调度自动化技术的应用

第九章调度自动化技术的应用什么是电网调度自动化技术？计算机技术、通信技术、信息技术、自动控制技术、优化控制理论、电力系统分析技术等综合应用于电网调度运行控制，实现电网的实时监视与控制。采用调度自动化技术建立的电网调度自动化系统主要功能为：1、对电网安全运行状态实现监控；2、对电网进行经济调度；3、对电网进行安全分析和事故处理。1第九章调度自动化技术的应用

一、调度自动化技术的应用背景

对于电力系统，最重要的是运行的安全性，其次是经济性。在电力系统的运行中，调度运行人员为实现这一目标付出了辛勤的劳动。2第九章调度自动化技术的应用调度运行人员的基本任务是:

当电力系统正常运行时，实时监视和调整电力系统的运行，使系统运行在最佳状态。当电力系统发生故障时，要尽快进行故障诊断，事故处理，把事故限制在最小范围内，在此基础上实施恢复控制，使系统尽快恢复正常。当运行方式变化和电力设备检修时，要编写调度操作票，并指挥电网各级运行值班人员进行安全有效的电气倒闸操作。3第九章调度自动化技术的应用

随着电力系统不断向前发展，对系统运行的要求也日益提高。为了进一步提高调度员的工作效率，减轻调度员的劳动强度,许多学者和工程技术人员开始研究电力系统自动化技术,希望调度自动化技术在电力系统运行中得到应用，来协助调度员进行电力系统的调整、指挥和操作。4第九章调度自动化技术的应用二、调度自动化技术的应用

70年代SCADA系统应用于电网

SupervisoryControlandDataAcquisition（数据采集和监测控制）

1965年11月9日，美国东北部电网发生大停电事故，主要原因是因为系统稳定破坏。不但使纽约市和东北部六州大停电，还波及加拿大安大略省，停电区域20万平方公里，经济损失达1亿美元，影响3000万居民。5第九章调度自动化技术的应用

这次事故，使得多数电力公司意识到依靠远动设备只在模拟盘上显示信息的方式远不能满足复杂电网安全运行的要求，开始把计算机技术应用到电力系统监测中中，出现了所谓电网SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)系统。6大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点7第九章调度自动化技术的应用SCADA的出现，实现了实时数据通过计算机的远方在线显示、管理和控制，尤其是在提高事故处理和故障恢复的时间方面起到了很大的作用。这是电力系统调度自动化技术在电力系统运行应用中形成系统的第一个飞跃。具有代表性的系统是美国BPA的迪特茂调度中心。8第九章调度自动化技术的应用

由于这期间，远动设备、通信通道还未发展到相应的水平，SCADA采集的数据存在误差较大。为了解决这一问题，70年代初开始，发展了各种基础算法，开发了网络拓扑、外部网络等值、短期母线负荷预计、状态估计等一系列软件，将SCADA采集到有误差的“生数据”转变成“熟数据”，建立了熟数据库。9第九章调度自动化技术的应用

80年代在这一基础上开发了调度员在线潮流、静态安全分析等电网高级应用软件。电网运行方式的改变以及当前运行方式下遇到大扰动时的后果就可以通过高级应用软件自动预计出来。10第九章调度自动化技术的应用90年代形成EMSEnergyManagementSystem(SCADA+AGC/ED+PAS)90年代又进一步研究和开发了各种电力系统的优化软件，如线损修正、无功优化、最优潮流等软件。电网调度自动化系统从SCADA系统升级为能量管理系统EMS.11第九章调度自动化技术的应用

电网调度自动化从SCADA发展到EMS花了近30年的时间。从它的发展过程看，除了各功能算法和软件的开发及完善外，总体趋势是不断地综合，其目的就是更好地保证大电网安全、稳定、经济运行。12第九章调度自动化技术的应用调度自动化的基本结构13第九章调度自动化技术的应用

以计算机为中心的电网调度自动化，其基本结构包括主站控制中心、厂站端和信息通道三大部分。根据所完成功能的不同，可以将此系统划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。14第九章调度自动化技术的应用15第九章调度自动化技术的应用

在整个调度自动化系统中，各子系统是互相联系、密不可分的，只有各个子系统密切配合、互相协调，调度自动化系统才能真正发挥作用，反之，任何一个子系统出现问题，都将影响整个系统的实用性与可靠性。16第九章调度自动化技术的应用

我国从2000年1月，国家电力公司正式下发文件，EMS开始在全国各电网推广应用。目前我国EMS所具备的基本功能的内容为：

SCADA

状态估计调度员潮流静态安全分析负荷预测

AGC/ED17

第九章调度自动化技术的应用1、SCADA的功能：数据采集和处理报警处理历史数据管理报表管理拓扑着色人机联系实时数据及历史数据库系统时钟181920第九章调度自动化技术的应用2、状态估计

状态估计有三种功能:1）通过对遥信或刀闸状态错误开发一些专家规则来进行拓扑排错，自动改正确定性的拓扑错误，并且对可疑的拓扑错误给出报警，由使用人员确认后改正。21第九章调度自动化技术的应用2）辩识并剔除明显的坏数据对遥测量，利用元件正常参数的物理限制，结合专家规则开发了预过滤功能，自动过滤明显的坏数据，通常把误差达到正常测量范围的±14%以上的数据作为不良数据。3）对未量测点的实时数据（存在随机误差）进行计算估计22第九章调度自动化技术的应用23第九章调度自动化技术的应用

状态估计经过以上计算分析步骤，将SCADA采集的“生数据”变成“熟数据”，送进“熟数据”库，为电力系统在线分析计算提供精度较高的数据。24第九章调度自动化技术的应用3、短期负荷预报短期负荷预报是采用相应的预测方法预报一周内的系统负荷曲线。超短期负荷预报用于预报1h－2h之内的系统负荷。

目的是用于预报没发生的系统运行方式，便于进行电力系统预想事故的安全分析，从而进行预防控制。25第九章调度自动化技术的应用26第九章调度自动化技术的应用4、调度员在线潮流调度员潮流可取用状态估计所得的熟数据，采用在线电力系统数据进行各种潮流调整计算，为电力系统运行提供运行依据。5、静态安全分析静态安全分析是要研究电网中设备因故障开断后的潮流分布，检查是否会产生支路过载或电压越限，开断设备可由人工设定。自动故障选择可对全网中所有可能开断的设备组合逐个开断，计算开断后的全网潮流，并计算严重性指标。通过对严重性指标的降序排列，即可筛选出严重的开断，从而自动找出电网安全的薄弱环节。27第九章调度自动化技术的应用6、AGC/ED（自动发电控制/经济调度）AGC/ED的作用是：在电力系统稳态运行时，通过调节发电机的功率来调节系统频率和联络线的交换功率。

AGC/ED是根据测量出的系统频率或联络线交换功率的实际值同计划值之差来计算出系统所需的调节量。28第九章调度自动化技术的应用AGC/ED的基本控制目标是：

1）调整发电出力，使电网频率偏差调节到零，从而保持电网频率为额定值。

2）在各控制区域内分配全网发电出力，使区域间联络线潮流与计划值相等。

3）在本区域发电厂之间分配发电出力，使区域运行成本最小。29第九章调度自动化技术的应用AGC主站电厂RTU单机控制系统AGC主站电厂RTU闭环监控系统30第九章调度自动化技术的应用AGC/ED运行前，系统频率控制为50±0.2HZ，AGC/ED运行后，系统频率控制提高为50±0.1HZ。大大提高了电力系统的电能质量。31第九章调度自动化技术的应用

能量管理系统EMS，将现代电力系统理论与计算机技术有机地融合成一体，成功的应用于电力系统的分析控制之中，在一定程度上提高了电网调度自动化水平，电网的运行水平由经验型调度上升为分析型调度，实现调度水平上的第二次飞跃。32第九章调度自动化技术的应用33第九章调度自动化技术的应用

三、调度自动化技术今后的发展虽然电力系统自动化的高层应用软件（EMS）在电力系统运行中已得到了广泛的应用，但由于只停留在分布式独立在线计算分析阶段，还需要调度人员进行被动调用进行计算分析，然后再进行综合决策，使电网运行利用调度自动化应用软件进行智能调度受到了一定的限制。34第九章调度自动化技术的应用

面对越来越复杂的调度决策问题，EMS的局限性越来越明显。

1）传统的EMS只能利用SCADA系统提供的电网正常运行信息，没有采集系统故障信息，因此，只能反映电网正常运行状态，不能反映电网故障发生后系统的演变过程。2）传统的EMS系统各计算分析应用软件不能自主、自动的根据电网运行的协调运行，为调度运行人员自动提供电网实时运行分析报告，从根本上减轻调度运行人员的工作负担。

35第九章调度自动化技术的应用

为解决上述问题，国内外研究人员进行了积极的研究和探索。1）建立故障信息系统，将继电保护和安全自动装置信息与SCADA系统相结合，为EMS提供稳态信息和故障信息相结合的综合数据源。2）利用人工智能技术，研发软件指挥系统，使多个软件模块协调运行于统一调度环境下，根据测量到的信息以及当前的命令，各应用软件协调运行，最终为调度运行人员自动提供综合决策方案。36第九章调度自动化技术的应用因此，调度自动化系统在基本功能EMS的基础上，还应具备以下功能：

1、建立柔性SCADA

所谓柔性SCADA系统包括常规SCADA和故障信息系统，系统除了采集反映电网正常运行状态的四遥数据，还采集保护、录波、安全自动装置等二次数据，以反映电网故障信息；除了具备数据采集功能，还具有数据管理和按需交互信息功能，可以实现灵活交互式的信息传输。37第九章调度自动化技术的应用2、智能报警

在大电网运行系统中,调度运行人员面对大量的运行设备实时参数,光靠眼睛监视难免会遗漏和不及时,只有通过设置设备异常智能报警系统,才能及时发现隐患并采取果断措施防止事故的发生。智能报警是通过对大量报警信息进行处理和分析后，将报警信息进行分类：38第九章调度自动化技术的应用1）正常操作报警显示、闪烁并发出次要的报警音响,2）设备异常报警（包括：电流越限、电压越限、功率越限）弹出不同颜色的报警光字牌，光字牌上显示异常信息，并发出告警音响；3）当电网发生事故,断路器跳闸时,马上显示出报警光字牌，光字牌上显示事故发生的时间、厂站名和开关、继电保护装置动作情况，并发出事故音响。39第九章调度自动化技术的应用3、故障诊断和恢复（1）基于柔性SCADA，当系统发生故障时，迅速诊断出电网中发生故障的元件和故障性质，确定停电的元件中哪些可恢复供电，哪些需要进一步检查（如试送、巡线或试验等），确定断路器是否能正常操作，继电保护是否继续投入运行。（2）根据电网故障诊断的结果，就制定电网的恢复供电方案.40第九章调度自动化技术的应用4、软件指挥系统软件指挥系统负责协调各不同的功能应用软件模块，根据系统运行状态，自动智能化的决定执行哪些软件分析模块，还可与运行人员间实现交互信息、共享知识、共同完成调度任务等交互功能。41第九章调度自动化技术的应用5、系统运行状态可视化。

调度员在运行过程中最关心的就是系统的安全裕度，能知道系统是否是安全的，距离安全边界有多远，故障或扰动将导致系统朝什么方向偏离安全域，最先导致哪个环节失去安全。42第九章调度自动化技术的应用显示画面是监控的关键.1、着色/闪光—监视/报警/输入

2、动态/移动—监视/检查

3、等高图—电压/相角差/电价