电力系统规划与可靠性讲座7_电力系统自动化规划(XXXX_0.ppt

1、电力系统规划与可靠性(第7期主题：电力系统自动化规划)2015年版、电子邮件：1概述，电力系统自动化规划，1概述2电力通信系统规划，3电网调度自动化系统规划，4变电站自动化系统规划，5配电自动化系统规划，概述，电力系统自动化规划的意义电力系统自动化规划的原则电力系统自动化规划的步骤和组成现代电力系统自动化包括发电厂自动化，电网调度自动化，变电站自动化和配电自动化。它是信息技术、通信技术、计算机和网络以及自动控制技术在电力系统中的综合应用。【电网调度自动化】电网运行的实时信息由安装在各发电厂和变电站的RTU采集，并通过通道传输到安装在各调度中心的主站。主站进行安全分析、负荷预测、自动发电控制、经

2、济调度控制等。根据收集到的全局信息对电网运行状态进行分析。电力系统自动化的组成，变电站自动化结合和优化了二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)的功能。)的变电站，并利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术实现对整个变电站的主要设备和输配电线路的自动测量、监控和微机保护，以及与调度通信等综合自动化功能，也称为变电站综合自动化。【配电自动化】指能够远程实时监控、协调和操作配电设备的自动化系统，主要指配电变电站自动化和馈线自动化。配电自动化包括监控和数据采集系统、地理信息系统和需求侧管理。电力系统自动化规划是电力自动化系统设计和实施的前提和基础，其重要性将大大

3、提高电力自动化系统的可用性和可扩展性，使系统具有更高的投入产出比和性能价格比。电力系统自动化规划的原则，改造与发展规划的协调电力系统自动化规划不能简单地为自动化而自动化，而必须与电力一次网和设备的改造和发展规划相协调，从而实现总体投资的技术经济综合优化。【处理好局部与整体、短期与长期的关系】电力系统自动化规划应处理好局部与整体、短期与长期的关系，分阶段投资和实施，分层次推进，协调分阶段建成的各种电力自动化子系统的发展，最终形成配套的电力自动化系统。数据结构和接口规范电力系统自动化规划应纳入电力系统规划和电力企业总体信息规划，并按照国际标准数据结构和接口规范进行规划。应考虑信息共享，并采取网络安

4、全保护措施，确保系统的信息安全。电力系统自动化规划的原则，利用现有资源最大限度地利用现有电力自动化系统和电力设施资源。非标准系统可以通过必要的转换连接到标准系统，使用寿命可以延长。应尽可能选择模块化设计产品，以利于功能扩展和技术升级，满足系统开发要求，避免重复投资。【因地制宜灵活配置】电力自动化通信系统的实施应因地制宜，考虑多种通信方式的综合应用，充分发挥光纤、无线、专用电缆、载波等多种通信方式各自的优势，灵活配置。综合考虑经济效益和社会效益电力系统自动化规划应综合考虑经济效益和社会效益，从提高供电安全性、可靠性、节能降耗的角度定量分析投资效益确定电力自动化系统的建设目标。电力通信系统规划。电

5、力自动化系统的结构规划。电力自动化终端规划。电力自动化主站系统规划。电力自动化方案的预算和经济评价。电力通信系统规划、传输网通信规划、配电网通信规划、传输网通信规划：一般指发电厂、变电站到调度中心的远程通信规划，主要纳入现有的国家电力数据网(SPDnet)建设和规划体系。SPDnet数据网络的设计原则：选择高可靠性、高带宽的通信模式和传输通道，建立高性能、多业务的网络平台，提供实时数据通信服务、非实时数据通信服务、视频和多媒体通信服务。它应该高度灵活，能够支持多种协议，并提供各种接口来满足当前和未来的网络需求。它应该具有良好的可扩展性，网络设备应该能够支持网络的平滑扩展，以保证在线业务在网络成

6、长过程中不受影响。输电网通信规划应具有高可靠性、安全性和有保证的服务质量，以满足电力系统实时调度和报价结算等特殊服务的需要。应具备根据业务、部门等建立虚拟专用网的能力。以满足不同企业的需求，在企业和用户组之间提供隔离，确保安全性，并为访问现有网络提供便利。必须采用符合国际标准的协议和接口，以满足与其他网络的互连要求。应具备完善的网络管理功能，采用统一的网络管理平台，简化管理流程，提高网络运行和管理水平。应采用成熟先进的网络技术，确保网络稳定可靠运行。传输网络通信规划，SPDnet数据网络的基本组网技术：数字数据网络(DDN)采用标准的G.703接口和动态带宽分配(可选)；分组交换采用标准x.2

7、5和帧中继技术；路由器使用OSPF和IP路由协议。数字数据网络：通过使用数字信道提供半永久连接的电路，一种传输数据信号的数字通信网络，并通过该网络向用户提供全方位的端到端数字数据服务。这是一个完全透明的网络，可以支持任何协议。它以同步方式传输数据，采用PCM数字信道传输方式，每信道传输速率为64kb/s。组网方式采用网状拓扑结构。当网络中任意两个节点之间的中继被阻塞时，服务可以自动绕行而不会中断。数字数据网络是一种理想的数字数据网络，具有传输速率高、质量好、网络时延小、完全透明、流量大、网络管理简单等特点。X.25包交换技术：网络具有很强的纠错和检错能力，但网络传输速度不高，处理延迟大，纠错和

8、检错过程复杂。X.25分组交换网是SPDnet根据当时信道条件的限制在早期选择的。帧中继：采用与X.25相同的统计复用技术，但简化了X.25技术复杂的传输确认和纠错过程，并将重传功能推给网络外的智能外部终端，提高了传输速度，降低了端到端时延，很好地满足了数据用户的高速性和强突发性的特点。自动柜员机技术：异步时分复用用于将信息流分成固定长度的信元，以实现高速交换。由于自动柜员机采用统计复用技术，可以动态分配带宽，这对具有突发特征的数据业务极为有利。同时，自动柜员机通过固定长度的信元传输用户业务，可以保证延迟敏感用户的需求。传输网络通信规划，SPDnet中各级网络的互联：第一，网络、省级和区域调度

9、主终端到受控变电站和发电厂RTU(远程终端单元)之间的通信；二是计算机网络系统、省内系统和调度系统RTU通过协议转换器将使用的协议转换为TCP/IP和标准网络用户层协议，通过串口或厂站局域网与路由器连接，并通过V3.5接口接入本地自动柜员机设备。局域网模式。RTU通过协议转换器将使用的协议转换为TCP/IP和标准网络用户层协议，并访问工厂和车站的局域网，通过局域网接口访问本地自动柜员机设备。RTU通过V2.4接口访问本地自动柜员机设备，调度系统通过V2.4接口通过其前端计算机访问节点机。传输网络通信规划、网络安全问题：根据电力系统中业务部门之间有许多高层联系的特点，许多内部信息交换需要安全性和

10、保密性，不同业务部门之间很少有横向联系，数据网络应该提供虚拟专用网络服务，使每个部门都可以在这个数据通信网络上建立自己的虚拟专用网络。不同种类的应用和网络也应该根据自己的需要建立自己的虚拟专用网络，以避免相互影响，达到自己的网络性能要求。虚拟专用网功能应允许将单个物理网络同时划分为多个逻辑网络，每个逻辑网络都有自己的逻辑子网号，子网完全分开，以确保它们之间的安全隔离。传输网通信规划、配电网通信规划：一般指从城市配电站或配电终端设备到配电调度中心的通信规划。由于配电设备分布广，通信节点数量多，节点间数据流量小，通信线路布线困难(如架空线路进入地面)，城市高层建筑造成的无线电波绕射困难，配电网通信

11、网络的设计和规划比较困难。因此，有必要考虑因地制宜地综合应用各种通信方式，充分发挥各种通信方式的优势，全面配置配电网通信系统。配电网可用的通信方式：载波通信。利用与作为传输介质传输的信息路径相同的分配线，诸如要传输的数据的低频和低压信号被转换成可以在高压线上传输的高压和高频信号，这些信号在线路上传输并在接收端恢复。该方法投资成本低、组网灵活、实时性强，但线路电磁干扰大、可靠性低。配电网通信规划，光纤通信。以光波为载体、光纤为传输介质的通信模式。该模式传输容量大、损耗低、可靠性高、无噪声。脉冲控制技术。其工作原理类似于载波通信，在载波通信中，高频信号被注入输电线路，但信息的调制方式是通过有无脉动

12、来实现的。这种通信方式采用的频率较低，一般为100500赫兹，容易受到系统谐波的影响。因此，选择频率时应注意避免系统谐波。电源频率控制。它也是一种利用输电线路作为信号传输通道的双向通信技术，其工作原理是利用电压过零的定时来调制信号。与脉冲控制技术相比，设备更简单，投资更经济。有线通信。使用专用或公用通信电缆作为设备间的通道是一种高质量的信息传输方式，但中间中转站多，投资成本高。配电网通信规划，电话线。电话线已被电力公司广泛用于监控和继电保护。长期实践证明，这是一种成熟的沟通模式。电话线通信更适用于配电自动化系统，它可以达到较高的波特率，易于实现双向通信。然而，电话线的租赁成本往往很高，电力公司

13、不能完全掌握电话线通信的维护，以确保其可靠运行。配电网通信规划、配电网通信系统规划和设计原则：在配电网通信系统规划中，配电自动化系统的通信应具有较高的可靠性和抗干扰性，通信系统中的各种通信介质和通信设备应能适应各种运行条件，具有良好的防潮、防雨和防晒措施，并能承受高电压、大电流、雷击等干扰。配电网通信系统速率的选择应基于配电自动化的不同应用功能。配电网通信系统应根据监控系统的需要决定是否需要双向通信能力。配电通信系统需要支持双向通信能力，以实现开关的状态采集控制。对于只需要收集测量值而不需要控制机制的情况，单向通信就足够了。配电网通信规划中，配电网通信系统应同时考虑通信设备的初始投资成本和通信

14、系统的运行成本。配电网通信系统具有适应性和故障恢复能力，即使在停电地区也能正常通信812小时。配电网通信系统应易于安装和调试，使用和维护方便。配电网通信系统应易于扩展，并满足通信系统节点随着电网结构的变化和用户设备的增加而扩展的性能。配电网通信规划需要做以下工作：确定通信网络的总体结构。选择不同层次的沟通方式。确定通信终端的基本功能和性能要求。确定通信协议。配电网通信规划、电网调度自动化系统规划、SCADA系统规划和能源管理系统规划，我国电网调度系统采用统一调度和分级管理模式。电网调度机构主要分为五级：国家调度机构(简称国家调度机构)、跨省、自治区、直辖市调度机构(简称网络调度机构)、省市调度

15、机构(简称地方调度机构)和县级调度机构(简称县级调度机构)。一个有效的电网调度自动化系统可以帮助调度员正确理解电网信息，做出正确的控制和决策，从而保证电力系统能够正常运行。电网调度自动化系统规划主要分为两部分：监控系统规划和管理系统规划。电网调度自动化系统规划，SCADA系统规划包括：终端设备和主站系统的配置和规划。终端设备主要包括厂站的RTU、PMU和变电站自动化系统中的测控单元。SCADA终端设备配置和规划原则： PMU优化配置原则。出于成本考虑，不可能在系统的所有节点上安装PMU。关于PMU的安装位置和数量，约束是确保系统结构的完全可观测性和测量数据的最大冗余，目标是配置最小数量的PMU

16、。RTU配置原则。提高状态估计的运行可靠性，即在运行方式改变和测量失败的情况下，跟踪分析估计精度，检查测量系统的可观测性和不良数据的可辨识性。SCADA系统规划，SCADA系统信息模型应遵循IEC61970通用信息模型(CIM)设计规范，历史数据库原则上应采用大型商业数据库软件，实时数据库应支持标准的SQL等访问方式。SCADA主站系统的软硬件配置应考虑冗余配置，充分考虑系统可用性和可靠性的设计要求，采用双以太网和双服务器的处理模式，网络协议采用标准协议。当设计时能源管理软件利用电力系统的一般信息(频率、单位功率、联络线功率)进行调度决策，主要目的是提高控制质量和经济运行。能源管理软件从监控和数据采集系统中移除频率和功率等实时数据，并将机组控制信息传输至监控和数据采集系统。在能源管理方面，软件可以配置自动发电控制(AGC)、系统负荷预测、发电计划(又称火电调度计划)、机组经济组合(机组启停计划)、水力发电计划(水火电协调计划)、交流发电计划和燃料调