调度自动化

调度自动化北京国电通网络技术有限公司2014年1月提纲三、电力调度自动化系统的结构及组成一、电力系统的分层控制二、电力调度自动化系统的概念和作用四、电力调度自动化系统的功能正常状态（满足负荷需求，进行经济运行，有一定安全储备）恢复状态（重新并列，恢复对用户供电）系统崩溃（切机、切负荷、断开线路）警戒状态（预防性控制）紧急状态（紧急控制）警戒状态指系统整体仍处于安全规定的范围，但个别元件或局部网络的运行参数已临近安全范围的阈值。一旦发生扰动，就会使系统脱离正常状态而进入紧急状态。处于警戒状态时，应采取预防控制措施使之返回安全状态。从宏观上讲，电力系统的运行状态可分为正常状态和非正常状态，又可将其进一步细分为正常状态、警戒状态、紧急状态、崩溃状态和恢复状态。正常状态指电力系统的频率、各点的电压、各元件的负荷均处于规定的允许值范围，并且，当系统由于负荷变动或出现故障而引起扰动时，仍不致脱离正常运行状态。由于电能的发、输、用在任何瞬间都必须保证平衡，而用电负荷又是随时变化的，因此，安全状态实际上是一种动态平衡，必须通过正常的调整控制才能得以保持。紧急状态指正常状态的电力系统受到扰动后，一些快速的保护和控制已经起作用，但系统中某些枢纽点的电压仍偏移，超过了允许范围；或某些元件的负荷超过了安全限制，使系统处于危机状况。紧急状态下的电力系统，应尽快采用各种校正控制和稳定控制措施，使之恢复到正常状态。如果无效，就应按照对用户影响最小的原则，采取紧急控制措施，使系统进入恢复状态，继而再采取恢复控制措施，使系统返回正常运行状态。系统崩溃在紧急状态下，如果不能及时消除故障和采用适当的控制措施，或者措施不能奏效，电力系统可能失去稳定。在这种情况下为了不使事故进一步扩大并保证对部分重要负荷供电，自动解列装置可能动作，调度人员也可进行调度控制，将一个并联运行的电力系统解列成几部分；这时电力系统就进入了崩溃状态。系统崩溃时，电力系统调度控制应尽量挽救解列后的各个子系统，使其能部分供电，避免系统瓦解。电力系统瓦解是由于不可控制的解列而造成的大面积停电状态。恢复状态通过继电保护、自动装置和调度人员的调度控制，使故障隔离，事故不扩大。在崩溃系统大体上稳定下来以后，可采取措施使系统进入恢复状态。电力系统的分层控制1、电网的运行状态单身叫冷备用状态，恋爱未婚叫热备用状态，结婚叫同期合闸，离婚叫事故跳闸，被人抛弃叫失磁，抛弃别人叫甩负荷，复婚叫重合成功，再婚叫改变运行方式，婚外恋叫开关偷跳，复婚再离婚叫重合闸后加速，未婚先孕叫误操作，久恋不婚叫过励磁，有事不回家叫事故检修，同性恋叫等电位合闸，包二奶叫代路运行，分居叫冷备用转检修，第三者插足叫非法并网，与其中一个情人分手叫接地选线跳闸，离婚后马上跟情人结婚叫备自投，与情人吵闹老婆发现后离婚叫开关失灵跳母差。电力系统的分层控制1、电网的运行状态电力系统各种运行状态之间的转移，需通过控制手段来实现，如预防性控制，校正控制和稳定控制，紧急控制，恢复控制，继电保护等，这些统称为安全控制。安全控制以保持电力系统安全运行为主要目的，同时考虑电能质量和运行经济性的控制。电力系统的分层控制2、电力系统安全控制安全、优质、经济、环保电力系统的运行控制目标：调度基本原则：统一调度，分级管理，分层控制电力系统调度控制可分为集中调度控制和分层调度控制。“三集五大”以后，我国将采用三级分层调度管理：电力系统的分层控制3、电力系统调度的分层控制电力系统调度的分层控制的优点：（1）减轻了上级调度的负担，加速了控制过程，同时减少了不必要的信息流量。（2）提高了系统运行的可靠性。（3）减少了通信系统的投资，同时减轻了计算机的负荷，降低了成本。（4）可灵活地适应系统的扩大或变更。电网调度管理实行分层管理，调度自动化系统的配置也与之相对应，信息分层采集，逐级传达，命令也按层次逐级下达。电力系统的分层控制4、电力系统调度的分层控制小结1、电网运行状态2、电力系统的运行控制目标3、电力系统调度的分层控制电力系统的分层控制提纲三、电力调度自动化系统的结构及组成一、电力系统的分层控制二、电力调度自动化系统的概念和作用五、调度自动化专业术语四、电力调度自动化系统的功能发展趋势电力系统智能型调度是指调度计算机能够像人类调度员一样智能地感觉电力系统并且机敏地对电力系统出现的问题作出反应。概念和作用1、调度自动化的产生与发展产生：为了便于调度员快速、准确掌握电网运行信息从而更好地进行电力系统的调整、指挥和操作。调度自动化系统是什么？收集监控传输基于计算机、通信、控制技术的自动化系统的总称，是在线为各级电力调度机构生产运行人员提供电力系统运行信息(包括频率、发电机功率、线路功率、母线电压等)、分析决策工具和控制手段的数据处理系统。概念和作用2、调度自动化的概念基本的监视功能（遥测、遥信）：使调度员具备了“千里眼”，知道现场的情况基本的控制功能（遥控、遥调）：不仅具备“千里眼”，还具备了“千里手”PAS功能的应用，使调度自动化上升到能量管理系统（EMS）：将电路理论的知识运用到电力调度中,从而使调度控制由经验型调度过渡到分析型调度完整的SCADA功能概念和作用2、调度自动化的概念术语解析--“四遥”功能远方终端（RTU）的最基本功能。遥测：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种电气量和负荷潮流等。遥控：远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸。遥调：远程调节。接受并执行遥调命令，例如调节发电机输出功率，变压器分接头等。遥信：远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息。概念和作用2、调度自动化的概念•对电网运行状态实现监控电网正常运行时，通过调度人员监视和控制电网的频率、电压、潮流、负荷与出力；主设备的位置状况及水、热能等方面的工况指标，使之符合规定，保证电能质量和用户计划用电、用水和用汽的要求。•对电网运行实现经济调度在对电网实现安全监控的基础上，通过调度自动化的手段实现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源，从而实现发电成本最低化的目标。•对电网运行实现安全分析和事故处理导致电网发生故障或异常运行的因素非常复杂，且过程十分迅速，如不能及时预测、判断或处理不当，不但可能危及人身和设备安全，甚至会使电网瓦解崩溃，造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。概念和作用3、调度自动化系统的作用提纲三、电力调度自动化系统的结构及组成一、电力系统的分层控制二、电力调度自动化系统的概念和作用四、电力调度自动化系统的功能子站设备信息传输信息处理人机联系信息采集及发送命令执行信息接收命令下发调度自动化系统框架结构图1、系统的构成该子系统是指设置在发电厂和变电站中的子站设备、遥控执行屏等。子站设备可以实现“四遥”功能，包括：采集并发送电力系统运行的实时参数及事故追忆报告；采集并发送电力系统继电保护的动作信息、断路器的状态信息及事故顺序报告（SOE）；接受并执行调度员从主站发送的命令，完成对断路器的分闸或合闸操作；接受并执行调度员或主站计算机发送的遥调命令，调整发电机功率。另外还有其他功能，如系统统一对时、当地监控等。该子系统完成主站和子站设备之间的信息交换及各个调度中心之间的信息交换。信号传输质量往往影响整个调度自动化系统的质量。该系统由两部分组成，即发电厂和变电站内的监控系统，收集分散的面向对象的RTU（RemoteTerminalUnit）的信息，完成管辖范围内的控制，同时将经过处理的信息发往调度中心，或接受控制命令并下发RTU执行。调度中心收集分散在各个发电厂和变电站的实时信息，对这些信息进行分析和处理，结果显示给调度员或产生输出命令的对象进行控制。从电力系统收集到的信息，经过计算机加工处理后，通过各种显示装置反馈给运行人员。运行人员根据这些信息，作出各类决策后，再通过键盘、鼠标等操作手段，对电力系统进行控制。调度自动化主站端系统结构和组成电力二次系统安全防护原则：是“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”,保障电力监控系统和电力调度数据网络的安全。结构和组成电力二次系统安全防护双机系统：双机系统有三种工作方式：主—备工作方式，主—副工作方式，完全平行工作方式。(前置机通常采用双机系统)分布式系统：把系统的各项功能分散到网络中的多台计算机中去。（如：监控处理机、历史文件处理机）结构和组成调度自动化主站系统的设备1、主站系统主站设备调度自动化主站系统中的人机联系设备就是为了实现人机对话而设立的，是调度自动化中操作人员和计算机之间交换信息的输入和输出设备；分为通用和专用两种。结构和组成调度自动化主站系统的设备2、人机联系设备通用设备是指供计算机系统管理和维护人员、软件开发和计算机操作人员使用的控制台、打印机、控制台终端、程序员终端等。专用设备是指专门供电力系统调度人员用以监视和控制电力系统运行的人机联系设备，其中包括交互型的调度员控制台、远方操作台和调度员工作站，非交互型的调度模拟屏和计算机驱动的各类记录设备及其他设备等。（3）前置机：主要功能为接收数据的预处理；向后台机传送信息；下发命令；向调度模拟屏传送实时数据；转发功能；通道监视。（4）计算机软件系统：包括系统软件、支持软件和应用软件。（5）图形系统：绘制出电力系统运行状况的各种图形。包括网络潮流图、厂站主接线图、曲线图、扇形图、棒图、地理接线图等。（6）数据库系统：分为实时数据库和历史数据库。实时数据库主要用于实时数据的储存；历史数据库主要用于对历史数据的储存。结构和组成提纲三、电力调度自动化系统的结构及组成一、电力系统的分层控制二、电力调度自动化系统的概念和作用四、电力调度自动化系统的功能•数据采集和监视控制（SCADA）1•高级应用软件（PAS）2•自动电压控制系统（AVC）3•自动发电控制系统（AGC）4•调度员培训模拟系统（DTS）5基本功能调度运行中已经使用的应用软件基本功能为：（1）数据采集与传输；（2）安全监视、控制与告警；（3）制表打印；（4）特殊运算；（5）事故追忆。调度员的“眼”和“手”基本功能1、SCADA基本功能实时数据显示基本功能1、SCADA基本功能告警窗1、SCADA基本功能基本功能极值查询基本功能1、SCADA基本功能历史数据查询基本功能1、SCADA基本功能事故反演基本功能1、SCADA基本功能①网络建模：网络建模的主要工作是生成电网的拓扑结构和录入设备的电气参数。②网络拓扑（拓扑着色）：拓扑着色可以将每个设备当前的带电状况通过颜色直观地显示在厂站接线图上。③状态估计：利用实时量测系统的冗余度来提高精度和自动排除随机干扰引起的错误数据，估计出系统的运行状态。（利用电力系统内在约束和概率统计原理排除遥测遥信错误、减小误差、补充遥测。）网络结构辨识有无可观测性检测状态估计不良数据检测与辨识实时库基本功能2、PAS基本功能④调度员潮流：调度人员可以使用它来研究当前电力系统可能出现的运行状态，运方人员可以使用它来校核调度计划的安全性和合理性，同时它还可以对历史运行方式的变化进行分析。⑤安全稳定分析：对运行中的网络或某一研究态下的网络按N-1原则研究一个个运行元件因故障退出运行后网络的安全情况及安全裕度。又可分为静态安全分析和动态安全分析。⑥负荷预报：分析未来负荷走势，为上一级调度安排发电计划提供数据基本功能2、PAS基本功能该系统利用电网实时运行的数据，从整个电网的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，实现无功电压的安全性（电压稳定性）、经济性（网损）和电能质量（电压上下界约束）等多目标协调，实现全网无功的分层分区协调控制，以提升电网电压品质和整个系统经济运行水平、提高无功电压管理水平，从而保证电网安全稳定运行。基本功能3、AVC基本功能3.1AVC：自动电压控制系统基本功能3、AVC基本功能3.1AVC的主要功能全网电压优化调节全网无功优化控制控制全网关口力率全网控制自动协调优化动作次数安全运行措施全网无功普查，根据分析及统计确定无功补偿点维护方便，操作简单，全面的历史查询自动发电控制子系统（AGC）提供发电的监视、调度和控制，通过控制管辖区域内的发电机组的有功功