电力系统自动化---final.ppt

1、电力系统自动化,电力系统自动化的基本任务,目标：安全、优质、经济 保障电网安全、稳定、正常运行和对电力用户安全可靠供电。 保证电能质量，保持频率、电压、波形合格。 按照公平、公正的原则合理安排发电，实现发电资源的优化利用 。,电力系统简图：,电力系统自动化的内容：,调度自动化,发电厂自动化；变电站自动化；调度自动化；配电网自动化,配电网自动化,调度自动化与配电网自动化的关系,能量管理系统（Energy Management System） 配电管理系统（Distribution Management System） 一般认为，配电管理系统（DMS）和电网调度自动化的能量管理系统（EMS）处于同

2、一层次的。二者不同之处是EMS涉及发、输电系统，DMS是管理配电系统。,电力系统自动化的发展,局部子系统管理系统 经典控制理论 现代控制理论 电力市场经济理论阶段,调度自动化的发展,调度自动化的发展历程： 40年代：出现模拟屏，直观展示系统状态 50年代：布线逻辑的远动装置及机电式的调频装置实现自动发电控制（AGC） 60年代：利用数字计算机实现电力系统经济调度（EDC） 70年代：经济调度转移为安全调度，电网SCADA系统出现 80年代：电网自动调频和有功功率经济分配的装置和自动调节系统和SCADA系统结合，成为SCADA/AGCEDC系统 90年代：增加电网高级应用软件（PAS） 形成能量

3、管理系统（EMS）,配电自动化的发展,配电网自动化技术的发展历程： 上世纪70年代，故障自动隔离(馈线自动化FA) 、对用户的远程自动抄表(AMR) ； 上世纪80年代初期，负荷控制技术（LCM）。但由于技术限制，无法形成完整的计算机网络控制系统； 上世纪80年代后期，将配网单项自动化通过网络联系起来。建立在计算机技术、通信技术和分布式实时网络基础上。 其它发展：PAS软件，配网的地理信息系统（AM/FM/GIS ）,1 调度自动化,功能：电能调度 任务：1 预测负荷； 2 编制发电计划； 3 倒闸操作； 4 经济调度； 5 事故处理 配备的设备：监视设备；操作设备,宁夏电网调度监视总表,电网

4、调度自动化系统的功能：,监视控制与数据采集功能（SCADA）； 状态估计功能（SE）； 网络拓扑分析功能（NTA）； * 自动发电控制功能 (AGC)； 经济调度控制功能 (EDC)； 安全分析功能 （SA）； 最优潮流（OPF）； 自动电路恢复（ACR） 负荷预测功能（LF）； 调度员仿真培训功能（DTS）。,电力系统调度自动化系统的基本结构,电网调度自动化系统构成, ,信道,信道,发电厂,调制和解调器,通信设备,运行状态 和参数,控制和调 节命令,电力设备 自动装置,RTU,变电站,调制和解调器,通信设备,运行状态 和参数,控制和调 节命令,电力设备 自动装置,RTU,调制和解调器,调度中

5、心,通信设备,调度计算机系统,人机联系设备,调度计算机系统,远动系统,电力系统,2 发电厂、变电站自动化,发电厂 功能：电能产生 控制任务：频率/有功控制；电压/无功控制 配备的设备：调速器；自动励磁调节装置,变电站 功能：电能变换 控制任务：有功（负荷）控制；电压/无功控制 配备的设备：低频减负荷控制；电压无功控制（VQC）,发电厂、变电站自动化系统的功能：,一 继电保护功能 变电站综合自动化系统中的微机继电保护主要包括输电线路保护、电力变压器保护、母线保护、电容器保护、小电流接地系统自动选线、自动重合闸。 二 监视控制功能（ SCADA功能） 1 实时数据采集与处理，包括模拟量、开关量、脉

6、冲量及数字量等；2 运行监视功能 3 故障录波与测距功能；4 事故顺序记录与事故追忆功能；5 控制及安全操作闭锁功能 6 数据处理与记录功能 三 自动控制装置的功能 1 频率、有功控制；2 电压、无功控制；3 低频减负荷控制；4 备用电源自投控制 四 远动及数据通信功能 变电站综合自动化的通信功能包括系统内部的现场级的通信和自动化系统与上级调度的通信两部分。,发电厂、变电站综合自动化系统的基本结构,分层分布式变电站自动化系统,分布式变电站自动化系统,3 电力系统数据通信基本概念,远动通信,远动（TeleControl)的定义 远动，就是利用远程通信技术，对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远

7、程测量、远程信号、远程控制和远程调节。,远动通信,远动的任务 将表征电力系统运行状态的各发电厂和变电站有关的实时信息采集到调度控制中心 把得到控制中心的命令发往发电厂和变电站 遥信、遥测、遥控、遥调 、遥视,远动通信的基本结构,数字通信模型,通信基本概念,数字通信 传输信道 数字通信网 差错控制 传输方式 同步方式 通信规约,4 配电网,功能：电能分配 任务：用户负荷控制；电压/无功控制；抄表 配备的设备：负荷控制系统；电压无功控制设备；远程自动抄表系统,配电网自动化系统的功能：,监视控制功能：配电网的SCADA功能 故障控制(即保护功能)：馈线自动化(FA) 电能质量控制：电压控制、频率控制

8、 线路损耗控制：优化控制 用户负荷控制及需方用电管理(DSM) 远程自动抄表计费系统(AMR) 配电网的地理信息系统（AM/FM/GIS）,配电网自动化系统结构,配电自动化系统的结构,5 电网的分级调度与管理,电力系统电压等级,220kv500kv超高压电网。构成大区电网的骨架和大区电网间的联络线 110kv220kv输电网。构成复杂的输电网络，在各地区间传输电能 35kv110kv供电网。由枢纽变电站送电到靠近负荷区的本地变电站 10kv配电网。本地变电站送电到居民区的杆上变压器或配电室,分级调度,电网调度管理条例明确，调度机构分为五级即 国家调度机构 跨省、自治区、直辖市调度机构 省、自治

9、区、直辖市级调度机构 省辖市级调度机构 县级调度机构 我国国网公司的五级调度体系，分别是 国家电力调度通信中心，简称国调； 东北、华北、华东、华中、西北电力调通中心，简称网调； 各省（直辖市、自治区）电力调度通信中心，简称省调； 还有270个地调和2000多个县调 南方电网和国家电网的关系,各级调度中心的基本任务,国家调度中心 在线收集各大区网和有关省网的重点测点工况和全国电网运行状况，作统计分析、生产报表、提供电能情况。 进行大区互联系统的潮流、稳定、短路电流及经济运行计算，通过计算机通信，校核计算的正确性，并向下一级传送。 作中、长期安全、经济运行分析，并提出对策。 总结：管辖若干网调；掌

10、握全国发电量及负荷，协调大区级的功率传输，了解各大区电力系统的安全状况。,各级调度中心的基本任务,大区网局调度中心 实现电网的数据收集和监控、经济调度和安全分析。 进行负荷预测，制定开停机计划、水火电经济调度日分配计划，闭环或开环指导自动发电控制。 省(市)间和有关大区网的供受电量的计划编制和分析。 进行潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运行分析计算，通过计算机通信校核各种分析计算的正确性并上报下传。 总结：管辖若干省调及大型电厂和500kV，330kV变电站；维持系统的频率，执行水火电联合调度计划和调峰，保证全系统的稳定与安全。,各级调度中心的基本任务,省级调度中心 实现电网的数据收集和

11、监控。必须对电网中的开关状态，电压水平，功率进行采集计算，进行控制和经济调度。 进行负荷预测，制定开停机计划、水火电经济调度日分配计划，编制地区间和省间有关网的供受电量的计划，闭环或开环指导自动发电控制。 进行记录如功率总加，开关变位，存档和制表打印。 进行潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运行分析计算，通过计算机通信校核各种分析计算的正确性并上报下传。 总结：管辖若干地调及中小型电厂和220kv变电站；保证省属电力系统的安全和经济运行，保证电能质量，执行自动发电控制，实行安全分析和安全控制。,各级调度中心的基本任务,地区调度中心 采集当地网的各种信息，进行安全监控。 进行有关站点（直接站

12、点和集控站点）的远方操作，变压器分接头调节，电力电容器的投切等。 用电负荷的管理。 总结：管辖若干县调、配电控制中心和110kV及以下的变电站；对地区电力系统实行监视和控制，用电负荷的管理以及电压和无功功率的优化运行。,各级调度中心的基本任务,县级调度中心 根据不同类型实现不同程度的数据采集和安全监视功能。 有条件的县调可实现机组起停、断路器远方操作和电力电容器的投切。 负荷分配、负荷控制。 向上级调度发送必要的实时信息。 总结：县级则主要是分配负荷和负荷控制。,6 电力系统的运行状态,等式约束,系统中发出的总有功、无功任何时候同系统中的有功、无功负荷（包括线损）相平衡。,不等式约束,涉及安全

13、运行的参数应处于允许范围内。,五种运行状态,正常状态 警戒状态 紧急状态 系统崩溃 恢复状态,为什么要联网？,减少备用容量。 故障时不同电网间互相支援。 综合利用水力、火力、核能等发电能源，以解决能源资源与负荷分布地域间的不平衡。 利用时差和季节错开负荷高峰，减少总的装机容量 。 采用大容量机组， 节省投资和运行费用。,我国目前的电网状况,特点：大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制 加速建设特高压电网（750kV示范工程已于2005年投产，1000kV示范工程正在建设） 装机容量超过2000MW电网11个 已形成330kV、500kV主网架结构 1990年华中与华东实现非同期联网（500kV直流输电线