3电网调度自动化140305.ppt

NorthChinaElectricPowerUniversity 电网调度自动化 第一章现代电力系统的基本特征 三 现代电网的优势和问题 一 现代电网的优势1 现代电网的各个区域电网间具有较强的联系2 现代电网可以安装大容量 高效能的机组 火 水 核电机组 3 现代电网可以节省全网的装机容量4 现代电网可以实现自动发电控制 第一章现代电力系统的基本特征 5 现代电网可以在各地区之间互供电力 互通有无 互为备用6 现代电网能承受较大的冲击负荷 有利于改善电能的质量 7 现代电网可以更大范围内进行水火电厂联合经济调度 8 现代电网可以接纳大规模风 光电等新能源 9 现代电网实现了在线监测和远方控制 10 现代电网可以采用非线性的控制技术 第一章现代电力系统的基本特征 二 现代电网的问题1 动稳定问题是制约电网稳定运行的最主要问题2 不同的联网形式对电网整体稳定水平有很大影响3 系统的动稳定水平和各枢纽变电站的电压水平密切相关4 大型新能源接入电网 对电网的运行调度带来很大的影响5 大电网的安全已成为国内外关注的重要问题 第一章现代电力系统的基本特征 6 新能源大规模接入后的复杂电网的建模成为当前电力系统分析需要亟待解决的重要问题1 各种类型风电机组的静 动态建模2 大规模风电集群静 动态聚合建模3 储能设备的建模 第一章现代电力系统的基本特征 7 大规模电网的数据采集 处理 分析和存储问题1 各种发电 变电 用电等设备的统一建模2 各地区 省 区域电网运行数据的集中采集 处理 分析和存储 3 数据的分层下送和上传交互4 电网事故状态下的分析和处理5 物联网的数据交互 第一章现代电力系统的基本特征 三 应进行的主要工作1 大电网低频振荡抑制及在线智能控制技术研究大型互联电网低频振荡的典型特征及其发生机理 分析电网结构 运行方式 励磁系统 调速器对互联电网低频振荡的影响 研究在线智能控制技术 第一章现代电力系统的基本特征 2 基于轨迹研究电力系统的功角稳定相量测量单元 PMU 技术的应用为基于轨迹研究电力系统稳定性提供了技术支持 PMU为电力系统提供了同时在时间和空间的2维坐标下实时研究和观察动态行为的条件 如何充分利用PMU数据的动态特性 快速 有效地对电力系统稳定性进行实时预测和控制 提高大电网动态稳定水平 是电力系统面临的重要课题 第一章现代电力系统的基本特征 第一章现代电力系统的基本特征 3 研究大规模集中接入和分布式新能源接入控制技术风电场输出功率具有波动性和不确定性 大量风电接入电网对电网的运行调度带来较大的影响 尤其是很多地区风电具有反调峰特性 光伏发电输出功率随日照情况也会有一定的变化 需要抓紧研究可再生能源数据采集和监控技术 适应新能源特性的联络线功率控制技术 无功电压控制技术 发电预测模型和方法 第一章现代电力系统的基本特征 2012年国家科技部所列重大科技项目其中一个方向就是 大规模集中接入间歇式能源并网技术 在该方向中列了4个课题 课题一 风电场 光伏电站集群控制系统研究与开发课题二 间歇式能源发电多时空尺度调度系统研究与开发课题三 大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发课题三 间歇式电源并网规划与随机全过程分析技术研究与开发 第一章现代电力系统的基本特征 国家电网公司对 新能源发电及源网协调研究领域 也列了重大专项 包括 大规模风电并网调度运行支撑关键技术研究与应用新能源发电接纳能力评估分析平台研发与示范应用分布式新能源发电系统并网及调度运行关键技术研究与工程示范源 网 荷互动环境下电网稳定分析方法研究 第一章现代电力系统的基本特征 4 极端外部灾害下的调度防御技术研究研究外部灾害信息的接入 建模 可视化展现 分析 仿真 预警和协调防御方法 通过预测信息 可以提前感知外部灾害信息 针对有可能发生的电网故障提前做出预案 增强智能电网抗击外部灾害风险的能力 第一章现代电力系统的基本特征 国家电网公司列重大专项 第一章现代电力系统的基本特征 5 大电网预警与安全防御研究包括 大电网含新能源并网方式下的有功 无功电压智能预警控制技术基于WAMS的低频振荡预警和阻尼控制技术在线智能辅助决策及预防控制技术输电网的多重故障及不同厂站同时故障 相继故障安全防御控制技术 第一章现代电力系统的基本特征 6 大电网连锁故障预测及自愈技术包括 针对电网具有自组织临界性的特点 研究大规模新能源发电集中接入的复杂电网自组织临界性的涌现机制和其临界点附近的动态演化 利用复杂网络理论寻找发生灾变的临界点运行区域和薄弱环节 研究不同拓扑结构特性以及网络规模对薄弱环节或关键元件的影响 连锁故障风险量化评价指标和基于风险的连锁故障预防和校正控制策略 等等 第一章现代电力系统的基本特征 7 开展非线性控制技术研究可控串补 可控电抗 静止无功补偿器 SVC 统一潮流控制器 故障电流限制器 风 光电汇集点 集群点等值模型 在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补偿设备 提高这些关键点的电压支撑 改善电网的动态特性 在重要联络线加装统一潮流控制器 可调节输电网的潮流分配 为有效控制短路电流 加装故障电流限制器可实现即限制短路电流又不增加线损的目的 第一章现代电力系统的基本特征 以上公式为单机对无穷大系统公式 对现代电力系统 必须对多关键点电压进行控制 AVC 第一章现代电力系统的基本特征 在重要联络线实现柔性控制 FACTS 也是改善联络线的动态特性 抑制低频振荡 提高稳定运行水平的重要手段 第一章现代电力系统的基本特征 8 研究和应用调度自动化技术 提高电网调度自动化水平 十二五 期间 国家电网将建成特高压电网和15条直流输电联网工程 届时 我国电网将成为世界上电压等级最高 输送容量最大 技术水平最先进 运行特性最复杂的电网 电网规模扩大 电网运行工况和潮流多变 安全稳定特性更加复杂 电网交直流混联 大电源影响增强 新能源大规模接入的随机性和波动性 使电网调度运行控制难度加大 必须提高电网的在线控制能力 因此 需要研究电网调度自动化的暂态 动态控制技术 提高电网调度自动化水平 第一章现代电力系统的基本特征 三 应进行的主要工作1 大电网低频振荡抑制及在线智能控制技术研究大型互联电网低频振荡的典型特征及其发生机理 分析电网结构 运行方式 励磁系统 调速器对互联电网低频振荡的影响 研究在线智能控制技术 第一章现代电力系统的基本特征 2 基于轨迹研究电力系统的功角稳定相量测量单元 PMU 技术的应用为基于轨迹研究电力系统稳定性提供了技术支持 PMU为电力系统提供了同时在时间和空间的2维坐标下实时研究和观察动态行为的条件 如何充分利用PMU数据的动态特性 快速 有效地对电力系统稳定性进行实时预测和控制 提高大电网动态稳定水平 是电力系统面临的重要课题 第一章现代电力系统的基本特征 第一章现代电力系统的基本特征 3 研究大规模接入和分布式新能源接入控制技术风电场输出功率具有波动性和不确定性 大量风电接入电网对电网的运行调度带来较大的影响 尤其是很多地区风电具有反调峰特性 光伏发电输出功率随日照情况也会有一定的变化 需要抓紧研究可再生能源数据采集和监控技术 适应新能源特性的联络线功率控制技术 无功电压控制技术 发电预测模型和方法 第一章现代电力系统的基本特征 201年国家科技部所列重大科技项目其中一个方向就是 大规模集中接入间歇式能源并网技术 在该方向中列了4个课题 课题一 风电场 光伏电站集群控制系统研究与开发课题二 间歇式能源发电多时空尺度调度系统研究与开发课题三 大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发课题三 间歇式电源并网规划与随机全过程分析技术研究与开发 第一章现代电力系统的基本特征 国家电网公司对 新能源发电及源网协调研究领域 也列了重大专项 包括 大规模风电并网调度运行支撑关键技术研究与应用新能源发电接纳能力评估分析平台研发与示范应用分布式新能源发电系统并网及调度运行关键技术研究与工程示范源 网 荷互动环境下电网稳定分析方法研究 第一章现代电力系统的基本特征 4 极端外部灾害下的调度防御技术研究研究外部灾害信息的接入 建模 可视化展现 分析 仿真 预警和协调防御方法 通过预测信息 可以提前感知外部灾害信息 针对有可能发生的电网故障提前做出预案 增强智能电网抗击外部灾害风险的能力 国家电网公司列重大专项 第一章现代电力系统的基本特征 国家电网公司列重大专项 第一章现代电力系统的基本特征 5 大电网预警与安全防御研究包括 大电网含新能源并网方式下的有功 无功电压智能预警控制技术基于WAMS的低频振荡预警和阻尼控制技术在线智能辅助决策及预防控制技术 输电网的多重故障及不同厂站同时故障 相继故障安全防御控制技术 第一章现代电力系统的基本特征 6 大电网连锁故障预测及自愈技术包括 针对电网具有自组织临界性的特点 研究大规模新能源发电集中接入的复杂电网自组织临界性的涌现机制和其临界点附近的动态演化 利用复杂网络理论寻找发生灾变的临界点运行区域和薄弱环节 研究不同拓扑结构特性以及网络规模对薄弱环节或关键元件的影响 等等 连锁故障风险量化评价指标和基于风险的连锁故障预防和校正控制策略 第一章现代电力系统的基本特征 7 开展非线性控制技术研究可控串补 可控电抗 静止无功补偿器 SVC 统一潮流控制器 故障电流限制器 在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补偿设备 提高这些关键点的电压支撑 改善电网的动态特性 在重要联络线加装统一潮流控制器 可调节输电网的潮流分配 为有效控制短路电流 加装故障电流限制器可实现即限制短路电流又不增加线损的目的 第一章现代电力系统的基本特征 以上公式为单机对无穷大系统公式 对现代电力系统 必须对多关键点电压进行控制 AVC 第一章现代电力系统的基本特征 在重要联络线实现柔性控制 FACTS 也是改善联络线的动态特性 抑制低频振荡 提高稳定运行水平的重要手段 第一章现代电力系统的基本特征 8 研究和应用调度自动化技术 提高电网调度自动化水平 十二五 期间 国家电网将建成特高压电网和15条直流输电联网工程 届时 我国电网将成为世界上电压等级最高 输送容量最大 技术水平最先进 运行特性最复杂的电网 电网规模扩大 电网运行工况和潮流多变 安全稳定特性更加复杂 电网交直流混联 大电源影响增强 新能源大规模接入的随机性和波动性 使电网调度运行控制难度加大 必须提高电网的在线控制能力 因此 需要研究电网调度自动化的暂态 动态控制技术 提高电网调度自动化水平 第一章现代电力系统的基本特征 四 现代电力系统的结构尽管电网的大小和结构组成各不相同 但它们具有相同的基本特性1 由运行电压基本恒定的三相交流系统组成 发电机和输电设施采用三相装置 工业负荷总是三相 单相家用和商用负荷在各相之间等量分配 以便有效地形成平衡的三相系统 第一章现代电力系统的基本特征 2 采用同步发电机发电 原动机将一次能源 煤 水 核等 转换为机械能 然后由同步发电机发电转换为电能 3 将电力远距离输送到广大区域的电力用户 需经由运行于不同电压水平的子系统组成的输配电系统 第一章现代电力系统的基本特征 实际上 通常将电网分成以下子系统 1 输电系统2 次输电系统3 配电系统下图为现代电力系统的基本构成 第一章现代电力系统的基本特征 第一章现代电力系统的基本特征 管理方式 a 输电系统由国家 区域 省电力公司调管输电系统连接系统中主要的发电厂和主要的负荷中心 它形成整个系统的骨干并运行于系统的最高电压水平 通常为220KV及以上 发电机的电压通常在10 5 35KV范围内 经过升压达到输电电压水平后 电力被传送到输电系统枢纽变电站 在此再经过降压达到次输电水平 通常为69 138KV 发电和输电子系统经常被称为主电力系统 主电力系统一般由国家 区域和省电网公司调管 第一章现代电力系统的基本特征 b 次输电系统由地区供电 电力 公司调管次输电系统将电力从输电变电站输往配电变电站 通常大的工业用户直接由次输电系统供电 次输电系统由地区供电 电力 公司调管 第一章现代电力系统的基本特征 c 配电系统由县电力公司 城区分公司调管配电系统相当于将电力送往用户的传输过程的最后一级 一次配电电压通常在3 0 35KV之间 较小的工业用户通过这一电压等级的主馈线供电 二次配电馈线从120 240V相电压向民用和商业用户供电 配电系统在农村由县电力公司调管 在城市则由地区供电公司的城区分公司调管 第一章现代电力系统的基本特征 相邻电网的互联通常在输电系统的水平上实现 整个电力系统由多个发电电源和几层输电网络组成 它们提供的高度结构冗余使系统能够承受非正常的偶然故障而不致影响对用户的供电 第一章现代电力系统的基本特征 五 现代电力系统的运行状态的设定为了对现代电网进行安全性分析和有效得控制 在概念上我们将电力系统运行分为5种状态 正常状态 警戒状态 紧急状态 极端状态 恢复状态 第一章现代电力系统的基本特征 1 正常状态 所有的系统变量都在额定范围内 频率50Hz 0 2 电压Un 5 供电可靠性水平都在系统供电质量的标准范围内 没有过负荷的设备 系统运行于一种安全的方式下 能够承受偶然事故而不超出任何约束条件 冗余状态 第一章现代电力系统的基本特征 2 警戒状态 所有的系统变量都在额定范围内 所有的约束条件都能得到满足 然而此时系统已到了很脆弱的程度 由于天气或者检修引起 一次偶然的事故便会造成设备的过负荷 从而使系统进入紧急状态 如果这一故障干扰非常严重 则可能使系统从警戒状态直接导致极端状态 第一章现代电力系统的基本特征 如果系统安全水平下降到低于某一适当的界限 或者由于不利的天气条件如特大暴雨而使故障干扰的可能性增加 则系统进入警戒状态 大风 暴雨 雾 小雨 第一章现代电力系统的基本特征 3 紧急状态 这种状态下 许多母线电压降低或设备负荷超出短时紧急额定值 此时 系统仍然是完整的 采取紧急控制措施 如 故障清除 励磁控制 快关汽门 切机 再投入发电机以及减负荷后 仍可能将系统恢复到警戒状态 第一章现代电力系统的基本特征 4 极端状态 事故状态 该状态的结果是连锁反应的停电 并可能使得系统主要部分瓦解 造成