息送给主站，一帧一帧周而复始不断传送。不需主站干予；只需使用单向信道；即使数据毫无变化，也照样发送，正常情况下信道利用率不高。自发（事件发动）传输模式◦只有在发送端发生事件时（例如开关位置状态发生变化，测量值得变动超过预定范围等）才向主站发送信息。◦有事件发生就立即向主站传送数据，最适合实时性的要求。◦减轻了正常运行情况下信道的负担，但在异常或事故情况下传送的工作量将大量增加。◦自发传输模式通常和其它传输模式组合使用。43按请求（问答或轮询）传输模式◦主站作为发动通信的一方，由它向被控站发出命令，被控站则按请求发送有关信息。◦可以要求发送某一远动信息，也可以要求某些，方式灵活。◦问答传输模式要双工通信，因此需要双工信道。◦通常由主站逐一轮询各个子站，如此循环不息。4445以上是三种基本传输模式，实际应用中传输模式通常是它们的组合。例如将循环传输模式与自发传输模式组合，在正常情况下以循环传输模式工作，当发生紧急情况时，例如断路器跳闸，就插入事件发动传输，即优先插入遥信变位信息传输。待紧急信息传送完毕后，再恢复正常的循环传输模式。在各种模式组合时，事件