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1、第15章 电力系统自动化技术,电气工程基础（下）,15.1 概述 15.2 电力系统调度自动化 15.3 电力通信网络及其通信规约 15.4 电力系统典型自动控制装置 15.5 配电网自动化 15.6 变电站综合自动化 小结,第15章 电力系统自动化技术,2,15.1 概述,1.自动化,一次设备: 直接用于生产、输送和分配电能,二次设备: 对一次设备进行监视、控制、测量和保护,2自动控制系统,自动化是指用特定的仪器设备。对生产过程，工作流程等进行调节和控制，用以取代人工直接操作控制。 效率 改善环境 胜任,15.1 概述,3.电力系统自动化,正常运行自动装置,异常安全稳定控制装置,保护装置,电
2、力系统调度自动化（15.2）,监视与控制 远动系统 （SCADA）（15.3）,2. 电力系统自动装置（15.4）,自动调节（01 control ),自动操作（0 1 switch）,3. 配电网自动化（15.5）,4. 变电站自动化（15.6）,15.1 概述,3.电力系统自动化,3. 配电网自动化,4. 变电站自动化,利用计算机电子和通信技术对配电网和用户的设备，即用电负荷进行远方自动监视，控制和管理。,配电调度自动化,配电变电站自动化,配电线路（馈线）自动化,用户自动化,15.1 概述,3.电力系统自动化,CCCPE C Computer C Control C Communicati
3、on PE Power Electronics,15.2 电力系统调度自动化,电力系统调度自动化系统,是使用以电子计算机为中心的，信息采集，传送和处理的先进技术手段，来保证电网的安全可靠和经济运行。,SCADA是Supervisory Control and Data Acqusition的缩写，意为监视控制和数据采集。其主要功能是对电力系统运行状态的监视（包括信心的收集、处理和显示），远距离的开关操作，以及制表、记录和统计等功能。,什么是SCADA，它的主要功能是什么？,15.2 电力系统调度自动化,现代电力系统都采用分层控制方式。,一、电力系统调度自动化的实现,（一）电网调度组织及其任务,
4、15.2 电力系统调度自动化,电话,监视控制和数据采集SCADA,自动发电控制AGC （Automatic Generation Control）,负荷预测、发电计划和预想故障分析,能量管理系统EMS （Energy Management System）,15.2 电力系统调度自动化,实现遥信、遥测、遥控、遥调和遥视（五遥）,电力系统远动：在电力系统调度中心对电力系统实施的实时远方监视与控制。,远动系统,控制站（调度端）,被控站（厂站端）,远动通道,RTU,15.2 电力系统调度自动化,电力系统远动：在电力系统调度中心对电力系统实施的实时远方监视与控制。,答：RTU（Remote Termin
5、al Unit）远动终端，由微型计算系统构成，是远离调度端对发电厂或者变电所现场信息实现检测和控制的装置。基本功能有： 1）实时数据的采集、预处理和上传数据 2）事故和事件信息的优先传送 3）接收调度端下发的命令并执行命令 4）本地功能。处理由键盘或其它装置发送的人机对话信息,什么是RTU？它的基本功能有哪些？,15.2 电力系统调度自动化,电力系统远动：在电力系统调度中心对电力系统实施的实时远方监视与控制。,电力系统的安全监控功能由各级调度共同承担，而自动发电控制与经济调度则由大区网调或省调负责。网调和省调还应具有安全分析和校正控制等功能。,狭义远动系统：只包括两端远动设备和远动通道,广义远
6、动系统：包括控制站的人机设备和被控站的过程设备在内。,15.2 电力系统调度自动化,电力系统远动：在电力系统调度中心对电力系统实施的实时远方监视与控制。,广义远动系统：包括控制站的人机设备和被控站的过程设备在内。,SCADA （广义远动系统）,实现电力系统运行状态和参数的实时数据采集、处理和控制； 对电力系统进行在线的安全监视； 具有参数越限和开关变位告警、显示、记录、打印制表、事件顺序记录、事故追忆、统计计算及历史数据存贮等功能； 对电力系统中的设备进行远方操作和调节。,15.2 电力系统调度自动化,（二）电力系统调度自动化系统的基本结构,15.2 电力系统调度自动化,（二）电力系统调度自动
7、化系统的基本结构,1）计算机硬件系统,人机联系子系统,对采集到的信息进行处理、加工,执行子系统,1计算机（信息采集与控制）子系统,集中式的单机双机系统 分层式的多机系统 网络式的分布系统,15.2 电力系统调度自动化,（二）电力系统调度自动化系统的基本结构,分布式配置是把各种功能分散到多台计算机中去，由局域网LAN将各台计算机连接起来，各台计算机之间通过LAN交换数据，备用机同样连在局域网络上，并可随时承担同类故障机 或预定的其它故障机的任务。,开放系统（Open system）,前置机:各厂站远动终端的通信并取得信息 主控机:担任SCADA任务 后台机:担任安全分析和经济计算等任务,分层式,
8、1）计算机硬件系统,15.2 电力系统调度自动化,（二）电力系统调度自动化系统的基本结构,2）计算机软件系统,系统软件 支持软件 应用软件,系统软件包括操作系统、语言编译和其它服务程序。,支持软件主要有数据库管理、网络通信、人机联系管理、备用计算机切换管理等服务性软件。,应用软件是最终实现调度自动化各种功能的软件，包括CADA软件，自动发电控制和经济运行软件，安全分析和对策软件等。,15.2 电力系统调度自动化,（二）电力系统调度自动化系统的基本结构,2人机联系子系统,完成显示、人机交互、记录和报警等任务。 主要设备有彩色屏幕显示器、动态模拟屏、打印机、记录仪表和拷贝机以及音响报警器等。,动态
9、模拟屏 显示所辖调度区域电力系统的全貌和最关键的开关状态和运行参数，是监视电力系统运行的传统手段。现在，由计算机和模拟屏接口把灯光、报警、数字显示信号送到模拟屏上显示。,15.2 电力系统调度自动化,（二）电力系统调度自动化系统的基本结构,3信息采集与命令执行子系统,由分布在电力系统中各厂站的远动终端RTU和调度中心的前置处理机组成。,RTU实现厂站端的信息采集并通过信息传输通道发送到调度中心，同时也执行调度中心计算机下达的遥控遥调命令。 还具有事件顺序记录 系统时间同步 （目前已经由GPS完成） 通道的监视和切换 自恢复和远方诊断等功能。,15.2 电力系统调度自动化,（二）电力系统调度自动
10、化系统的基本结构,3信息采集与命令执行子系统,由分布在电力系统中各厂站的远动终端RTU和调度中心的前置处理机组成。,调度端前置处理机的主要功能有： 信息的接收和发送 传输差错校验 不同RTU规约的转换 时钟的同步 实时数据库的更新 通道的监视和自动切换 错误信息的记录和统计等。,15.2 电力系统调度自动化,（二）电力系统调度自动化系统的基本结构,4通信（信息传输）子系统,一般要求误码率应不大于10-5，RTU与调度中心通信的典型速率为6001200 bit/s，远程计算机之间的通信则要求12009600 bit/s或更高。对重要的RTU通信和计算机间 通信应具备备用通道。,微波，电力线载波，
11、专用通信电缆，特高频无线，微星和光纤等,15.2 电力系统调度自动化,SCADA+AGC/EDC,一、电力系统调度自动化的实现,（一）电网调度组织及其任务,二、电力系统调度自动化的功能,电力系统监视与控制 SCADA 安全分析 经济调度 EDC 自动发电控制等 AGC,（二）电力系统调度自动化系统的基本结构,高层次功能提供实时数据,状态评估,15.2 电力系统调度自动化,二、电力系统调度自动化的功能,（1）电力系统监视与控制,控制：主要是指通过人机联系设备执行对断路器、隔离开关、静电电容器组、变压器分接头等设备进行远方操作的开环控制。,监视：对电力系统运行信息的采集、处理、显示、告警和打印，以
12、及对电力系统异常或事故的自动识别，向调度员反映电力系统实时运行状态和电气参数。,15.2 电力系统调度自动化,二、电力系统调度自动化的功能,（1）电力系统监视与控制,1、SCADA,（1）数据采集 （2）信息显示 （3）远方控制 （4）监视越限报警 （5）信息的存储及报告 （6）事件顺序记录 （7）数据计算 （8）事故追忆。,SCADA是Supervisory Control and Data Acqusition的缩写，意为监视控制和数据采集。其主要功能是对电力系统运行状态的监视（包括信心的收集、处理和显示），远距离的开关操作，以及制表、记录和统计等功能。,15.2 电力系统调度自动化,15
13、.2 电力系统调度自动化,二、电力系统调度自动化的功能,（1）电力系统监视与控制,2、RTU,（1）实时数据的采集、预处理和上传 （2）事故和事件信息的优先传送 （3）受调度端下达的命令并执行命令 （4）本地功能 （5）自诊断功能,15.2 电力系统调度自动化,二、电力系统调度自动化的功能,（2）电力系统经济调度（EDC）,在调度过程中按照电力系统安全可靠运行的约束条件，在给定的电力系统运行方式中，在保证系统频率质量的条件下，以全系统的运行成本最低为原则，将系统的有功负荷分配到各可控的发电机组。,经济调度一般只按静态优化来考虑，不计算其动态过程。,基本方法：按照供电标准煤耗微增率相等的原则，分
14、配各发电厂的发电负荷，并考虑电力线路有功损耗，必要时还应该按燃料价格进行修正。,15.2 电力系统调度自动化,二、电力系统调度自动化的功能,（3）自动发电控制（AGC）,调度自动化中安排的自动发电控制功能,频率和发电机有功 功率的自动控制,电压和无功功率的 自动控制,发电机调速系统,发电机励磁系统,15.2 电力系统调度自动化,二、电力系统调度自动化的功能,（4）SCADA+AGC/EDC,（5）能量管理系统（EMS）,频率调整和经济调度的要求由调度中心的计算机直接控制各个调频电厂发电机组的功率，其他非调频电厂可按日负荷曲线，或按经济调度的要求运行，经济调度计算中要考虑线损修正，对互联电网，则
15、按联络线净功率和频率偏差进行控制。,高级应用功能的软件：如网络拓扑，电力系统状态估计、负荷预测、安全分析与安全控制、在线潮流、调度员培训仿真系统。,15.2 电力系统调度自动化,三、能量管理系统的高级应用,（1）网络拓扑 （2）电力系统状态评估 （3）系统负荷预测和母线负荷预测 10年 20年 年 日 10min 1h 1min5min（AGC）,（4）安全分析与安全控制 （5）调度员培训仿真系统 DTS,1.正常运行条件下的操作培训 2.紧急状态下的事故处理培训 3.事故后电力系统恢复的操作培训 4.预防性操作及操作后分析重演 5.运行方式研究，继电保护和自动装置的整定配合分析。,15.2
16、电力系统调度自动化,三、能量管理系统的高级应用,数据收集（SCADA）级 能量管理级 网络分析级 培训模拟级,EMS,（一）数据收集级,实时收集电力系统运行数据和监视其状态。,（二）能量管理级,利用电力系统的总体信息（频率、时差、机组功率、联络线功率等）进行调度决策，以提高电能质量和系统运行的经济性。,软件包括：,实时发电控制 系统负荷预测 发电计划（火电调度计划）,机组经济组合（机组启停计划） 水电计划（水火电协调计划） 交换功率计划,15.2 电力系统调度自动化,三、能量管理系统的高级应用,（三）网络分析和培训模拟级,EMS中的最高级应用软件。工作模式：实时型和研究型。,1、网络拓扑 2、实时网络状态分析 3、母线负荷预测 4、潮流计算和分析 5、网损修正计算 6、网络状态监视 7、安全约束调度,软件内容：,8、预想故障分析 9、最优潮流 10、短路电流计算 11、电压稳定性分析 12、暂态分析 13、调度员培训模拟,15.4 电力系统典型自动控制装置,自动调节装置,自动操作装置
