現(xiàn)代電力系統(tǒng)調(diào)度自動化

現(xiàn)代電力系統(tǒng)調(diào)度自動化第一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

為了保證電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性，保證供電質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，必須及時正確獲得電力系統(tǒng)的實時信息，完整掌握電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)，部分或完全地實現(xiàn)調(diào)度自動化。經(jīng)驗型調(diào)度→分析型調(diào)度本課程主要介紹電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本要求和構(gòu)成，以及其基本理論和方法。第二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第1章緒論1.1電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和調(diào)度控制的基本內(nèi)容為了調(diào)度控制電力系統(tǒng)，需要對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行分類，并了解在不同運行狀態(tài)下應(yīng)如何對電力系統(tǒng)實行控制。

1.1.1電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)等式約束條件：第三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三不等式約束條件第四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)(1)正常運行狀態(tài)(4)系統(tǒng)崩潰狀態(tài)(2)警戒狀態(tài)(5)恢復(fù)狀態(tài)(3)緊急狀態(tài)第五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖1.1電力系統(tǒng)運行狀態(tài)示意圖第六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖1.2電力系統(tǒng)故障后系統(tǒng)崩潰過程的例子第七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

電力系統(tǒng)運行的不同狀態(tài)下應(yīng)注意什么問題？（多目標優(yōu)化）第八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

1.1.2電力系統(tǒng)調(diào)度控制的基本內(nèi)容

調(diào)度控制的目標：1、滿足用戶供電需要，包括供電的數(shù)量和質(zhì)量（電壓和頻率）；2、系統(tǒng)安全性，保證連續(xù)的系統(tǒng)功能；3、最小成本（發(fā)電和輸電）4、環(huán)境保護（對環(huán)境和生態(tài)的影響最小）5、節(jié)約燃料和其它資源。

電力系統(tǒng)調(diào)度控制是一個隨電力系統(tǒng)狀態(tài)變化的多目標優(yōu)化問題。第九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

電力系統(tǒng)調(diào)度控制是在電力系統(tǒng)的不同狀態(tài)下為達到相應(yīng)的運行目標而進行的工作，基本內(nèi)容分為三方面：1、短期運行計劃2、瞬時運行3、運行報表及事故處理第十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

1.2電力系統(tǒng)監(jiān)控及調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展為了合理監(jiān)控和協(xié)調(diào)日益擴大的電力系統(tǒng)的運行方式和處理影響整個系統(tǒng)正常運行的事故和異常情況,人們在形成電力系統(tǒng)的最早階段，就注意到電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控問題，并提出必須設(shè)立電力系統(tǒng)的調(diào)度控制中心。能量管理系統(tǒng)EMS:SCADA系統(tǒng)（監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)）AGC(自動發(fā)電控制)網(wǎng)絡(luò)分析第十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

1.3電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1.3.1電力系統(tǒng)的分層調(diào)度從理論上講，可以對電力系統(tǒng)實行集中調(diào)度控制，也可以實行分層調(diào)度控制。分層分級調(diào)度控制的優(yōu)點：1)便于協(xié)調(diào)調(diào)度控制2)便于提高系統(tǒng)運行的可靠性3)提高實時響應(yīng)的速度4)靈活性增強5)提高投資效率第十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三1.3.2調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)(1)信息收集和執(zhí)行子系統(tǒng)(2)信息傳輸子系統(tǒng)(3)信息處理子系統(tǒng)(4)人機聯(lián)系子系統(tǒng)第十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖1.3電力系統(tǒng)調(diào)度控制自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)第十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

信息處理子系統(tǒng)完成的基本功能：1)實時信息處理2)離線分析3)電能質(zhì)量的分析計算4)經(jīng)濟調(diào)度計算5)運行狀態(tài)安全性的分析和校正第十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

電力系統(tǒng)分層調(diào)度有什么優(yōu)點？第十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第2章電力系統(tǒng)調(diào)度控制自動化系統(tǒng)2.1電力系統(tǒng)的信息收集和執(zhí)行系統(tǒng)

在一個現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中，為了能正確和及時地掌握每時每刻都在變化著的電力系統(tǒng)運行情況，控制和協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)的運行方式，處理影響整個電力系統(tǒng)正常運行的事故和異常情況，保證電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行，必須具備一個完善的電力系統(tǒng)信息收集和執(zhí)行系統(tǒng)，將分散在幾十公里、幾百公里以至上千公里以外的各發(fā)電廠和變電所的大量表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息，迅速、正確、可靠地送到調(diào)度控制中心，同時將控制中心的控制和調(diào)節(jié)命令傳送到各發(fā)電廠和變電所，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的自動監(jiān)視和控制。第十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2.1.1電力系統(tǒng)實時信息的種類和采集方法電力系統(tǒng)調(diào)度需要采集的信息有：1)遠程測量信息(遙測Telemetering)2)遠程信號信息(遙信Teleindication，Telesignal)第十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.1遙測、遙信原理圖第二十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三電力系統(tǒng)運行中主要的控制和調(diào)節(jié)信息有：1)遠程切換(遙控，Teleswitching)信息2)遠程整定(遙調(diào)，Teleadjusting)信息第二十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第二十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.2遙調(diào)、遙控原理圖第二十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

2.1.2電力系統(tǒng)遠動裝置的配置與功能(1)電力系統(tǒng)遠動簡介1)硬件遠動裝置的構(gòu)成及工作原理2)微機遠動的構(gòu)成3)遠動信息的傳輸方式第二十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.3微機遠動原理框圖第二十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(2)遠動裝置的配置及其功能1)遠動主控機(調(diào)度端機)2)遠動終端機(廠站端機)3)遠動轉(zhuǎn)發(fā)機①梯級水電廠②火電廠群③樞紐變電站各廠、站與調(diào)度所間的信息交換,要由遠動裝置通過各種信道(或信息傳輸媒介)組成的信息傳輸系統(tǒng)來完成。第二十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.4梯級水電廠調(diào)度所遠動轉(zhuǎn)發(fā)機配置示意圖第二十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.5樞紐變電站TFS配置示意圖第二十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2.2電力系統(tǒng)的信息傳輸系統(tǒng)2.2.1信息傳輸系統(tǒng)的主要質(zhì)量標準(1)可用率(可靠性)(2)誤碼率(準確性)(3)傳輸速度(實時性)第二十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

2.2.2實時信息的編碼

電力系統(tǒng)采集到的量測信息，通常都經(jīng)變送器變換成了標準直流電壓信號。通過采樣開關(guān)對各收集到的量測量和信號按規(guī)定的次序逐個采樣。第三十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(1)實時信息抗干擾編碼(2)信息的表達形式和信息傳輸?shù)耐接袃煞N不同的同步方式：1)非同步方式2)同步方式第三十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.6傳輸信息的例子（a）非同步方式（b）同步方式第三十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

2.2.3調(diào)制和解調(diào)

1)振幅調(diào)制2)頻率調(diào)制3)相位調(diào)制第三十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.7調(diào)制方式第三十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

2.2.4遠動信息傳輸通道(1)信道媒介目前電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)使用的信道媒介有以下幾種：

1)遠動與載波電話復(fù)用電力載波信道(載波)2)無線信道(微波)3)光纖通信4)架空明線或電纜傳輸遠動信息第三十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.8遠動與載波電話復(fù)用電力載波的信息傳輸系統(tǒng)圖第三十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.9微波信息傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖第三十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.10光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成示意圖第三十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.11對光源調(diào)制的示意圖第三十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第四十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(2)信道的工作方式

單工、半雙工、雙工第四十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.12信道工作方式（a)單工(b)半雙工(c)雙工第四十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(3)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的基本類型遠動通信網(wǎng)絡(luò)有如圖2.13所示的以下幾種基本類型：1)點對點配置2)多路點對點配置3)多點星形配置4)多點共線配置5)多點環(huán)形配置第四十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第四十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

(4)通信規(guī)約1)CDT方式通信規(guī)約2)Polling方式通信規(guī)約第四十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第四十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2.3電力系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)往往跨幾個省、市，具有成百上千個發(fā)電廠和負荷點，為了實現(xiàn)自動監(jiān)視和控制功能需進行大量的數(shù)據(jù)處理，要作復(fù)雜的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分析計算和邏輯判斷，然后將結(jié)果提供給運行人員作最后的決策，并對操作控制做出反應(yīng)。第四十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

2.3.1設(shè)計調(diào)度自動化計算機系統(tǒng)應(yīng)考慮的原則

1)可靠性

2)可用性3)可維護性4)可擴充性5)高速性第四十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第四十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2.3.2實時調(diào)度計算機系統(tǒng)的硬件配置根據(jù)需要調(diào)度控制的對象及控制功能的要求不同，實時調(diào)度計算機系統(tǒng)的硬件配置也不同。一般有下列幾種配置形式：1)無備用的單機系統(tǒng)2)雙(多)重化系統(tǒng)3)分布式系統(tǒng)第五十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.18單機系統(tǒng)的不同設(shè)計方法第五十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.19典型的調(diào)度計算機雙機系統(tǒng)第五十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.20分布式系統(tǒng)配置第五十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

2.3.3調(diào)度計算機系統(tǒng)的基本硬件配置1)中央處理器：中央處理器CPU是計算機的控制中心。2)內(nèi)存：微機內(nèi)存基本配置現(xiàn)已達128MB，還可擴充到256MB以上；中、小型機內(nèi)存可達幾百MB。3)外存：外存主要用于存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、歷史文件、數(shù)據(jù)庫等。4)輸入/輸出(I/O)設(shè)備：包括CRT、鍵盤、打印機、大屏幕顯示器、大屏幕投影儀、繪圖儀、音響設(shè)備及各模擬量、數(shù)字量和開關(guān)量等的輸入輸出裝置、計算機間接口、主機與通訊網(wǎng)接口、計算機與遠動接口等。第五十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2.3.4調(diào)度計算機系統(tǒng)的基本軟件

實時調(diào)度計算機系統(tǒng)的軟件有以下特點:

1)軟件系統(tǒng)龐大復(fù)雜，執(zhí)行速度要求很高。2)一般采用分時操作系統(tǒng),例如VMS各任務(wù)有自己的優(yōu)先級，分時地被執(zhí)行。3)有很強的人機聯(lián)系能力。4)控制功能可以不斷改進和增加，可修改原有程序或增加新程序而不影響其他程序。第五十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三軟件分三類：(1)系統(tǒng)軟件(2)支撐軟件(3)應(yīng)用軟件按計算用輸入數(shù)據(jù)的性質(zhì)及計算結(jié)果的適應(yīng)性,應(yīng)用程序可分為三類：1)動態(tài)程序2)準動態(tài)程序3)靜態(tài)程序第五十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(4)電力系統(tǒng)高級管理與分析軟件主要有以下幾種：1)管理信息系統(tǒng)(MIS—ManagementInformationSystem)2)能量管理系統(tǒng)(EMS—EnergyManagementSystem)3)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)(DTS—DispatcherTrainingSimulator)第五十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2.4人機聯(lián)系系統(tǒng)電力系統(tǒng)采用調(diào)度自動化系統(tǒng)后，要求調(diào)度人員利用這一系統(tǒng)全面、深入和及時地掌握電力系統(tǒng)的運行狀況，做出正確的決策和發(fā)出各種控制命令，以保證電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行。第五十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

2.4.1調(diào)度員控制臺

調(diào)度員控制臺是調(diào)度人員對電力系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制的交互型人機聯(lián)系設(shè)備。(1)屏幕顯示器(2)操作鍵盤(3)屏幕游標定位部件(4)音響報警裝置(5)語音輸入輸出裝置第五十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2.4.2調(diào)度員工作站2.4.3模擬屏2.4.4記錄設(shè)備1)趨勢記錄儀2)繪圖儀3)畫面拷貝機第六十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2.5

SCADA系統(tǒng)2.5.1SCADA系統(tǒng)的基本功能(1)數(shù)據(jù)采集(2)數(shù)據(jù)預(yù)處理1)測量合理性校驗2)遙測值變化率合理性校驗3)測值的平滑濾波4)開關(guān)變位可信性校驗第六十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(3)信息顯示和報警對電力系統(tǒng)監(jiān)視的內(nèi)容一般有：①電能質(zhì)量監(jiān)視②安全限制監(jiān)視③開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視④停電監(jiān)視⑤計劃執(zhí)行情況監(jiān)視⑥設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視⑦保護和自動裝置監(jiān)視第六十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.21CRT顯示的系統(tǒng)接線圖第六十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(4)調(diào)度員遙控搖調(diào)操作(5)信息統(tǒng)計、儲存和打印(6)事故追憶和事故順序記錄(7)調(diào)度控制系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視和控制第六十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

2.5.2SCADA系統(tǒng)的運行原理(1)查詢問答方式(2)數(shù)據(jù)輸入(3)控制輸出(4)數(shù)據(jù)庫(5)人機接口

(6)外部接口第六十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖2.22當前電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與通訊的工作模式第六十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)包含哪些子系統(tǒng)？各子系統(tǒng)的功能是什么？談一下你對微機遠動系統(tǒng)的認識？簡述SCADA系統(tǒng)的基本功能及其運行原理。第六十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第3章電力系統(tǒng)狀態(tài)估計3.1概述在電力系統(tǒng)信息的收集和傳輸過程中，由于測量裝置、各種變換設(shè)備和傳送設(shè)備的誤差，或故障失靈，以及在傳送過程中的各種外界干擾，使未經(jīng)處理的原始數(shù)據(jù)具有不同程度的誤差和不可靠性。第六十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三狀態(tài)估計一般可分為如下四個步驟：

1)假設(shè)數(shù)學模型2)狀態(tài)向量的估計計算3)檢測4)識別第六十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.1狀態(tài)估計的步驟第七十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

3.2電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的表征與可觀察性3.3最小二乘估計3.4靜態(tài)最小二乘估計的改進3.5支路潮流狀態(tài)估計法3.6電力系統(tǒng)的遞推狀態(tài)估計3.7不良數(shù)據(jù)的檢測3.8不良數(shù)據(jù)的殘差搜索辨識法3.9不良數(shù)據(jù)的估計辨識法3.10電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的實時分析3.11網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)辨識的基本概念第七十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

3.2電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的表征與可觀察性

電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)可以用節(jié)點電壓模值、電壓相角、線路有功與無功潮流、節(jié)點有功與無功注入等物理量來表示。第七十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第七十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第七十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.2π形線路元件模型圖第七十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三用測量量來估計系統(tǒng)狀態(tài)存在若干不正確或不準確的因素，概括有以下內(nèi)容：

1)數(shù)學模型不完善2)測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差3)隨機誤差第七十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

第七十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.3最小二乘估計前面已經(jīng)提及，所謂靜態(tài)估計就是用一定的統(tǒng)計學準則，通過測量向量z求出狀態(tài)向量x,且使之盡量接近其真值x。第七十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第七十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第八十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第八十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.3加權(quán)最小二乘估計框圖第八十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.4節(jié)點注入對H陣影響示意圖第八十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.5信息矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖第八十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

3.4靜態(tài)最小二乘估計的改進3.4.1快速解耦狀態(tài)估計第八十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第八十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.4.2

正交變換法第八十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第八十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.8s1、s2向量及其正交向量s3示意圖第八十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.9含誤差時向量s1、s2的交叉圖第九十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.5支路潮流狀態(tài)估計法由J.F.Dopazo等人提出的支路潮流狀態(tài)估計法，是早期應(yīng)用于美國AEP電力公司的一種較為成功的算法。第九十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.10輸電線與變壓器等值電路第九十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第九十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第九十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.6電力系統(tǒng)的遞推狀態(tài)估計前面幾節(jié)討論的是屬于靜態(tài)估計的方法。第九十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第九十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第九十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.7不良數(shù)據(jù)的檢測電力系統(tǒng)的測量信息如果誤差不大，測量系統(tǒng)的配置恰當，則用以上所介紹的狀態(tài)估計方法可以得到滿意的實時數(shù)據(jù)庫。3.7.1J(x)檢測法3.7.2加權(quán)殘差檢測法3.7.3標準化殘差檢測法第九十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第九十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百零一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百零二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.8不良數(shù)據(jù)的殘差搜索辨識法通常對不良數(shù)據(jù)辨識的基本思路是：在檢測出不良數(shù)據(jù)后，應(yīng)進一步設(shè)法找出這個不良數(shù)據(jù)并在測量向量中將其排除，然后重新進行狀態(tài)估計。1)加權(quán)殘差搜索法。2)標準化殘差搜索法。第一百零三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖3.13殘差搜索辨識法程序流程框圖第一百零四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.9不良數(shù)據(jù)的估計辨識法不良數(shù)據(jù)的估計辨識是我國發(fā)展起來的一種新方法，這種方法具有較好的辨識多個不良數(shù)據(jù)的功能，實時性也較好，因此近年來已得到了進一步的發(fā)展。第一百零五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百零六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

3.10電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的實時分析

電力系統(tǒng)運行的在線分析計算中許多程序都是以節(jié)點導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的。節(jié)點導(dǎo)納矩陣隨網(wǎng)絡(luò)的結(jié)線而變化。

第一百零七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.10.1廠站的結(jié)線分析圖3.14廠站接線圖與相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖第一百零八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

3.10.2

網(wǎng)絡(luò)接線分析第一百零九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3.11網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)辨識的基本概念進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析需將網(wǎng)絡(luò)圖用數(shù)學方式來描寫，通常用各種矩陣來表示。1)鄰接矩陣2)關(guān)聯(lián)矩陣3)關(guān)聯(lián)矩陣的分塊對角陣第一百一十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百一十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百一十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)包含哪些部分？具體含義是什么？談一下你對微機遠動系統(tǒng)的認識？簡述SCADA系統(tǒng)的基本功能及其運行原理。第一百一十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

什么是電力系統(tǒng)狀態(tài)估計？為什么要進行電力系統(tǒng)狀態(tài)估計電力系統(tǒng)狀態(tài)估計分為哪幾個步驟？不良數(shù)據(jù)的檢測和辨識主要有有哪些方法？第一百一十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第4章電力系統(tǒng)的安全分析和控制4.1概述在電力系統(tǒng)中任一地點發(fā)生故障，均將在不同程度上影響整個電力系統(tǒng)的正常運行。第一百一十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

1)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計方面的因素2)電力系統(tǒng)設(shè)備元件上的問題3)繼電保護方面的問題4)電力系統(tǒng)運行的通訊和信息收集系統(tǒng)5)運行人員的作用6)運行計劃管理上的問題第一百一十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百一十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百一十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.2電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的安全分析電力系統(tǒng)事故的發(fā)生可能是突然的(如雷擊)，也可能是較緩慢的。為了使電力系統(tǒng)的運行置于自動裝置的控制下，應(yīng)盡可能對系統(tǒng)運行狀態(tài)的發(fā)展作出合理的預(yù)測。第一百一十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

4.2.1安全分析的功能及內(nèi)容

(1)故障定義(2)故障篩選(3)故障分析圖4.1安全分析程序總框圖第一百二十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.2.2

電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析(1)靜態(tài)安全分析的內(nèi)容1)計算電力系統(tǒng)中由于有功不平衡而引起的頻率變化第一百二十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

第一百二十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2)校核在斷開線路或發(fā)電機時電力系統(tǒng)元件是否過負荷、母線電壓是否越限第一百二十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(2)直流潮流法1)直流潮流法的原理圖4.2直流潮流等值電路(a)交流等值電路(b)直流等值電路第一百二十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖4.3直流潮流法網(wǎng)絡(luò)圖第一百二十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2)斷開一條支路后的安全分析第一百二十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百二十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(3)P-Q分解法1)P-Q分解法潮流計算第一百二十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百二十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2)P-Q分解法安全分析第一百三十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(4)等值網(wǎng)絡(luò)法第一百三十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖4.5外部系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)第一百三十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

4.2.3電力系統(tǒng)動態(tài)安全分析動態(tài)安全分析是分析電力系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)想故障時是否會失去穩(wěn)定。第一百三十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(1)李雅普諾夫方法(2)模式識別法模式識別的具體工作大致可以分為以下幾個步驟：①確立樣本②求取特征量③確定判別式④樣本集測試第一百三十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖4.6電力系統(tǒng)及其特征量平面示意圖第一百三十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.3電力系統(tǒng)安全控制對策對預(yù)想事故進行安全評定時，當發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于正常不安全狀態(tài)，就須要采取控制措施使系統(tǒng)恢復(fù)到正常安全狀態(tài)，這稱為安全性提高，也稱為安全性控制。4.3.1靈敏度矩陣第一百三十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.3.2校正控制的數(shù)學模型(1)有功過負荷的調(diào)整(2)過電流的調(diào)整(3)節(jié)點過電壓的調(diào)整第一百三十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百三十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.3.3

控制變量變化量Δu的求解4.3.4線性規(guī)劃的數(shù)學模型第一百三十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.3.5電力系統(tǒng)安全控制對策(1)電力系統(tǒng)有功安全校正對策分析第一百四十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(2)電力系統(tǒng)無功安全校正對策分析第一百四十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.3.6

電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流簡介第一百四十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三1)全系統(tǒng)發(fā)電燃料總耗量(或總費用)2)有功網(wǎng)損第一百四十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百四十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

4.4電力系統(tǒng)的安全控制

4.4.1電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)的安全控制電力系統(tǒng)正常運行時的控制分為常規(guī)調(diào)度控制和安全控制。第一百四十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.4.2電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)的安全控制電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)是電力系統(tǒng)受到大干擾后出現(xiàn)的異常運行狀態(tài)。(1)電力系統(tǒng)頻率的緊急控制圖4.9頻率變化曲線第一百四十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖4.8電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)自動控制示意圖第一百四十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(2)電力系統(tǒng)電壓的緊急控制(3)線路或變壓器斷開和過負荷(4)穩(wěn)定控制1)切除部分機組圖4.10雙回線聯(lián)接的系統(tǒng)示意圖第一百四十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖4.11快速切除機組示意圖第一百四十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖4.12聯(lián)跳切機時等效發(fā)電機的功能特性曲線第一百五十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2)電氣制動圖4.13電氣制動示意圖第一百五十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖4.14電氣制動的作用第一百五十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三3)快速關(guān)閉汽門4)自動重合閘5)采用快速勵磁系統(tǒng)6)汽輪機的旁路閥門控制7)串聯(lián)電容器的切換8)調(diào)節(jié)直流輸電的功率9)切除部分負荷10)再同步控制11)解列第一百五十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三4.4.3電力系統(tǒng)恢復(fù)狀態(tài)的安全控制

通過緊急狀態(tài)的安全控制，事故已被抑制，系統(tǒng)已穩(wěn)定下來，這時電力系統(tǒng)處于恢復(fù)狀態(tài)。但是，系統(tǒng)中的很多元件(發(fā)電機、線路和負荷)被斷開。第一百五十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

恢復(fù)狀態(tài)控制應(yīng)包括以下幾個方面:

1)確定系統(tǒng)的實時狀態(tài)2)維持現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運行3)恢復(fù)因事故被斷開的設(shè)備的運行4)重新并列被解列的系統(tǒng)第一百五十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百五十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百五十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖4.15恢復(fù)狀態(tài)控制流程圖示例第一百五十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

電力系統(tǒng)安全控制包含哪幾方面的內(nèi)容？電力系統(tǒng)頻率的緊急控制應(yīng)采取哪些措施？舉例說明電力系統(tǒng)發(fā)生故障時為什么會出現(xiàn)振蕩？緊急狀態(tài)下常用的穩(wěn)定控制措施有哪些？舉例說明電氣制動的原理。舉例說明什么是就地聯(lián)跳切機和遠方切機。第一百五十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第5章電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行和電能質(zhì)量的控制5.1

電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的任務(wù)及調(diào)整準則這一節(jié)將著重從電力系統(tǒng)調(diào)度和運行的角度來討論電力系統(tǒng)調(diào)頻的任務(wù)及調(diào)整準則。第一百六十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百六十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖5.1電力系統(tǒng)負荷變化第一百六十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖5.2電力系統(tǒng)負荷綜合的頻率靜態(tài)特性第一百六十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖5.3聯(lián)合系統(tǒng)第一百六十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三5.2

電力系統(tǒng)的自動調(diào)頻方法和自動發(fā)電控制對于現(xiàn)代電力系統(tǒng)僅靠手動調(diào)頻是很難維持電力系統(tǒng)的頻率在允許范圍內(nèi)的。5.2.1電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的方法(1)積差調(diào)節(jié)法的原理第一百六十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖5.4積差調(diào)頻過程第一百六十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三

說明積差調(diào)頻法的原理。什么是電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行？在例5.1題目中，當總負荷為600MW和450MW時，試分別確定發(fā)電廠間功率的經(jīng)濟分配（不考慮線損）。第一百六十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百六十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三5.2.2

自動發(fā)電控制(1)自動發(fā)電控(2)AGC的控制方式第一百六十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三(3)AGC對機組的功率分配(4)AGC的實現(xiàn)第一百七十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三圖5.5自動發(fā)電控制總體結(jié)構(gòu)示意圖第一百七十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三5.3電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的目的是在給定的系統(tǒng)運行方式下，以保證整個系統(tǒng)安全可靠和電能質(zhì)量符合標準為前提，在系統(tǒng)中并列運行的機組間合理地分配出力，使全電力系統(tǒng)達到最大的經(jīng)濟性(如發(fā)電成本為最小)。5.3.1火電廠間有功功率的經(jīng)濟分配在電力系統(tǒng)中，當機組的總?cè)萘看笥谪摵晒β蕰r，應(yīng)如何分配各機組的出力，使在滿足一定的約束條件下(如每臺機組的極限功率)發(fā)電成本為最小。第一百七十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百七十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三5.3.2水、火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配第一百七十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百七十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三5.4電力系統(tǒng)無功功率及電壓的控制壓值也是供電質(zhì)量的重要指標之一。電壓及無功功率的自動調(diào)節(jié)，應(yīng)當完成的任務(wù)是：1)根據(jù)供電的要求，保證用戶的供電電壓在允許范圍之內(nèi)；第一百七十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三2)有效地利用無功電源及調(diào)壓措施，使無功功率盡可能就地平衡，合理分配，以減少因遠距離輸送無功功率而引起的線路損耗(某些情況下，遠距離輸送無功功率，甚至在技術(shù)上是不能實現(xiàn)的)；3)根據(jù)電力系統(tǒng)遠距離輸電穩(wěn)定性的要求，應(yīng)保持樞紐點電壓在規(guī)定水平。圖5.6輸電系統(tǒng)圖第一百七十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百七十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百七十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三1)電力系統(tǒng)內(nèi)各重要樞紐點的電壓在預(yù)先給定的容許變化范圍之內(nèi)，即2)在被控制的電力系統(tǒng)內(nèi)使線損達到最小,即3)可用的電壓一無功功率調(diào)節(jié)設(shè)備的狀態(tài)在運行的許可范圍之內(nèi)，即第一百八十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第一百八十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期三第6章能量管理系統(tǒng)簡介6.1

概述SCADA系統(tǒng)為及時準確地獲取電力系統(tǒng)的實時信息并對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控提供了可能。6.1.1EMS的技術(shù)發(fā)展6.2EMS的設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用