第一章电力系统远动概述

电力系统远动原理及应用电力系统远动及原理时宗亮主讲电力系统远动原理及应用第一章电力系统远动概述第一节电力系统的远程监控电网的组成与调度组织结构:•现代电力系统由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备等组成。为保证对用户的供电质量，同时提高电力系统运行的安全性和经济性，电力系统中除配备必要的自动装置外，还设有国家调度、大区调度、省级调度和地区调度等各级调度中心，由它们监视控制发电、输电和配电网的运行情况。•电力系统调度中心的任务:•一是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，从而保证电力系统的正常运行，安全经济地向用户提供符合质量要求的电能；•二是在电力系统发生故障时，迅速排除故障，尽快恢复电力系统的正常运行。•为此，调度中心必须随时了解发电厂及变电所的实时运行参数及状态，分析收集到的实时数据，做出决策，再对发电厂及变电所下达命令，实现对系统运行方式的调整。电力系统远动原理及应用•电力系统调度控制的主要作用描述:•①采集表征电力系统运行状态的各种实时信息，进行安全监视，确保电网安全运行。•②制定、执行运行计划。实现发电控制和电压调整，保持系统的频率和电压水平，保证供电质量。同时根据负荷预测以及资源、机组、网络结构、系统间交换功率等情况，在保证系统安全及供电质量的前提下，使发电成本最低，确保电网的经济运行，合理安排设备的检修计划和倒闸操作。•③进行电力系统安全水平的分析与校正控制或预防控制。进行事故处理，在紧急状态下进行安全控制以防事故扩大。在恢复状态下执行恢复控制，使系统回到正常状态运行。•由于电能生产的特点，能源中心和负荷中心一般相距甚远，电力系统分布在很广的地域，其中发电厂、变电所、电力调度中心和用户之间的距离近则几十公里，远则几百公里甚至数千公里。要管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件的运行工况，已不能用通常的机械联系或电话联系来传递控制信息或反馈的数据，必须借助于一种技术手段，这就是远动技术。电力系统远动原理及应用•远动系统的作用：•将各个厂、所、站的运行工况（包括开关状态、设备的运行参数等）转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由专门的信息通道传送到调度。•这些信息直观地显示在调度中心的屏幕显示器上和调度模拟屏上，使调度员随时看到系统的实时运行参数和系统运行方式，实现对系统运行状态的有效监视。•在需要的时候，调尽员可以在调度中心操作，完成向厂站中的装置传送遥控命令或遥调命令。这些命令输出到厂站的自动装置后，实现对某些开关的操作或对发电机的出力进行调节等。•电力系统调度的远程监控基本结构框图，如图1－1所示。图中调度端和各厂站端由通信线路连接起来。电力系统远动原理及应用电力系统远动原理及应用•远程监控基本结构框图按功能划分成四个子系统。•①信息采集和命令执行子系统。监控系统厂站端通过信息输入设备将•测量量、状态量等采集处理后经信息传输子系统发往调度端，并接受调度端发来的命令做出响应，通过命令输出执行设备，执行遥控、遥调等命令。•②信息传输子系统。调度端与厂站端通常相距较远，采用通信技术，•由通信机和信道组成的信息传输子系统实现两端的信息交换。•③信息采集处理和控制子系统。调度端采集各个厂站端送来的信息，•经处理加工后通过人机联系子系统告知工作人员，并接受工作人员的命令。也可与上级调度交换信息，或给厂站下达命令，进行调节、控制。•④人机联系子系统。监控系统通过人机联系子系统为运行人员提供完•整的电力系统实时运行状态信息。人机联系的手段有调度模拟屏、屏幕显示器、打印机等。运行人员通过操作键盘可以对整个系统的运行进行管理，向厂站下达遥控、遥调等命令。电力系统远动原理及应用•上述子系统中调度端的信息采集处理和控制子系统是核心，配置的规模应与所要求的调度功能相适应。•对于县调和地调，通常只要求实现SCADA（数据采集与监视控制系统）功能，调度端监控装置需要处理和运算的任务通常并不太多，采用由微处理器构成的调度端远动装置主站MS一般就可承担此任务。•厂站端远动装置、通信系统和调度端远动装置（包括信息采集处理和控制子系统、人机联系子系统）一起组成远动系统。（三大块）•supervisorycontrolanddataacquisition•管理控制获得电力系统远动原理及应用第二节远动系统的功能•所谓远动，就是应用远程通信技术，对远方的运行设备进行监视和控•制，以实现远程测量、远程控制和远程调节等各项功能。•电力系统远动的主要任务如下。•①将表征电力系统运行状态的各发电厂和变电所的有关实时信息采集•到调度控制中心。•②把调度控制中心的命令发往发电厂和变电站，对设备进行控制和调节。•为完成上述任务，远动装置要实现基本“四遥”功能:•①遥测，即远程测量，应用远程通信技术，传输被测变量的值。如调•度端对远方厂站端的电流、电压、用功、无功的远程测量。(连续电量)•②遥信，即远程指示、远程信号，应用远程通信技术完成对设备状态信息的监视。如对厂站端的告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息的远程监视。(开关量)•③遥控，即远程命令，应用远程通信技术，使设备的运行状态产生变化。如远方控制厂站端的断路器分闸、合闸，发动机的开机、停机等。(开关量)•④遥调，即远程调节，对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。如改变变压器的分接头位置、改变发动机组的用功出力等。(连续量)电力系统远动原理及应用•在电网运行中，电网调度部门要向发电厂、变电站提取大量的信息，同时又要将大量任务下达。•远动技术在电力系统的应用，使调度员在调度中心借助遥测和遥信功能，便能监视远方运行设备的实时运行状况；•借助遥控和遥调功能，可以完成对远方运行设备的控制，即实现远程监视和远程控制，简称为远程监控。•由于远动装置中信息的生成、传输和处理速度非常快，适应了电力系统对调度工作的实时性要求。远动技术在电力系统中的应用，使电力系统的调度管理工作进入了自动化阶段。•随着自动化技术的发展，电力系统远动的功能根据电力系统调度自动化的实际需要还在不断发展，例如为了便于分析电力系统的事故，远动装置可以按顺序记录断路器事故跳闸的时间，这称为事件顺序记录；也可以记录事故发生前后一段时间的遥测值，这称为事故追忆。•此外，为了保证远动装置的正常运行和便于维护，还具有自检查、自诊断功能等。电力系统远动原理及应用第三节远动信息的内容•远动信息主要包括遥测、遥信、遥控和遥调信息。•遥测信息传送发电厂、变电站的各种运行参数，它分为电量和非电量两类。电量包括母线电压、系统频率、流过电力设备（发电机、变压器）及输电线的电流、有功功率、无功功率等。非电量包括发电机机内温度以及水电厂的水库水位等。这些量都是随时间幅度作连续变化，可取无限多个值的模拟量。对电流、电压和功率量，通常利用互感器和变送器把要测量的交流强电信号变成0～5V或0～10mA的直流信号后送入远动装置。也可以把实测的交流信号变换成幅值较小的交流信号后，由远动装置直接对其进行交流采样。•对于非电量，只能借助其他传感设备（如温度传感器、水位传感器），将它转换成规定范围内的直流信号或数字量后送入远动装置。电力系统远动原理及应用•遥信信息包括发电厂、变电站中断路器和隔离开关的合闸或分闸状态，主要设备的保护继电器动作状态，自动装置的动作状态，以及一些运行状态信号，如厂站设备事故总信号、发电机组开或停的状态信号、远动及通信设备的运行状态信号等。•遥信信息所涉及的对象只有两种状态，因此用一位二进制数的“0’’或“1”便可以表示出一个遥信对象的两种不同状态。遥信信息通常由运行设备的辅助接点提供。•遥测信息和遥信信息从发电厂、变电所向调度中心传送，也可以从下级调度中心向上级调度中心转发，通常称它们为上行信息。在上行信息中，还可以传送事件顺序记录、遥控的返送校核信息等。电力系统远动原理及应用•遥控是调度所（主站端）远距离控制发电厂、变电站内需要调节控制的对象。被控对象一般为发电厂、变电站电气设备的合闸和跳闸、投入和切除等。由于遥控涉及电气设备动作，所以要求遥控动作准确无误，一般采用选择——返送校验——执行的过程。•在调度员发送命令时，首先校核该被控制站和被控制的设备应在正常运行状态，系统或变电所没有发生事故和警报，所发出的命令符合被控设备的状态。在主站端校验正确后，方能向远方厂、站发送命令。•命令被送到远方厂、站以后，经过差错校核，确认命令没有受到干扰。•远方厂、站收到命令后，应先检查输出执行电路没有接点处于闭合状态，然后将正确接收的命令输出，同时将输出命令的状态反编码送到主站端；•主站端将接收到的返送校核码与原命令码进行比较。在返送校核无误后，将结果显示给调度人员，并向远方厂、站发送执行命令。此时由执行命令将输出执行电路的电源合上，驱动执行电路，使操作对象动作。•被控制的对象动作后，还要检查有关电路是否有接点粘上，并将动作结果告知主站，经过一定时间将电路电源自动切除。对于电力系统，遥控的技术指标是正确动作率为100％。•遥控信号是开关信号电力系统远动原理及应用•遥调信息传送是改变运行设备参数的命令，如改变发电机有功出力和励磁电流的设定值、改变变压器分接头的位置等。•（可以是任意值，非开关信息）•遥控信息和遥调信息从调度中心向发电厂、变电站传送，也可以从上级调度中心通过下级调度中心转送，称它们为下行信息。•这些信息通常由调度员人工操作发出命令，也可以自动启动发出命令，即所谓的闭环控制。例如为了保持系统频率在规定范围内，并维持联络线上的电能交换，调节发电机出力的自动发电控制（AGC）功能，就是闭环控制的例子。•在下行信息中，还可以传送系统对时功能中的设置时钟命令、召唤时钟命令、设置时钟校正值命令，以及对厂站端远动装置的复归命令、广播命令等。电力系统远动原理及应用第四节远动系统•一、远距离数据通信的基本模型•远动系统是指对远离调度中心的厂站的生产过程进行监视和控制的系统，它包括对必需的过程信息的采集、处理、传输和显示、执行等全部的设备和功能。构成远动系统的设备包括厂站端远动装置、调度端远动装置和远动信道。•按习惯称呼的调度中心和厂站，在远动术语中称为主站和子站。主站也称为控制站，它是对子站实现远程控制的站；子站也称受控站，它是受主站监视的或受主站监视且控制的站。计算机技术进入远动技术之后，安装在主站和子站的远动装置分别被称为前置机和远动终端装置（RTU）。•子站的远动装置（RTU）对电网中发电厂、变电站的各种信息源，如电压U、电流I、有功功率P、频率f、电能脉冲量等，另外还有各种指令、开关信号等各种数字信息按规约编码成遥测信息字和遥信信息字，向前置机传送。RTU还可以接收前置机送来的遥控信息字和遥调信息字，经译码后还原出遥控对象号和控制状态、遥调信息号和设定值，经返送校核正确后（对遥控）输出执行。电力系统远动原理及应用远动系统的构成厂站端远动装置：远动终端装置RTU调度端远动装置：前置机远动信道RTU：remoteterminalunit电力系统远动原理及应用•厂站监控系统数据网络把各种信源转换成易于传输的数字信号，例如A／D转换等。A／D转换输出的信号都是二进制的脉冲序列，即基带数字信号。这种信号传输距离较近，在长距离传输时往往因电平干扰和衰减而发生失真。为了增加传输距离，将基带信号进行调制传送，这样即可减弱干扰信号。然后信号进入信道，信道是信号远距离传输的载体，如专用电缆、架空线、光纤电缆、微波空间等。•调度中心的前置机是缓冲和处理输入或输出数据的处理机。它接收RTU送来的实时远动信息，经译码后还原出被测量的实际大小值和被监视对象的实际状态，以恢复基带信号，获得发送侧的二进制数字序列。展示在调度室的CRT上和调度模拟屏上，也可以按要求打印输出，这些信息还要向主计算机传送。•另外调度员通过键盘或鼠标操作，可以向前置机输入遥控命令和遥调命令，前置机按规约组装出遥控信息字和遥调信息率向RTU传送。如图1－2所示。电力系统远动原理及应用电力系统远动原理及应用•前置机和RTU在接收对方信息时，必须保证与对方同步