国家开放大学电力系统监控技术核心内容精简版

国家开放大学电力系统监控技术核心内容精简版一、课程基础与绪论1.1课程核心任务本课程是电气工程类专业的核心课程，研究电力系统的远程监控、数据采集、调度自动化的技术，实现对电力系统的远程监视、控制、预警，保障电力系统的安全、稳定、高效运行，对接电网调度、监控、运维等岗位。1.2基本概念远动技术：调度控制中心对分布在不同地点的发电厂、变电站进行远程的监视和控制，是电力系统监控的基础技术，实现“四遥”功能。监控系统的目标：实时获取电力系统的运行数据、监视系统的运行状态、实现远程的控制操作、及时发现和处理故障，保障系统的安全运行。二、远动系统远动系统是电力系统监控的基础，实现远方信息的采集和控制命令的下发：远动的核心功能（四遥）：遥测：远程采集模拟量，比如电压、电流、功率、频率等运行参数遥信：远程采集开关量，比如断路器、隔离开关的位置信号，设备的状态信号遥控：远程下发控制命令，控制断路器的分合，设备的启停遥调：远程下发调节命令，调节发电机的出力，变压器的分接头远动系统的组成：调度端：调度中心的主站，负责接收远方的信息，下发控制命令厂站端：远方的终端，也就是RTU（远方终端单元），负责采集厂站的信息，执行调度的命令信道：信息传输的通道，比如电力载波、光纤、无线通信等，实现两端的信息传输。图1：远动系统的结构，从调度主站到厂站的远动终端，通过通信网络实现信息的传输，完成四遥功能三、监控核心系统电力系统的监控核心是SCADA/EMS系统，是调度自动化的核心：SCADA系统：数据采集与监视控制系统，是监控的基础，负责：实时数据的采集和处理系统运行状态的监视，包括接线图、参数的显示越限告警，当参数超过阈值时发出报警事件记录，记录系统的操作和故障事件远程的控制操作，实现遥控、遥调的功能。EMS系统：能量管理系统，是在SCADA基础上的高级应用，包括：自动发电控制（AGC）：自动调节发电机的出力，保证系统的频率合格自动电压控制（AVC）：自动调节系统的无功，保证系统的电压合格状态估计、潮流计算、安全分析等高级应用，实现调度的智能化。图2：SCADA系统的架构，从现场的传感器、RTU，到调度中心的服务器、数据库，再到人机交互的界面，实现数据的采集、处理和监视四、信息传输与规约远动信息的传输需要遵循统一的规约，保证不同设备之间的通信：远动信息的传输模式：循环式传输（CDT）：厂站端按照固定的周期，循环向调度端发送信息，适合点对点的通信问答式传输：调度端主动询问，厂站端回答，适合多点的通信，更加灵活传输规约：传统的规约：比如IEC60870-5-101、IEC60870-5-104，是电力系统远动的标准规约，规定了信息的格式、传输的规则新的规约：比如IEC61850，是变电站通信的标准，实现了变电站的智能化通信，信息的建模更加标准。五、监控的应用功能监控系统的应用是实现系统的运行管理：数据处理与分析：对采集到的数据进行处理，包括数据的滤波、修正，然后进行分析，计算系统的运行指标，比如负荷率、功率因数等故障预警与诊断：通过对数据的分析，发现设备的异常状态，提前发出预警，在故障发生时，快速定位故障点，分析故障的原因，辅助故障的处理运行控制：实现对系统的自动控制，比如自动的电压、频率调整，自动的故障隔离，保证系统的安全运行人机交互：提供可视化的界面，调度人员可以直观的看到系统的运行状态，进行操作和查询，实现人机的交互。六、智能监控的发展随着智能电网的发展，电力系统的监控技术也在不断的发展：智能变电站：基于IEC61850的变电站，实现了设备的智能化，信息的标准化，监控的功能更加强大广域监测系统（WAMS）：基于PMU（同步相量测量单元）的广域监控，实现了系统的同步相量测量，可以监测系统的稳定状态，实现广域的稳定控制物联网与大数据：物联网技术实现了更多设备的监测，大数据技术实现了对海量数据的分析，实现了设备的状态检修，预测性的维护