电力系统自动化基本内容

1.2电力系统自动化基本内容电力系统自动化是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置，通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、调节和控制，以保证电力系统具有合格的电能质量和安全经济地运行。现代电力系统是一个极其复杂的系统，没有电力系统自动化的参与，现代电力系统是无法运行的。电力系统自动化由许多子系统构成，每个子系统完成一个或几个功能。从不同的侧面可以将其划分为几个不同部分。按电力系统运行管理区，可分为：从电力系统自动控制角度，可分为：1、主要作用数据采集和监视控制（SCADA)采集反映电网运行状况的实时信息，监视电网的运行情况主要有系统或厂站的动态主接线、实时母线电压、发电机有功和无功出力、线路潮流等；将采集的信息分析处理后，作出控制决策，决定是否对当前的系统进行调节或控制，以及如何调节和控制。1.2.1电网调度自动化对电网运行实现经济调度控制（EDC）电网经济调度的任务是在满足运行安全和供电质量要求的条件下，尽可能提高电网运行的经济性，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供电的目的。自动发电控制（AGC)发电机组在规定的出力调整范围内，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。对电网运行实现安全分析和事故处理（SA）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，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。为此，必须增强调度自动化手段，实现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，防止事故发生以便及时处理事故，避免或减少事故造成的重大损失。2、电网调度的特点——统一调度，分层控制电力系统是一个庞大的产、供、销电能的整体，基于这个特点，电网中的每一环节必须在调度机构的统一领导下，随着用电负荷的变化而协调运行。电网统一调度一般包括如下内容。(1)由电网调度机构统一组织全网调度计划(或称电网运行方式)的编制执行，其中包括统一平衡和实施全网发电、供电调度计划，统一平衡和安排全网主要发电、供电设备的检修进度，统一安排全网的主接线方式，统一布置和落实全网安全稳定措施等。(2)统一指挥全网的运行操作和事故处理。(3)统一布置和指挥全网的调峰、调频和调压。(4)统一协调和规定全网继电保护、安全自动装置、调度自动化系统和调度通信系统的运行。(5)统一协调水电厂、水库的合理运用。(6)按照规章制度统一协调有关电网运行的各种关系。在形式上，统一调度表现在调度业务上，下级调度必须服从上级调度的指挥。分层控制就是把全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心。下一层调度根据上一层调度中心的命令，结合本层电力系统的实际情况完成本层次的调度控制任务，同时向上层调度中心传递所需信息。另外，对于现代电力系统，把全系统中所有发电厂及变电所的信息全部采集到中央调度所进行处理，然后再把处理后的信息送回各发电厂和变电所中，即采取集中控制的办法，将会出现信息量庞大、通道拥挤、相应速度变慢、对计算机的容量要求增大等一系列问题，这在技术上和经济上是不可取的，故采取分层控制。电力系统分层调度控制示意图由此可见，分层控制有如下优点：从电力系统调度控制的角度来看，信息可以分层采集，只需把一些必要的信息转发给上一级调度部门，如地区调度控制中心可以采集本地区的出力和负荷，并把地区出力和负荷总和后送到上一级调度部门。对出力和负荷的控制也同样，上一级调度只对下一级调度发出出力和负荷的总指标，由下一级调度进行控制。这样既减轻了上一级的负担，又加速了控制过程，同时减少了不必要的信息流量因而减少了对通信系统的投资。分层控制的电力系统中，若局部的控制系统发生故障，一般不会严重影响电力系统的其他控制部分，并且每个分层间可以部分地互为备用，从而提高了电力系统运行的可靠性。在电力系统中，即使在紧急状态下部分电网与系统解列，也可以分别地独立运行，因为局部地区也有相应的调度自动化系统，可以对电网实现监控。分层控制的自动化系统，结构灵活，可适应电力系统变更或扩大的需要。总之，采用分层控制后可以使电力系统的监视和控制更加可靠有效。1)国家电网公司调度中心的功能通过计算机数据通信，收集各大区电网和独立省网的运行信息，监视全国电网的运行工况；进行大区互联系统的运行方式及安全分析计算，下达有关信息；实时性或周期性统计、分析全国电网运行制表；辅助对直调大区电网联络线及直调厂发输电系统的运行、调整、操作和事故处理。各级电网调度自动化系统的基本功能2)大区电网调度中心的功能实现电网的数据收集、安全监控、安全分析和优化调度；实现自动稳定控制(ASC)、自动发电控制(AGC)和自动电压控制功能(AVC)等所谓“3A”功能；实时或按周期地对电网频率、电压、联络线功率控制质量(合格率)进行统计、分析和提供考核依据；辅助对互联网联络线和直调厂、站的运行调整、操作和事故处理。3)省级电网调度中心的功能实现电网的数据收集、安全监控、安全分析和优化调度；实现自动稳定控制、自动发电控制和自动电压控制功能；实时或按周期地对电网频率、电压、联络线功率控制质量(合格率)进行统计、分析和提供考核依据；辅助调度员对所辖电网进行运行调整、操作和事故处理；与上级调度中心和地区调度中心实现计算机数据通信。4)地区电网调度中心的功能实现数据采集、安全监控和运行分析等功能；实现遥控功能，包括对断路器的遥控操作、变压器分接头调整、电力电容器、电抗器的投切等；实现自动电压控制等功能，对所辖电网电压合格率等进行统计、分析和提供考核依据；用电侧负荷管理；辅助调度员对所辖电网进行运行调整、操作和事故处理；实现与省级调度、县级调度间的数据通信。5)县级电网调度中心的功能实现数据采集、安全监控和运行分析等功能；断路器的遥控操作、电力电容器的投切；实现负荷控制功能；向地区调度传送必要的实时信息。近年来，随着计算机通信技术、网络技术、数据库技术、面向对象技术、Internet技术以及软件标准化技术的飞速发展，电网调度自动化系统作为电力生产、输送、分配、消费一体化监视、控制的系统，其更高的开放性、可移植性、可扩展性以及可靠性要求有了技术上的保证。1.2.2发电厂自动化发电厂自动化系统主要包括动力机械自动控制系统、自动发电控制(AGC)系统和自动电压控制(AVC)系统。火电厂需要控制锅炉汽轮机等热力设备，其自动控制系统主要有计算机监视和数据采集系统、机炉协调主控系统和锅炉自动控制系统。水电厂则需要控制的是水轮机、调速器以及水轮发电机励磁控控制系统等。一般而言，水电厂的自动化程度比火电厂要高。1.2.3变电站自动化变电站自动化是在变电站应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过自动化装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。其内容包括：微机监控和微机远动，具体如下：巡回检测和召唤测量；对脉冲量进行计数，对开关量的状态进行判别，对被测量进行越限判别及进行功率总加、电能量累计；显示变电站的运行情况，如越限和事故报警等；报表打印；人机对话及提示功能；变电站远动终端。1.2.4配电自动化配电网是从输电网接受电能再分配给各电能用户的电力网。配电网处于电网的末端，直接联系着千家万户，是电力系统的一个组成部分。配电自动化是利用计算机、电子和通信技术对配电网和用户中的设备，以及用电负荷进行监视、控制和管理。配电自动化的任务：保证配电网重要用户的供电，控制负荷使供电、用电平衡，提高负荷的利用率；随时掌握配电网的运行状态，及时调整配电网设备的运行，使有功功率分布合理；及时调整无功功率补偿设备的运行，保证符合供电电压的质量；降低配电线路的线路功率损耗，提高配电网运行的经济性；发生事故时，迅速获取信息，及时处理事故，保证用户的供电并尽量缩短对用户的停电时间。我国的配电自动化采用三种基本功能模式：就地控制的馈线自动化；集中监控模式的配电自动化；集中监控模式的配电自动化与配电管理相结合的模式。对于近期采用较多的后两种模式，都采用分布式总体结构，一般分为两层(主站、远方终端)或三层(主站、子站、远方终端)。主站至子站、子站至远方终端间通过网络联在一起，形成统一的配电自动化系统。