調(diào)度自動化實驗報告

1、四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 調(diào)度自動化實驗報告 薛原 1143031270調(diào)度自動化實驗報告學(xué) 院 電氣信息學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級 2011級 指導(dǎo)教師 周步祥 教務(wù)處制表二一四年六月八日目錄實驗一 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與實時監(jiān)控實驗 3一、實驗?zāi)康?二 、原理與說明3三、實驗項目與方法6四、實驗步驟8五、實驗分析12六、實驗總結(jié)12實驗二 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行潮流分布與調(diào)整實驗13一、實驗?zāi)康?3二、原理與說明題13三、實驗內(nèi)容13四、實驗數(shù)據(jù)整理及結(jié)果分析15五、思考題16六、總結(jié)16附錄：實驗截圖實驗一 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與實時監(jiān)控實驗一、實驗?zāi)康?) 掌握組建電網(wǎng)仿真

2、實驗系統(tǒng)的方法與步驟。2) 掌握數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控SCADA的作用、基本功能、實現(xiàn)原理和操作方法。3) 掌握表征發(fā)電廠和變電站當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)類型和特點、獲取方式、表現(xiàn)形式。如母線電壓、有功功率、無功功率、電流和開關(guān)狀態(tài)等。4) 掌握廠站終端的結(jié)構(gòu)、特點和主要功能。5) 掌握改變發(fā)電廠和變電站當(dāng)前運(yùn)行方式的控制命令信息的類型和特點、下發(fā)方式。二 、原理與說明電力系統(tǒng)是由許多發(fā)電廠、輸電線路、變電站、配電線路和各種形式的負(fù)荷組成的。電力系統(tǒng)調(diào)度中心擔(dān)負(fù)著整個電力網(wǎng)的調(diào)度任務(wù)，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。電力系統(tǒng)調(diào)度中心必須具有兩個功能：第一是與所轄電廠、變電站及上級調(diào)度等進(jìn)行測量

3、讀值、狀態(tài)信息及控制信號的遠(yuǎn)距離、高可靠性的雙向交換，簡稱為電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，即SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）；另一個是本身應(yīng)具有的協(xié)調(diào)功能（安全監(jiān)控及其它調(diào)度管理與計劃等）。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1。RTU結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)參照TQDM-II電力系統(tǒng)綜合組態(tài)實驗系統(tǒng)說明書。TQWR-II微機(jī)型RTU具有以下特點：1、標(biāo)準(zhǔn)的編程語言環(huán)境；2、極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，工作溫度-4070，環(huán)境濕度5%95%RH；3、極強(qiáng)的抗電磁干擾能力；4、豐富的通信接口、支持多種通信方式、通信距離長；5、大容量存儲能力；1.通信接口兩路RS485通信接口，可分別

4、響應(yīng)主機(jī)召喚（任一時刻僅一個RS485接口響應(yīng)主機(jī)通訊）。兩路RS485通信接口都有防雷措施，輸入輸出之間有光電隔離器件進(jìn)行隔離，以保證高質(zhì)量的通訊傳輸。串口通訊初始默認(rèn)波特率為9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗。2.調(diào)度系統(tǒng)“四遙”功能遙信：本終端有48路遙信輸入接口，每一路的遙信輸入信號都有防雷措施和光電隔離器件進(jìn)行保護(hù)，保證系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。用于采集廠站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等無源節(jié)點，并按規(guī)約傳送給調(diào)度中心，包括：斷路器和隔離刀閘的位置信號、繼電保護(hù)和自動裝置的位置信號、發(fā)電機(jī)和遠(yuǎn)動設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。遙測：本終端共有48路電壓電流信號輸入，用于采集變電所電壓、電流、有功功率、無功功率，

5、功率因數(shù)等模擬信號。遙控：本終端有32路（對）遙控輸出，用于執(zhí)行調(diào)度中心改變設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的命令，如操作廠站各電壓回路的斷路器、投切補(bǔ)償電容和電抗器、發(fā)電機(jī)組的啟停等。為了保證終端遙控的準(zhǔn)確性和壽命，本終端的遙控輸出均采用松下的繼電器。遙調(diào)：可以通過32路遙控輸出對遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試；圖1-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.實驗裝置發(fā)電機(jī)組控制屏G1變電站低壓模擬屏三、實驗項目與方法本實驗采用2MF無窮大系統(tǒng)，一次接線圖如圖1-2。利用無窮大系統(tǒng)屏、系統(tǒng)升壓屏、機(jī)組、機(jī)組控制屏、變壓器屏、網(wǎng)絡(luò)屏等構(gòu)成電網(wǎng)供電系統(tǒng)，利用變電站低壓模擬屏、負(fù)載屏等構(gòu)成配電系統(tǒng)。圖1-2中，斷路器對應(yīng)順序為：斷路器編號對應(yīng)位置斷路

6、器編號對應(yīng)位置101無窮大系統(tǒng)屏122變壓器T2高壓側(cè)103系統(tǒng)升壓屏低壓側(cè)211網(wǎng)絡(luò)屏1QF104系統(tǒng)升壓屏高壓側(cè)212網(wǎng)絡(luò)屏2QF1101#機(jī)組控制屏1QF213網(wǎng)絡(luò)屏3QF111變壓器T1低壓側(cè)214網(wǎng)絡(luò)屏4QF112變壓器T1高壓側(cè)215網(wǎng)絡(luò)屏5QF1202#機(jī)組控制屏1QF216網(wǎng)絡(luò)屏6QF121變壓器T2低壓側(cè)圖1-2 實驗供電系統(tǒng)一次示意圖注意：接線前務(wù)必斷開所有電源以及無窮大系統(tǒng)出線開關(guān)。實驗接線參照圖1-3，接線步驟如下：A、接線屏上無窮大系統(tǒng)連接至升壓變壓器入端，升壓變壓器出端連接網(wǎng)絡(luò)屏1QF入端，同時將網(wǎng)絡(luò)屏3QF入端并入1QF入端；B、1QF出端連接至線路L1入端，線路

7、L1出端連接至2QF入端，2QF出端連接至5QF入端，5QF出端連接至線路L2入端，線路L2出端連接至6QF入端；C、6QF出端連接至線路4QF出端，3QF出端連接至L3入端，L3出端連接至4QF入端，4QF出端連接至6QF出端；D、接線屏上機(jī)組1連接至變壓器T1入端，變壓器T1出端連接網(wǎng)絡(luò)屏5QF入端，同時機(jī)組2連接至變壓器T2入端，變壓器T2出端連接網(wǎng)絡(luò)屏4QF出端；E、低壓屏進(jìn)線1連接至3QF入端，低壓屏進(jìn)線2連接至6QF出端；低壓屏出線1連接至負(fù)載1，低壓屏出線2連接至負(fù)載2；圖1-3 實驗供電系統(tǒng)一次接線圖注意：接線完畢后務(wù)必多次檢查連線是否正確，特別是相序和高低壓不能出錯。四、實驗

8、步驟1.實驗過程斷路器216跳閘7斷路器216合閘負(fù)載1 1QF 合閘負(fù)載1 1QF 跳閘2MF升壓2MF降壓PS增速與減速不能做2.事件記錄3.報警信息 五、實驗分析1. 遠(yuǎn)動調(diào)度自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能：答：調(diào)度自動化系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)包括控制中心主站系統(tǒng)、廠站端（RTU）和信點通道三大部分。根據(jù)所完成功能的不同，可以將此系統(tǒng)劃分為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)和人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)的基本功能是在各發(fā)電廠、變電所采集各種表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實時信息，此外還負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行上級調(diào)度控制中心發(fā)出的操作、調(diào)下或控制命令。信息傳輸子系統(tǒng)為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)和調(diào)度控

9、制中心提供了信息交換的橋梁，其核心是數(shù)據(jù)通道，它經(jīng)調(diào)制解調(diào)器與RTU及主站前置機(jī)相連。信息處理子系統(tǒng)是整個調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心，以電子計算機(jī)為主要組成部分。該子系統(tǒng)包含大量的直接面向電網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行人員的計算機(jī)應(yīng)用軟件，完成對采集到的信息的各種處理及分析計算，乃至實現(xiàn)對電力設(shè)備的自動控制與操作。人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)將傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的各類信息進(jìn)行加工處理，通過各種顯示設(shè)備、打印設(shè)備和其他輸出設(shè)備，為調(diào)度人員提供完整實用的電力系統(tǒng)實時信息。調(diào)度人員發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令也通過此系統(tǒng)輸入，傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2.分析遙控命令的下達(dá)方式，怎樣進(jìn)行遙控閉鎖，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性？ 答：遙控命令分：自動和手動，下達(dá)

10、方式選擇手動時，屏幕是只顯示線路始末端跳閘，需要判斷具體故障點；選擇自動時，屏幕顯示故障周圍跳閘，可以更及時地跳開線路，減少停電時間。下達(dá)遙控命令時，僅僅依靠軟件判斷符合防誤邏輯后，就直接出口，一般系統(tǒng)運(yùn)行的安全性不是很高，但如果在遙控回路增加了電氣閉鎖硬接點，通過和遙控閉鎖控制器相結(jié)合來解決集中控制中心、子站遙控操作的強(qiáng)制閉鎖問題，就可以使系統(tǒng)的運(yùn)行安全性提高。六、實驗總結(jié)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是用來監(jiān)控整個電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的，使調(diào)度人員可統(tǒng)觀全局，運(yùn)籌全網(wǎng)，有效地指揮電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是調(diào)度現(xiàn)代電網(wǎng)的重要手段。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著不可或缺的作用。隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)

11、絡(luò)和通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等的飛速發(fā)展和電力市場的要求以及國際標(biāo)準(zhǔn)的成熟完善，調(diào)度自動化系統(tǒng)正在朝著數(shù)字化、集成化、網(wǎng)格化、標(biāo)準(zhǔn)化、市場化、智能化的方向發(fā)展。電力系統(tǒng)是一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，無論是信息的覆蓋面、深度、廣度等都是一般系統(tǒng)無法比擬的。電力系統(tǒng)每天都要產(chǎn)生大量的與電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的信息，要充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的能力，必須能及時、準(zhǔn)確地掌握這些信息并進(jìn)行快速的處理與分析。 本次實驗通過了解調(diào)度自動化系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理功能及對其進(jìn)行設(shè)計，讓我對調(diào)度自動化中的數(shù)據(jù)管理功能有了更深的認(rèn)識，包括它的組成部分及功能，激發(fā)了我對調(diào)度自動化課程的學(xué)習(xí)興趣?？偟膩碚f，本次實驗較為成功，基本達(dá)

12、到了預(yù)期的目的。實驗二 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行潮流分布與調(diào)整實驗一、實驗?zāi)康?.通過本實驗，深入理解潮流分布與調(diào)整的相關(guān)原理與方法，特別是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)特點對潮流分布的影響；超高壓電網(wǎng)中線路首端電壓幅度差與電壓相角差對有功傳輸與無功傳輸?shù)挠绊懗潭?；均一網(wǎng)潮流分布特點；有功功率與系統(tǒng)頻率及無功平衡與系統(tǒng)電壓的關(guān)系等基本概念和原理。2.掌握組建復(fù)雜電力系統(tǒng)的方法與步驟。3.掌握電力系統(tǒng)調(diào)度自動化結(jié)構(gòu)、功能。二、原理與說明電力系統(tǒng)是由許多發(fā)電廠，輸電線路和各種形式的負(fù)荷組成的，在正常運(yùn)行過程中，絕大多數(shù)時間都處于正常運(yùn)行狀態(tài)，此時，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和負(fù)荷取用的有功功率以及網(wǎng)絡(luò)損耗的有功功率之間，應(yīng)隨時

13、保持平衡；系統(tǒng)產(chǎn)生的感性無功功率和負(fù)荷取用的感性無功功率以及網(wǎng)絡(luò)損耗的感性無功功率，也隨時保持平衡；系統(tǒng)的頻率和各母線電壓都在規(guī)定范圍內(nèi)，各支路潮流都沒有超過發(fā)熱極限值和運(yùn)行穩(wěn)定的極限值。但是由于電力系統(tǒng)負(fù)荷隨時隨地都在發(fā)生變化，因此系統(tǒng)的發(fā)電出力也應(yīng)隨負(fù)荷的變化而變化，母線電壓和輸電線路的潮流也相應(yīng)發(fā)生變化電力系統(tǒng)調(diào)度中心的任務(wù)就是要隨時掌握電力系統(tǒng)的實時運(yùn)行情況，合理分配各發(fā)電廠和線路的潮流，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，要根據(jù)當(dāng)時的實際情況，提出決策和措施，指揮控制系統(tǒng)及時動作進(jìn)行控制，以保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。三、實驗內(nèi)容1.不改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的潮流分布實

14、驗注意：1) 調(diào)節(jié)過程中，定子電流不應(yīng)超過額定值4.61A。2) 發(fā)電機(jī)有功功率不應(yīng)超過2kW。（1）改變發(fā)電機(jī)的有功、無功功率對系統(tǒng)潮流分布的影響改變各機(jī)組的有功、無功，觀察改變前和改變后各機(jī)組及系統(tǒng)各斷路器上的電壓、電流功率等，將數(shù)據(jù)填入表2-1和表2-2中，并將結(jié)果進(jìn)行比較分析。表2-1 發(fā)電機(jī)改變輸出功率前系統(tǒng)參數(shù)G1G2211212213214215216103104P（kW）-0.18-0.140.2730.3090.4440.315-0.0150.0510.027-0.06Q（kVar）-0.07-0.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.06-1.

15、02U（V）376.4366.91011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.561011.5cos0.930.320.670.640.7190.600.0950.4470.410.058表2-2 發(fā)電機(jī)改變輸出功率后系統(tǒng)參數(shù)G1G2211212213214215216103104P（kW）0.931.060.687-0.7650.774-0.6660.0210.0390.0380.48Q（kVar）-0.31-0.660.7320.6030.960.8370.30.2340.0811.26U（V）379.3368.71024.5993.81024.5971.5993

16、.8971.5404.71024.5cos0.940.840.680.780.620.60.0690.160.420.35（2）投、切負(fù)荷對系統(tǒng)潮流分布的影響通過控制低壓屏、負(fù)載屏上斷路器，投/切阻性、感性負(fù)荷，觀察各參數(shù)的變化，并記錄于表2-3和表2-4中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。表2-3 投入負(fù)荷前系統(tǒng)參數(shù)G1G2211212213214215216103104P（kW）0.180.140.2730.3090.4440.3150.0150.0510.0270.6Q（kVar）0.070.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.061.02U（V）376.4366.9

17、1011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.561011.5cos0.930.320.660.640.710.590.0950.440.410.50表2-4 投入負(fù)荷后系統(tǒng)參數(shù)G1G2211212213214215216103104P（kW）1.011.260.9120.770.8370.8340.0540.0660.0120.33Q（kVar）0.230.760.8310.6480.8760.7560.2130.2460.081.53U（V）376.9370.91025.5979.71025.5963.4979.7963.4405.61025.5cos0.970.

18、850.730.760.690.740.240.250.140.21（3）投、切電容器對潮流分布的影響投、切電容器觀察各參數(shù)的變化，并記錄數(shù)據(jù)于表2-5和表2-6中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。表2-5 投入負(fù)荷前系統(tǒng)參數(shù)G1G2211212213214215216103104P（kW）0.180.140.2730.3090.4440.3150.0150.0510.0270.6Q（kVar）0.070.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.061.02U（V）376.4366.91011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.561011.5cos

19、0.930.320.660.640.710.590.0950.440.410.50表2-6 投入負(fù)荷后系統(tǒng)參數(shù)G1G2211212213214215216103104P（kW）0.750.950.5790.60.6360.5970.0180.0270.0321.11Q（kVar）0.270.690.7110.5040.8490.7110.1650.2070.0681.2U（V）377.8370.41017.1992.11017.1964992.1964405.461017.1cos0.940.800.630.760.590.640.100.120.420.672.改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的潮流分布實驗改變

20、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不調(diào)整負(fù)載量，分別退出各線路（注意：各節(jié)點之間不能失去電氣聯(lián)系）。觀察網(wǎng)絡(luò)改變前后，各機(jī)組參數(shù)的變化，并記錄數(shù)據(jù)于表2-7和表2-8中。表2-7 網(wǎng)絡(luò)改變前系統(tǒng)參數(shù)G1G2211212213214215216103104P（kW）0.750.950.5790.60.6360.5970.0180.0270.0321.11Q（kVar）0.270.690.7110.5040.8490.7110.1650.2070.0681.2U（V）377.8370.41017.1992.11017.1964992.1964405.461017.1cos0.940.800.630.760.590.640.

21、100.120.420.67表2-8 網(wǎng)絡(luò)改變后系統(tǒng)參數(shù)G1G2211212213214215216103104P（kW）0.760.90.5070.5340.5940.570.0480.0270.0311.08Q（kVar）0.440.570.6390.480.9090.8670.0480.0420.0691.26U（V）380.8368.31012.1996.61012.1966.1996.6966.1406.61012.1cos0.860.840.620.740.540.540.700.540.400.65四、實驗數(shù)據(jù)整理及結(jié)果分析1) 總結(jié)組建復(fù)雜電力系統(tǒng)的方法與步驟。 電力系統(tǒng)是由許

22、多發(fā)電廠，輸電線路和各種形式的負(fù)荷組成的組建復(fù)雜電力系統(tǒng)實質(zhì)就是首先建立網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在進(jìn)行機(jī)組并網(wǎng)的過程需要保證發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和負(fù)荷取用的有功功率以及網(wǎng)絡(luò)損耗的有功功率之間，應(yīng)隨時保持平衡；系統(tǒng)產(chǎn)生的感性無功功率和負(fù)荷取用的感性無功功率以及網(wǎng)絡(luò)損耗的感性無功功率，也隨時保持平衡；系統(tǒng)的頻率和各母線電壓都在規(guī)定范圍內(nèi)，各支路潮流都沒有超過發(fā)熱極限值和運(yùn)行穩(wěn)定的極限值，來調(diào)整負(fù)荷和發(fā)電容量。2) 整理實驗數(shù)據(jù)，分析比較網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化和地方負(fù)荷投、切對潮流分布的影響，并對實驗結(jié)果進(jìn)行理論分析。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化后將會導(dǎo)致線路電流的變化，進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)潮流的重新分布。地方負(fù)荷的投切也會影響網(wǎng)絡(luò)潮流，當(dāng)電網(wǎng)

23、受到?jīng)_擊負(fù)荷擾動時，將由原來的平衡狀態(tài)過渡到新的平衡狀態(tài)。這一動態(tài)過程將使各機(jī)組的送出功率、轉(zhuǎn)速等發(fā)生變化，從而造成電網(wǎng)的頻率和功率的振蕩，同時，由于沖擊負(fù)荷(包括有功和無功沖擊負(fù)荷)引起的無功變化，使電網(wǎng)電壓頻繁波動，這在小網(wǎng)運(yùn)行更為突出。 當(dāng)沖擊負(fù)荷出現(xiàn)時，將產(chǎn)生不平衡電流，進(jìn)而導(dǎo)致線路的功率重新分布。3) 比較各項的實驗數(shù)據(jù)，分析其產(chǎn)生的原因。改變發(fā)電機(jī)的有功、無功功率對系統(tǒng)潮流分布的影響答：改變發(fā)電機(jī)的有功、無功后，各節(jié)點的電壓都有不同程度的升高，機(jī)組和路器上的無功也增多，除單機(jī)無窮大系統(tǒng)外，其余機(jī)組和斷路器上的功率因數(shù)增大。投、切負(fù)荷對系統(tǒng)潮流分布的影響答：投、切阻性負(fù)荷后，發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)顯著增大，各