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1、电网调度智能化解读 与自动电压控制系统概述,颜伟 博士 教授 博士生导师 tel: 65112300(o) 13452319187 Email: ,输变电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 重庆大学电气工程学院,主要内容,我国电网调度的主要问题 我国电网调度智能化的总体目标 我国电网调度智能化的主要任务 我国配网调度自动化发展的主要问题 智能配电网的主要特征 配网调度自动化建设的原则及主要模式 配网调控一体化系统建设规划的电网分析功能 自动电压控制的原理及其控制策略,我国电网调度的主要问题,电网在线安全分析与控制手段不够完善；对大容量风电、太阳能等间歇性电源的预测和调控能力不足；次日和实时电
2、力市场相关调度技术尚处在起步阶段；调度技术支持系统建设不规范、技术标准不统一；备用调度建设滞后，不能满足大电网运行控制连续性的要求；继电保护和安控装置的标准化水平较低；电力通信网络的结构与资源的优化整合问题。 在日前和实时电力市场的相关调度技术（如考虑安全约束的短期调度计划编制和实时经济调度等）、静态安全分析的实用化水平、海量数据的深度分析和可视化展示技术等方面，与国外相比尚存在一定差距。,我国电网调度智能化的总体目标,以服务特高压大电网安全运行为目标，开发建设新一代智能调度技术支持系统，实现运行信息全景化、数据传输网络化、安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化、机网协调最优化，形成一
3、体化的智能调度体系，确保电网运行的安全可靠、灵活协调、优质高效、经济环保。,我国电网调度智能化的主要任务,加强基础自动化和基础数据整合 大电网运行监控、安全预警和智能决策 满足节能环保的优化调度计划和安全校核 大电网运行特性机理研究及智能分析 继电保护和安控装置,加强基础自动化和基础数据整合,目标：保证基础数据的完整、准确、一致、及时和可靠性 完整： 遥测与遥信状态数据，电气与天气数据，静态与动态模型参数，内网与外网的拼接模型数据； 准确 从数据采集和维护两方面提高量测数据精度； 一致 模型统一，接口标准，三态（稳态、动态和暂态）数据协调 ，“源端维护、全网共享”； 及时 时钟源统一、时标相同
4、、更新维护及时； 可靠 消除不良量测与错误参数（辨识与校正）。,大电网运行监控、安全预警和智能决策,可视化智能监控技术 电网运行信息的形象、直观和集成展示； 在线静态安全评估与预警技术 基于多时段全景信息的故障或异常信息挖掘技术； 基于电网三态全景信息（历史态、当前态和未来的调整态）的电网状态在线定量评估预测技术； 在线动态安全评估与预警技术 考虑静态、暂态和动态安全稳定约束，进行周期性和事件触发相结合的预想故障扫描，确定电网的安全隐患状态，并给出安全隐患状态的最优辅助调整措施。 智能决策技术 考虑电网运行安全、经济与环保等目标的有功无功运行优化技术； 满足超短期（分钟级）电网优化运行调控要求
5、的实时快速计算方法； 满足超短期（分钟级）事故分析要求的实时快速计算方法；,节能环保的优化调度计划和安全校核,总体目标：满足节能、环保、成本和网损等优化目标，实现调度计划的优化、安全校核、评估与优化调整，实现多级调度计划的统一协调 基础数据处理的关键技术 新能源、水电和母线负荷的预测技术，多区域、多时段断面潮流的生成技术，基础数据的有效性校验技术； 发电计划的优化技术 水电梯调、水火联调、风水联调的优化技术，短期和实时调度计划与自动发电控制的协调优化技术，国、网和省三级调度计划的协调方法 检修计划的优化技术 多级电网设备检修计划的协调优化 安全校核的关键技术 发电计划与检修计划的安全校核与调整
6、技术 新能源调度计划的评估技术。,大电网运行特性机理研究及智能分析,特性与机理研究 交直流并列运行的安全稳定机理； 连锁故障条件下的电网纵深防御策略； 特高压互联系统的低频振荡原理及抑制措施、解列和低频/低压减载等第三道防线的协调配置方、电磁环网运行控制技术； 网络密集地区短路电流超标的解决措施。 年度、季度、月度和次日的运行方式智能分析 多级电网年度运行方式的标准化统筹协调分析， 考虑夏、冬季电网运行特点的季度运行方式分析， 考虑月度检修计划的月度运行方式集中决策分析， 考虑96 点潮流断面安全校核和稳定裕度评估的次日运行方式分析； 电网发展的滚动协调与规划分析 23 年,继电保护和安控装置
7、,考虑数字式互感器和IEC61850 信息传输规约，研究数字化变电站继电保护及安全自动装置技术，促进数字化变电站的建设和发展。 研究开发继电保护的整定计算一体化平台，统一技术标准，实现继电保护动作信息的在线计算与自动传输。 研究继电保护及安全自动装置运行状态的实时检测与评估方法，实现相关设备的在线监视、状态检修与全寿命周期管理。 特高压互联系统解列和低频、低压减载等第三道防线的协调配置、整定及控制技术。,我国配网自动化发展的主要问题,配网的网架薄弱且存在缺陷：馈线分段数较少且分段不够合理；具备一些“手拉手”的联络线，但数量不够、馈线备用容量不足或者两条馈线出自同一变电站的同一条10kV 母线，
8、其负荷转移能力有限；联络线与分段开关的规划是坚强配电网建设的关键。 配电自动化技术及设备不成熟：配电自动化主站功能基本上是主网调度SCADA 功能的翻版，缺乏配网特色的实用功能；配电终端设备设备经不起时间和恶劣环境的考验。 对工程实施难度估计不足 配电管理的信息化程度不高：缺乏标准规范的数值化模型，且数据不满足完整、准确、一致、及时和可靠性要求。 配电GIS 不满足动态应用：不满足实时计算分析的需要 忽略对相关“信息孤岛”的整合和利用。 对配电自动化的功能和发展模式认识不足；自动化系统的应用主体不明确、规划不科学、建设不规范、运维保障不够。,技术问题,管理问题,配电自动化实施的主要技术难点,海
9、量测控站点问题 设备及其量测数据的运行维护困难； 终端设备运行环境恶劣的问题 容易产生误报、漏报和不准确数据； 通信量大、方式多样的问题 通信系统的建设困难； 量测信息不足的问题 拓扑接线分析、状态估计及不良数据辨识困难； 备用电源的配置困难 问题,配电自动化建设的原则及主要模式,总体原则：标准先行、统一规划、优化设计、信息共享、因地制宜、分步实施。 简易型：靠人工的就地检测和控制。 实用型：以两遥（遥信、遥测）为主，并可对部分一次设备实行单点遥控的实时监控系统。 标准型：在实用型的基础上增加基于主站控制的馈线自动化功能（故障定位、隔离、恢复非故障区供电） 集成型：整合配电信息与外延业务流程，
10、建立综合数据平台系统，全面支持配电调度、生产、运行以及用电营销等业务的闭环管理，并为供电企业的安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务。 智能型：在标准型或集成型基础上，扩展分布式电源、微网以及储能装置等设备的接入功能，实现智能自愈的馈线自动化功能、与智能用电系统的互动功能、以及多能源互补的智能能量管理分析功能。,智能配电网的主要特征,配电网运行自动化 包括配网SCADA、变电站自动化和馈线自动化； 配电网管理自动化 包括设备检修、停电与规划设计的管理自动化； 客户信息系统 高级量测体系，智能电表，支持用户互动管理； 配电设备的在线监测； 分布式电源（ DER ）并网技术 包括DER 的“
11、即插即用”技术、优化调度以及微网控制； 柔性交流配电与故障电流限制技术； IP通信网络； 基于企业集成总线的分布式数据集成平台。,配网调控一体化的电网分析功能,状态估计：实现不良数据的辨识与校正，以提高基础数据精度； 潮流仿真计算：实现运行方式调整与解合环操作的模拟仿真； 短路电流仿真计算：为保护定值的整定与校核提供依据； 线损分析：结合SCADA、状态估计和电能量数据，实现分区、分线、分台区实时线损计算，为配网线损精确分析提供科学依据； 负荷预测：基于SCADA历史数据，实现母线负荷和小区负荷预测； 无功优化：网损最小的主变分接头和并联电容器的协调优化调节； 网络运行结构优化：正常状态下网损
12、最小的联络开关运行优化重构； 网络故障恢复重构：故障后恢复供电量最大的联络开关优化重构； 分布式电源/储能/微网接入与控制：包括稳态的潮流与短路仿真、动态的电磁暂态仿真与谐波分析、以及有功无功优化控制； 配电网的优化自愈：基于故障重构的快速故障隔离与恢复供电策略； 配电网的智能预警：结合负荷预测，实时评估配网馈线的安全裕度和电压稳定裕度等，然后给出相应的安全预警和预防控制策略。,自动电压控制的原理及其控制策略,电力系统无功调节的基本原则 变电站的电压无功调节原理 变电站的VQC控制原理 区域电网AVC的分级控制策略 网省与地区电网AVC控制策略的主要区别 自动电压控制的频繁调节问题及对策,电力
13、系统电压无功调节的基本原则,（1）无功的分层分区、就近与就地平衡原则 实现无功的分层分区、就近与就地平衡，由此避免大量无功的远距离传输，降低有功损耗。 （2）逆调压原则 负荷越重，中枢点电压越高；反之，负荷越轻，中枢点电压越低，由此保证电压质量，降低有功网损 （3）上下级电压无功调节的协调原则 电压调节应从电压等级高的变电站往电压等级低的变电站进行，无功的调节则相反，由此可避免上下级电压无功调节的矛盾。,变电站的电压无功调节原理,变电站的电气接线示意图及等值电路图 变电站的电压无功控制原理 变电站的电压无功调节趋势 变电站电压无功的经验控制目标,变电站的电气接线示意图及等值电路图,变电站电气接
14、线图,变电站等值电路图,变电站的电压无功控制原理,变压器高压侧无功与其低压补偿无功及变比的关系,变压器低压母线电压与其补偿无功及变比的关系,变电站的电压无功调节趋势,分节头调节： 上调（减小变比kT）后主要增大VL，其次增大QH；下调（增大变比kT）后主要降低VL ，其次减小QH 。 电容器投切： 投入（增大补偿无功QC ）后主要减小 QH ，其次增大VL ；退出（减小补偿无功QC ）后主要增大QH ，其次降低VL 。,（VL）,（VL）,（QH）,（QH）,变电站的VQC控制原理,VQC的主要调节方式 九区图控制策略 十七区图控制策略 变电站VQC的运行问题,VQC的主要调节方式,只调电压
15、只调无功 电压优先： 当电压与无功不能同时满足要求时，优先保证电压正常； 无功优先： 当电压与无功不能同时满足要求时，优先保证无功正常； 电容器优化： 优先考虑电容器调节以满足电压正常 两者兼顾： 以最有利的调压方式来同时保证电压无功的正常要求。,九区图控制策略,区域3,区域1,区域2,区域4,区域5,区域6,区域9,区域7,区域8,U越上限， Q越下限。 调节对策：退出电容器 结果：有利于同时保证电压无功的不越限。 备用方案：分接头下调(电压优先方式) 结果：有利于电压正常但使无功越下限更多；,区域1的控制策略,区域2的控制策略,U越上限，Q正常； 调节对策：分接头下调 结果：有利于电压合格
16、但可能导致无功少量越下限； 备用方案：退出电容器(电容器优先) 结果：有利于电压合格但可能导致无功越上限；,区域3的控制策略,U越上限，Q越上限。 调节对策：分接头下调， 结果：同时有利于电压无功合格； 备用方案： （1）退出电容器(电压优先方式) ， 结果：有利于电压合格但使无功越上限更多； （2）或投入电容器(无功优先方式) 结果：有利于无功合格但使电压越上限更多；,区域4的控制策略,U正常，Q越下限。 调节对策：退出电容器， 结果：有利于无功合格但可能导致电压少量越下限；,区域5的控制策略,U正常，Q正常。 调节对策：一切正常，保持现状,区域6的控制策略,U正常，Q越上限。 调节对策：投入电容器 结果：有利于无功合格但可能导致电压少量越上限；,区域7的控制策略,U越下限，Q越下限。 调节对策：分接头上调 结果：同时有利于电压无功合格； 备用方案： （1）退出电容器(无功优先方式) 结果：有利于无功合格但可能导致电压越下限更多； （2）或投入电容器(电压优先方式) 结果：有利于电压合格但可能导致无功越下限更多；,
