電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

第七章電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化第一節(jié)概述保證供電優(yōu)良的質(zhì)量?jī)?yōu)良保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性保證具有較高的平安程度保證強(qiáng)有力的事故處置措施一、電力系統(tǒng)調(diào)度的主要義務(wù)控制電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式，使之在正常和事故輕況下，平安經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量的供電．１、保證供電優(yōu)良的質(zhì)量〔1〕電能質(zhì)量要求U=UN,f=fN〔2〕措施∑Pg=∑Pload∑Qg=∑Qload這就使系統(tǒng)頻率和個(gè)母線電壓都堅(jiān)持在額定值附近，保證了供電優(yōu)良的質(zhì)量2、保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性〔2〕在確定的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造下，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性取決于調(diào)度方案大機(jī)組比小機(jī)組效率高新機(jī)組比舊機(jī)組效率高高壓輸電比低壓輸電經(jīng)濟(jì)〔1〕規(guī)劃是系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性的前提電廠選址、輸電線路的長(zhǎng)度與電壓等級(jí)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度是一項(xiàng)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的任務(wù)，在運(yùn)用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)以后，這項(xiàng)義務(wù)大部分已依托計(jì)算機(jī)來完成。3、保證供電平安，接受足夠的事故沖擊〔1〕事故緣由外因雷雨、風(fēng)暴、雪鳥獸內(nèi)因設(shè)備內(nèi)部隱患人員操作程度欠佳〔2〕料想事故分析對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，料想假設(shè)干事故進(jìn)展分析、計(jì)算，選擇適當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式。電力系統(tǒng)發(fā)惹事故有內(nèi)因和外因。外因是自然環(huán)境、風(fēng)暴、鳥害等自然災(zāi)禍。內(nèi)因是設(shè)備的內(nèi)部隱患與人員的操作運(yùn)轉(zhuǎn)程度欠佳。一個(gè)系統(tǒng)接受事故沖擊的才干與調(diào)度程度親密相關(guān)。選擇具有足夠的接受事故沖擊才干的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。由于電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與信息的數(shù)量很大，負(fù)荷又在經(jīng)常動(dòng)搖，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展料想事故的實(shí)時(shí)分析，只需在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)運(yùn)用于調(diào)度任務(wù)后，才有了實(shí)現(xiàn)的能夠。4保證強(qiáng)有力的事故處置措施保證強(qiáng)有力的事故處置措施恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)要求調(diào)度人員必需采取強(qiáng)有力的措施是系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)方面主要靠人工處置，計(jì)算機(jī)只提供一些事故后的實(shí)時(shí)信號(hào)，加快恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的義務(wù)是非常艱巨的任務(wù)。國(guó)家調(diào)度機(jī)構(gòu)跨省、自治區(qū)、直轄市調(diào)度機(jī)構(gòu)省、自治區(qū)、直轄市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)省轄市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)縣級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)我國(guó)的大電力系統(tǒng)普通分為三級(jí)調(diào)度，電力系統(tǒng)的份級(jí)調(diào)度雖然與行政關(guān)系類似，但確實(shí)電能消費(fèi)過程的內(nèi)部特點(diǎn)所決議。二、電力系統(tǒng)的分區(qū)、分級(jí)調(diào)度國(guó)家調(diào)度中心網(wǎng)局調(diào)度中心地域調(diào)度中心省級(jí)調(diào)度中心縣級(jí)調(diào)度中心直屬電廠地方電廠省屬電廠直屬變電站地方變電所變電所省屬變電站具有著兩種功能的電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)稱為能量管理系統(tǒng)〔EMS〕監(jiān)控功能：現(xiàn)場(chǎng)丈量、形狀信息及控制信號(hào)的雙向交換協(xié)調(diào)功能：平安監(jiān)控、調(diào)度管理、方案三、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)〔SCADA〕第一階段：布線邏輯式遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)〔初級(jí)階段〕四遙：遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)第二階段：計(jì)算機(jī)技術(shù)〔第二階段〕SCADA——EMS第三階段：計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)〔快速開展階段〕集中式——分布式——開放式四、調(diào)度自動(dòng)化的開展第三階段：計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)〔快速開展階段〕集中式——分布式——開放式第一代為主機(jī)-前置機(jī)-RTU終端方式構(gòu)造第二代為客服-效力器分布式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造第三代為開放型分布式系統(tǒng)新的開放系統(tǒng)構(gòu)造采用“面向?qū)ο蟥暤募夹g(shù)，將各種運(yùn)用按“組件〞接口規(guī)范進(jìn)展“封裝〞，構(gòu)成可以在不同硬軟件系統(tǒng)上“即插即用〞的組件。實(shí)現(xiàn)軟件的“即插即用〞，這是軟件開展的理想目的。五、ACADA/EMS系統(tǒng)的子系統(tǒng)劃分1、支撐平臺(tái)子系統(tǒng)它是整個(gè)系統(tǒng)的最重要的根底，有一個(gè)好的支撐平臺(tái)，才干真正的實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)一致平臺(tái)、數(shù)據(jù)共享。2、ACADA子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸及處置，計(jì)算與控制，人機(jī)界面及告警處置等。3、AGC/EDC子系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制和在線經(jīng)濟(jì)調(diào)度是對(duì)發(fā)電機(jī)出力的閉環(huán)控制系統(tǒng)，不僅能保證系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線的功率符合合同規(guī)定范圍，同時(shí)還能使系統(tǒng)發(fā)電本錢最低。4、PAS子系統(tǒng)包括一系列的高級(jí)運(yùn)用軟件。5、DTS包括電網(wǎng)仿真、ACADA/EMS系統(tǒng)防真和教員控制機(jī)等。6DMIS是屬于辦公自動(dòng)化的一種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。普通并不屬于ACADA/EMS系統(tǒng)的范圍。六、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成電力調(diào)度自動(dòng)化的設(shè)備可稱為硬件，它的中心是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)由三部分組成：調(diào)度端、信道設(shè)備、廠所端。第二節(jié)遠(yuǎn)方終端〔RTU〕一、遠(yuǎn)方終端的概念遠(yuǎn)方終端〔RTU〕又稱遠(yuǎn)動(dòng)終端，是電網(wǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠(yuǎn)動(dòng)安裝，檢測(cè)并傳輸各終端〔發(fā)電廠或變電站〕的信息，并執(zhí)行調(diào)度中心發(fā)給廠、所的命令。是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在基層的“耳目〞和“手腳〞。二、遠(yuǎn)方終端的義務(wù)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)通訊執(zhí)行命令其他功能1、數(shù)據(jù)采集〔1〕模擬量：P、Q、U、I〔2〕數(shù)字量：電廠壩前、壩后水位等〔3〕脈沖量：脈沖電能表的輸出脈沖〔電能計(jì)量〕〔4〕開關(guān)量：斷路器、隔分開關(guān)、繼電維護(hù)的形狀YCYX2、數(shù)據(jù)通訊向調(diào)度中心發(fā)送采集的本廠、所數(shù)據(jù)接納調(diào)度端下達(dá)的各種命令3、執(zhí)行命令根據(jù)接納的命令，完成YK、YT操作YK：YXYT：YC4、其他功能當(dāng)?shù)毓δ埽猴@示、打??；告警；事故記錄等。自診斷功能：死機(jī)自動(dòng)恢復(fù)，自動(dòng)監(jiān)視主、備用通訊信道及切換功能，個(gè)別插件損害診斷報(bào)告等功能。三、RTU的構(gòu)造主CPU分CPU地址總線：選通四、模入模出通道1、模入通道逐次逼近式V/F轉(zhuǎn)換式〔1〕逐次逼近式電壓構(gòu)成回路采樣堅(jiān)持低通濾波多路轉(zhuǎn)換開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換電壓構(gòu)成回路香農(nóng)定理：采樣頻率≥2倍輸入信號(hào)最高頻率限制輸入信號(hào)最高頻率，降低采樣頻率低通濾波電量變換強(qiáng)弱電信號(hào)隔離A/D轉(zhuǎn)換：模擬天平稱重法，最高電壓砝碼與之比較電壓砝碼總和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)：受CPU控制的高速電子切換開關(guān)，被選通的一路可進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器五、開入開出通道

開入：光電耦合器開出：光敏三極管第三節(jié)數(shù)據(jù)通訊的通訊規(guī)約一、并行傳輸與串行傳輸

1根本原理并行傳輸機(jī)理：8位二進(jìn)制，8+1根線，每根線傳送一位碼元特點(diǎn)：傳輸速度快〔百兆字節(jié)/s〕，通訊規(guī)約簡(jiǎn)單所需信號(hào)線多，本錢高運(yùn)用：傳輸間隔短、高速的場(chǎng)所串行傳輸機(jī)理：一回傳輸線〔2根〕，一個(gè)一個(gè)碼元傳輸特點(diǎn)：所需信號(hào)線少，本錢低傳輸速度慢，通訊規(guī)約復(fù)雜運(yùn)用：廠、所與調(diào)度普遍運(yùn)用 2串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接納

3串行傳輸?shù)母袷?/p>

〔1〕異步傳輸存在起始位和終止位，有效信息比低，傳輸效率低〔2〕同步傳輸無起始位和終止位，有效信息長(zhǎng)，傳輸效率高二、數(shù)據(jù)通訊中的傳輸速率和誤碼率碼元：每個(gè)信號(hào)脈沖為一個(gè)碼元〔1，0〕或〔+1，-1〕數(shù)碼率：每秒傳送碼元數(shù)，Bd信息速率：系統(tǒng)每秒傳送的信息量，bit誤碼率：數(shù)據(jù)傳輸后錯(cuò)誤碼元數(shù)與總碼元數(shù)之比，10-5或10-6過失控制：對(duì)錯(cuò)誤信號(hào)進(jìn)展糾正，奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn) 奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)奇校驗(yàn)：使檢測(cè)到的代碼中“1〞的個(gè)數(shù)為奇數(shù)偶校驗(yàn)：使檢測(cè)到的代碼中“1〞的個(gè)數(shù)為偶數(shù)有效信息1011001附加奇校驗(yàn)位1合成碼1011001[1]1010001110010011有效信息1011001附加奇校驗(yàn)位0合成碼1011001[0]1011001110010010三、數(shù)據(jù)通訊方式數(shù)據(jù)單向傳送，只能發(fā)送或只能接受指令可互為發(fā)、收端，采用切換方式分時(shí)交替進(jìn)展可同時(shí)發(fā)送和接納數(shù)據(jù)。4線五、遠(yuǎn)間隔數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的根本模型信源：電網(wǎng)中各種信息源，P、Q、U、I等信源編碼器：A/D轉(zhuǎn)換等信道編碼器：維護(hù)所傳送的信息內(nèi)容，添加維護(hù)碼元調(diào)制解調(diào)器：將基帶數(shù)字信號(hào)調(diào)制傳送，減弱干擾信道：信號(hào)遠(yuǎn)間隔傳送的載體六、數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)1調(diào)制與解調(diào)的意義基帶數(shù)字信號(hào)諧波成分多，占用頻帶很寬傳統(tǒng)信道多為模擬信號(hào)設(shè)計(jì)直接進(jìn)展傳輸波形畸變較大，容易失真調(diào)制器〔Modulator〕解調(diào)器〔Demodulator〕2調(diào)制方法數(shù)字調(diào)幅數(shù)字調(diào)頻數(shù)字調(diào)相絕對(duì)相對(duì)七、局域網(wǎng)及其運(yùn)用令牌環(huán)以太網(wǎng) 八、現(xiàn)場(chǎng)總線RS-422/RS485實(shí)時(shí)性差；主從控制現(xiàn)場(chǎng)總線雙向串行的多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通訊系統(tǒng)七、局域網(wǎng)及其運(yùn)用令牌環(huán)以太網(wǎng) 九、通訊規(guī)約1根本問題〔1〕概念〔2〕內(nèi)容言語；操作步驟；查錯(cuò)及其應(yīng)對(duì)方法〔3〕組成代碼；控制字符；格式；應(yīng)對(duì)方式；通訊方式…循環(huán)式通訊規(guī)約〔按商定的次序循環(huán)發(fā)送〕占用通道多問答式通訊規(guī)約〔有問必答，無問不答〕多臺(tái)RTU共用一個(gè)通道提高數(shù)據(jù)傳送速度通道順應(yīng)性強(qiáng)2、種類十、通訊信道電力載波通訊光纖通訊微波中繼通訊1電力載波通訊可靠性高經(jīng)濟(jì)性好，無需單獨(dú)架設(shè)和維護(hù)線路電力系統(tǒng)根本通訊方式2光纖通訊方式上為有線通訊方式優(yōu)越的通訊性能3微波中繼通訊頻帶寬，300MHz~300GHz抗干擾性強(qiáng)，通訊穩(wěn)定方向性強(qiáng)設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求程度高第四節(jié)調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1前置機(jī)〔1〕值班主機(jī)與系統(tǒng)效力器及SCADA任務(wù)站通訊與各RTU通訊，通訊規(guī)約處置切換安裝的動(dòng)作設(shè)置終端效力器的參數(shù)〔2〕備用主機(jī)監(jiān)聽值班主機(jī)任務(wù)情況監(jiān)聽次要通道的信息2終端效力器16個(gè)串行通訊口雙備份64個(gè)RTU需求8臺(tái)終端效力器3切換方式方式一方式二4通道設(shè)備調(diào)制解調(diào)器：模擬信號(hào)光電隔離板：數(shù)字信號(hào)長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器：數(shù)字信號(hào)，電纜較長(zhǎng)第五節(jié)自動(dòng)發(fā)電控制、電網(wǎng)調(diào)度中的電網(wǎng)控制功能是多種多樣的，包括電壓控制、負(fù)荷控制、自動(dòng)發(fā)電控制等。一、AGC的根本功能1、使發(fā)電自動(dòng)跟蹤電力系統(tǒng)負(fù)荷變化2、呼應(yīng)負(fù)荷的發(fā)電的隨機(jī)變化，維持電力系統(tǒng)頻率為額定值3、在各區(qū)域間分配系統(tǒng)發(fā)電功率，維持區(qū)域間凈交換功率為方案值4、對(duì)周期性的負(fù)荷變化按發(fā)電方案調(diào)整發(fā)電功率5、監(jiān)視和調(diào)整備用容量，滿足電力系統(tǒng)平安要求二、AGC的普經(jīng)過程基點(diǎn)功率Pi調(diào)理功率PR期望功率P三、AGC與其他運(yùn)用軟件的關(guān)系發(fā)電方案水電方案交換方案檢修方案形狀估計(jì)平安約束四、發(fā)電方案發(fā)電方案：火電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度水電方案：水火電協(xié)調(diào)方案交換方案自協(xié)調(diào)方式電力買賣市場(chǎng)方式協(xié)商調(diào)度方式檢修方案發(fā)電方案是EMS中發(fā)電級(jí)的中心運(yùn)用軟件五、電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)

1分類按范圍按時(shí)間1小時(shí)以內(nèi)，用于質(zhì)量控制、平安監(jiān)視、預(yù)防控制1日到1周，火電分配，水火協(xié)調(diào)1月到1年，機(jī)組檢修數(shù)年到數(shù)十年，電源開展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃2電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的要求及影響要素要求：精度影響要素：負(fù)荷變化規(guī)律模型算法3電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的模型

L(t)=B(t)+W(t)+S(t)+V(t)時(shí)辰t的正常負(fù)荷分量時(shí)辰t的天氣敏感負(fù)荷時(shí)辰t的特別事件負(fù)荷時(shí)辰t的隨機(jī)分量負(fù)荷4電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法線性外推法線性回歸法時(shí)間序列法卡爾曼濾波法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法灰色實(shí)際五、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制1概念集中調(diào)度控制就是把電力系統(tǒng)內(nèi)一切發(fā)電廠和變電站的信息都集中在一個(gè)調(diào)度控制中心，由一個(gè)調(diào)度控制中心對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)展調(diào)度控制。分層調(diào)度控制就是把全電力系統(tǒng)的監(jiān)視控制義務(wù)分配給屬于不同層次的調(diào)度中心，下一層調(diào)度完本錢層次的調(diào)度控制義務(wù)外，還接受上一級(jí)調(diào)度組織的調(diào)度命令并向上層調(diào)度傳送所需信息。2電力系統(tǒng)的分區(qū)分級(jí)調(diào)度國(guó)家調(diào)度機(jī)構(gòu)跨省、自治區(qū)、直轄市調(diào)度機(jī)構(gòu)省、自治區(qū)、直轄市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)省轄市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)縣級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)分層調(diào)度與集中調(diào)度相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：便于協(xié)調(diào)控制；提高系統(tǒng)可靠性；改善系統(tǒng)呼應(yīng)。3各級(jí)調(diào)度中心的控制和管理義務(wù)大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心〔網(wǎng)調(diào)〕：區(qū)網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、安排系統(tǒng)構(gòu)造和發(fā)電方案頻率——有功功率控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度控制區(qū)主網(wǎng)樞紐點(diǎn)電壓監(jiān)視和無功功率控制區(qū)網(wǎng)平安監(jiān)視、預(yù)防事故分析和校正控制區(qū)網(wǎng)正常操作和事故處置區(qū)網(wǎng)檢修方案調(diào)度記錄、統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)省調(diào)度中心〔省調(diào)〕：省網(wǎng)