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NorthChinaElectricPowerUniversity电气与电子工程学院电网调度自动化第一章现代电力系统的基本特征三、现代电网的优势和问题（一）现代电网的优势1、现代电网的各个区域电网间具有较强的联系2、现代电网可以安装大容量、高效能的机组（火、水、核电机组）3、现代电网可以节省全网的装机容量4、现代电网可以实现自动发电控制第一章现代电力系统的基本特征5、现代电网可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用6、现代电网能承受较大的冲击负荷，有利于改善电能的质量。7、现代电网可以更大范围内进行水火电厂联合经济调度。8、现代电网可以接纳大规模风、光电等新能源。9、现代电网实现了在线监测和远方控制。10、现代电网可以采用非线性的控制技术第一章现代电力系统的基本特征（二）现代电网的问题1、动稳定问题是制约电网稳定运行的最主要问题2、不同的联网形式对电网整体稳定水平有很大影响3、系统的动稳定水平和各枢纽变电站的电压水平密切相关4、大型新能源接入电网，对电网的运行调度带来很大的影响5、大电网的安全已成为国内外关注的重要问题第一章现代电力系统的基本特征6、新能源大规模接入后的复杂电网的建模成为当前电力系统分析需要亟待解决的重要问题1）各种类型风电机组的静、动态建模2）大规模风电集群静、动态聚合建模3）储能设备的建模第一章现代电力系统的基本特征7、大规模电网的数据采集、处理、分析和存储问题1）各种发电、变电、用电等设备的统一建模2）各地区、省、区域电网运行数据的集中采集、处理、分析和存储；3）数据的分层下送和上传交互4）电网事故状态下的分析和处理5）物联网的数据交互第一章现代电力系统的基本特征（三）应进行的主要工作1、大电网低频振荡抑制及在线智能控制技术研究大型互联电网低频振荡的典型特征及其发生机理；分析电网结构、运行方式、励磁系统、调速器对互联电网低频振荡的影响，研究在线智能控制技术。第一章现代电力系统的基本特征2、基于轨迹研究电力系统的功角稳定相量测量单元（PMU）技术的应用为基于轨迹研究电力系统稳定性提供了技术支持。PMU为电力系统提供了同时在时间和空间的2维坐标下实时研究和观察动态行为的条件，如何充分利用PMU数据的动态特性,快速、有效地对电力系统稳定性进行实时预测和控制，提高大电网动态稳定水平，是电力系统面临的重要课题。第一章现代电力系统的基本特征08162432404856647280889610411212012813614410002000300040005000600070008000时间（h）功率（MW）负荷曲线风电功率曲线等效负荷曲线第一章现代电力系统的基本特征3、研究大规模集中接入和分布式新能源接入控制技术风电场输出功率具有波动性和不确定性，大量风电接入电网对电网的运行调度带来较大的影响。尤其是很多地区风电具有反调峰特性；光伏发电输出功率随日照情况也会有一定的变化。需要抓紧研究可再生能源数据采集和监控技术、适应新能源特性的联络线功率控制技术、无功电压控制技术、发电预测模型和方法。第一章现代电力系统的基本特征2012年国家科技部所列重大科技项目其中一个方向就是：大规模集中接入间歇式能源并网技术。在该方向中列了4个课题：课题一：风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发课题二：间歇式能源发电多时空尺度调度系统研究与开发课题三：大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发课题三：间歇式电源并网规划与随机全过程分析技术研究与开发第一章现代电力系统的基本特征国家电网公司对“新能源发电及源网协调研究领域”也列了重大专项，包括：大规模风电并网调度运行支撑关键技术研究与应用新能源发电接纳能力评估分析平台研发与示范应用分布式新能源发电系统并网及调度运行关键技术研究与工程示范源-网-荷互动环境下电网稳定分析方法研究第一章现代电力系统的基本特征4、极端外部灾害下的调度防御技术研究研究外部灾害信息的接入、建模、可视化展现、分析、仿真、预警和协调防御方法。通过预测信息，可以提前感知外部灾害信息，针对有可能发生的电网故障提前做出预案，增强智能电网抗击外部灾害风险的能力。第一章现代电力系统的基本特征国家电网公司列重大专项：第一章现代电力系统的基本特征5、大电网预警与安全防御研究包括：大电网含新能源并网方式下的有功、无功电压智能预警控制技术基于WAMS的低频振荡预警和阻尼控制技术在线智能辅助决策及预防控制技术输电网的多重故障及不同厂站同时故障、相继故障安全防御控制技术。第一章现代电力系统的基本特征6、大电网连锁故障预测及自愈技术包括：针对电网具有自组织临界性的特点，研究大规模新能源发电集中接入的复杂电网自组织临界性的涌现机制和其临界点附近的动态演化；利用复杂网络理论寻找发生灾变的临界点运行区域和薄弱环节，研究不同拓扑结构特性以及网络规模对薄弱环节或关键元件的影响。连锁故障风险量化评价指标和基于风险的连锁故障预防和校正控制策略。等等…第一章现代电力系统的基本特征7、开展非线性控制技术研究可控串补、可控电抗、静止无功补偿器（SVC）、统一潮流控制器、故障电流限制器、风/光电汇集点、集群点等值模型；在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补偿设备，提高这些关键点的电压支撑，改善电网的动态特性；在重要联络线加装统一潮流控制器，可调节输电网的潮流分配；为有效控制短路电流，加装故障电流限制器可实现即限制短路电流又不增加线损的目的。第一章现代电力系统的基本特征以上公式为单机对无穷大系统公式，对现代电力系统，必须对多关键点电压进行控制（AVC)。第一章现代电力系统的基本特征在重要联络线实现柔性控制（FACTS）也是改善联络线的动态特性，抑制低频振荡，提高稳定运行水平的重要手段。第一章现代电力系统的基本特征8、研究和应用调度自动化技术，提高电网调度自动化水平“十二五”期间，国家电网将建成特高压电网和15条直流输电联网工程，届时，我国电网将成为世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最先进、运行特性最复杂的电网。电网规模扩大，电网运行工况和潮流多变，安全稳定特性更加复杂；电网交直流混联，大电源影响增强，新能源大规模接入的随机性和波动性，使电网调度运行控制难度加大，必须提高电网的在线控制能力。因此，需要研究电网调度自动化的暂态、动态控制技术，提高电网调度自动化水平。第一章现代电力系统的基本特征（三）应进行的主要工作1、大电网低频振荡抑制及在线智能控制技术研究大型互联电网低频振荡的典型特征及其发生机理；分析电网结构、运行方式、励磁系统、调速器对互联电网低频振荡的影响，研究在线智能控制技术。第一章现代电力系统的基本特征2、基于轨迹研究电力系统的功角稳定相量测量单元（PMU）技术的应用为基于轨迹研究电力系统稳定性提供了技术支持。PMU为电力系统提供了同时在时间和空间的2维坐标下实时研究和观察动态行为的条件，如何充分利用PMU数据的动态特性,快速、有效地对电力系统稳定性进行实时预测和控制，提高大电网动态稳定水平，是电力系统面临的重要课题。第一章现代电力系统的基本特征第一章现代电力系统的基本特征3、研究大规模接入和分布式新能源接入控制技术风电场输出功率具有波动性和不确定性，大量风电接入电网对电网的运行调度带来较大的影响。尤其是很多地区风电具有反调峰特性；光伏发电输出功率随日照情况也会有一定的变化。需要抓紧研究可再生能源数据采集和监控技术、适应新能源特性的联络线功率控制技术、无功电压控制技术、发电预测模型和方法。第一章现代电力系统的基本特征201年国家科技部所列重大科技项目其中一个方向就是：大规模集中接入间歇式能源并网技术。在该方向中列了4个课题：课题一：风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发课题二：间歇式能源发电多时空尺度调度系统研究与开发课题三：大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发课题三：间歇式电源并网规划与随机全过程分析技术研究与开发第一章现代电力系统的基本特征国家电网公司对“新能源发电及源网协调研究领域”也列了重大专项，包括：大规模风电并网调度运行支撑关键技术研究与应用新能源发电接纳能力评估分析平台研发与示范应用分布式新能源发电系统并网及调度运行关键技术研究与工程示范源-网-荷互动环境下电网稳定分析方法研究第一章现代电力系统的基本特征4、极端外部灾害下的调度防御技术研究研究外部灾害信息的接入、建模、可视化展现、分析、仿真、预警和协调防御方法。通过预测信息，可以提前感知外部灾害信息，针对有可能发生的电网故障提前做出预案，增强智能电网抗击外部灾害风险的能力。国家电网公司列重大专项：第一章现代电力系统的基本特征国家电网公司列重大专项：第一章现代电力系统的基本特征5、大电网预警与安全防御研究包括：大电网含新能源并网方式下的有功、无功电压智能预警控制技术基于WAMS的低频振荡预警和阻尼控制技术在线智能辅助决策及预防控制技术，输电网的多重故障及不同厂站同时故障、相继故障安全防御控制技术。第一章现代电力系统的基本特征6、大电网连锁故障预测及自愈技术包括：针对电网具有自组织临界性的特点，研究大规模新能源发电集中接入的复杂电网自组织临界性的涌现机制和其临界点附近的动态演化；利用复杂网络理论寻找发生灾变的临界点运行区域和薄弱环节，研究不同拓扑结构特性以及网络规模对薄弱环节或关键元件的影响。等等…连锁故障风险量化评价指标和基于风险的连锁故障预防和校正控制策略。第一章现代电力系统的基本特征7、开展非线性控制技术研究可控串补、可控电抗、静止无功补偿器（SVC）、统一潮流控制器、故障电流限制器；在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补偿设备，提高这些关键点的电压支撑，改善电网的动态特性；在重要联络线加装统一潮流控制器，可调节输电网的潮流分配；为有效控制短路电流，加装故障电流限制器可实现即限制短路电流又不增加线损的目的。第一章现代电力系统的基本特征以上公式为单机对无穷大系统公式，对现代电力系统，必须对多关键点电压进行控制（AVC)。第一章现代电力系统的基本特征在重要联络线实现柔性控制（FACTS）也是改善联络线的动态特性，抑制低频振荡，提高稳定运行水平的重要手段。第一章现代电力系统的基本特征8、研究和应用调度自动化技术，提高电网调度自动化水平“十二五”期间，国家电网将建成特高压电网和15条直流输电联网工程，届时，我国电网将成为世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最先进、运行特性最复杂的电网。电网规模扩大，电网运行工况和潮流多变，安全稳定特性更加复杂；电网交直流混联，大电源影响增强，新能源大规模接入的随机性和波动性，使电网调度运行控制难度加大，必须提高电网的在线控制能力。因此，需要研究电网调度自动化的暂态、动态控制技术，提高电网调度自动化水平。第一章现代电力系统的基本特征四、现代电力系统的结构尽管电网的大小和结构组成各不相同，但它们具有相同的基本特性1、由运行电压基本恒定的三相交流系统组成。发电机和输电设施采用三相装置；工业负荷总是三相；单相家用和商用负荷在各相之间等量分配，以便有效地形成平衡的三相系统。第一章现代电力系统的基本特征2、采用同步发电机发电。原动机将一次能源（煤、水、核等）转换为机械能，然后由同步发电机发电转换为电能。3、将电力远距离输送到广大区域的电力用户。需经由运行于不同电压水平的子系统组成的输配电系统。第一章现代电力系统的基本特征实际上，通常将电网分成以下子系统：1）输电系统2）次输电系统3）配电系统下图为现代电力系统的基本构成：第一章现代电力系统的基本特征第一章现代电力系统的基本特征管理方式：a、输电系统由国家、区域、省电力公司调管输电系统连接系统中主要的发电厂和主要的负荷中心。它形成整个系统的骨干并运行于系统的最高电压水平（通常为220KV及以上）。发电机的电压通常在10.5—35KV范围内，经过升压达到输电电压水平后，电力被传送到输电系统枢纽变电站，在此再经过降压达到次输电水平（通常为69--138KV）。发电和输电子系统经常被称为主电力系统。主电力系统一般由国家、区域和省电网公司调管。第一章现代电力系统的基本特征b、次输电系统由地区供电（电力）公司