电力系统调度自动化

电力系统自动化电力系统调度自动化2电力系统调度自动化了解调度自动化系统的基本构成了解调度自动化系统的工作原理了解调度自动化的主要功能了解电力系统的分层调度控制了解调度自动化系统的现状与发展趋势2.1电力系统调度自动化的结构电力调度自动化系统的基本结构包括调度中心、厂站端(RTU)和信息传输通道三大部分。根据所完成功能的不同，可以将此系统划分为信息采集和命令执行子系统、信息传输子系统、信息收集处理与控制子系统、人机联系子系统。数据采集及命令执行子系统

信息传输子系统信息收集、处理、控制子系统

人机联系子系统调度自动化系统的总体结构2.1电力系统调度自动化的结构2.1.1信息采集和命令执行子系统该系统为设置在发电厂或变电所中的远动终端(RemoteTerminalUnit，RTU)，其作用是采集各发电厂、变电所中各种表征电力系统运行状态的实时信息，并根据运行需要将有关信息通过远动终端传送到调度中心，同时也接受调度端发来的控制命令，并执行相应的操作。完成四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）、事件顺序纪录、事故追忆、故障录波和当地监控等功能。2.1电力系统调度自动化的结构2.1.2信息传输子系统信息传输子系统是调度中心和厂站端(RTU)信息沟通的桥梁，将远动终端的各种实时信息上传给主站，把主站发出的各种调度命令下达到各有关厂站，即完成主站与远动终端之间信息与命令可靠、准确地传输。由于电力调度自动化系统中的调度中心与远动终端相距较远，这就需要信息传输子系统把远动终端所采集的信息，经过信息传输通道传送至调度中心；并接受调度中心发出的控制命令。信息传输子系统按其信道的制式不同，可分为模拟传输系统和数字传输系统两类。2.1电力系统调度自动化的结构2.1.2信息传输子系统模拟传输系统：传输通道为电力线载波通道、微波通道和特高频通道等，它们属于模拟传输系统。发送端发出的数字信号必须经过调制，变成模拟信号后，才能在信道中传输；在接受端，模拟信号必须经过解调成数字信号，才能被接受。由于模拟信号在传输的过程中，容易受到各种噪声的干扰，影响数据传输的精度；同时，模拟信号传输效率低，不利于信息及时、可靠地传输。随着电力系统的发展，要求采集和监控的参数越来越多，精度、通信速率与可靠性越来越高，模拟传输系统逐渐被数字传输系统所取代。2.1电力系统调度自动化的结构2.1.2信息传输子系统数字传输系统的传输通道为电缆、光缆等。在数字传输系统中，数字信号必须经过信道编码，成为适合信道传输的信息；而在接受端，需经解码成计算机能接受的二进制信息。由于数字传输系统具有速率高、不易受干扰等优点。2.1电力系统调度自动化的结构2.1.3信息收集处理与控制子系统信息收集处理与控制子系统，是整个电力调度自动化系统的核心。由于现代电力系统往往跨区域，由许多发电厂和变电所组成，为了实现对整个电网的监视和控制，调度中心需要收集分散在各个发电厂和变电所的实时信息。由于传输到调度中心的实时信息不可避免地包含各种误差，如测量误差、传输误差等，同时还由于设备条件的限制，有些电力系统运行所需的参数无法收集到，为了减小误差，信息处理子系统可以利用收集到的冗余信息，采用状态估计技术，对无法收集到的参数进行估计，从而得到精确而完整的运行参数。运行人员根据分析计算的结果，通过分析、综合、判断，从而决定控制策略，并通过控制子系统予以执行。2.1电力系统调度自动化的结构2.1.3信息收集处理与控制子系统该子系统是以计算机为主要组成部分，包含大量的直接面向电网调度、运行人员的计算机应用软件，对采集到的信息进行各种处理及分析计算，从而实现对电力设备的自动控制与操作。信息收集与控制子系统由前置机和后台处理机两部分组成，前置机完成数字信号的接收及预处理等功能；后台处理机完成数据的进一步处理、存储、系统监视与分析等高级功能。2.1电力系统调度自动化的结构2.1.4人机联系子系统电力系统采用调度自动化系统后，要求调度人员不断地监视调度自动化系统本身的工作，全面、深入并及时地掌握电力系统的运行状况。另外，根据系统运行的不同情况，做出相应的决策或发出各种控制命令，以保证电力系统的安全和经济地运行。为了能够完成上述各项任务，调度自动化系统必须能够实现人机对话。调度自动化中的人机联系子系统就是为了实现人机对话而设置的。人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理，通过各种显示设备、打印设备和其他输出设备，为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。调度人员发出的遥控、遥调指令也可通过此系统输入、传送给执行机构。人机联系子系统中的输出设备主要包括：模拟屏、图形显示器、声光报警装置、记录仪、制表或图形打印设备；输入设备主要由键盘、鼠标和声控设备等。电压互感器局域网发电厂变电站RTU变送器传输信道电压变送器发信机电流互感器电流变送器功率变送器多路采样模数转换抗干扰编码调制解调器一次系统模拟盘二次系统彩色监视器主机主机前置机前置机智能接口调制解调器收信机调度中心主站计算机监控传输媒体SCADA数据流程

SCADA系统硬件结构配置图2.2电力系统调度自动化的功能★电力系统监视和控制★电力系统状态估计★电力系统安全分析和安全控制★电力系统稳定控制★电力系统潮流优化★电力系统实时负荷预测★电力系统频率和有功功率自动控制★电力系统电压和无功功率自动控制★电力系统经济调度控制★电力系统负荷管理2.3数据采集及命令执行子系统RTU的结构2.3数据采集及命令执行子系统模拟量采集系统原理结构框图2.3数据采集系统数字量输入系统原理结构框图2.3数据采集系统数字量输出系统原理结构框图2.3数据采集系统基于单片机的电力系统自动化数据采集系统设计2.4远动和信息传输系统信号源变换器信道噪声源反变换器信宿通信系统模型框图2.4远动和信息传输系统数字通信传输方式12.4远动和信息传输系统并行传输机理：8位二进制，8+1根线，每根线传送一位码元特点：传输速度快（百兆字节/s），通信规约简单所需信号线多，成本高应用：传输距离短、高速的场合串行传输机理：一回传输线（2根），一个一个码元传输特点：所需信号线少，成本低传输速度慢，通信规约复杂应用：厂、所与调度普遍应用 2.4远动和信息传输系统数字通信的传输方式2广播与收音机对讲机电话、手机2.4远动和信息传输系统数字通信的传输方式3（按连接方式）：直通式和交换式数字通信的传输方式4（按同步方式）：同步通信和异步通信2.4远动和信息传输系统数字通信系统框图2.4远动和信息传输系统形式上为有线通信方式优越的通信性能可靠性高经济性好，无需单独架设和维护线路电力系统基本通信方式频带宽，300MHz~300GHz抗干扰性强，通信稳定方向性强设备复杂，技术要求水平高载波通信光纤通信微波通信2.4远动和信息传输系统数字式远动系统基本结构图2.4远动和信息传输系统局域网的典型拓扑结构2.4远动和信息传输系统差错控制方式2.4远动和信息传输系统数字式远动系统基本结构图2.4远动和信息传输系统RTU原理框图2.4远动和信息传输系统远动装置的软件结构框图2.5电力系统的分层调度控制集中调度控制就是把电力系统内所有发电厂和变电站的信息都集中在一个调度控制中心，由一个调度控制中心对整个电力系统进行调度控制。分层调度控制就是把全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心，下一层调度完成本层次的调度控制任务外，还接受上一级调度组织的调度命令并向上层调度传递所需信息。分层调度与集中调度相比，它的优点是：便于协调控制；提高系统可靠性；改善系统响应。国家调度中心大区电网调度中心大区电网调度中心大区电网调度中心大型火电厂、水电厂和核电厂主网枢纽变电所（500kv以上）省调度中心省调度中心省调度中心地区调度所县级调度所地区调度所地区调度所县级调度所县级调度所一般变电站地方火电和水电中型火电厂、水电厂和核电厂省直接调度变电站枢纽变电站梯形水电站控制中心掌握全国发电量和负荷协调大区之间的功率传输了解各大区的安全状况负荷预测、发电计划频率—有功控制电压—无功控制安全监视、校正控制区网检修安排、事故处理安全经济运行执行自动发电控制安全分析与安全控制实时监控、分配负荷电压和无功优化控制、分配负荷倒闸操作2.5电力系统的分层调度控制各级调度中心的控制和管理任务：大区电网调度中心（网调）：1.区网负荷预测、安排系统结构和发电计划2.频率——有功功率控制、经济运行调度控制3.区主网枢纽点电压监视和无功功率控制4.区网安全监视、预防事故分析和校正控制5.区网正常操作和事故处理6.区网检修计划7.调度记录、统计业务省调度中心（省调）：1.省网负荷预测并按经济原则作出省网系统结构的调度及所属发电厂发电计划2.省主网和110kv系统枢纽点电压监视和无功控制3.省主网和110kv系统安全监视和控制4.不影响区网的局部性正常操作和事故处理5.管理范围内的网损计算和检修计划6.水库调度、水电厂发电计划