电网调度自动化培训讲座

1、东方电子东方电子东方电子东方电子东方电子东方电子电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子安全分析 DTS NERC SCADA AGC NET负荷预测 DTS报价 竞价 标准化 中间件电 力 企业 信 息与 应 用一体化电力系统智能调度 1970198019902000北美大停电北美大停电电力市场EMS PMOS 系统工程市场理论人工智能电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展

2、1.东方电子东方电子电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子专用单机SCADA通用机集中式SCADA系统微机分布式SCADA系统基于RISC工作站开放式SCADA/EMS系统基于CORBAIEC 61970INTERNETEMS/TMS系统电网调度自动化系统发展电网调度自动化系统发展1.东方电子东方电子东方电子东方电子电压互感器电流互感器多 路 采 集数 模 转 换调 制 解 调

3、发 信 机 收 信 机调 制 解 调前 置 接 口电压变送器电流变送器功率变送器RTU通信通信MASTER局域网电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子能量管理培训模拟网络分析数据采集与监控支持系统操作系统计 算 机能量管理网络分析数据采集与监控支持系统操作系统计 算 机能量管理电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子旧旧系统新新系统系统切换柜切换柜前置机前置机+通讯卡通讯卡网络网络终端服务器等网络通讯设备网络网络TCP

4、/IP，X.25，SLIP，PPP等协议充分利用现有的光纤通道，可用数字方式通讯电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子调度数据网调度数据网电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方

5、电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子A 目标目标 1. 稳定稳定: 先进、稳健的平台先进、稳健的平台 2. 可用可用: 先进、可靠的算法先进、可靠的算法 3. 易用易用: 完备

6、、实用、方便的工具完备、实用、方便的工具 B 手段手段 1. 服务服务: 全心全意服务用户的理念全心全意服务用户的理念 2. 研发研发: 资深专家指导，强有力的研发队伍资深专家指导，强有力的研发队伍 3. 经验经验: 丰富的实用化经验丰富的实用化经验SCADA网络建模网络建模AGC负荷预测负荷预测拓扑分析拓扑分析状态估计状态估计网络分析软件网络分析软件东方电子东方电子n功能功能结构建模：网络的结构建模：网络的连接关系连接关系 参数建模：设备的参数建模：设备的物理参数物理参数n实现实现 图模库一体化图模库一体化n网络建模要求网络建模要求n 1. 保证连接关系正确。保证连接关系正确。n 2. 图元

7、选择要正确。图元选择要正确。n 3. 各元件的物理参数要完整、准确。各元件的物理参数要完整、准确。n注意：物理量单位、数值正确，数据完整注意：物理量单位、数值正确，数据完整n 4. 实际系统改动后及时更新接线图。实际系统改动后及时更新接线图。东方电子东方电子n母线模型，也称为物理模型，它反映系统各元件连接关系母线模型，也称为物理模型，它反映系统各元件连接关系0.08+j0.3, 0.25acb10ebads10_2112100ebacb22eacb23aunalda_bus126bcb11ebbds11_2102100ebbcb22ebcb23bunbldb_bus126ccb10ebcds1

8、0_2002111cldc_bus126c_busa_busb_bus0.04+j0.250.250.1+j0.35abacbcaxfj0.015400MWa010a220c220b220b010bxfj0.03400MW250MW100MVar250MW100MVar200MW100MVar东方电子东方电子n节点模型，也称为计算模型，它与网络方程联系在一起，反映节点模型，也称为计算模型，它与网络方程联系在一起，反映各节点通过支路的连接关系各节点通过支路的连接关系0.04+j0.25, 0.254j0.015400MW250MW100MVar0.1+j0.35j0.03400MW200MW10

9、0MVar0.08+j0.3, 0.25250MW100MVar1032-0.8299+j3.1120-0.6240+j3.9002-0.7547+j2.6415j33.3333j66.6667东方电子东方电子连接点连接点母线母线岛岛开关状态开关状态支路支路状态状态电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子ABCD15222334电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子n全局拓扑全局拓扑 状态变化时，重新作全局拓扑分析状态变化时，重新作全局拓扑分析n局部拓扑局部拓扑 状态变化时，仅分析变化部分对拓扑结果状态变化时，仅分析变化部分对拓扑结果的影响，对

10、原有拓扑结果进行修改，得到的影响，对原有拓扑结果进行修改，得到新的拓扑结果新的拓扑结果电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子数据源数据源 1. 实时方式实时方式: 状态估计结果；状态估计结果； 2. 未来方式未来方式: 发电计划和负荷预测；发电计划和负荷预测； 3. 历史方式历史方式: 以前保存的；以前保存的； 4. 假想方式假想方式: 用户用户(调度员调度员)在单线图上设置。在单线图上设置。n问题特点问题特点 线性网络、非线性方程线性网络、非线性方程(电压电压)。 多元非线性方程组多元非线性方程组迭代迭代可能不收敛。可能不收敛。功率注入功率注入母线电压母线电压电网调

11、度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子n基本要求基本要求 收敛可靠性（尤其病态系统）收敛可靠性（尤其病态系统） 计算正确计算正确 功能实用、完备功能实用、完备 使用方便、灵活使用方便、灵活n常用方法常用方法 牛顿拉夫逊法牛顿拉夫逊法(1960s) PQ分解法分解法(1970s) 最优乘子法最优乘子法电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子基本流程图网络网络结构结构辨识辨识有无可观可观测性测性检测检测状态状态估计估计不良数不良数据检测据检测与辨识与辨识实实时时库库电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子n状态估计的方法状态估计的

12、方法 基本加权最小二乘状态估计基本加权最小二乘状态估计(牛顿法牛顿法)n 计算时间长，对系统资源要求高。计算时间长，对系统资源要求高。 快速分解状态估计算法快速分解状态估计算法n与快速分解法潮流一样，对信息矩阵进行与快速分解法潮流一样，对信息矩阵进行PQ分解，降分解，降低了计算维数，计算速度快；权系数变动范围较大时收低了计算维数，计算速度快；权系数变动范围较大时收敛性变差。敛性变差。 正交变换状态估计算法正交变换状态估计算法n 对牛顿法、快速分解法状态估计，都可引入正交变换对牛顿法、快速分解法状态估计，都可引入正交变换技术求解法方程，提高状态估计解的稳定性；正交变换技术求解法方程，提高状态估计

13、解的稳定性；正交变换的稀疏矩阵技术过于复杂，应用厂家不多。的稀疏矩阵技术过于复杂，应用厂家不多。电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子历史负荷历史负荷未来的系统负荷（超短期、短期、中期、长期）未来的系统负荷（超短期、短期、中期、长期）)()()()()(tVtStWtBtL电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子n基本负荷分量基本负荷分量对于超短期负荷预测对于超短期负荷预测B(t)接近于线性接近于线性(常数常数)对于短期负荷预测对于短期负荷预测B(t)具有明显的周期性具有明显的周期性对于中长期负荷预测对于中长期负荷预测B(t)具有明显增长趋势的

14、周期性变化具有明显增长趋势的周期性变化n天气敏感负荷分量天气敏感负荷分量气象因素：温度、湿度、风力、阴晴等气象因素：温度、湿度、风力、阴晴等负荷因素：空调等负荷因素：空调等负荷变化：分段线性负荷变化：分段线性n特别事件负荷分量特别事件负荷分量特别事件：重大政治活动，特别电视节目等特别事件：重大政治活动，特别电视节目等负荷分量：通过对典型日、相似日的积累；借助于人工修正。一般为一个常量负荷分量：通过对典型日、相似日的积累；借助于人工修正。一般为一个常量n随机分量模型（随机时间序列）随机分量模型（随机时间序列）1. 自回归模型（自回归模型（AR）2. 动平均模型（动平均模型（MA）3. 自回归动平

15、均模型（自回归动平均模型（ARMA）4. 累积式自回归动平均模型（累积式自回归动平均模型（ARIMA）02448ty7296120144168电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子n短期负荷预测的常用方法短期负荷预测的常用方法 基于温度准则的外推方法基于温度准则的外推方法 时间序列法时间序列法 线性回归线性回归 指数平滑指数平滑 人工神经元网络方法人工神经元网络方法 节假日预报法节假日预报法 多种算法的组合算法多种算法的组合算法电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子n特点特点1 手段丰富手段丰富 可以手动、自动预测可以手动、自动预测 可以可以

16、分区分区、分类型分类型进行负荷预测。进行负荷预测。 预测模式多样：工作日、预测模式多样：工作日、节假日节假日、双休日双休日n特点特点2 相关因素全面相关因素全面 全面考虑气象条件等相关因素的影响全面考虑气象条件等相关因素的影响 可选择是否考虑气象影响可选择是否考虑气象影响n特点特点3样本样本 样本类型：相似日（相关因素）、样本类型：相似日（相关因素）、 同类型日同类型日(工作日、双休工作日、双休日日)，节假日，节假日(春节、国庆、五一等春节、国庆、五一等)、同星期类型、同星期类型(一日一日)、连续日连续日n特点特点4预测结果显示丰富、调整灵活预测结果显示丰富、调整灵活 数据对比显示数据对比显示

17、 预测结果调整预测结果调整电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子n提高负荷预测精度的方法提高负荷预测精度的方法 预测算法的选择：要摸索适合当地负荷特点的算预测算法的选择：要摸索适合当地负荷特点的算法或算法组合法或算法组合。 气象数据输入要及时、准确气象数据输入要及时、准确 当前类型系数要随条件变化：如当前类型系数要随条件变化：如主导因素主导因素，夏季：，夏季：最高温度；冬季：最低温度最高温度；冬季：最低温度。 样本类型的选择：气象影响大，相似日；气象影样本类型的选择：气象影响大，相似日；气象影响小或无数据，同类型；双休日与工作日差别小，响小或无数据，同类型；双休日与工

18、作日差别小，连续日连续日。 保证历史数据的真实性、完整性和准确性保证历史数据的真实性、完整性和准确性 根据负荷规律，进行适当人工干预根据负荷规律，进行适当人工干预电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子根据现场资料，在根据现场资料，在DTSDTS对事故进行对事故进行仿真分仿真分析析，得出结果与现场比较，为事故分析，得出结果与现场比较，为事故分析提供科学依据。可以对系统发生过的事提供科学依据。可以对系统发生过的事故进行仿真，分析事故发生的原因及现故进行仿真，分析事故发生的原因及现象，使学员吸取经验教训，提高分析事象，使学员吸取经验教训，提高分析事故处理事故的能力故处理事故

19、的能力使调度员对系统操作中的不安全性进行评使调度员对系统操作中的不安全性进行评估，使调度员熟悉应用规程对系统进行正估，使调度员熟悉应用规程对系统进行正确操作确操作包括多重、连续故障，继电保护和自动装置包括多重、连续故障，继电保护和自动装置动作等。可以选择故障，观察事故发展和不动作等。可以选择故障，观察事故发展和不同事故引发的各种现象，采取补救措施，积同事故引发的各种现象，采取补救措施，积累运行经验，提高事故处理时的决策能力累运行经验，提高事故处理时的决策能力调度员可以在调度员可以在DTSDTS上对各种运行方式进行计算、上对各种运行方式进行计算、分析、探讨，包括各种调压、调频手段，使分析、探讨，

20、包括各种调压、调频手段，使调度熟悉电网的运行情况，了解电网的薄弱调度熟悉电网的运行情况，了解电网的薄弱环节，建立全网的系统概念环节，建立全网的系统概念电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电力系统模型网络拓扑动态潮流继电保护仿真自动装置仿真系统频率计算动态过程仿真服务器教员系统（IS）教员控制台评估系统教 员 台控制中心模型（CCM）RTU采集仿真AGC系统仿真学 员 台SCADA仿真EMS系统仿真电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电力系统电力系统电力系统模型电力系统模型教员系统教员系统网络分析网络分析发电控制发电控制数据收集数据收集网络

21、分析网络分析发电控制发电控制数据收集数据收集硬件平台硬件平台软件平台软件平台电力系统电力系统控制中心控制中心电力系统模拟电力系统模拟控制中心模拟控制中心模拟调度员培训模拟调度员培训模拟调度员调度员教员教员学员学员电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.隔离装置隔离装置/ /防火墙防火墙入侵检测系统入侵检测系统网络安全系统网络安全系统容错和自动恢复容错和自动恢复东方电子东方电子 电力系统中，安全等级较高的系统不受安全等级较低系统的影响。电力监控系统的安全等级高于电力管理信息系统及办公自动化系统，各电力监控系统必须具备可靠性高

22、的自身安全防护设施，不得与安全等级低的系统直接相联。电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子电力调度数据网实时监控系统通信网关通信网关实时监控系统隔离装置生产管理系统 I生产管理系统 II物理隔离隔离装置管理信息系统防火墙外部公共因特网电力综合信息网隔离装置生产管理系统 I生产管理系统 II物理隔离隔离装置管理信息系统防火墙通信网关通信网关电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子TCP/IPTCP/IP电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子SCADA/EMS实时服务器实时服务器SCADA/EMS历史服务器历史服务器MIS

23、系统系统物理隔离设备物理隔离设备物理隔离设备物理隔离设备WEB服务器服务器WEB服务器服务器数据过滤数据过滤网关网关电网调度自动化系统功能电网调度自动化系统功能2.东方电子东方电子东方电子东方电子电网调度自动化系统趋势电网调度自动化系统趋势3.东方电子东方电子电网调度自动化系统趋势电网调度自动化系统趋势3.东方电子东方电子数据库数据仓库数据挖掘数据服务分析服务电网调度自动化系统趋势电网调度自动化系统趋势3.东方电子东方电子SCADAEMSDR经验型调度分析型调度智能型调度预防性控制紧急控制恢复决策正常状态事故状态电网调度自动化系统趋势电网调度自动化系统趋势3.东方电子东方电子电网调度自动化系统

24、趋势电网调度自动化系统趋势3.东方电子东方电子电网调度自动化系统趋势电网调度自动化系统趋势3.东方电子东方电子n现状 目前控制中心应用了有限的可视化（如单线图、图表曲线等）；需要更有效的可视化手段来帮助调度员了解电力在任意时刻、任意地点的可用性情况，了解负荷、电压、有功、无功、相角的概貌，网络过负荷情况，以及直观显示安全、经济分析的计算结果。n方法电网调度自动化系统趋势电网调度自动化系统趋势3.东方电子东方电子表示潮流的箭头是动的，箭头大小代表输送有功功率的大小。线路上的饼图代表线路的负荷率，是动态变化的。发电机旁矩形中的两种颜色分别表示实发功率和备用容量。东方电子东方电子系统概貌图。表现了潮流方向、大小、线路负荷水平、发电机出力及旋转备用。3D图（传统2D图上显示3D信息）东方电子东方电子母线电压等高线东方电子东方电子电网调度自动化系统趋势电网调度自动化系统趋势3.东方电子东