15电网调度自动化(调度自动化)140423

1、North China Electric Power University电气与电子工程学院 电网调度自动化第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展什么是电电网调度度自动化化？运用现代代自动化化技术对对电网进进行实时时监控。电网调调度自动动化系统统包括远远动、通通信和调调度主站站系统。主要功功能为：1、对对电网安安全运行行状态实实现监控控；2、对对电网进进行经济济调度；3、对对电网进进行安全全分析和和事故处处理。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展一、调度度自动化化技术的的应用背背景对于电力力系统，最重要要的是运运行的安安全性，其次是是经济性性。在电电力系统统的运行行中，调调度运行行人

2、员为为实现这这一目标标付出了了辛勤的的劳动。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展调度运行行人员的的基本任任务是: 当电力系系统正常常运行时时，实时时监视和和调整电电力系统统的运行行，使系系统运行行在最佳佳状态。当电力力系统发发生故障障时，要要尽快进进行故障障诊断，事故处处理，把把事故限限制在最最小范围围内，在在此基础础上实施施恢复控控制，使使系统尽尽快恢复复正常。当运行行方式变变化和电电力设备备检修时时，要编编写调度度操作票票，并指指挥电网网各级运运行值班班人员进进行安全全有效的的电气倒倒闸操作作。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展随着电力力系统不不断向前前发展，对系统统运行的的

3、要求也也日益提提高。为为了进一一步提高高调度员员的工作作效率，减轻调调度员的的劳动强强度,许多学者者和工程程技术人人员开始始研究电电力系统统自动化化技术,希望调度度自动化化技术在在电力系系统运行行中得到到应用，来协助助调度员员进行电电力系统统的调整整、指挥挥和操作作。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展二、调度度自动化化技术的的应用70年代SCADA系统应用用于电网网SupervisoryControl andData Acquisition（SCADA数据采集集和监测测控制）1965年11月9日，美国国东北部部电网发发生大停停电事故故，主要要原因是是因为系系统稳定定破坏。不但使使纽约市

4、市和东北北部六州州大停电电，还波波及加拿拿大安大大略省，停电区区域20万平方公公里，经经济损失失达1亿美元，影响3000万居民。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展这次事故故，使得多多数电力力公司意意识到依依靠远动动设备只只在模拟拟盘上显显示信息息的方式式远不能能满足复复杂电网网安全运运行的要要求，开开始把计计算机应应用从只只考虑经经济为主主转移至至以安全全为主，出现了了所谓电电网SCADA(SupervisoryControland DataAcquisition)系统。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展SCADA的出现，实现了了实时数数据通过过计算机机的远方方在线显显示、管管

5、理和控控制，尤尤其是在在提高事事故处理理和故障障恢复的的时间方方面起到到了很大大的作用用。这是是电力系系统调度度自动化化技术在在电力系系统运行行应用中中形成系系统的第第一个飞飞跃。具具有代表表性的系系统是美美国BPA的迪特茂茂调度中中心。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展由于这期期间，远远动设备备、通信信通道还还未发展展到相应应的水平平，SCADA采集的数数据存在在误差较较大。为为了解决决这一问问题，70年代初开开始，发发展了各各种基础础算法，开发了了网络拓拓扑、外外部网络络等值、短期母母线负荷荷预计、状态估估计等一一系列软软件，将将SCADA采集到有有误差的的“生数数据”转转变成“熟

6、数据据”，建建立了熟熟数据库库。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展80年代在这这一基础础上开发发了调度度员在线线潮流、静态安安全分析析等等电电网高级级应用软软件。电电网运行行方式的的改变以以及当前前运行方方式下遇遇到大扰扰动时的的后果就就可以通通过高级级应用软软件自动动预计出出来。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展90年代形成成EMSEnergyManagementSystem( SCADA+AGC/ED+ PAS)PAS(PowerAnalysisSystem)90年代又进进一步研研究和开开发了各各种电力力系统的的优化软软件，如如线损修修正、无无功优化化、最优优潮流等等软件。

7、电网调调度自动动化系统统从SCADA系统升级级为能量量管理系系统EMS.第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展电网调度度自动化化从SCADA发展到EMS花了近30年的时间间。从它的发发展过程程看，除除了各功功能算法法和软件件的开发发及完善善外，总总体趋势势是不断断地综合合，其目目的就是是更好地地保证大大电网安安全、稳稳定、经经济运行行。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展调度自动动化的基本结结构第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展以计算机机为中心心的电网网调度自自动化，其基本本结构包包括主站站控制中中心、厂厂站端和和信息通通道三大大部分。根据所所完成功功能的不不同，可可以将此此

8、系统划划分为信信息采集集和执行行子系统统、信息息传输子子系统、信息处处理子系系统和人人机联系系子系统统。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展信息采集集与监控控子系统统的基本本功能是是在各发发电厂、变电站站采集各各种表征征电力系系统运行行状态的的实时信信息。如如发电机机功率、母线电电压、变变压器负负荷、输输电线路路功率等等等，并并根据需需要向调调度控制制中心提提供各种种监视、分析和和控制电电力系统统所需的的其它信信息。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展信息传输输子系统统为信息息采集、执行子子系统和和调度控控制中心心提供了了信息交交换的桥桥梁

9、，其其核心是是数据通通道，传传统的信信息传输输通道一一般为微微波和电电力线载载波两种种，随着着电力通通信事业业的发展展，光纤纤通信已已开始普普及应用用。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展信息处理理子系统统是整个个调度自自动化系系统的核核心，以以计算机机为主要要组成部部分。该该子系统统包含大大量的直直接面向向电网调调度、运运行人员员的计算算机应用用软件，完成对对采集到到的信息息的各种种处理及及分析计计算，乃乃至实现现对电力力设备的的自动控控制与操操作。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展人机联系系子系统统将传输输到调度度控制中中心的各各类信息息通过各各种显示示设备、打印设设备和其其

10、它输出出设备，为调度度人员提提供完整整实用的的电力系系统实时时信息。调度人人员发出出的遥控控、遥调调指令也也通过此此系统输输入，传传送给执执行机构构。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展在整个调调度自动动化系统统中，各各子系统统是互相相联系、密不可可分的，只有各各个子系系统密切切配合、互相协协调，调调度自动动化系统统才能真真正发挥挥作用，反之，任何一一个子系系统出现现问题，都将影影响整个个系统的的实用性性与可靠靠性。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展我国从2000年1月，国家家电力公公司正式式下发文文件，EMS开始在全全国各电电网推广广应

11、用。目前我我国EMS所具备的的基本功功能的内内容为：SCADA状态估计计调度员潮潮流静态安全全分析负荷预测测AGC/ED第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展1、SCADA的功能能：数据采集集和处理理报警处理理历史数据据管理报表管理理拓扑着色色人机联系系实时数据据及历史史数据库库系统时钟钟第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展2、状态估估计状态估计计有三种种功能:1）、通过过对遥信信的开关关或刀闸闸状态错错误开发发一些专专家规则则来进行行拓扑排排错，自自动改正正确定性性的拓扑扑错误，并且对对可疑的的拓扑错错误给出出报警，由使用用人员确确认后改改正。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和

12、发展2）辩识并并剔除明明显的坏坏数据对遥测量量，利用用元件正正常参数数的物理理限制，结合专专家规则则开发了了预过滤滤功能，自动过过滤明显显的坏数数据，通通常把误误差达到到正常测测量范围围的14%以上的数数据作为为不良数数据。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展3）对未量量测点和和实时数数据（存存在随机机误差）进行计计算估计计状态估计计目前所所采用的的计算方方法一般般为基于于加权最最小二乘乘的快速速分解法法、带约约束的最最小二乘乘法、正正交变换换法以及及支路潮潮流状态态估计法法、递推推状态估估计法等等。但目目前应用用最为广广泛的仍仍是加权权最小二二

13、乘的快快速分解解法，计计算速度度快，收收敛性好好。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展加权最小小二乘法法准则是是，各个个量测量量各取一一个权值值，精度度高的测测量量权权大一些些，而精精度低的的测量量量权小一一些。对对一个实实际电网网，一般般中枢点点变电站站的通信信和远动动设备配配备齐全全且水平平较高，则测量量量取权权数大一一些，对对直馈变变电站和和对系统统运行影影响较小小的变电电站取权权数小一一些。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展对于随机机误差较较大的测测量量，也可以以用加权权残差辨辨识法对对其进行行排除或或在迭代代过程中中减少它它的权

14、值值，都可可以达到到提高状状态估计计精度的的目的。还可同时时用牛顿顿法提高高量测冗冗余度，结合确确定的潮潮流方向向信息，由有功功潮流量量测和电电流量测测来进一一步扩大大可观测测区域。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展状态估计计经过以以上计算算分析步步骤，将将SCADA采集的“生数据据”变成成“熟数数据”，送进“熟数据据”库，供调度度员在线线潮流计计算用。经过状状态估计计的“熟熟数据”较“生生数据”，数据据精度高高，潮流流计算收收敛性能能好。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展3、短期负荷荷预报短期负荷荷预报用用于预报报一周内内的系统统负荷曲曲线，广广泛采用用的预测测方法有有线性外

15、推推预测法法、回归归分析预预测法、时间序序列预测测法、灰灰色预测测法、神神经网络络预测法法、模糊糊预测法法等。超短期负负荷预报报用于预预报1h2h之内的系系统负荷荷，目的的是用于于预报潮潮流，便便于进行行预想事事故的安安全分析析或无功功电压的的控制。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展4、调度员员在线潮流调度员潮潮流可取取用状态态估计所所得的熟熟数据，也可取取用历史史数据和和预报数数据进行行计算，从而实实现对历历史、实实时和未未来整个个时间轴轴上进行行潮流研研究的目目的。可可进行各各种潮流流调整，进行解解合环、调压、改变负负荷（发发电）水水平等模

16、模拟，观观察调整整后的潮潮流分布布，这样样我们可可以充分分考虑系系统解并并列、不不平衡功功率的分分配和频频率变化化等特殊殊问题。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展潮流计算算一般仍仍采用快快速分解解法，其其速度快快且收敛敛性不成成问题，牛顿法法可作为为其算法法选项。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展5、静态安安全分析析静态安全全分析是是要研究究电网中中设备因因故障开开断后的的潮流分分布，检检查是否否会产生生支路过过载或电电压越限限，开断断设备可可由人工工设定，为调度度员提供供了预想想事故分分析的重重要手段段。自动故障障选择可可对全网网中所有有可能开开断的设设备组合合逐个开开断，计

17、计算开断断后的全全网潮流流，并计计算严重重性指标标。通过过对严重重性指标标的降序序排列，即可筛筛选出严严重的开开断，从从而自动动找出电电网安全全的薄弱弱环节。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展6、AGC/EDAGC/ED的作用是是：在电电力系统统稳态运运行时，通过调调节发电电机的功功率来调调节系统统频率和和联络线线的交换换功率。AGC/ED是根据测测量出的的系统频频率或联联络线交交换功率率的实际际值同计计划值之之差来计计算出系系统所需需的调节节量。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展AGC/ED的基本控控制目标标是：1）调整发发电出力力，使电电网频率率偏差调调节到零零，从而而保持

18、电电网频率率为额定定值。2）在各控控制区域域内分配配全网发发电出力力，使区区域间联联络线潮潮流与计计划值相相等。3）在本区区域发电电厂之间间分配发发电出力力，使区区域运行行成本最最小。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展AGC主主站电厂RTU单机控制制系统AGC主主站电厂RTU闭环监控控系统第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展AGC/ED运行前，系统频频率控制制为500.2HZ，AGC/ED运行后，系统频频率控制制提高为为500.1HZ。大大提提高了电电力系统统的电能能质量。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展能量管理理系统EMS，将现代代电力系系统理论论与计算算机技术术有机

19、地地融合成成一体，成功的的应用于于电力系系统的分分析控制制之中，在一定定程度上上提高了了电网调调度自动动化水平平，电网网的运行行水平由由经验型型调度上上升为分分析型调调度，实实现调度度水平上上的第二二次飞跃跃。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展三、调度度自动化化技术的的发展虽然电力力系统自自动化的的高层应应用软件件（EMS）在电力力系统运运行中已已得到了了广泛的的应用，但由于于只停留留在分布布式独立立在线计计算分析析阶段，还需要要调度人人员进行行被动调调用进行行计算分分析，然然后再进进行综合合决策，使电网网运行利利用调度度自动化化应用软软件进行

20、行智能调调度受到到了一定定的限制制。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展面对越来来越复杂杂的调度度决策问问题，EMS的的局限性性越来越越明显。1）传传统的EMS只只能利用用SCADA系系统提供供的电网网稳态运运行信息息，没有有采集故故障信息息，因此此，只能能反映电电网正常常运行状状态，不不能反映映电网故故障发生生后系统统的演变变过程。 第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展2）传传统的EMS只只能提供供诸如状状态估计计、调度度员潮流流、静态态安全分分析等电电网稳态态计算分分析结果果，没有有提供电电网在线线动态安安全分析析结果的的功能。3）传统统的EMS系统统各计算算分析应应用软件件不

21、能自自主、自自动的根根据电网网运行的的协调运运行，为为调度运运行人员员自动提提供电网网实时运运行分析析报告，从根本本上减轻轻调度运运行人员员的工作作负担。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展为解决上上述问题题，国内内外研究究人员进进行了积积极的研研究和探探索。1）从数数据源角角度，将将广域测测量系统统（WAMS）和SCADA系统相相结合，为EMS提供供稳态信信息和暂暂态信息息的综合合数据源源。2）建立立故障信信息系统统，将继继电保护护和安全全自动装装置信息息与SCADA系统相相结合，为EMS提供供稳态信信息和故故障信息息相结合合的综合合数据源源。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展

22、3）从电电网分析析应用角角度，将将暂态稳稳定计算算分析、故障诊诊断、故故障恢复复和故障障操作等等软件添添加到EMS系系统中。4）利用用人工智智能技术术，研发发软件指指挥系统统，使多多个软件件模块协协调运行行于统一一调度环环境下，根据测测量到的的信息以以及当前前的命令令，各应应用软件件协调运运行，最最终为调调度运行行人员自自动提供供综合决决策方案案。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展实现了上上述目标标，电网的运运行水平平将由分分析型调调度上升升为智能能型调度度，实现现调度水水平上的的第三次次飞跃。调度自动动化向智智能调度度方向发发展，也也是国家家电网公公司建设设“智能能电网” 的主主要组

23、成成部分。 第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展智能调度度系统基基本功能能除传统统的EMS功能能外，还还应具备备以下功功能：1、柔性SCADA2、暂态稳稳定计算算分析3、故障诊诊断和恢恢复4、软件指指挥系统统5、综合电电源备自自投6、最优解解列第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展1、柔性SCADA所谓柔性性SCADA系系统包括括故障信信息系统统和广域域测量系系统，是是指该系系统除了了采集反反映电网网正常运运行状态态的四遥遥数据，还采集集保护、录波、安全自自动装置置等二次次数据，以反映映电网故故障信息息，采集集相角量量（PMU)以以反映电电网动态态信息；除了具具备数据据采集功功能，还

24、还具有数数据管理理和按需需交互信信息功能能，可以以实现灵灵活交互互式的信信息传输输。灵活活的通信信方式是是实现在在线智能能故障处处理的基基础。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展2、暂态稳稳定计算算分析对于暂态稳定定计算分分析，由两个个应用软软件模块块组成，即快速速暂态计计算模块块和详细细暂态计计算模块块。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展快速暂态态计算分分析，也也称直接接法稳定定计算，指对指指定计算算范围内内的支路路或母线线进行快快速严重重故障（如三相相短路）扫描，通过求求取系统统的能量量函数判判断系统统暂态稳稳定裕度度是否充充足，并并提供稳稳定裕度度指标。可以显显著提高高计算

25、分分析的效效率，为为用户提提供一个个偏保守守的暂态态稳定判判断结果果。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展根据快速速暂态计计算的结结果情况况，通过过设定暂暂态稳定定计算的的范围（稳定裕裕度低于于某一固固定值），根据据电网实实时运行行状态、模型和和参数、预想故故障方式式自动执执行详细细的暂态态稳定计计算。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展对仿真曲曲线进行行数据挖挖掘，提提取系统统安全稳稳定性以以及动态态模式特特征：暂暂态功角角稳定性性、暂态态电压安安全性、暂态频频率安全全性、设设备过载载的安全全性等，确定电电网安全全稳定的的薄弱环环节。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展以事

26、先设设定的调调整方式式（如根根据负荷荷的增加加，哪些些调峰、调频机机组需要要调整，调整步步骤等），进行行电气设设备暂态态稳定极极限计算算（如重重要联络络线或通通过暂态态稳定计计算确定定的电网网的薄弱弱环节等等），极极限值同同时满足足暂态功功角稳定定性、暂暂态电压压安全性性、暂态态频率安安全性、设备过过载的安安全性等等约束，并计算算电网当当前运行行状态下下暂态稳稳定裕度度。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展3、智能报报警在大电网网运行系系统中, 调度度运行人人员面对对大量的的运行设设备实时时参数, 光靠靠眼睛监监视难免免会遗漏漏和不及及时,只只有通通过设置置设备异异常智能能预警系系统,才

27、才能及及时发现现隐患并并采取果果断措施施防止事事故的发发生。智智能告警警是通过过对大量量告警信信息进行行处理和和分析后后，将报报警信息息进行分分类：第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展1）正常操操作报警警显示、闪烁并并发出次次要的告告警音响响,2）设备异异常报警警（包括括：电流流越限、电压越越限、功功率越限限）弹出出不同颜颜色的告告警光字字牌，光光字牌上上显示异异常信息息，并发发出告警警音响；3）当电网网发生事事故,开关跳闸闸时,马上显示示出报警警光字牌牌，光字字牌上显显示事故故发生的的时间、厂站名名和开关关、继电电保护装装置动作作情况，并发出出事故音音响。第五章调调度度自动化化技术的的

28、应用和和发展3、故障诊诊断和恢恢复只有基于于柔性SCADA，才才可以实实现计算算机辅助助调度员员在线完完成故障障诊断和和故障恢恢复。故故障诊断断可以诊诊断出电电网中发发生故障障的元件件和故障障性质，确定停停电的元元件中哪哪些可恢恢复供电电，哪些些需要进进一步检检查（如如试送、巡线或或试验等等），并并在此基基础上识识别误动动和拒动动的开关关和保护护，确定定开关是是否能正正常操作作，保护护是否继继续投入入运行。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展根据电网网故障诊诊断的结结果，电电网的恢恢复处理理能完成成以下主主要任务务：对未未停电系系统提出出消除过过载、保保证系统统安全运运行的方方案；对对停

29、电系系统提出出恢复方方案，搜搜索合理理的供电电路径。在得到到调度员员的确认认后，这这些措施施和方案案自动生生成故障障恢复处处理状态态下可执执行的具具体操作作指导步步骤。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展4、软件指指挥系统统软件指挥挥系统负负责协调调各不同同的功能能应用软软件模块块，使他他们能够够协调的的运行于于一个统统一调度度的环境境下，能能够根据据测量到到的信息息以及当当前的命命令，自自动智能能化的决决定执行行哪些分分析计算算，以及及这些计计算模块块以何种种次序、何种组组合方式式执行。在执行行这些分分析模块块的过程程中，软件指挥挥系统协协调智能能调度系系统与运行人员员间实现现交互信信息、共共享知识识、共同同完成调调度任务务等交互互功能。第五章调调度度自动化化技术的的应用和和发展在软件指指挥系统统的指挥挥下：智能调度度系统可可在电网网正常运运行时不不断进行行安全和和经济性性的评估估；当系系统中发发生故障障时，智智能调度度系统将将根据上上传的报报警信息息进