现代电力系统调度自动化-

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1、单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 *1 现代电力系统调度自动化 o学时：24 o教材：现代电力系统调度自动化 o 重庆大学出版社 周杰娜主编 为了保证电力系统运行的安全性、可靠性，保 证供电质量，提高电力系统运行的经济性，必须及 时正确获得电力系统的实时信息，完整掌握电力系 统的实时运行状态，部分或完全地实现调度自动化 。 经验型调度分析型调度 本课程主要介绍电力系统调度自动化系统的基本要 求和构成，以及其基本理论和方法。 第1章 绪论 1.1 电力系统的运行状态和调度控制的基本内容 为了调度控制电力系统，需要对电力系统的运行 状态进行分类，并了解在不同运行状态下应如何对电

2、 力系统实行控制。 1.1.1 电力系统的运行状态 等式约束条件： 不等式约束条件 电力系统的运行状态 (1)正常运行状态 (4)系统崩溃状态 (2)警戒状态 (5)恢复状态 (3)紧急状态 图1.1 电力系统运行状态示意图 图1.2 电力系统故障后系统崩溃过程的例子 o电力系统运行的不同状态下应注意什么问题 ？（多目标优化） 1.1.2 电力系统调度控制的基本内容 调度控制的目标： 1、满足用户供电需要，包括供电的数量和质量 （电压和频率）； 2、系统安全性，保证连续的系统功能； 3、最小成本（发电和输电） 4、环境保护（对环境和生态的影响最小） 5、节约燃料和其它资源。 电力系统调度控制是

3、一个随电力系统状态变化的多目 标优化问题。 电力系统调度控制是在电力系统的不同状 态下为达到相应的运行目标而进行的工作，基 本内容分为三方面： 1、短期运行计划 2、瞬时运行 3、运行报表及事故处理 1.2 电力系统监控及调度自动化系统的发展 为了合理监控和协调日益扩大的电力系统 的运行方式和处理影响整个系统正常运行的事 故和异常情况,人们在形成电力系统的最早阶段 ，就注意到电力系统的远程监控问题，并提出 必须设立电力系统的调度控制中心。 能量管理系统EMS: SCADA系统（监视控制和数据收集系统） AGC (自动发电控制) 网络分析 1.3 电力系统调度自动化系统的基本结构 1.3.1 电

4、力系统的分层调度 从理论上讲，可以对电力系统实行集中调度控制 ，也可以实行分层调度控制。 分层分级调度控制的优点： 1)便于协调调度控制 2)便于提高系统运行的可靠性 3)提高实时响应的速度 4)灵活性增强 5)提高投资效率 1.3.2 调度自动化系统的基本结构 (1)信息收集和执行子系统 (2)信息传输子系统 (3)信息处理子系统 (4)人机联系子系统 图1.3 电力系统调度控制自动化系统的基本结构 信息处理子系统完成的基本功能： 1)实时信息处理 2)离线分析 3)电能质量的分析计算 4)经济调度计算 5)运行状态安全性的分析和校正 o电力系统分层调度有什么优点？ 第2章 电力系统调度 控

5、制自动化系统 2.1 电力系统的信息收集和执行系统 在一个现代化的电力系统中，为了能正确和及时地掌握每 时每刻都在变化着的电力系统运行情况，控制和协调电力系统 的运行方式，处理影响整个电力系统正常运行的事故和异常情 况，保证电力系统的安全和经济运行，必须具备一个完善的电 力系统信息收集和执行系统，将分散在几十公里、几百公里以 至上千公里以外的各发电厂和变电所的大量表征电力系统运行 状态的信息，迅速、正确、可靠地送到调度控制中心，同时将 控制中心的控制和调节命令传送到各发电厂和变电所，实现对 电力系统的自动监视和控制。 2.1.1 电力系统实时信息的种类和采集方法 电力系统调度需要采集的信息有：

6、 1)远程测量信息 (遥测 Telemetering) 2)远程信号信息 (遥信 Teleindication，Telesignal) 图2.1 遥测、遥信原理图 电力系统运行中主要的控制和调节信息有： 1)远程切换 (遥控，Teleswitching)信息 2)远程整定 (遥调，Teleadjusting)信息 图2.2 遥调、遥控原理图 2.1.2 电力系统远动装置的配置与功能 (1)电力系统远动简介 1)硬件远动装置的构成及工作原理 2)微机远动的构成 3)远动信息的传输方式 图2.3 微机远动原理框图 (2)远动装置的配置及其功能 1)远动主控机(调度端机) 2)远动终端机(厂站端机)

7、 3)远动转发机 梯级水电厂 火电厂群 枢纽变电站 o各厂、站与调度所间的信息交换,要由远动装置 通过各种信道(或信息传输媒介)组成的信息传 输系统来完成。 图2.4 梯级水电厂调度所远动转发机配置示意图 图2.5 枢纽变电站TFS配置示意图 2.2电力系统的信息传输系统 2.2.1 信息传输系统的主要质量标准 (1)可用率(可靠性) (2)误码率(准确性) (3)传输速度(实时性) 2.2.2 实时信息的编码 电力系统采集到的量测信息，通常都经 变送器变换成了标准直流电压信号。通过采 样开关对各收集到的量测量和信号按规定的 次序逐个采样。 (1)实时信息抗干扰编码 (2)信息的表达形式和信息

8、传输的同步 有两种不同的同步方式： 1)非同步方式 2)同步方式 图2.6 传输信息的例子 （a）非同步方式 （b）同步方式 2.2.3 调制和解调 1)振幅调制 2)频率调制 3)相位调制 图2.7 调制方式 2.2.4 远动信息传输通道 (1)信道媒介 目前电力系统调度自动化系统使用的信 道媒介有以下几种： 1)远动与载波电话复用电力载波信道(载波) 2)无线信道(微波) 3)光纤通信 4)架空明线或电缆传输远动信息 图2.8 远动与载波电话复用电力载波的信息传输系统图 图2.9 微波信息传输系统的构成示意图 图2.10 光纤通信系统的基本构成示意图 图2.11 对光源调制的示意图 (2)

9、信道的工作方式 单工、半双工、双工 图2.12 信道工作方式（a) 单工 (b)半双工 (c)双工 (3)信息传输网络的基本类型 远动通信网络有如图2.13所示的以下几种基本 类型： 1)点对点配置 2)多路点对点配置 3)多点星形配置 4)多点共线配置 5)多点环形配置 (4)通信规约 1)CDT方式通信规约 2)Polling方式通信规约 2.3 电力系统的信息处理系统 现代电力系统往往跨几个省、市，具有成百 上千个发电厂和负荷点，为了实现自动监视和 控制功能需进行大量的数据处理，要作复杂的 电力系统运行状态分析计算和逻辑判断，然后 将结果提供给运行人员作最后的决策，并对操 作控制做出反应

10、。 2.3.1 设计调度自动化计算机系统应考虑的原则 1)可靠性 2)可用性 3)可维护性 4)可扩充性 5)高速性 2.3.2 实时调度计算机系统的硬件配置 根据需要调度控制的对象及控制功能的要求 不同，实时调度计算机系统的硬件配置也不同 。一般有下列几种配置形式： 1)无备用的单机系统 2)双(多)重化系统 3)分布式系统 图2.18 单机系统的不同设计方法 图2.19 典型的调度计算机双机系统 图2.20 分布式系统配置 2.3.3 调度计算机系统的基本硬件配置 1)中央处理器： 中央处理器CPU是计算机的控制中心。 2)内存：微机内存基本配置现已达128MB，还可扩充到 256MB以上

11、；中、小型机内存可达几百MB。 3)外存：外存主要用于存储操作系统、应用程序、历史文件 、数据库等。 4)输入/输出(I/O)设备：包括CRT、键盘、打印机、大屏幕显 示器、大屏幕投影仪、绘图仪、音响设备及各模拟量、 数字量和开关量等的输入输出装置、计算机间接口、主 机与通讯网接口、计算机与远动接口等。 2.3.4 调度计算机系统的基本软件 实时调度计算机系统的软件有以下特点: 1)软件系统庞大复杂，执行速度要求很高。 2)一般采用分时操作系统,例如VMS各任务有自己 的优先级，分时地被执行。 3)有很强的人机联系能力。 4)控制功能可以不断改进和增加，可修改原有程序 或增加新程序而不影响其他

12、程序。 软件分三类： (1)系统软件 (2)支撑软件 (3)应用软件 按计算用输入数据的性质及计算结果的适应 性,应用程序可分为三类： 1)动态程序 2)准动态程序 3)静态程序 (4)电力系统高级管理与分析软件 主要有以下几种： 1)管理信息系统(MISManagement Information System) 2)能量管理系统(EMSEnergy Management System) 3)调度员培训仿真系统(DTSDispatcher Training Simulator) 2.4 人机联系系统 电力系统采用调度自动化系统后，要求调 度人员利用这一系统全面、深入和及时地掌握 电力系统的运

13、行状况，做出正确的决策和发出 各种控制命令，以保证电力系统的安全和经济 运行。 2.4.1 调度员控制台 调度员控制台是调度人员对电力系统进行监视和 控制的交互型人机联系设备。 (1)屏幕显示器 (2)操作键盘 (3)屏幕游标定位部件 (4)音响报警装置 (5)语音输入输出装置 2.4.2 调度员工作站 2.4.3 模拟屏 2.4.4 记录设备 1)趋势记录仪 2)绘图仪 3)画面拷贝机 2.5 SCADA系统 2.5.1 SCADA系统的基本功能 (1)数据采集 (2)数据预处理 1)测量合理性校验 2)遥测值变化率合理性校验 3)测值的平滑滤波 4)开关变位可信性校验 (3)信息显示和报警

14、 对电力系统监视的内容一般有： 电能质量监视 安全限制监视 开关状态监视 停电监视 计划执行情况监视 设备状态监视 保护和自动装置监视 图2.21 CRT显示的系统接线图 (4)调度员遥控摇调操作 (5)信息统计、储存和打印 (6)事故追忆和事故顺序记录 (7)调度控制系统的状态监视和控制 2.5.2 SCADA系统的运行原理 (1)查询问答方式 (2)数据输入 (3)控制输出 (4)数据库 (5)人机接口 (6)外部接口 图2.22 当前电力系统的数据采集与通讯的工作模式 电力系统调度自动化系统应包含哪些子系统 ？各子系统的功能是什么？ 谈一下你对微机远动系统的认识？ 简述SCADA系统的基本功能及其运行原理 。 第3章 电力系统状态估计 3.1 概述 在电力系统信息的收集和传输过程中，由于 测量装置、各种变换设备和传送设备的误差， 或故障失灵，以及在传送过程中的各种外界干 扰，使未经处理的原始数据具有不同程度的误 差和不可靠性。 状态估计一般可分为如下四个步骤： 1)假设数学模型 2)状态向量的估计计算 3)检测 4)识别 图3.1 状态估计的步骤 o3.2 电力系统运行状态的表征与可