【正文】 電力系統(tǒng)自動化 10 國家調(diào)度機(jī)構(gòu) 跨省、自治區(qū)、直轄市調(diào)度機(jī)構(gòu) 省、自治區(qū)、直轄市級調(diào)度機(jī)構(gòu) 省轄市級調(diào)度機(jī)構(gòu) 縣級調(diào)度機(jī)構(gòu) 二、電力系統(tǒng)的分區(qū)、分級調(diào)度 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 11 □ ：中心調(diào)度； ○ ：省級調(diào)度中心； ● ：地區(qū)調(diào)度所或供電局 圖 5 1 分級調(diào)度示意圖 圖 5 2 分級調(diào)度結(jié)構(gòu) 二、電力系統(tǒng)的分區(qū)、分級調(diào)度（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 12 國家調(diào)度中心 網(wǎng)局調(diào)度中心 地區(qū)調(diào)度中心 省級調(diào)度中心 縣級調(diào)度中心 直屬電廠 地方電廠 省屬電廠 直屬 變電站 地方變電所 變電所 省屬 變電站 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 13 ? 監(jiān)控功能： 現(xiàn)場測量、狀態(tài)信息及控制信號的雙向交換 ? 協(xié)調(diào)功能： 安全監(jiān)控、調(diào)度管理、計劃 三、調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能 能量管理系統(tǒng) （ EMS ） （ Energy Management System） 電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng) （ SCADA ） （ Supervisory Control and Data Acquisition） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 14 圖 53 EMS功能組合示意圖 SC A D A管理資料人工輸入 協(xié)調(diào)功能EMS （ 調(diào)度中心 ） RTU SC A D A)( E M S遠(yuǎn)方省調(diào))( S C A D A遠(yuǎn)方發(fā)電廠三、調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 15 三、調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能（續(xù)） ?電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制 ?電力系統(tǒng)狀態(tài)估計 ?電力系統(tǒng)安全分析和安全控制 ?電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制 ?電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化 ?電力系統(tǒng)實時負(fù)荷預(yù)測 ?電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制 ?電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制 ?電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制 ?電力系統(tǒng)負(fù)荷管理 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 16 1． 電網(wǎng)調(diào)度自動化的初級階段 ? 布線邏輯式遠(yuǎn)動技術(shù)的采用： 四遙： 遙測 、 遙信 、 遙控 、 遙調(diào) 2． 電網(wǎng)調(diào)度自動化的第二階段 ? 電子計算機(jī)在電力系統(tǒng)調(diào)度工作中的應(yīng)用： SCADA — EMS 3． 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的快速發(fā)展階段 ? 計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展： 集中式 — 分布式 — 開放式（ SCADA／ EMS快速發(fā)展） 四、調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷程 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 17 1. 支撐平臺子系統(tǒng) 2. SCADA子系統(tǒng) 3. AGC/EDC（ Automatic Generation Control/Economic Dispatch Control）子系統(tǒng) 4. 高級應(yīng)用軟件 PAS (Power system Application Software )子系統(tǒng) 5. 調(diào)度員仿真培訓(xùn)系統(tǒng) DTS（ Dispatcher Training Simulator） 6. 調(diào)度管理信息子系統(tǒng) DMIS (Dispatcher Management Information System) 五、 SCADA/EMS系統(tǒng)的子系統(tǒng)劃分 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 18 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的設(shè)備可以統(tǒng)稱為硬件 ，這是相對于各種功能程序－軟件而言的 。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 35 狀態(tài) Dn D0 控制 計 算 機(jī) 計 算 機(jī) 1 11 1 0 00 0 狀態(tài) 控制 計 算 機(jī) 計 算 機(jī) 計或 算外 計或 算外 機(jī)設(shè) 計或 算外 機(jī)設(shè) 圖 514 并行傳輸和串行傳輸 (a) 并行傳輸 (b) 串行傳輸 )(a )(b一、并行傳輸與串行傳輸 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 36 發(fā) 送 緩 沖 器接 收控 制發(fā) 送時 鐘發(fā) 送 數(shù) 據(jù)并 － 串 變 換 移 位 寄 存 器接 收 緩 沖 器接 收時 鐘接 收 數(shù) 據(jù)串 － 并 變 換 移 位 寄 存 器通 信 線 路圖 5 1 5 串 行 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 和 接 收 過 程 原 理 圖接 收控 制3. 串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收 一、并行傳輸與串行傳輸 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 37 1． 碼元 ：把每個信號脈沖稱為一個碼元。 6． 解調(diào)器 ：調(diào)制器的逆過程。 八、現(xiàn)場總線 RS422/RS485： 實時性差；主從控制 現(xiàn)場總線： 雙向串行的多節(jié)點數(shù)字通信系統(tǒng) SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 54 （一）通訊規(guī)約 ? 在通信網(wǎng)中，為了保證通信雙方能正確、有效、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在通信的發(fā)送和接收的過程中有一系列的規(guī)定，以約束雙方進(jìn)行正確、協(xié)調(diào)的工作，我們將這些規(guī)定稱為數(shù)據(jù)傳輸控制規(guī)程，簡稱為 通信規(guī)約 。 （二）種類 九、循環(huán)式規(guī)約和問答式規(guī)約 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 59 有 線 通 信無 線 通 信通 信 信 道架 空 明 線 載 波 通 信電 纜 載 波 通 信電 力 線 載 波 通 信光 纖 通 信微 波 中 繼 通 信衛(wèi) 星 通 信散 射 通 信短 波 通 信載 波 通 信十、通信信道 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 60 早期： 電力線載波、架空明線或電纜 20世紀(jì) 60年代： 微波、特高頻、同軸電纜多路載波 20世紀(jì) 80年代： 數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、光纖通信、程控交換 20世紀(jì) 90年代中后期： 架空地線復(fù)合光纜（ＯＰＧＷ）、全介質(zhì)自承式光纜（ＡＤＳＳ）等。 備用前置機(jī) 可能擔(dān)負(fù)以下任務(wù)中的部分或全部： ① 監(jiān)聽前置主機(jī)的工作情況，一旦前置主機(jī)發(fā)生故障，立即自動升格為主機(jī)，擔(dān)負(fù)起主機(jī)的全部工作。 9. 網(wǎng)絡(luò) ? 網(wǎng)絡(luò)是分布式計算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件， 2022系統(tǒng)采用高速雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證信息能高速可靠傳輸。 一般要求是： ? 測量系統(tǒng)的冗余度＝系統(tǒng)獨立測量數(shù) / 系統(tǒng)狀態(tài)變量數(shù)＝（ ～ ) 電力系統(tǒng)的 狀態(tài)變量數(shù) 是指表征電力系統(tǒng)特征所需最小數(shù)目的變量。 1．預(yù)想故障分析 （二）靜態(tài)安全分析（續(xù)） 三、安全分析與安全控制（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 111 (1)直流潮流法 ? 將電力系統(tǒng)的交流潮流 (有功功率和無功功率 )用等值的直流電流代替，用直流電路的解法來分析電力系統(tǒng)的有功潮流，不考慮無功分布對有功的影響。 （三）動態(tài)安全分析（續(xù)） 三、安全分析與安全控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 116 為了保證電力系統(tǒng)正常運行的安全性，應(yīng)做到： 1. 在編制運行方式時就要進(jìn)行安全校核； 2. 在實際運行中，要對電力系統(tǒng)進(jìn)行不間斷的嚴(yán)密監(jiān)視，對電力系統(tǒng)的運行參數(shù)如頻率、電壓和線路潮流等不斷地進(jìn)行調(diào)整，始終保持盡可能的最佳狀態(tài)； 3. 對可能發(fā)生的假想 N－ 1事故進(jìn)行后果模擬分析； 4. 當(dāng)確認(rèn)當(dāng)前屬警戒狀態(tài)時，可對運行中的電力系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防性的安全校正。 ? 通過 V函數(shù)和系統(tǒng)狀態(tài)方程，就可以決定穩(wěn)定域。 ? 可分為三部分：故障定義、故障篩選和故障分析。 四、發(fā)電計劃（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 92 負(fù)荷預(yù)測算法 ? 目前比較實用的算法主要有：線性外推法、線性回歸法、時間序列法、卡爾曼濾波法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、灰色系統(tǒng)和專家系統(tǒng)方法等。 二、調(diào)度中心 SCADA/EMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 82 5．配電自動化工作站 ? 完成配電自動化管理功能。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 73 前 置 機(jī) A 前 置 機(jī) B終 端 服 務(wù) 器 組（ A ）終 端 服 務(wù) 器 組（ B ）切 換 裝 置通 道 設(shè) 備（ 主 ）通 道 設(shè) 備（ 備 ）主 通 道 備 通 道圖 5 2 9 前 置 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 74 值班前置主機(jī) 擔(dān)負(fù)以下任務(wù)： ① 與系統(tǒng)服務(wù)器及 SCADA工作站通信。 ? 主站向子站發(fā)送的命令大致可分為初始化設(shè)置參數(shù)類 ,查詢類，管理控制類，其他類。 ? 數(shù)字調(diào)相抗干擾性能最好，但硬、軟件均比較復(fù)雜。 2． 信源編碼器 ：把各種信源轉(zhuǎn)換成易于數(shù)字傳輸?shù)钠骷? 應(yīng)用：傳輸距離短、高速的場合。 它的核心是計算機(jī)系統(tǒng) ， 其典型的系統(tǒng)構(gòu)成可參見圖 54和圖 55。 2． 碼元速率 ：每秒傳送的碼元數(shù)，以 Bd（波特）為單位。 7． 信道譯碼器 ：編碼器的逆過程，除去保護(hù)碼元。 明確規(guī)范以下幾個問題： ? 1．有共同的語言。分組交換、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（ＤＤＮ）、異步轉(zhuǎn)移模式（ＡＴＭ）、會議電話、會議電視。 ② 監(jiān)聽次要通道的信息，確定該通道的運行情況。 （二）主網(wǎng)各節(jié)點功能簡介 二、調(diào)度中心 SCADA/EMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 83 第五節(jié) 自動發(fā)電控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 84 在系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下， AGC的基本功能 是： ? 使發(fā)電自動 跟蹤 電力系統(tǒng) 負(fù)荷變化 ； ? 響應(yīng)負(fù)荷和發(fā)電的隨機(jī)變化， 維持電力系統(tǒng)頻率為額定值 （ 50Hz）； ? 在各區(qū)域間分配系統(tǒng)發(fā)電功率， 維持區(qū)域間凈交換功率為計劃值 ； ? 對周期性的負(fù)荷變化 按發(fā)電計劃調(diào)整發(fā)電功率 ； ? 監(jiān)視和調(diào)整備用容量 ，滿足電力系統(tǒng)安全要求。 （三）狀態(tài)估計的基本原理 二、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計（續(xù)） SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY