電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化

1、North China Electric Power University第十二講 電網(wǎng)監(jiān)控與變電站綜合自動(dòng)化l主講人：李巖松正常運(yùn)行狀態(tài)正常運(yùn)行狀態(tài)(滿(mǎn)足負(fù)荷要求，有一定的安全儲(chǔ)備)警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)(預(yù)防性控制)恢復(fù)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)(重新并列)恢復(fù)對(duì)用戶(hù)供電緊急狀態(tài)緊急狀態(tài)(緊急控制)系統(tǒng)崩潰系統(tǒng)崩潰(切機(jī)、切負(fù)荷、斷開(kāi)線(xiàn)路)儲(chǔ)備系數(shù)減小或干擾頻率增大由于外界干擾使電壓頻率潮流越限解列安全不安全危險(xiǎn)系統(tǒng)解列電力系統(tǒng)狀態(tài)12/30/20212North China Electric Power University電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的地位和作用l信息就地處理系統(tǒng)繼電保護(hù)、低頻減載、勵(lì)

2、磁自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)l信息集中處理系統(tǒng)RTU、SCADA、EMS兩者互相補(bǔ)充，不能相互替代兩者互相補(bǔ)充，不能相互替代12/30/20213North China Electric Power University電力系統(tǒng)的分層控制五級(jí)分層調(diào)度管理國(guó)家調(diào)度控制中心國(guó)調(diào)大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度控制中心網(wǎng)調(diào)省電網(wǎng)調(diào)度控制中心省調(diào)地市電網(wǎng)調(diào)度控制中心地調(diào)l調(diào)度基本原則：統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理，分層控制統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理，分層控制縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心縣調(diào)12/30/20214North China Electric Power University國(guó)調(diào)縣調(diào)網(wǎng)調(diào)省調(diào)地(市)調(diào)樞紐變電站、換流站樞紐變電站、換流站變電站變電站變電

3、站特大型電廠(chǎng)直屬電廠(chǎng)省屬電廠(chǎng)市屬電廠(chǎng)縣屬電廠(chǎng)12/30/20215North China Electric Power Universityl 收集各大區(qū)網(wǎng)省網(wǎng)信息，監(jiān)視重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)運(yùn)行工況并統(tǒng)計(jì)分析制作報(bào)表l進(jìn)行大區(qū)互聯(lián)系統(tǒng)的各種計(jì)算，校核計(jì)算結(jié)果正確性并向下傳達(dá)l處理有關(guān)信息，參與規(guī)劃及各種指標(biāo)制定和審查，做中、長(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析國(guó)調(diào)網(wǎng)調(diào) 負(fù)責(zé)跨省網(wǎng)的超高壓線(xiàn)路安全運(yùn)行，按規(guī)定的發(fā)用電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和運(yùn)行水平12/30/20216North China Electric Power University 1. 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及有實(shí)用效益的安全分析

4、2. 進(jìn)行負(fù)荷預(yù)計(jì)，制定開(kāi)停機(jī)計(jì)劃和水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日分配計(jì)劃，閉環(huán)或開(kāi)環(huán)的指導(dǎo)自動(dòng)發(fā)電控制3. 省(市)間和有關(guān)大區(qū)電網(wǎng)的供/受電量計(jì)劃編制和分析4. 進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線(xiàn)或在線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信校核各種分析計(jì)算結(jié)果的正確性并上報(bào)、下傳。5. 進(jìn)行大區(qū)電網(wǎng)繼電保護(hù)定值計(jì)算及其調(diào)整試驗(yàn)6. 大區(qū)電網(wǎng)中系統(tǒng)性事故的處理7. 大區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)性的檢修計(jì)劃安排。8. 統(tǒng)計(jì)、報(bào)表及其它業(yè)務(wù)網(wǎng)調(diào)的具體任務(wù)12/30/20217North China Electric Power University省調(diào)負(fù)責(zé)省內(nèi)電網(wǎng)的安全運(yùn)行監(jiān)控、操作、事故處理和無(wú)功/電壓調(diào)整,并按照規(guī)定的發(fā)電

5、計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和運(yùn)行水平1. 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及有實(shí)用效益的安全分析2. 進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，負(fù)責(zé)省網(wǎng)的安全運(yùn)行，編制省網(wǎng)的運(yùn)行方式，制定開(kāi)停機(jī)計(jì)劃和水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日分配計(jì)劃和設(shè)備檢修計(jì)劃并下發(fā)，閉環(huán)或開(kāi)環(huán)的指導(dǎo)自動(dòng)發(fā)電控制。3. 地區(qū)間和有關(guān)省網(wǎng)的供/受電量計(jì)劃編制和分析4. 進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線(xiàn)或在線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信校核各種分析計(jì)算結(jié)果的正確性并上報(bào)、下傳。12/30/20218North China Electric Power University負(fù)責(zé)區(qū)內(nèi)的運(yùn)行監(jiān)視，遙控、遙調(diào)操作、事故處理和無(wú)功/電壓調(diào)整，與省調(diào)和

6、縣調(diào)交換實(shí)時(shí)信息。負(fù)責(zé)所轄地區(qū)的用電負(fù)荷管理及負(fù)荷控制 監(jiān)控110KV以下等級(jí)電網(wǎng) 指揮系統(tǒng)的運(yùn)行和倒閘操作。 充分發(fā)揮本系統(tǒng)的發(fā)供電設(shè)備能力，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)的連續(xù)供電。 合理安排運(yùn)行方式，在保證電能質(zhì)量的前提下，使本系統(tǒng)在最佳方式下運(yùn)行地(市)調(diào)縣調(diào)12/30/20219North China Electric Power University世界上典型的調(diào)度管理模式l統(tǒng)一電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度統(tǒng)一電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度u我國(guó)和世界上主要國(guó)家電網(wǎng)的組織形式我國(guó)和世界上主要國(guó)家電網(wǎng)的組織形式l聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度uPJM公司的組織形式公司的組織形式l聯(lián)合電網(wǎng)，聯(lián)合調(diào)度聯(lián)合電網(wǎng)，聯(lián)合

7、調(diào)度u北美等少數(shù)地區(qū)的組織形式北美等少數(shù)地區(qū)的組織形式12/30/202110North China Electric Power University遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU“四遙四遙”功功能能1 遙測(cè)：遠(yuǎn)程測(cè)量。采集并傳送運(yùn)行參數(shù)，包括各種遙測(cè)：遠(yuǎn)程測(cè)量。采集并傳送運(yùn)行參數(shù)，包括各種電氣量和負(fù)荷潮流等。電氣量和負(fù)荷潮流等。2 遙信：遠(yuǎn)程信號(hào)。采集并傳送各種保護(hù)和開(kāi)關(guān)量遙信：遠(yuǎn)程信號(hào)。采集并傳送各種保護(hù)和開(kāi)關(guān)量信息信息3 遙控：遠(yuǎn)程控制。接受并執(zhí)行遙控命令，主要是分遙控：遠(yuǎn)程控制。接受并執(zhí)行遙控命令，主要是分合閘合閘4 遙調(diào)：遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。接受并執(zhí)行遙調(diào)命令，調(diào)節(jié)發(fā)電遙調(diào)：遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。接受并執(zhí)行遙調(diào)命令，調(diào)

8、節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率機(jī)輸出功率12/30/202111North China Electric Power University電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能l變電站自動(dòng)化變電站自動(dòng)化(綜自站綜自站)l配電網(wǎng)管理系統(tǒng)配電網(wǎng)管理系統(tǒng)(DMS)uDA，GIS，配電網(wǎng)重構(gòu)，配電網(wǎng)重構(gòu)，MIS，DSM需方管理需方管理l能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)(EMS)u數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控(SCADA)u自動(dòng)發(fā)電控制自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)和經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制(EDC)u電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)(State Estimator)u安全分析安全分析(Security Analysis)u調(diào)度員模擬

9、培訓(xùn)系統(tǒng)調(diào)度員模擬培訓(xùn)系統(tǒng)(DTS)12/30/202112North China Electric Power University第四章 變電站綜合自動(dòng)化 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的眼和手12/30/202113North China Electric Power University調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行子系統(tǒng) 信息傳輸子系統(tǒng) 信息處理子系統(tǒng) 人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng) 主站端系統(tǒng) 廠(chǎng)站端系統(tǒng) 12/30/202114North China Electric Power University變電站自動(dòng)化基本含義斷路器斷路器變壓器變壓器電容器電容器CT/PT電力系統(tǒng)二次設(shè)備電力系

10、統(tǒng)二次設(shè)備保護(hù)保護(hù)-變壓器、線(xiàn)路、電容器變壓器、線(xiàn)路、電容器RTU電度儀表電度儀表消弧線(xiàn)圈調(diào)諧消弧線(xiàn)圈調(diào)諧直流電源直流電源電力系統(tǒng)一次設(shè)備電力系統(tǒng)一次設(shè)備12/30/202115North China Electric Power University變電站自動(dòng)化基本含義變電站自動(dòng)化定義：變電站自動(dòng)化定義：IEC T57IEC T57技術(shù)委員會(huì)正式采用的術(shù)語(yǔ)技術(shù)委員會(huì)正式采用的術(shù)語(yǔ)變電站二次設(shè)備按功能分為四大模塊變電站二次設(shè)備按功能分為四大模塊: : 繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置; ; 儀器儀表及測(cè)量控制儀器儀表及測(cè)量控制; ; 遠(yuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng); ; 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控。 變電站自動(dòng)化是將變

11、電站的二次設(shè)備經(jīng)過(guò)功能的組合和變電站自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)處理技優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線(xiàn)路的自動(dòng)監(jiān)視、術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線(xiàn)路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)、并與上級(jí)調(diào)度通信的綜合性自動(dòng)化功能。測(cè)量、控制、保護(hù)、并與上級(jí)調(diào)度通信的綜合性自動(dòng)化功能。 12/30/202116North China Electric Power University集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)典型配置 工作站 主控機(jī) 中心處理器 GPS時(shí)鐘 遙控、遙調(diào)裝置 遙測(cè)、遙信采集

12、裝置 安全自動(dòng)裝置 故障錄波裝置 VQC 繼電保護(hù)裝置 保護(hù)單元1 保護(hù)單元1 保護(hù)單元n 調(diào)制解調(diào)器 光端機(jī) 調(diào)度中心 通信 通道 網(wǎng)絡(luò) 12/30/202117North China Electric Power University 變電站設(shè)備 FIL FIL MPX A/H & ADC 數(shù)據(jù)通信控制器 PRU1 PRU8 保護(hù)子系統(tǒng) MPU CPU DTU 狀態(tài) 中間繼電器 狀態(tài) 控制 跳閘 跳閘 變電站設(shè)備 跳閘 跳閘 狀態(tài) 變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展SDCS-1日本關(guān)西電子公司日本關(guān)西電子公司/三菱三菱1975年開(kāi)始年開(kāi)始1979年完成樣機(jī)年完成樣機(jī)1980商品化生產(chǎn)商品化生產(chǎn) 系統(tǒng)規(guī)

13、模：系統(tǒng)規(guī)模： 3臺(tái)主變、臺(tái)主變、4回回77kV進(jìn)線(xiàn)、進(jìn)線(xiàn)、36回回6.6kV饋線(xiàn)，饋線(xiàn)，13臺(tái)微機(jī)臺(tái)微機(jī)12/30/202118North China Electric Power University變電站綜合自動(dòng)化的特點(diǎn) 利用微機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)利用微機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏。代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏。l利用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)保護(hù)。利用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)保護(hù)。 能采集完整的運(yùn)行信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)能采集完整的運(yùn)行信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算與邏輯判別能力實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、控制、運(yùn)行報(bào)告算與邏輯判別能力實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、控制、運(yùn)行報(bào)告

14、等功能。等功能。l功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化。管理智能化。12/30/202119North China Electric Power University變電站自動(dòng)化的基本內(nèi)容電氣量的采集和電氣設(shè)備電氣量的采集和電氣設(shè)備( (如斷路器如斷路器) )的狀態(tài)監(jiān)視、的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)?？刂坪驼{(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)變電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作，保證變電站實(shí)現(xiàn)變電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作，保證變電站正常運(yùn)行和安全。正常運(yùn)行和安全。發(fā)生事故時(shí)，由繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置和故障發(fā)生事故時(shí)，由繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置和故障錄波器等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控

15、制，迅錄波器等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅速切除故障設(shè)備和完成事故后的恢復(fù)操作。速切除故障設(shè)備和完成事故后的恢復(fù)操作。 高壓電氣設(shè)備本身的在線(xiàn)檢測(cè)信息高壓電氣設(shè)備本身的在線(xiàn)檢測(cè)信息變電站自動(dòng)化的內(nèi)容變電站自動(dòng)化的內(nèi)容12/30/202120North China Electric Power University變電站自動(dòng)化的基本內(nèi)容輸電線(xiàn)路保護(hù)輸電線(xiàn)路保護(hù)電力變壓器保護(hù)電力變壓器保護(hù)母線(xiàn)保護(hù)母線(xiàn)保護(hù)電容器保護(hù)電容器保護(hù)自動(dòng)重合閘自動(dòng)重合閘繼電保護(hù)構(gòu)成繼電保護(hù)構(gòu)成1 1、繼電保護(hù)的功能、繼電保護(hù)的功能12/30/202121North China Electric Power Univ

16、ersity變電站自動(dòng)化的基本內(nèi)容通信功能通信功能對(duì)時(shí)功能對(duì)時(shí)功能存儲(chǔ)各種保護(hù)整定值功能存儲(chǔ)各種保護(hù)整定值功能故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能1 1、繼電保護(hù)的功能、繼電保護(hù)的功能12/30/202122North China Electric Power University變電站自動(dòng)化的基本內(nèi)容實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理：與處理：模擬量采集模擬量采集 狀態(tài)量的采集狀態(tài)量的采集脈沖量的采集脈沖量的采集數(shù)字量采集數(shù)字量采集運(yùn)行監(jiān)視功能：運(yùn)行監(jiān)視功能：變電站的運(yùn)行工況和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)變電站的運(yùn)行工況和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視，即對(duì)變電站各種狀態(tài)量變位情況的監(jiān)視，即

17、對(duì)變電站各種狀態(tài)量變位情況的監(jiān)視和模擬量的數(shù)值監(jiān)視視和模擬量的數(shù)值監(jiān)視 2 2、監(jiān)視控制的功能、監(jiān)視控制的功能12/30/202123North China Electric Power University變電站自動(dòng)化的基本內(nèi)容事故順序記錄與事故追憶功能事故順序記錄與事故追憶功能控制與安全操作閉鎖功能控制與安全操作閉鎖功能 諧波的分析和監(jiān)視功能諧波的分析和監(jiān)視功能 2 2、監(jiān)視控制的功能、監(jiān)視控制的功能故障測(cè)距與錄波功能故障測(cè)距與錄波功能12/30/202124North China Electric Power University變電站自動(dòng)化的基本內(nèi)容無(wú)功和電壓自動(dòng)控制無(wú)功和電壓自動(dòng)控制

18、自動(dòng)低頻減載自動(dòng)低頻減載備用電源自投控制（備用電源自投控制（BZTBZT）小電流接地選線(xiàn)小電流接地選線(xiàn) 1#開(kāi)關(guān) 2#開(kāi)關(guān) 3#開(kāi)關(guān) 5#開(kāi)關(guān) 1#變壓器 2#變壓器 3 3、自動(dòng)控制裝置功能、自動(dòng)控制裝置功能12/30/202125North China Electric Power University變電站自動(dòng)化的基本內(nèi)容變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)必須兼有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)必須兼有RTURTU的全部功能的全部功能 1 1 能夠?qū)⑺杉哪M量和狀態(tài)量信息，以及事件能夠?qū)⑺杉哪M量和狀態(tài)量信息，以及事件順序記錄等遠(yuǎn)傳至調(diào)度中心；順序記錄等遠(yuǎn)傳至調(diào)度中心；2 2 能接收調(diào)度中心下達(dá)的各種操作、控制、修改定能接收調(diào)度中心下達(dá)的各種操作、控制、修改定值等命令值等命令 4 4、遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能、遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能12/30/202126North China Electric Power University變電站自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī) MODEM 調(diào)度中心 微機(jī)保護(hù)裝置 輸入接口 主變保護(hù) TA TV 線(xiàn)路保護(hù) TA TV 電容器保護(hù) TA TV 一次設(shè)備狀態(tài)量 保