《电网调度自动化》PPT课件.ppt

2020 2 16 1 调度自动化的发展及关键应用 国电南瑞科技股份有限公司2008 11成都 2 业务连续性的关键技术 广域电网协调分析控制的关键技术 广域信息分析和展现的关键技术 广域信息平台的关键技术 调度业务需求 现状及挑战的分析 广域信息考核评价的关键技术 提纲 3 电网运行面临的挑战 1 到2007年底全国装机容量将超过7亿千瓦 近年每年新增装机1亿千瓦 2 各级电网规模成倍增加 互联电网不断扩大 大批直流输电线路的投入运行 特高压电网的建设与投运 3 提高现有电网的输送能力的迫切要求 4 国家节能发电调度的加快实施 5 电力市场和短期调度交易的发展 6 企业精细化管理对电网运行提出更高要求 需要加强电网运行分析 安全分析 设备分析 7 自然灾害趋于频发 给电网运行带来重大影响 8 电网应急机制和备用控制中心建设更为迫切 提高驾驭大电网的能力 摘自辛总报告 4 业务需求发展 互联大电网 一体化分析监控电网快速发展 一体化维护需求 信息广域化监视全景化维护最简化 分析一体化控制全局观业务连续性 5 信息广域化 高密度带时标 广域 同步 相量 动态数据 暂态数据 更高密度录波文件 稳态数据 面广 点多 SOE数据 保护动作信息数据 量大 信息繁杂 综合 海量 实时 6 监视全景化 全局掌握 不同时间 空间 对象维度的各种调度生产信息的一体化信息共享电网运行 规划 计划 电量 交易数据等稳态 动态 暂态 保护 安控 电量 水情等电网模型 参数 图形等 7 分析一体化 在线分析 静态 动态 暂态安全分析一体化国网省三级调度中心安全分析一体化功角 电压 频率 保护安全分析一体化前瞻分析 实时安全预警和未来运行态势的一体化掌握 8 控制全局观 全局协调控制 综合智能告警预警 辅助决策 闭环控制一体化在线稳定限额计算保证安全稳定裕度的前提下提高输电潜力国网省协调调整控制频率 电压协调调整控制安全性和经济性协调调整 9 业务连续性 主备用调度一体化 维护自动信息同步状态监视快速切换 10 维护最简化 目标实现及时 快速 方便的维护维护工作量最小化 维护结果最准确原则源端维护 全网共享横向 各专业 各应用纵向 变电站与主站共享 上下级调度 11 EMS 保信 WAMS EACCS 调度自动化集成系统Dispatchingandtechnicalsupportingsystems 一体化技术支持系统 综合数据平台 12 智能化的在线分析和闭环控制集成化的信息共享和综合利用时空化的全景分析和全面监控 新一代调度自动化系统总体特点 13 互联大电网广域信息平台及应用概览 广域信息平台 业务连续性 广域信息分析和展现 广域电网协调分析控制 广域信息考核评价 14 主要应用内容 多域多态多应用支撑技术空间分布式建模模型拼接时间实时未来一体化建模在线联合等值应用时间序列数据库一二次设备共享建模扰动案例三态数据管理外网E格式数据断面的在线接入DTS中外网BPA模型文件的接入BPA文件导出智能预警和智能调度辅助决策可视化调度智能操作票发电 检修计划等的综合安全校核省地县一体化母线负荷预测状态估计的若干改进技术静态安全分析实用化低频振荡在线监视分析III区应用软件网损分析和管理安全防御协调仿真系统智能AGC控制分层分区协调AVC控制有功实时优化调度DTS互联主备调一体化独立监视测试开发环境TDE高可靠性冗余技术量测信息考核一次调频的考核辅助服务考核三项分析制度 广域信息平台 广域信息分析展现 广域协调分析控制 业务连续性 广域信息考核评价 15 提纲 业务连续性的关键技术 广域电网协调分析控制的关键技术 广域信息分析和展现的关键技术 广域信息平台的关键技术 调度业务需求 现状及挑战的分析 广域信息考核评价的关键技术 16 内容 多域多态多应用支撑技术空间分布式建模模型拼接时间实时未来一体化建模在线联合等值应用时间序列数据库一二次设备共享建模扰动案例三态数据管理外网E格式数据断面的在线接入DTS中外网BPA模型文件的接入BPA文件导出 解决应用支撑的问题解决纵向上下级模型共享维护问题解决时间维度模型维护的问题解决纵向上下级模型共享应用的问题解决海量信息连续存储的问题解决保信系统维护的问题解决事故处理的信息源的问题解决外网实时信息缺失的问题解决离线模型补充在线模型的问题在线数据给方式用 17 1 多域多态多应用支撑技术 项目 通常所称的系统 域 系统 调度系统 主 DTS系统 WEB系统 备调系统 集控 独立监视 测试系统 态 实时态 培训态 多个研究态 未来态 应用 SCADA AGC PAS DTS WAMS EACCS 数据 进程 18 调试态 数据采集 实时态数据库 调试态数据库 监控工作站 调试工作站 19 2 空间分布式建模模型拼接 提高大系统安全稳定运行水平是目前我国电力系统面临的基础性 关键性和迫切性问题 对互联的大电力系统 调度中心对整个系统的认识必须是及时 全面 准确和完整的 电力系统具有广域分布 参数海量 模型复杂的特点 电力的生产管理多年来自然形成了一整套 分级管理 分层控制 分布处理 的体系 集中式建模是无法想象的 国际电工委员会制定的IEC61970系列标准 对电力系统公共信息模型CIM及应用程序接口进行了规范 为电力系统不同控制区域之间交换模型信息提供了可能 20 实现目标 建立电网全系统的模型中心建立电网全系统图形及数据中心实用 可用的免维护 少维护 目标对现有各级EMS系统的正常运行不能产生任何影响第三方模型 图形及数据共享分布式建模的流程化管理和模型版本化管理 21 主要功能 客户端与服务端导出模型版本拓扑验证上传模型版本模型拼接图形导入形成全模型E格式数据上传状态估计验证闭环流程控制模型版本管理 22 技术创新点 完全基于标准化的数据交换被拼接模型无需改动的基于边界切割的模型拼接方法边界适应性强免维护和少维护区域个数不受限制的电网模型拼接 增量变化的模型拼接模式 在时效性和可用性方面具有突出的优势 可回退的安全的模型拼接机制在线实时EMS大模型拼接全覆盖的TASE2影射关系自动建立界面化的流程控制 23 3 时间维实时未来一体化建模 回顾过去 提供全景CASE应用研究现在 对现实模型进行离线研究规划未来 在现实模型的基础上研究未来模型 电网模型 图形画面 数据 24 自动根据历史方式的时间来匹配当时的模型数据和图形版本 实现历史断面研究的 时光隧道 历史电网的研究 25 自动生成一天各计划值点的未来方式并进行网络分析 基于实时电网模型 利用系统负荷预报 母线负荷预报 发电计划 交换计划 检修计划 自动完成未来方式的设置 新站投运 老站改造后的未来电网分析 基于详细厂站接线图的未来电网模型 假想模型和方式 规划分析 下的电网分析 基于单线图的计算模型 以实时电网模型和运行方式为基础 以单线图为主要界面 面向运行方式人员 进行模型 参数和运行方式的即时修改 未来电网的研究 26 实时和未来电网的统一建模 A B C D 模型录入 画各厂站接线图 A C B B C D 模型显示实时电网 模型显示未来电网 篮色 改接 退役 的设备 实时电网黑色 新增 投运 的设备 未来电网红色 公有的设备 实时电网 未来电网 A 27 4 在线联合等值应用 等值有功响应特性的处理 等值机组的等值分配系数为 等值无功响应的处理 扩展WARD等值自动缓冲网识别系统 上级等值模型的接入及应用 外网模型处理缓冲网自动展示状态估计权值处理CASE管理 28 网络等值 NE 29 缓冲网拓扑自动展现图 30 5 时间序列数据库 主要解决PMU数据高效存储 25帧 100帧 秒 和查询的问题传统的关系型数据库在如今超大数据量以及高频率采样的应用现状下 无论在数据容量 写库速度以及查询检索上都遇到了瓶颈新的应用如WAMS系统的采样频率非常高 数据存储量惊人传统SCADA基于周期的采样在应用上具有一定的局限动态信息数据库采用基于时间序列的存储方式 数据压缩比很高 写库和查询检索速度非常快具有代表性的动态信息数据库包括美国OSIsoft公司的PI以及Instep公司的eDNA将关系型数据库和动态信息数据库有机地结合起来 充分发挥各自的优势 31 动态信息数据库特性对比 适应电力系统特点与实际需求的TSD的功能定位为实现类似动态信息数据库的高效存储 压缩 检索等基本模块功能以充分满足当前EMS WAMS等典型应用的对海量电力信息存储和检索性能的需求 TSD系统有机的结合和PI以及eDNA的有损 无损压缩的特点 并在其设计中充分地利用了计算机系统尤其是多CPU 多核的能力 因此其处理效率非常高 32 1 规约支持 目前支持自动建模的规约主要有华东103 南网103 东北103 华北103 2 面象网络建立完整的主站系统一次设备模型 并对一次设备进行编码 3 基于网络拓扑分析 建立一次设备与开关之间的控制关系 包含静态关系和动态关系 6 与EMS一体化的保信系统 33 7 扰动案例三态数据管理 按事件自动触发三态数据整合功能事件定义 低频振荡 电网扰动等事件数据自动提取功能 以短路故障为例 故障前的状态估计断面事故前后1分钟及事故过程中的PMU实时数据保护管理系统的故障录波文件和保护动作信息召唤100帧 秒PMU相量数据 如故障前 故障中和故障后各1分钟 召唤PMU暂态录波文件来自故障分析应用的故障简报人工召唤PMU离线数据手动触发三态数据的整合三态数据浏览 显示不同时间尺度的数据 34 三态数据扰动案例管理 35 35 内网实时数据 外网准实时数据 E格式 全网计算数据 潮流匹配 外网采用准实时数据的匹配模式 本地EMS 准实时刷新 实时刷新 上级EMS 8 外网E格式数据断面的在线接入 36 9 DTS中外网BPA模型文件的接入 把离线BPA文件等数据和PAS电网模型的在线数据资源结合在一起 将实时的电网数据引入到传统的离线分析计算当中 将传统的离线计算模型补充到在线电网模型中来 可以起到两方面的作用 一方面为在线分析及预决策系统提供数据来源 另一方面 在线数据接口的应用也使电网的高级计算分析更加符合电网实际运行情况 提高相关人员进行日常方式计算的效率 37 10 BPA文件导出 节点模型 实际的物理母线 通过闭合的开关刀闸连接在一起的节点形成一个计算用的母线节点 高级应用的三种节点模型 BPA转换工具界面 39 提纲 业务连续性的关键技术 广域电网协调分析控制的关键技术 广域信息分析和展现的关键技术 广域信息平台的关键技术 调度业务需求 现状及挑战的分析 广域信息考核评价的关键技术 40 内容 智能预警和智能调度辅助决策可视化调度智能操作票发电 检修计划等的综合安全校核省地县一体化母线负荷预测状态估计的若干改进技术静态安全分析实用化低频振荡在线监视分析III区应用软件网损分析和管理安全防御协调仿真系统 解决信息提炼智能化的问题解决海量信息展示的问题解决操作票的精益化问题解决计划的精益化问题解决未来运行状态精细化的问题解决SE结果精度的问题解决安全自动装置在安全分析的影响解决动态稳定监视问题解决方式人员方便使用在线分析解决经济性问题研究 培训工具功能的增强 41 1 智能预警和智能调度辅助决策 单一侧面研究的准确性目标 全局解 精度 效率 多侧面研究的综合性 统一性目标 静态 动态 经济 分散到集中 决策方案的安全性目标 符合运行规程 满足安全约束 决策系统运行的实用 可用性目标 正常运转率 可维护性 需要结合 调度经验 预想事故分析 继电保护分析 稳定分析 措施 智能技术 可视化技术等 单一专业研发不出调度机器人 42 智能调度研究的背景及必要性 智能辅助决策的电网调度模式 优点 从低到高涵盖信息处理的全过程 信息全面且关联多侧面分析对电网状态的分析更全面准确快速响应 决策过程无 少 人为因素干扰分析计算完全 自动化 信息判断高度 智能化 调度极大 主动性 与策略高度 实用性 43 智能调度研究的主要内容 44 智能调度研究进展 可视化事故决策模式 45 关键技术 调度数据集成技术智能预警 优化调度及预防控制技术事故处理和事故恢复技术后续连锁性事故扫描技术自动拉路控制主站集中式BZT集群计算技术 46 2 可视化调度 LessisMore SHOWMEWHATINEEDTOSEE 可视化核心思想 47 主要内容 扩展2D综合图形展现手段 3D展现方式 可视化展现平台 方便应用的扩充与第三方应用的展现接入 结合WEB实现可视化展现 结合历史数据进行可视化展现 结合电力系统高级应用实现可视化展现 通过对可视化技术的研究 结合电力系统高级应用进行应用用展现 为数字化电网调度生产提供有力的技术保障 48 可视化技术 49 高级应用可视化展现研究 详细层次的显示可以通过一种交互式展现 故障元件与越限电力系统元件地理关系可以表示出来 如上图所示 在每个故障柱图与所引起的越限元件画连接线 作为中间层表示方式 为了避免出现过多的连接线 只显示一组指定事故下的信息 如上图所示 表示了三个最严重事故的详细信息 蓝线表示了电压越限 红线表示潮流越限 50 电压等高线 51 电压等高线 52 可视化展现 53 可视化展现 54 对电子地图的支持 55 对电子地图的支持 自动导入矢量地图 并和现有图形系统融为一体生成的地理图可以编辑可以分层显示所有地理信息提供对潮流图中电气图元 变电站 线路 的自动生成无需额外硬件资源 56 厂站图间隔实例化厂站复制间隔图间隔接线图根据模板自动生成间隔接线图实例化 图形的自动生成 目的 在保证可靠的前提下完成一个厂站调试时间降为最低 57 间隔接线图实例化 58 3 智能操作票 提供操作预演环境 不影响实时信号操作预演环境中的五防闭锁与拓扑着色操作预案的生成遥控操作与操作预案的吻合图形制导的操作票生成与五防校验操作票的种类 调度综合票 操作指令票综合票自动分解正确的操作步骤形成指令票可以从操作票上直接执行灵活的操作票表单定制工具可配置的规则库 59 3 智能操作票 操作票表单定制工具 操作票规则库定义工具 60 4 发电 检修计划等的综合安全校核 根据发电计划 交换计划 母线负荷预报及检修计划 自动生成未来时间点的运行方式 并进行潮流计算 检查是否有稳定断面 包括支路 越限 上述过程全部自动完成 机组发电计划分配检修计划 设备进行投退 根据发电计划和受电计划得到系统总负荷 按照母线负荷预报的因子将总负荷分配至各个负荷点 母线负荷预报自动选取相似日进行预报 连续潮流计算 61 各类计划的连续性安全校核 SSA 62 安全校核计算前后曲线对比 机组计划 稳定断面有功潮流 63 5 省地县一体化母线负荷预测 负荷模型全面 数据收集可靠系统负荷衔接 相关因素处理有效上下级协调 运行方式多样依据应用需求 提供信息服务相关信息联动 可视化展现数据 64 6 状态估计的若干改进技术 PMU混合状态估计交直流一体化状态估计权值自动选择参数辨识及参数估计预测与计划数据的使用 65 8 III区应用软件 突破了传统的局限于I区的EMS分析突破了离线分析软件与EMS的独立性 66 提纲 业务连续性的关键技术 广域电网协调分析控制的关键技术 广域信息分析和展现的关键技术 广域信息平台的关键技术 调度业务需求 现状及挑战的分析 广域信息考核评价的关键技术 67 内容 智能AGC控制分层分区协调AVC控制有功实时优化调度DTS互联 有功协调控制无功电压的协调控制计划和AGC的协调上下级联合演习 68 1 智能AGC控制 分区 分层AGC协调控制策略适应互联电网控制CPS标准的AGC控制策略火电AGC机组的编组和排序策略水火电机组在线协调控制策略结合超短期负荷预测实施超前控制稳定断面控制技术适应于解列情况的多岛控制 69 2 分层分区AVC的协调控制 网 省 地三级AVC应该进行联合闭环控制 实现无功资源的上下协调 充分利用 网调AVC应考虑省调实际上传的无功可调节能力 进行优化计算 直接下发省际联络线无功功率目标值 省调AVC应考虑地调实际上传的无功可调节能力 进行优化计算 直接下发省地电网关口 一般为220kV主变高压侧 无功指令 70 3 有功实时优化调度 在电力系统动态有功优化调度过程中 按照调度时间级别分为 自动发电控制 AGC 根据区域控制偏差 ACE 在其控制周期调节机组实现供需的实时平衡 其出力调节周期一般为秒级 日前调度 日前计划 由方式 计划部门完成次日的发电计划编制 实时调度 分钟级 起着承上启下的作用 是二者的衔接部分 71 什么是实时调度系统 日前计划 AGC 自动发电控制 调节目标 ACE传统意义上是滞后调节时间级 秒级 提前一天生成 根据短期负荷预计生成考虑安全和备用约束时间级 15Min 实时调度系统 超短期预测时间级 15Min或5Min 承上启下 有功优化调度 72 4 DTS互联 特高压电网的存在使得电气距离缩短了 原先采用的部分外部等值现在必须详细表示对整个电网进行无简化的一体化分析仿真显得越来越有必要由于各级调度中心的资源专用而受到极大的局限 73 电网联合反事故演习的两种方案 集中建模统一式的仿真DTS联网分散式的仿真 演习教案的全面性演习进程的一致性演习过程的实时性演习操作的分布性电网变化的真实性信息发布的选择性 74 分散联网方案的数据流程图 省调教员台 省调学员台 地调教员台 地调学员台 参演厂站 关口数据 YX YC 演习信息 YX YC 远程操作 远程操作 远程操作 远程操作 远程操作 YX YC YX YC YX YC YX YC YX YC YK YT YK YT 远程操作数据流 内部数据流 关口数据流 WEB数据流 培训时钟全网频率 演习信息 演习信息 75 基于模型拼接的DTS互联 76 提纲 业务连续性的关键技术 广域电网协调分析控制的关键技术 广域信息分析和展现的关键技术 广域信息平台的关键技术 调度业务需求 现状及挑战的分析 广域信息考核评价的关键技术 77 内容 主备调一体化独立监视测试开发环境TDE高可靠性冗余技术 业务连续可靠性稳定性在线升级主系统的可靠性 78 1 主备调一体化 备调建设总体原则 适当的功能范围可靠的通信网络适当的运行方式稳妥的控制切换方便的系统维护同等的数据规模相当的系统性能一致的系统功能 79 1 主备调一体化 备调建设总体原则 适当的功能范围可靠的通信网络适当的运行方式稳妥的控制切换方便的系统维护同等的数据规模相当的系统性能一致的系统功能 80 备用EMS功能 实时监控SCADAAGCAVC必要的接口网络分析基本功能 选项 状态估计调度员潮流静态安全分析负荷预测 81 主备系统的数据同步 模型数据电网模型设备参数图形运行参数实时数据历史数据 82 对备用系统的运行监视 远程工作站监视方式将备用控制中心的工作站通过网络延伸到主控制中心 在此终端上即可监控备用控制中心相关系统的运行情况 值班报警监视方式将备用控制中心的运行信息发给值班报警系统 由值班报警系统统一进行报警处理 从而实现对备用控制中心的运行情况的监视 心跳监视方式主备系统交换系统信息 监视对方的运行状态 83 2 独立监视 主要功能是对EMS系统各个子系统关键设备 网络和数据的完整的监视 确保上述设备和数据出现了异常 故障以后告警系统能够主动以短信和电话的方式通知运行人员 同时值班告警系统还需要提供告警管理功能 包括系统管理 告警配置 告警日志查询和值班员排班等功能 84 系统结构图 85 告警日志 86 3 测试开发环境 TDE 87 4 高可靠的冗余机制 基本冗余技术双机热备技术双机 多机集群 扩展冗余技术多机热备用技术冷备自启技术 双系统冗余后备独立式后备系统方式融合式后备系统 88 提纲 业务连续性的关键技术 广域电网协调分析控制的关键技术 广域信息分析和展现的关键技术 广域信息平台的关键技术 调度业务需求 现状及挑战的分析 广域信息考核评价的关键技术 89 内容 量测信息考核一次调频的考核辅助服务考核三项分析制度 解决信息维护考核的问题解决电网经济性问题解决电网经济性问题电压运行评价 90 调度自动化系统发展的新思路 省地县电网调度一体化技术 91 省地电网调度一体化有哪些组成 省地电网调度一体化技术 电网模型建立一体化 采用分层分解时空协调建模的技术 明确省地调各自系统的模型建立范围 负责相应电网设备的模型维护参数输入等工作 规范电网一次 二次设备命名 统一多级调度及不同系统之间的命名规则 确保模型及数据共享的顺利进行 模型交互采用遵循IEC1970标准的CIM XML格式 电网模型包括一次设备模型和二次设备模型 电网量测数据一体化 明确各自前置系统的直采数据采集范围 实现量测数据的共享交互 E格式交互 CIM CIS交互 TASE 2交互等等 电网图形绘制一体化 结合分层分解时空协调建模的技术 明确省地调各自系统的电网图形绘制范围 通过CIM SVG技术实现省地调电网图形数据的共享交互 实现模型 图形维护的 源端维护 全网共享 网络分析计算一体化 通过省地联合外网等值技术以及省地联合母线负荷预报技术 实现省地调系统高级应用软件系列模块计算一体化 DTS联合仿真一体化 三种联合一体化仿真的模式 集中式 交互式 基于计算模型的拼接的方式 AVC省