電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論

電力系統(tǒng)自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第1頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化基本任務(wù)目標(biāo)：安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)

保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行和對(duì)電力用戶安全可靠供電。確保電能質(zhì)量，保持頻率、電壓、波形合格。按照公平、公正標(biāo)準(zhǔn)合理安排發(fā)電，實(shí)現(xiàn)發(fā)電資源優(yōu)化利用。電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第2頁(yè)電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖：電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第3頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化內(nèi)容：調(diào)度自動(dòng)化發(fā)電廠自動(dòng)化；變電站自動(dòng)化；調(diào)度自動(dòng)化；配電網(wǎng)自動(dòng)化配電網(wǎng)自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第4頁(yè)調(diào)度自動(dòng)化與配電網(wǎng)自動(dòng)化關(guān)系能量管理系統(tǒng)（EnergyManagementSystem）配電管理系統(tǒng)（DistributionManagementSystem）普通認(rèn)為，配電管理系統(tǒng)（DMS）和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化能量管理系統(tǒng)（EMS）處于同一層次。二者不一樣之處是EMS包括發(fā)、輸電系統(tǒng)，DMS是管理配電系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第5頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展 局部→子系統(tǒng)→管理系統(tǒng) 經(jīng)典控制理論→當(dāng)代控制理論→電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)理論階段

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第6頁(yè)調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展歷程：40年代：出現(xiàn)模擬屏，直觀展示系統(tǒng)狀態(tài)50年代：布線邏輯遠(yuǎn)動(dòng)裝置及機(jī)電式調(diào)頻裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）60年代：利用數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度（EDC）

70年代：經(jīng)濟(jì)調(diào)度轉(zhuǎn)移為安全調(diào)度，電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)出現(xiàn)80年代：電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)頻和有功功率經(jīng)濟(jì)分配裝置和自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)結(jié)合，成為SCADA/AGC—EDC系統(tǒng)90年代：增加電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用軟件（PAS）形成能量管理系統(tǒng)（EMS）

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第7頁(yè)配電自動(dòng)化發(fā)展配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展歷程：上世紀(jì)70年代，故障自動(dòng)隔離(饋線自動(dòng)化FA)、對(duì)用戶遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表(AMR)；上世紀(jì)80年代早期，負(fù)荷控制技術(shù)（LCM）。但因?yàn)榧夹g(shù)限制，無法形成完整計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；上世紀(jì)80年代后期，將配網(wǎng)單項(xiàng)自動(dòng)化經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)起來。建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和分布式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上。其它發(fā)展：PAS軟件，配網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（AM/FM//GIS）電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第8頁(yè)1調(diào)度自動(dòng)化功效：電能調(diào)度任務(wù)：1預(yù)測(cè)負(fù)荷；2編制發(fā)電計(jì)劃；3倒閘操作；

4經(jīng)濟(jì)調(diào)度；

5事故處理配置設(shè)備：監(jiān)視設(shè)備；操作設(shè)備電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第9頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第10頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第11頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第12頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第13頁(yè)寧夏電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)視總表電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第14頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第15頁(yè)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功效：監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集功效（SCADA）；狀態(tài)預(yù)計(jì)功效（SE）；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉πВ∟TA）；*************************************自動(dòng)發(fā)電控制功效(AGC)；經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制功效(EDC)；安全分析功效（SA）；最優(yōu)時(shí)尚（OPF）；自動(dòng)電路恢復(fù)（ACR）負(fù)荷預(yù)測(cè)功效（LF）；調(diào)度員仿真培訓(xùn)功效（DTS）。電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第16頁(yè)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第17頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第18頁(yè)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)組成····信道信道發(fā)電廠調(diào)制和解調(diào)器通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令電力設(shè)備自動(dòng)裝置RTU變電站調(diào)制和解調(diào)器通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令電力設(shè)備自動(dòng)裝置RTU調(diào)制和解調(diào)器調(diào)度中心通信設(shè)備調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)人機(jī)聯(lián)絡(luò)設(shè)備調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第19頁(yè)顯示器、打印機(jī)、鼠標(biāo)等主計(jì)算機(jī)前置機(jī)RTUNRTU1RTU2···模擬屏調(diào)度計(jì)算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)配置圖電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第20頁(yè)RTUNRTU1RTU2···調(diào)度計(jì)算機(jī)雙機(jī)系統(tǒng)配置圖顯示器、打印機(jī)、鼠標(biāo)等主計(jì)算機(jī)前置機(jī)主計(jì)算機(jī)前置機(jī)顯示器、打印機(jī)、鼠標(biāo)等電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第21頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第22頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第23頁(yè)2發(fā)電廠、變電站自動(dòng)化發(fā)電廠功效：電能產(chǎn)生控制任務(wù)：頻率/有功控制；電壓/無功控制配置設(shè)備：調(diào)速器；自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)整裝置變電站功效：電能變換控制任務(wù)：有功（負(fù)荷）控制；電壓/無功控制配置設(shè)備：低頻減負(fù)荷控制；電壓無功控制（VQC）電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第24頁(yè)發(fā)電廠、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)功效：一繼電保護(hù)功效變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中微機(jī)繼電保護(hù)主要包含輸電線路保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、小電流接地系統(tǒng)自動(dòng)選線、自動(dòng)重合閘。二監(jiān)視控制功效（SCADA功效）1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理，包含模擬量、開關(guān)量、脈沖量及數(shù)字量等；2運(yùn)行監(jiān)視功效3故障錄波與測(cè)距功效；4事故次序統(tǒng)計(jì)與事故追憶功效；5控制及安全操作閉鎖功效6數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)功效三自動(dòng)控制裝置功效1頻率、有功控制；2電壓、無功控制；3低頻減負(fù)荷控制；4備用電源自投控制四遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功效變電站綜合自動(dòng)化通信功效包含系統(tǒng)內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信和自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度通信兩部分。電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第25頁(yè)發(fā)電廠、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第26頁(yè)分層分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第27頁(yè)分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第28頁(yè)3電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信

基本概念電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第29頁(yè)遠(yuǎn)動(dòng)通信遠(yuǎn)動(dòng)（TeleControl)定義遠(yuǎn)動(dòng)，就是利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，對(duì)遠(yuǎn)方運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程信號(hào)、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)整。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第30頁(yè)遠(yuǎn)動(dòng)通信遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)將表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)各發(fā)電廠和變電站相關(guān)實(shí)時(shí)信息采集到調(diào)度控制中心把得到控制中心命令發(fā)往發(fā)電廠和變電站遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)

、遙視電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第31頁(yè)遠(yuǎn)動(dòng)通信基本結(jié)構(gòu)

數(shù)字通信模型電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第32頁(yè)通信基本概念數(shù)字通信傳輸信道數(shù)字通信網(wǎng)差錯(cuò)控制傳輸方式同時(shí)方式通信規(guī)約電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第33頁(yè)4配電網(wǎng)功效：電能分配任務(wù)：用戶負(fù)荷控制；電壓/無功控制；抄表配置設(shè)備：負(fù)荷控制系統(tǒng)；電壓無功控制設(shè)備；遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第34頁(yè)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)功效：

監(jiān)視控制功效：配電網(wǎng)SCADA功效

故障控制(即保護(hù)功效)：饋線自動(dòng)化(FA)

電能質(zhì)量控制：電壓控制、頻率控制線路損耗控制：優(yōu)化控制用戶負(fù)荷控制及需方用電管理(DSM)

遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(AMR)

配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS）電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第35頁(yè)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第36頁(yè)FTUTTURTU抄表集中器配電子站配電子站配電自動(dòng)化子中心成套系統(tǒng)配電自動(dòng)化子中心成套系統(tǒng)配電GIS系統(tǒng)客戶呼叫服務(wù)系統(tǒng)電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)配電自動(dòng)化總控中心成套系統(tǒng)第四層第三層第二層第一層配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第37頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第38頁(yè)5電網(wǎng)分級(jí)調(diào)度與管理

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第39頁(yè)電力系統(tǒng)電壓等級(jí)220kv～500kv 超高壓電網(wǎng)。組成大區(qū)電網(wǎng)骨架和大區(qū)電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線110kv～220kv 輸電網(wǎng)。組成復(fù)雜輸電網(wǎng)絡(luò)，在各地域間傳輸電能35kv～110kv 供電網(wǎng)。由樞紐變電站送電到靠近負(fù)荷區(qū)當(dāng)?shù)刈冸娬?0kv 配電網(wǎng)。當(dāng)?shù)刈冸娬舅碗姷骄用駞^(qū)桿上變壓器或配電室電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第40頁(yè)分級(jí)調(diào)度

《電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例》明確，調(diào)度機(jī)構(gòu)分為五級(jí)即國(guó)家調(diào)度機(jī)構(gòu)跨省、自治區(qū)、直轄市調(diào)度機(jī)構(gòu)省、自治區(qū)、直轄市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)省轄市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)縣級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)

我國(guó)國(guó)網(wǎng)企業(yè)五級(jí)調(diào)度體系，分別是國(guó)家電力調(diào)度通信中心，簡(jiǎn)稱國(guó)調(diào)；東北、華北、華東、華中、西北電力調(diào)通中心，簡(jiǎn)稱網(wǎng)調(diào)；各?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）電力調(diào)度通信中心，簡(jiǎn)稱省調(diào)；還有270個(gè)地調(diào)和多個(gè)縣調(diào)南方電網(wǎng)和國(guó)家電網(wǎng)關(guān)系電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第41頁(yè)國(guó)家調(diào)度中心網(wǎng)局調(diào)度中心地域調(diào)度中心省級(jí)調(diào)度中心縣級(jí)調(diào)度中心直屬電廠地方電廠省屬電廠直屬變電站地方變電所變電所省屬變電站電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第42頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第43頁(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第44頁(yè)各級(jí)調(diào)度中心基本任務(wù)國(guó)家調(diào)度中心在線搜集各大區(qū)網(wǎng)和相關(guān)省網(wǎng)重點(diǎn)測(cè)點(diǎn)工況和全國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行情況，作統(tǒng)計(jì)分析、生產(chǎn)報(bào)表、提供電能情況。進(jìn)行大區(qū)互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)時(shí)尚、穩(wěn)定、短路電流及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算機(jī)通信，校核計(jì)算正確性，并向下一級(jí)傳送。作中、長(zhǎng)久安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，并提出對(duì)策。總結(jié)：管轄若干網(wǎng)調(diào)；掌握全國(guó)發(fā)電量及負(fù)荷，協(xié)調(diào)大區(qū)級(jí)功率傳輸，了解各大區(qū)電力系統(tǒng)安全情況。電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第45頁(yè)各級(jí)調(diào)度中心基本任務(wù)大區(qū)網(wǎng)局調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)搜集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和安全分析。進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，制訂開停機(jī)計(jì)劃、水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度日分配計(jì)劃，閉環(huán)或開環(huán)指導(dǎo)自動(dòng)發(fā)電控制。省(市)間和相關(guān)大區(qū)網(wǎng)供受電量計(jì)劃編制和分析。進(jìn)行時(shí)尚、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算機(jī)通信校核各種分析計(jì)算正確性并上報(bào)下傳?？偨Y(jié)：管轄若干省調(diào)及大型電廠和500kV，330kV變電站；維持系統(tǒng)頻率，執(zhí)行水火電聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃和調(diào)峰，確保全系統(tǒng)穩(wěn)定與安全。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第46頁(yè)各級(jí)調(diào)度中心基本任務(wù)省級(jí)調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)搜集和監(jiān)控。必須對(duì)電網(wǎng)中開關(guān)狀態(tài)，電壓水平，功率進(jìn)行采集計(jì)算，進(jìn)行控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度。進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，制訂開停機(jī)計(jì)劃、水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度日分配計(jì)劃，編制地域間和省間相關(guān)網(wǎng)供受電量計(jì)劃，閉環(huán)或開環(huán)指導(dǎo)自動(dòng)發(fā)電控制。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如功率總加，開關(guān)變位，存檔和制表打印。進(jìn)行時(shí)尚、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算機(jī)通信校核各種分析計(jì)算正確性并上報(bào)下傳?？偨Y(jié)：管轄若干地調(diào)及中小型電廠和220kv變電站；確保省屬電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，確保電能質(zhì)量，執(zhí)行自動(dòng)發(fā)電控制，實(shí)施安全分析和安全控制。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第47頁(yè)各級(jí)調(diào)度中心基本任務(wù)地域調(diào)度中心采集當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)各種信息，進(jìn)行安全監(jiān)控。進(jìn)行相關(guān)站點(diǎn)（直接站點(diǎn)和集控站點(diǎn)）遠(yuǎn)方操作，變壓器分接頭調(diào)整，電力電容器投切等。用電負(fù)荷管理?？偨Y(jié)：管轄若干縣調(diào)、配電控制中心和110kV及以下變電站；對(duì)地域電力系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)視和控制，用電負(fù)荷管理以及電壓和無功功率優(yōu)化運(yùn)行。電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第48頁(yè)各級(jí)調(diào)度中心基本任務(wù)縣級(jí)調(diào)度中心依據(jù)不一樣類型實(shí)現(xiàn)不一樣程度數(shù)據(jù)采集和安全監(jiān)視功效。有條件縣調(diào)可實(shí)現(xiàn)機(jī)組起停、斷路器遠(yuǎn)方操作和電力電容器投切。負(fù)荷分配、負(fù)荷控制。向上級(jí)調(diào)度發(fā)送必要實(shí)時(shí)信息?？偨Y(jié)：縣級(jí)則主要是分配負(fù)荷和負(fù)荷控制。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第49頁(yè)6電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第50頁(yè)等式約束 系統(tǒng)中發(fā)出總有功、無功任何時(shí)候同系統(tǒng)中有功、無功負(fù)荷（包含線損）相平衡。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第51頁(yè)不等式約束包括安全運(yùn)行參數(shù)應(yīng)處于允許范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第52頁(yè)五種運(yùn)行狀態(tài)正常狀態(tài)警戒狀態(tài)緊急狀態(tài)系統(tǒng)瓦解恢復(fù)狀態(tài)電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第53頁(yè)正常運(yùn)行狀態(tài)（滿足負(fù)荷需求，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行）安全恢復(fù)狀態(tài)（重新并列，恢復(fù)對(duì)用戶供電）警戒狀態(tài)（預(yù)防性控制）系統(tǒng)瓦解（切機(jī)、切負(fù)荷、斷開線路）緊急狀態(tài)（緊急控制）貯備系數(shù)減小或干擾概率增大不安全危險(xiǎn)系統(tǒng)解列系統(tǒng)保持原狀解列切負(fù)荷超越不等式約束條件電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第54頁(yè)為何要聯(lián)網(wǎng)？降低備用容量。故障時(shí)不一樣電網(wǎng)間相互支援。綜合利用水力、火力、核能等發(fā)電能源，以處理能源資源與負(fù)荷分布地域間不平衡。利用時(shí)差和季節(jié)錯(cuò)開負(fù)荷高峰，降低總裝機(jī)容量。采取大容量機(jī)組，節(jié)約投資和運(yùn)行費(fèi)用。電力系統(tǒng)自動(dòng)化概論第55頁(yè)我國(guó)當(dāng)前電網(wǎng)情況 特點(diǎn)：大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動(dòng)控制加速建設(shè)特高壓電網(wǎng)（750kV示范工程已于投產(chǎn)，1000kV示范工程正在建設(shè)）裝機(jī)容量超出MW電網(wǎng)11個(gè)已形成330kV、500kV主網(wǎng)