电网监控与调度自动化

1、North China Electric Power University第十二讲 电网监控与变电站综合自动化主讲人：李岩松North China Electric Power Universitypage22022-7-3正常运行状态正常运行状态(满足负荷要求，有一定的安全储备)警戒状态警戒状态(预防性控制)恢复状态恢复状态(重新并列)恢复对用户供电紧急状态紧急状态(紧急控制)系统崩溃系统崩溃(切机、切负荷、断开线路)储备系数减小或干扰频率增大由于外界干扰使电压频率潮流越限解列安全不安全危险系统解列电力系统状态North China Electric Power Universitypage

2、32022-7-3电网监控与调度自动化在电力系统中的地位和作用l信息就地处理系统继电保护、低频减载、励磁自动调节系统l信息集中处理系统RTU、SCADA、EMS两者互相补充，不能相互替代两者互相补充，不能相互替代North China Electric Power Universitypage42022-7-3电力系统的分层控制五级分层调度管理国家调度控制中心国调大区电网调度控制中心网调省电网调度控制中心省调地市电网调度控制中心地调l调度基本原则：统一调度，分级管理，分层控制统一调度，分级管理，分层控制县级电网调度控制中心县调国调县调网调省调地(市)调枢纽变电站、换流站枢纽变电站、换流站变电站

3、变电站变电站特大型电厂直属电厂省属电厂市属电厂县属电厂North China Electric Power Universitypage62022-7-3l 收集各大区网省网信息，监视重要监测点运行工况并统计分析制作报表l进行大区互联系统的各种计算，校核计算结果正确性并向下传达l处理有关信息，参与规划及各种指标制定和审查，做中、长期安全经济运行分析国调网调 负责跨省网的超高压线路安全运行，按规定的发用电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和运行水平North China Electric Power Universitypage72022-7-3 实现电网的数据采集和监控、经济调度以及有实用效

4、益的安全分析 进行负荷预计，制定开停机计划和水火电经济调度的日分配计划，闭环或开环的指导自动发电控制 省(市)间和有关大区电网的供/受电量计划编制和分析 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，通过计算机数据通信校核各种分析计算结果的正确性并上报、下传。 进行大区电网继电保护定值计算及其调整试验 大区电网中系统性事故的处理 大区电网系统性的检修计划安排。1. 统计、报表及其它业务网调的具体任务North China Electric Power Universitypage82022-7-3省调负责省内电网的安全运行监控、操作、事故处理和无功/电压调整,并按照规定的发电计划及监

5、控原则进行管理，提高电能质量和运行水平 实现电网的数据采集和监控、经济调度以及有实用效益的安全分析 进行负荷预测，负责省网的安全运行，编制省网的运行方式，制定开停机计划和水火电经济调度的日分配计划和设备检修计划并下发，闭环或开环的指导自动发电控制。 地区间和有关省网的供/受电量计划编制和分析 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，通过计算机数据通信校核各种分析计算结果的正确性并上报、下传。North China Electric Power Universitypage92022-7-3负责区内的运行监视，遥控、遥调操作、事故处理和无功/电压调整，与省调和县调交换实时信息。负

6、责所辖地区的用电负荷管理及负荷控制 监控110KV以下等级电网 指挥系统的运行和倒闸操作。 充分发挥本系统的发供电设备能力，保证系统的安全运行和对用户的连续供电。 合理安排运行方式，在保证电能质量的前提下，使本系统在最佳方式下运行地(市)调县调North China Electric Power Universitypage102022-7-3世界上典型的调度管理模式l统一电网，统一调度统一电网，统一调度u我国和世界上主要国家电网的组织形式我国和世界上主要国家电网的组织形式l联合电网，统一调度联合电网，统一调度uPJM公司的组织形式公司的组织形式l联合电网，联合调度联合电网，联合调度u北美等少

7、数地区的组织形式北美等少数地区的组织形式North China Electric Power Universitypage112022-7-3远动终端RTU“四遥四遥”功能功能1 遥测：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种遥测：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种电气量和负荷潮流等。电气量和负荷潮流等。2 遥信：远程信号。采集并传送各种保护和开关量遥信：远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息信息3 遥控：远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分遥控：远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸合闸4 遥调：远程调节。接受并执行遥调命令，调节发电遥调：远程调节。接受并执行遥调命令，调节发电机输

8、出功率机输出功率North China Electric Power Universitypage122022-7-3电网监控和调度自动化系统的基本功能l变电站自动化变电站自动化(综自站综自站)l配电网管理系统配电网管理系统(DMS)uDA，GIS，配电网重构，配电网重构，MIS，DSM需方管理需方管理l能量管理系统能量管理系统(EMS)u数据采集和监控数据采集和监控(SCADA)u自动发电控制自动发电控制(AGC)和经济调度控制和经济调度控制(EDC)u电力系统状态估计电力系统状态估计(State Estimator)u安全分析安全分析(Security Analysis)u调度员模拟培训系

9、统调度员模拟培训系统(DTS)North China Electric Power Universitypage132022-7-3第四章 变电站综合自动化 电力调度自动化系统的眼和手North China Electric Power Universitypage142022-7-3调度自动化系统的组成 电力系统 数据采集和控制执行子系统 信息传输子系统 信息处理子系统 人机联系子系统 主站端系统 厂站端系统 North China Electric Power Universitypage152022-7-3变电站自动化基本含义断路器断路器变压器变压器电容器电容器CT/PT电力系统二次设备

10、电力系统二次设备保护保护-变压器、线路、电容器变压器、线路、电容器RTU电度仪表电度仪表消弧线圈调谐消弧线圈调谐直流电源直流电源电力系统一次设备电力系统一次设备North China Electric Power Universitypage162022-7-3变电站自动化基本含义变电站自动化定义：变电站自动化定义：IEC T57IEC T57技术委员会正式采用的术语技术委员会正式采用的术语变电站二次设备按功能分为四大模块变电站二次设备按功能分为四大模块: : 继电保护及自动装置继电保护及自动装置; ; 仪器仪表及测量控制仪器仪表及测量控制; ; 远动远动; ; 当地监控。当地监控。 变电站自

11、动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。 North China Electric Power Universitypage172022-7-3集中式变电站自动化系统典型配置 工作站 主控机 中心处理器 GPS 时钟 遥控、遥调装置

12、 遥测、遥信采集装置 安全自动装置 故障录波装置 VQC 继电保护装置 保护单元1 保护单元1 保护单元n 调制解调器 光端机 调度中心 通信 通道 网络 North China Electric Power Universitypage182022-7-3 变电站设备 FIL FIL MPX A/H & ADC 数据通信控制器 PRU1 PRU8 保护子系统 MPU CPU DTU 状态 中间继电器 状态 控制 跳闸 跳闸 变电站设备 跳闸 跳闸 状态 变电站自动化技术的发展SDCS-1日本关西电子公司日本关西电子公司/三菱三菱1975年开始年开始1979年完成样机年完成样机1980商品化生

13、产商品化生产 系统规模：系统规模： 3台主变、台主变、4回回77kV进线、进线、36回回6.6kV馈线，馈线，13台微机台微机North China Electric Power Universitypage192022-7-3变电站综合自动化的特点 利用微机和大规模集成电路组成的自动化系统利用微机和大规模集成电路组成的自动化系统代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏。代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏。l利用微机保护代替常规保护。利用微机保护代替常规保护。 能采集完整的运行信息，利用计算机的高速计能采集完整的运行信息，利用计算机的高速计算与逻辑判别能力实现监视、控制、运行报告算与逻辑判别能力

14、实现监视、控制、运行报告等功能。等功能。l功能综合化、结构微机化、监视屏幕化、运行功能综合化、结构微机化、监视屏幕化、运行管理智能化。管理智能化。North China Electric Power Universitypage202022-7-3变电站自动化的基本内容电气量的采集和电气设备电气量的采集和电气设备( (如断路器如断路器) )的状态监视、的状态监视、控制和调节。控制和调节。实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站正常运行和安全。正常运行和安全。发生事故时，由继电保护、安全自动装置和故障发生事故时，由继电保护、安全自动装置和故障录波器等完

15、成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅录波器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。 高压电气设备本身的在线检测信息高压电气设备本身的在线检测信息变电站自动化的内容变电站自动化的内容North China Electric Power Universitypage212022-7-3变电站自动化的基本内容输电线路保护输电线路保护电力变压器保护电力变压器保护母线保护母线保护电容器保护电容器保护自动重合闸自动重合闸继电保护构成继电保护构成1 1、继电保护的功能、继电保护的功能North China Electric Power

16、Universitypage222022-7-3变电站自动化的基本内容通信功能通信功能对时功能对时功能存储各种保护整定值功能存储各种保护整定值功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能1 1、继电保护的功能、继电保护的功能North China Electric Power Universitypage232022-7-3变电站自动化的基本内容实时数据采集实时数据采集与处理：与处理：模拟量采集模拟量采集 状态量的采集状态量的采集脉冲量的采集脉冲量的采集数字量采集数字量采集运行监视功能：运行监视功能：变电站的运行工况和设备状态进行自动监变电站的运行工况和设备状态进行自动监视

17、，即对变电站各种状态量变位情况的监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视和模拟量的数值监视视和模拟量的数值监视 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能North China Electric Power Universitypage242022-7-3变电站自动化的基本内容事故顺序记录与事故追忆功能事故顺序记录与事故追忆功能控制与安全操作闭锁功能控制与安全操作闭锁功能 谐波的分析和监视功能谐波的分析和监视功能 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能故障测距与录波功能故障测距与录波功能North China Electric Power Universitypage252022-7-3变电站自动

18、化的基本内容无功和电压自动控制无功和电压自动控制自动低频减载自动低频减载备用电源自投控制（备用电源自投控制（BZTBZT）小电流接地选线小电流接地选线 1#开关 2#开关 3#开关 5#开关 1#变压器 2#变压器 3 3、自动控制装置功能、自动控制装置功能North China Electric Power Universitypage262022-7-3变电站自动化的基本内容变电站自动化系统的现场级通信变电站自动化系统的现场级通信 变电站自动化系统必须兼有变电站自动化系统必须兼有RTURTU的全部功能的全部功能 1 1 能够将所采集的模拟量和状态量信息，以及事件能够将所采集的模拟量和状态量信息，以及事件顺序记录等远传至调度中心；顺序记录等远传至调度中心；2 2 能接收调度中心下达的各种操作、控制、修改定能接收调度中心下达的各种操作、控制、修改定值等命令值等命令 4 4、远动及数据通信功能、远动及数据通信功能North China Electric Power Universitypage272022-7-3变电站自动化的结构形式 当地监控计算机 MODEM 调度中心 微机保护装置 输入接口 主变