现代电网运行技术调度自动化110418课件

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1、,North China Electric Power University,电气与电子工程学院,现代电网运行技术,第六章 调度自动化技术的应用和发展,一、调度自动化技术的应用背景 对于电力系统，最重要的是运行的安全性，其次是经济性。在电力系统的运行中，调度运行人员为实现这一目标付出了辛勤的劳动。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,调度运行人员的基本任务是: 当电力系统正常运行时，实时监视和调整电力系统的运行，使系统运行在最佳状态。当电力系统发生故障时，要尽快进行故障诊断，事故处理，把事故限制在最小范围内，在此基础上实施恢复控制，使系统尽快恢复正常。当运行方式变化和电力设备检修时，要编写调度

2、操作票，并指挥电网各级运行值班人员进行安全有效的电气倒闸操作。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,随着电力系统不断向前发展，对系统运行的要求也日益提高。为了进一步提高调度员的工作效率，减轻调度员的劳动强度,许多学者和工程技术人员开始研究电力系统自动化技术,希望调度自动化技术在电力系统运行中得到应用，来协助调度员进行电力系统的调整、指挥和操作。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,二、调度自动化技术的应用 70年代SCADA系统应用于电网 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集和监测控制） 1965年11月9日，美国东北部电网发生大停电事故，

3、主要原因是因为系统稳定破坏。不但使纽约市和东北部六州大停电，还波及加拿大安大略省，停电区域20万平方公里，经济损失达1亿美元，影响3000万居民。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,这次事故，使得多数电力公司意识到依靠远动设备只在模拟盘上显示信息的方式远不能满足复杂电网安全运行的要求，开始把计算机应用从只考虑经济为主转移至以安全为主，出现了所谓电网SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 系统。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,SCADA的出现，实现了实时数据通过计算机的远方在线显示、管理和控制，尤其是在提高事故处理和故障恢复的时间

4、方面起到了很大的作用。这是电力系统调度自动化技术在电力系统运行应用中形成系统的第一个飞跃。具有代表性的系统是美国BPA的迪特茂调度中心。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,由于这期间，远动设备、通信通道还未发展到相应的水平，SCADA采集的数据存在误差较大。为了解决这一问题，70年代初开始，发展了各种基础算法，开发了网络拓扑、外部网络等值、短期母线负荷预计、状态估计等一系列软件，将SCADA采集到有误差的“生数据”转变成“熟数据”，建立了熟数据库。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,80年代在这一基础上开发了调度员在线潮流、静态安全分析等等电网高级应用软件。电网运行方式的改变以及当前运行方

5、式下遇到大扰动时的后果就可以通过高级应用软件自动预计出来。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,90年代形成EMS Energy Management System( SCADA+ AGC/ED+ PAS) PAS(Power Analysis System) 90年代又进一步研究和开发了各种电力系统的优化软件，如线损修正、无功优化、最优潮流等软件。电网调度自动化系统从SCADA系统升级为能量管理系统EMS.,第六章 调度自动化技术的应用和发展,电网调度自动化从SCADA发展到EMS花了近30年的时间。 从它的发展过程看，除了各功能算法和软件的开发及完善外，总体趋势是不断地综合，其目的就是更好

6、地保证大电网安全、稳定、经济运行。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,调度自动化的基本结构,第六章 调度自动化技术的应用和发展,以计算机为中心的电网调度自动化，其基本结构包括主站控制中心、厂站端和信息通道三大部分。根据所完成功能的不同，可以将此系统划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,第六章 调度自动化技术的应用和发展,信息采集与监控子系统的基本功能是在各发电厂、变电站采集各种表征电力系统运行状态的实时信息。如发电机功率、母线电压、变压器负荷、输电线路功率等等，并根据需要向调度控制中心提供各种监视、分析和控制电力系统

7、所需的其它信息。硬件构成主要包括变送器和RTU（远动终端单元。另外，此系统还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调节或控制命令。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,信息传输子系统为信息采集、执行子系统和调度控制中心提供了信息交换的桥梁，其核心是数据通道，它经调制解调器与RTU及主站前置机相连。在电力系统中，传统的信息传输通道一般为微波和电力线载波两种，随着电力通信事业的发展，光纤通信已开始普及应用。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,信息处理子系统是整个调度自动化系统的核心，以计算机为主要组成部分。该子系统包含大量的直接面向电网调度、运行人员的计算机应用软件，完成对采集到的信息的各种

8、处理及分析计算，乃至实现对电力设备的自动控制与操作。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行处理，通过各种显示设备、打印设备和其它输出设备，为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。调度人员发出的遥控、遥调指令也通过此系统输入，传送给执行机构。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,第六章 调度自动化技术的应用和发展,在整个调度自动化系统中，各子系统是互相联系、密不可分的，只有各个子系统密切配合、互相协调，调度自动化系统才能真正发挥作用，反之，任何一个子系统出现问题，都将影响整个系统的实用性与可靠性。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,我国从200

9、0年1月，国家电力公司正式下发文件，EMS开始在全国各电网推广应用。目前我国EMS所具备的基本功能的内容为： SCADA 状态估计 调度员潮流 静态安全分析 负荷预测 AGC/ED,第六章 调度自动化技术的应用和发展 1、SCADA的功能： 数据采集和处理 报警处理 历史数据管理 报表管理 拓扑着色 人机联系 实时数据及历史数据库 系统时钟,第六章 调度自动化技术的应用和发展,2、状态估计 状态估计有三种功能: 1）通过对遥信或刀闸状态错误开发一些专家规则来进行拓扑排错，自动改正确定性的拓扑错误，并且对可疑的拓扑错误给出报警，由使用人员确认后改正。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,2）辩识

10、并剔除明显的坏数据 对遥测量，利用元件正常参数的物理限制，结合专家规则开发了预过滤功能，自动过滤明显的坏数据，通常把误差达到正常测量范围的14%以上的数据作为不良数据。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,第六章 调度自动化技术的应用和发展,3）对未量测点和实时数据（存在随机误差）进行计算估计 状态估计目前所采用的计算方法一般为基于加权最小二乘的快速分解法、带约束的最小二乘法、正交变换法以及支路潮流状态估计法、递推状态估计法等。但目前应用最为广泛的仍是加权最小二乘的快速分解法，计算速度快，收敛性好。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,加权最小二乘法准则是，各个量测量各取一个权值，精度高的测量

11、量权大一些，而精度低的测量量权小一些。对一个实际电网，一般中枢点变电站的通信和远动设备配备齐全且水平较高，则测量量取权数大一些，对直馈变电站和对系统运行影响较小的变电站取权数小一些。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,第六章 调度自动化技术的应用和发展,对于随机误差较大的测量量，也可以用加权残差辨识法对其进行排除或在迭代过程中减少它的权值，都可以达到提高状态估计精度的目的。 还可同时用牛顿法提高量测冗余度，结合确定的潮流方向信息，由有功潮流量测和电流量测来进一步扩大可观测区域。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,状态估计经过以上计算分析步骤，将SCADA采集的“生数据”变成“熟数据”，送进

12、“熟数据”库，供调度员在线潮流计算用。经过状态估计的“熟数据”较“生数据”，数据精度高，潮流计算收敛性能好。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,3、短期负荷预报 短期负荷预报用于预报一周内的系统负荷曲线，广泛采用的预测方法有线性外推预测法、回归分析预测法、时间序列预测法、灰色预测法、神经网络预测法、模糊预测法等。 超短期负荷预报用于预报1h2h之内的系统负荷，目的是用于预报潮流，便于进行预想事故的安全分析或无功电压的控制。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,第六章 调度自动化技术的应用和发展,4、调度员在线潮流 调度员潮流可取用状态估计所得的熟数据，也可取用历史数据和预报数据进行计算，从而

13、实现对历史、实时和未来整个时间轴上进行潮流研究的目的。可进行各种潮流调整，进行解合环、调压、改变负荷（发电）水平等模拟，观察调整后的潮流分布，这样我们可以充分考虑系统解并列、不平衡功率的分配和频率变化等特殊问题。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,潮流计算一般仍采用快速分解法，其速度快且收敛性不成问题，牛顿法可作为其算法选项。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,5、静态安全分析 静态安全分析是要研究电网中设备因故障开断后的潮流分布，检查是否会产生支路过载或电压越限，开断设备可由人工设定，为调度员提供了预想事故分析的重要手段。 自动故障选择可对全网中所有可能开断的设备组合逐个开断，计算开断后

14、的全网潮流，并计算严重性指标。通过对严重性指标的降序排列，即可筛选出严重的开断，从而自动找出电网安全的薄弱环节。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,6、 AGC/ED AGC/ED的作用是：在电力系统稳态运行时，通过调节发电机的功率来调节系统频率和联络线的交换功率。 AGC/ED是根据测量出的系统频率或联络线交换功率的实际值同计划值之差来计算出系统所需的调节量。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,AGC/ED的基本控制目标是： 1）、调整发电出力，使电网频率偏差调节到零，从而保持电网频率为额定值。 2）、在各控制区域内分配全网发电出力，使区域间联络线潮流与计划值相等。 3）、在本区域发电厂

15、之间分配发电出力，使区域运行成本最小。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,AGC主站,电厂RTU,单机控制系统,AGC主站,电厂RTU,闭环监控系统,第六章 调度自动化技术的应用和发展,AGC/ED运行前，系统频率控制为500.2HZ， AGC/ED运行后，系统频率控制提高为500.1HZ。大大提高了电力系统的电能质量。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,能量管理系统EMS，将现代电力系统理论与计算机技术有机地融合成一体，成功的应用于电力系统的分析控制之中，在一定程度上提高了电网调度自动化水平，电网的运行水平由经验型调度上升为分析型调度，实现调度水平上的第二次飞跃。,第六章 调度自动化技术

16、的应用和发展,第六章 调度自动化技术的应用和发展,三、调度自动化技术今后的发展 虽然电力系统自动化的高层应用软件（EMS）在电力系统运行中已得到了广泛的应用，但由于只停留在分布式独立在线计算分析阶段，还需要调度人员进行被动调用进行计算分析，然后再进行综合决策，使电网运行利用调度自动化应用软件进行智能调度受到了一定的限制。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,面对越来越复杂的调度决策问题，EMS的局限性越来越明显。 1） 传统的EMS只能利用SCADA系统提供的电网稳态运行信息，没有采集故障信息，因此，只能反映电网正常运行状态，不能反映电网故障发生后系统的演变过程。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,2） 传统的EMS只能提供诸如状态估计、调度员潮流、静态安全分析等电网稳态计算分析结果，没有提供电网在线动态安全分析结果的功能。 3）传统的EMS系统各计算分析应用软件不能自主、自动的根据电网运行的协调运行，为调度运行人员自动提供电网实时运行分析报告，从根本上减轻调度运行人员的工作负担。,第六章 调度自动化技术的应用和发展,为解决上述问题，国