第六章-第二節(jié)配電系統(tǒng)調度自動化的基本概念

第六

章配電系統(tǒng)調度自動化主講人：周英華QQ:1055455616常州機電職業(yè)技術學院第二節(jié)

配電系統(tǒng)調度自動化的基本概念配電系統(tǒng)調度自動化是由中央處理機（計算機）和遠動裝置等組成的配電網監(jiān)控和數據收集系統(tǒng)，以輔助調度員做好配電網運行工作的調度方法。配電網調度自動化的功能一般只有電網監(jiān)控和電網數據收集，即所謂SCADA系統(tǒng)。這個系統(tǒng)又稱為調度自動化系統(tǒng)，它主要由變電所端的信息收集兼控制單元、數據傳輸通道、調度端的遠動裝置、中央處理機、輸出顯示打印和人機對話等設備組成

第二節(jié)

配電系統(tǒng)調度自動化的基本概念一、配電系統(tǒng)調度自動化的組成第二節(jié)

配電系統(tǒng)調度自動化的基本概念一、配電調度自動化系統(tǒng)的組成異常報警數據存儲屏幕顯示電網模擬打印輸出人機對話調度中心計算機系統(tǒng)遠動裝置RTU信息收集控制配電網設備RTU信息收集控制配電網設備…………信道調度員

配電調度自動化系統(tǒng)控制中心圖（無錫市）

調度目的：加強電網的防御體系2024/3/3第5頁《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》規(guī)定我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的安全穩(wěn)定標準分為三級：第一級標準：保持穩(wěn)定運行和電網的正常供電[單一故障(出現概率較高的故障)];第二級標準：保持穩(wěn)定運行，但允許損失部分負荷[單一嚴重故障(出現概率較低的故障)];第三級標準：當系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行時，必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負荷損失[多重嚴重故障(出現概率很低的故障)]。二、電網安全防御體系—電力系統(tǒng)三大防線2024/3/3第6頁設置三道防線來確保電力系統(tǒng)在遇到各種事故時的安全穩(wěn)定運行：第一道防線：快速可靠的繼電保護、有效的預防性控制措施，確保電網在發(fā)生常見的單一故障時保持電網穩(wěn)定運行和電網的正常供電;第二道防線：采用穩(wěn)定控制裝置及切機、切負荷等緊急控制措施，確保電網在發(fā)生概率較低的嚴重故障時能繼續(xù)保持穩(wěn)定運行;第三道防線：設置失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置，當電網遇到概率很低的多重嚴重事故而穩(wěn)定破壞時，依靠這些裝置防止事故擴大，防止大面積停電。二、電網安全防御體系—電力系統(tǒng)三大防線2024/3/3第7頁三道防線措施實施的不同時刻預防控制檢測到故障后緊急控制檢測到越規(guī)后極端緊急控制2024/3/3第8頁三道防線的概念很清晰、明確，易于操作實施。近年來我國電網沒有出現全網性事故和大范圍停電，應該說得益于三道防線的建設。設置三道防線是我國電網安全穩(wěn)定運行成功的經驗，但還應進一步采取有效措施，加強三道防線建設，不斷提高電網的安全穩(wěn)定運行水平。具體措施如下：(1)精心進行電網規(guī)劃設計，既要加強一次電網的建設，使電網結構符合電力系統(tǒng)穩(wěn)定導則與技術導則的要求，又要加強二次系統(tǒng)的配套建設，按三道防線的要求配置繼電保護與安全自動裝置。(2)在廠網分開、電力市場等電力體制改革情況下，更要強調電力系統(tǒng)的統(tǒng)一調度和協(xié)調的重要性。對于有關電網安全穩(wěn)定的大事應立足全網大局統(tǒng)籌考慮，做好應付各種緊急事故的預案。二、電網安全防御體系—加強措施2024/3/3第9頁具體措施如下：(3)加強二次設備管理，尤其是繼電保護與安全自動裝置的管理。建議對繼電保護及安全自動裝置進行一次全面檢查，落實"反措"的執(zhí)行情況，確保裝置在各種可能情況下正確動作，有效制止事故時的連鎖反應。(4)按新穩(wěn)定導則要求，加強電網運行方式和穩(wěn)定狀況的分析，及時發(fā)現電網存在的問題，提出解決的方案和有效措施，做好應對重大事故的預案。二、電網安全防御體系—加強措施2024/3/3第10頁具體措施如下：(5)對重要聯絡線的跳閘必須考慮有效的控制對策。當聯絡線送電功率占該電網總負荷的比例達20%以上時，應該立即采取聯絡線跳閘聯切措施，即聯絡線跳閘同時在受端網切除相應數量的負荷(或送端電網聯切相應容量的機組)，使系統(tǒng)內功率迅速重新平衡。(6)切實重視系統(tǒng)內由于設備跳閘、潮流突然轉移引起線路、變壓器的過載問題，消除設備嚴重過載的最有效措施是用過載控制裝置根據過載情況自動切除相應數量的電源或負荷。二、電網安全防御體系—加強措施2024/3/3第11頁具體措施如下：(7)在電網遇到多重性故障，如斷路器拒動、保護誤動或拒動、多回線相繼跳閘引起斷面斷開等嚴重事故，應依靠第三道防線的措施，即：①配置失步解列裝置，當系統(tǒng)失去同步時在預定的解列點將系統(tǒng)解列為兩個部分，防止事故擴大，但需注意解決各解列裝置之間的協(xié)調配合;網間聯絡線還應根據需要配置低頻解列及低壓解列的裝置，以便在緊急狀態(tài)下隔離事故電網;②配置足夠的低頻減載裝置，在系統(tǒng)有功功率缺額時自動切負荷;配置過頻切機裝置，在有功功率過剩時自動切機;③配置低電壓自動切負荷裝置，在系統(tǒng)無功功率缺額時自動切除相應的負荷，維持系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。二、電網安全防御體系—加強措施2024/3/3第12頁具體措施如下：(8)加強對繼電保護及安全自動裝置運行技術人員的培訓，制定嚴格的運行管理規(guī)程和規(guī)定，做好裝置的運行維護工作，確保裝置動作的正確性。(9)重視電網安全穩(wěn)定控制方面新技術的研究和應用。例如在線穩(wěn)定控制決策系統(tǒng)，實現電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定分析和決策控制，并為電力系統(tǒng)調度運行人員提供預防性控制的提示及緊急事故處理的建議。二、電網安全防御體系—加強措施2024/3/3第13頁2024/3/3第14頁2024/3/3第15頁電力系統(tǒng)狀態(tài)分類（補充）1.設備狀態(tài)-一般可劃分為運行、停機、備用（熱備用和冷備用）和檢修四種狀態(tài)2.電力系統(tǒng)運行狀態(tài)—正常、警戒、緊急、系統(tǒng)崩潰和恢復狀態(tài)3.電力系統(tǒng)約束——分為等式約束和不等式約束2024/3/3第16頁

三、配電調度自動化系統(tǒng)的主要功能2024/3/3第17頁2024/3/3第18頁監(jiān)視控制與數據收集——SCADA數據收集模擬量（測量量）狀態(tài)量（開關量）積分量（電能量）監(jiān)視狀態(tài)量監(jiān)視模擬量限值監(jiān)視模擬量趨勢監(jiān)視數據質量監(jiān)視事件處理控制功能投切控制調節(jié)控制順序控制計劃控制具有時間標志的數據歷史數據計劃數據備份數據

見103頁：表6-1，6-2，6-3，6-42024/3/3第19頁2024/3/3第20頁高級應用軟件定義高級應用軟件是構建在系統(tǒng)平臺和SCADA系統(tǒng)之上的所有電力系統(tǒng)分析和控制軟件的總稱。軟件功能豐富，且互為補充。高級應用軟件為用戶提供了針對電力系統(tǒng)進行分析和控制的工具。高級應用軟件分為能量管理級和網絡分析級兩大類。高級應用軟件的設計思想“自上而下”“一體化設計”“由需求定功能”“具有中國特色”高級應用軟件簡介2024/3/3第21頁能量管理級：利用電力系統(tǒng)的總體信息（頻率，時差、發(fā)電功率、交換功率等）進行調度決策，主要目的在于該改善運行的經濟特性。該級別的應用軟件正在逐漸被電力市場的各種交易軟件所代替。傳統(tǒng)的能量管理級應用軟件正處在深刻的變革中。網絡分析級：網絡分析級的特點是利用電力系統(tǒng)全面信息進行分析和決策，主要目標是提高運行的安全性；這一級應用軟件將電力系統(tǒng)運行的安全性與經濟性統(tǒng)一考慮。隨著電力系統(tǒng)運行方式面向電力市場轉化，網絡分析級應用軟件在調度自動化中的地位日臻重要。高級應用軟件的分類2024/3/3第22頁能量管理級簡介2024/3/3第23頁能量管理級包括：負荷預測子系統(tǒng)（短期、中期和長期）發(fā)電計劃機組組合檢修計劃燃料計劃水電計劃交換計劃（交易計劃）（發(fā)電廠報價決策系統(tǒng)）（輔助服務）2024/3/3第24頁能量管理應用軟件-負荷預測功能

根據數天或數周前（包括相似日）的歷史負荷數據，預測未來的系統(tǒng)負荷。分為短期和超短期負荷預測?？梢苑謪^(qū)、分類型進行負荷預測。負荷預測應全面考慮氣象條件對負荷的影響。概述超短期負荷預測短期負荷預測中期負荷預測長期負荷預測實時數據收集短期負荷預測超短期負荷預測中期負荷預測長期負荷預測2024/3/3第25頁各類負荷預測一覽預測類型預測周期用途模型超短期數分鐘~數小時AGC，安全監(jiān)視線性短期日~周調度計劃線性+周期中期月~年調度計劃線性+周期長期年~數年規(guī)劃線性+周期能量管理應用軟件-負荷預測2024/3/3第26頁能量管理應用軟件-自動發(fā)電控制（AGC）使發(fā)電自動跟蹤電力系統(tǒng)負荷變化；響應負荷和發(fā)電的隨機變化，維持電力系統(tǒng)頻率為規(guī)定值（50Hz）；在各區(qū)域間分配系統(tǒng)發(fā)電功率，維持區(qū)域間凈交換功率為計劃值；對周期性的負荷變化按發(fā)電計劃調整出力，對偏離預計的負荷，實現在線經濟負荷分配；監(jiān)視和調整備用容量，滿足電力系統(tǒng)安全要求。網絡分析級簡介2024/3/3第27頁網絡分析級包括：網絡建模網絡拓撲實時網絡狀態(tài)分析母線負荷預測調度員潮流靜態(tài)安全分析（預想故障分析）短路電流計算安全約束調度最優(yōu)潮流暫態(tài)穩(wěn)態(tài)分析電壓穩(wěn)定分析網絡分析級-網絡建模2024/3/3第28頁

建立網絡的分析模型。網絡建模分為結構建模和參數建模兩部分。1）參數建模就是將網絡中各元件的物理參數按照一定的規(guī)則輸入到網絡數據庫中（由平臺提供）。2）結構建模就是將網絡的連接關系輸入到數據庫中。通過網絡建模，將電力系統(tǒng)從實際的物理系統(tǒng)變成可供分析數學系統(tǒng)。2024/3/3第29頁2024/3/3第30頁2024/3/3第31頁功能由SCADA量測數據確定實時網絡結線分析（拓撲）及運行狀態(tài)。功能包括：實時網絡拓撲、狀態(tài)估計、不良數據檢測與辨識、母線負荷預測模型的維護、變壓器分接頭估計、測量誤差估計、網絡狀態(tài)監(jiān)視和實時網損修正計算等。實時網絡狀態(tài)分析調度員潮流2024/3/3第32頁功能

潮流是電力系統(tǒng)分析的基本工具。調度員潮流是在基本潮流算法基礎上加以擴展，通過提高潮流的收斂性和可操作性從而達到能實時應用的程度。調度員潮流的數據源包括：讀取實時運行方式（狀態(tài)估計結果），讀取由發(fā)電計劃和負荷預測所組成的未來方式，讀取以前保存的歷史方式，還可以由用戶（調度員）在單線圖上設置假想運行方式。用戶可以在單線圖上控制和調整系統(tǒng)潮流，也可以由潮流提供的分析畫面分析系統(tǒng)的潮流特性。

原理與方法1）牛頓拉夫遜法2）快速分解法3）保留非線性法4）最優(yōu)乘子法……2024/3/3第33頁調度員潮流線路拓撲結構調整無功聯合調整線路有功功率調整基本潮流控制環(huán)收斂調度員潮流控制環(huán)2024/3/3第34頁調度員潮流新建運行方式預想故障分析安全約束調度實時運行方式保存運行方式取運行方式送假想運行方式變化運行方式最優(yōu)潮流短路電流計算調度員培訓模擬調度工程師潮流暫態(tài)穩(wěn)定分析開關動作計劃電壓調節(jié)計劃發(fā)電計劃母線負荷預報調度員潮流與其它應用軟件的關系2024/3/3第35頁最優(yōu)潮流功能包括經濟調度和潮流兩方面的功能，可以針對不同的約束采用不同的控制變量實現不同的目標達到最小。最優(yōu)潮流可以比較容易的處理潮流約束問題，因而可以替代安全約束調度，也可以用來做電壓無功優(yōu)化。典型算法梯度法難點是處理不等式約束牛頓法采用互補線性規(guī)劃處理不等式約束采用稀疏矩陣技術提高計算速度難點處理離散變量2024/3/3第36頁靜態(tài)安全分析功能

提供靈活和直觀的方式定義預想故障（開斷類型故障、投入類型故障），并能夠對故障進行分組（故障組）。分析時對指定的故障組中的故障進行快速掃瞄，篩選出其中具有潛在危險的預想故障，并能自動（或由用戶手動）對具有潛在危險的故障進行詳細（潮流）分析。最后給出分析報告，做出相應的策略。故障定義和維護定義預想故障定義故障組故障掃描間接法直接法故障詳細分析潮流分析最優(yōu)計算2024/3/3第37頁短路電流計算功能

計算假想方式下各種形態(tài)的短路電流，用于校核開關的開斷容量和調整繼電保護整定值。原理與方法對稱分量法阻抗矩陣法稀疏導納矩陣法

2024/3/3第38