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1、电网调度自动化概述 员工培训 1 1 北京清大高科系统控制有限公司 绪论 50 050 0HzHz 49 849 850 250 2 发发 电电用用 电电 电力系统组成 火力发电厂 水力发电厂 大亚湾核电站 220kV变电所 输电线 我国电力系统概况 截止年 总装机容量 亿kW 人均 kW 总发电 量 万亿kWh 人均 kWh 19972 54 0 21 1 134 945 19992 98 世界 第2 1 233 世 界第2 200120013 273 271 431 43世界平均 水平的1 3 200220023 533 531 641 64 0 50 100 150 200 250 30
2、0 美美 俄俄日日中中 加加德德 中国发电量和装机容量现居世界第二位中国发电量和装机容量现居世界第二位 建国初期 发电量第建国初期 发电量第2525位位 装机容量第装机容量第2121位位 20022002年年 均已跃居第均已跃居第 2 2位位 GWGW 350 电力系统 网络 的特点 1 电力的传输效率高 环境污染小 电源和负荷 可放置在适合之处 2 电能不易大量存储 生产和利用同时完成 协 调控制重要 3 规模巨大 横跨几千公里 事故影响大 4 发电机同步运转 机 电 磁相互关联 分析 复杂 电力传输的特点 n电能生产的瞬间平衡 n发电 输电 配电 用电 多环节的连 续性 n电能传输的快速性
3、 n地域分布广 n互联大系统 三峡工程 2 千万KW 20GW 72GW 26 n形成 华北 华中 华东 东北 西北 南方六 个互联系统 n最大的是华东 装机 5154万千瓦 占全国 16 4 电量 2000亿度 占全国17 6 n省级电网 山东 福建 川渝 我国电网网架图 大区联网 电力系统互联 n好处 相互增援 减少备用 时 空差异的互补 水火互补 稳定频率 问题 连锁性事故 经济关系复杂 指挥调度困难 美加美加2003 8 142003 8 14大停电事故大停电事故 全停地区 部分停电地区 美东部时间2003年8月14日16时10分 北京时间8月 15日4时10分 开始 美国东北部和加拿
4、大电网发 生大面积停电事故 殃及美国东北部 的密歇根 俄 亥俄 纽约 新泽西 麻萨诸塞 康涅狄格等8个 州以及加拿大的安大略 魁北克2省 共损失 61 800 MW负荷 100多座电厂停机 包括22个核电 站 停电范围9300多平方公里 受影响区域的人 口达 5000万 纽约在事故29小时后全面恢复供电 8 14美加大停电 调查组结论 n对输电路径下的植被管理不力 n没能保证系统运行在安全极限内 n未能及时掌握事故情况并向邻系统通报 n对运行人员培训不够 n对系统整体运行情况缺乏整体了解 n大区电网间信息共享不够 nEMS SCADA系统未能正常运行 n系统缺乏足够的备用容量 一 电网的分层调
5、度 1 n北京清大高科系统控制有限公司的主要用 户对象 各级电网调度部门 n电力系统运行的基本组成部分 电源 电厂 电网 用户 负荷 n电力系统运行的基本模式 发电 升压 输电 降压 负荷 n发电 厂网分开 发电集团 发电厂 一 电网的分层调度 2 n电网运行方式 一 电网的分层调度 3 n n 电网的分层调度电网的分层调度 2005年全国联网示意图 直流 直流 交流 二 电网调度的发展过程 1 n电网调度的职能 调度员 监视电网运行 了解管辖范围内的每个变电站的运行状态 包括母线 电压 线路主变的有功 无功 电流 开关导致状态 确 认电网运行正常 控制电网方式 通过切换开关 刀闸的位置 分
6、和 改变电网的 运行方式 如将线路 主变投入运行或停运 调节发电机 出力 切除用户负荷等 二 电网调度的发展过程 2 n早期的调度自动化系统 电话调度 手工记录 l变电站常年有人值班 l调度员打电话给变电站值班员 获知电网的运行情况 l调度员打电话给变电站值班员 下达各种调度命令 变电站值班员根据命令操作开关 刀闸 改变电网的运 行方式 二 电网调度的发展过程 3 nSCADA系统 调度自动化的基础 SCADA Supervisory Control And Data Acquisition lRTU Remote Terminal Unit 远动终端 数据采集 四遥 遥测 遥信 遥控 遥调
7、l远动通道 载波 微波 光纤等 lSCADA软件 调度自动化系统软件 二 电网调度的发展过程 4 nSCADA系统的重要意义 lSCADA系统的出现 国外1960s 1970s 国内1980s 1990s 目前已经非常普遍 lSCADA系统从根本上改变了电网调度的运行模式 使 调度员可在计算机上对电网进行调度 对分布在广大 范围内的电网进行高效的监视和控制 东北电网调度大厅 河北电网SCADA EMS 深圳电网调度室 深圳电网调度室 吉林电力培训中心DTS SCADA系统典型画面 接线图 SCADA系统典型画面 曲线浏览 SCADA系统典型画面 报警 二 电网调度的发展过程 5 nPAS系统
8、电网分析 科学调度 PAS Power System Analysis Software 高级应用软件 EMS Energy Manager System 能量管理系统 lPAS原理 建立电网模型 对电网进行分析计算 以分析计算的结果指导电网调度 l与SCADA系统区别 SCADA系统 仅为数据信息处理系统 调度员需要 自行对数据进行分析 形成调度决策 PAS系统 对电网进行分析计算 计算结果可以辅助 调度决策 二 电网调度的发展过程 6 电话调度 SCADA系统 PAS系统 眼耳 手脚 大脑 三 变电站自动化 概述 n变电站 n以最高的电压等级分类 n500kV 330kV 220kV 11
9、0kV 66kV 35kV 10kV n以接线方式分类 n3 2接线 双母带旁路 单母带旁路 双母 单母 n双主变 单主变 多台主变 新乡变 大型220kV变电站 典型110变电站一次接线图 三 变电站自动化 1 n变电站自动化主要功能 l数据采集 采集进线 出线 母线 主变 电容器等 的有功 无功 电压 电流 温度 档位值 采集开 关 刀闸位置 保护压板位置 各种报警信号等等 l数据通信 与调度中心进行通信 发送采集数据 接 收控制命令 l微机保护 实现线路 主变 电容器 母线等设备的 继电保护 l自动装置 实现备自投 低频减载 VQC等自动控制 装置 调度自动化系统的组成 三 变电站自动化
10、 2 n集中式变电站自动化系统框图 三 变电站自动化 3 n集中式下的数据流程 三 变电站自动化 4 n集中式下的安装组屏 三 变电站自动化 5 n分层分散式变电站调度自动化 三 变电站自动化 6 n分布式下的数据流程 三 变电站自动化 7 n实际的一个量测模块 n正面 背面接线 运行指示 触摸键盘 液晶显示屏 三 变电站自动化 8 X2 X3 X4 X8 X7X6 X1 X5 485A0 485B0 485A1 485B1 YC0 YC0 YC1 YC1 YXCOM YXCOM YXCOM 24V YX0 YX1 YX2 YX3 YX4 YX5 YX6 YX7 YX8 YX9 YX10 YX
11、11 YX12 YX13 YX14 YX15 YX16 YX17 YX18 YX19 YX20 YX21 YX22 YX23 YX24 YX25 YX26 YX27 YX28 YX29 YX30 YX31 YKF0 DP0 YKH0 B0 B B W W W0 YKF1 YKH1 DP1 SH SH TWJ TWJ Ua Ua Ub Ub Uc Uc Ia Ia Ib Ib Ic Ic AC DC FGND ACC DC n实际的一个量测模块 n背面 三 变电站自动化 9 n实际的一个通信控制器模块 n正面 n背面 YJD 2000多路通讯控制器 上海申贝科技发展有限公司 RUN POW 48
12、5 TEST C O M TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX 开 电源 COM7 COM5 COM3 COM1 TEST RS 485 关 COM6 COM4 COM2 COM0 TEST RS 485 三 变电站自动化 10 n实际的一个通信控制器模块 n正面 n背面 电源 电源 调制解调器背面接线图 调制解调器插口 MODEM通信控制器接口 调制解调器电源插口 12345678 IIIIIIII 四 远动通信 1 远动的基本概念 l远动 Telecontrol 就是利用远程通信技术 对远方的运行设备进 行监
13、视和控制 以实现远程测量 远程信号 远程控制和远程调节 l远程测量 遥测 运用通讯技术传输模拟变量 Analog 的值 l远程信号 遥信 对状态信息 Status 如开关位置 报警信号等 的远程监视 l远程切换 遥控 对具有两个确定状态的运行设备所进行的远程操 作 如打开 合上断路器 l远程整定 遥调 对具有不少于两个设定值的运行设备进行远程操 作 如调整发电机机端电压 四 远动通信 2 远动 远程监控 远程 监视 控制 远程 信号 测量 远程 切换 整定 遥信 遥测 遥控 遥调 远程监视 远程信号 远程测量 远程控制 远程切换 远程整定 远动通信的主要任务是 1 将表征电力系统运行状态的各发
14、电厂和变电站有关 的实时信息传送到调度中心 2 把得到控制中心的命令发往发电厂和变电站 其基本任务包括四遥 即遥信 遥测 遥控 遥调 四 远动通信 3 n数据通信的基本模型 四 远动通信 4 n电力系统常用通道类型 四 远动通信 5 n光纤通信 n载波通信 四 远动通信 6 n传输协议 RS232 609 9600 波特率 bit s TCP IP 网络式RTU n传输内容 根据远动规约传输遥测 遥信等 常见的远动规约如部颁CDT IEC 60870 101等 11101011 10010000 五 调度中心 1 n调度室 电网的心脏 五 调度中心 2 n调度自动化系统 复杂的计算机系统 典型
15、的地区电网调度自动化系统 五 调度中心 3 n前置系统 n主要功能 与变电站RTU的数据通信 n单机系统 1 1 n n 实际系统 实际系统 1 1 NN 五 调度中心 4 n前置系统 系统实时数据来源 五 调度中心 5 n服务器系统 数据存储中心 n主流的服务器平台 PC服务器 Unix服务器 Sun HP IBM n主流的服务器操作系统 Unix Windows 2000 Server Linux n主流的数据库 MS SQL Server Oracle Sybase 五 调度中心 6 n调度员工作站 Window 2000 XP 五 调度中心 7 n其他人机工作站 维护 PAS分析等 五 调度中心 8 nWEB发布服务器 nPC服务器 nWindow 2000 Server nIIS服务
