第五章电力系统调度自动化..

第第5章章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化.1 概述概述保证供电的质量优良保证供电的质量优良保证供电的质量优良保证供电的质量优良保证系统运行经济性保证系统运行经济性保证系统运行经济性保证系统运行经济性保证供电安全保证供电安全保证供电安全保证供电安全保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施一、一、电力系统调度电力系统调度的基本任务的基本任务 控制电力系统运行方式，使之在正常和事控制电力系统运行方式，使之在正常和事控制电力系统运行方式，使之在正常和事控制电力系统运行方式，使之在正常和事故情况下，安全经济高质量的供电故情况下，安全经济高质量的供电故情况下，安全经济高质量的供电故情况下，安全经济高质量的供电、保证供电的质量优良保证供电的质量优良（1）电能质量要求）电能质量要求U=UN,f=fN，谐波谐波（2）措施）措施PPg g=P PloadloadQ Qg g=Q Qloadload2、保证系统运行经济性、保证系统运行经济性（2 2）在确定的网络结构下，系统运行经济性取决于）在确定的网络结构下，系统运行经济性取决于）在确定的网络结构下，系统运行经济性取决于）在确定的网络结构下，系统运行经济性取决于调度方案调度方案调度方案调度方案大机组比小机组效率高大机组比小机组效率高大机组比小机组效率高大机组比小机组效率高新机组比旧机组效率高新机组比旧机组效率高新机组比旧机组效率高新机组比旧机组效率高高压输电比低压输电经济高压输电比低压输电经济高压输电比低压输电经济高压输电比低压输电经济（1 1）规划是系统运行经济性的前提）规划是系统运行经济性的前提）规划是系统运行经济性的前提）规划是系统运行经济性的前提电厂选址、输电线路的长度与电压等级电厂选址、输电线路的长度与电压等级电厂选址、输电线路的长度与电压等级电厂选址、输电线路的长度与电压等级3、保证供电安全，承受事故冲击、保证供电安全，承受事故冲击（1）事故原因）事故原因外因外因 雷雨、风暴、雪雷雨、风暴、雪 鸟兽鸟兽内因内因 设备内部隐患设备内部隐患 人员操作水平欠佳人员操作水平欠佳（2）预想事故分析）预想事故分析 对运行的系统，预对运行的系统，预想若干事故进行分析、想若干事故进行分析、计算，选择适当运行计算，选择适当运行方式。方式。4 保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施保证强有力的事故处理措施恢复运行恢复运行国家调度机构国家调度机构国家调度机构国家调度机构跨省、自治区、直辖市调度机构跨省、自治区、直辖市调度机构跨省、自治区、直辖市调度机构跨省、自治区、直辖市调度机构省、自治区、直辖市级调度机构省、自治区、直辖市级调度机构省、自治区、直辖市级调度机构省、自治区、直辖市级调度机构省辖市级调度机构省辖市级调度机构省辖市级调度机构省辖市级调度机构县级调度机构县级调度机构县级调度机构县级调度机构二、电力系统的分区、分级调度二、电力系统的分区、分级调度国家调度中心网局调度中心地区调度中心省级调度中心县级调度中心直属电厂地方电厂省属电厂直属变电站地方变电所变电所省属变电站能量管理系统（能量管理系统（EMS）监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换协调功能：安全监控、调度管理、计划协调功能：安全监控、调度管理、计划协调功能：安全监控、调度管理、计划协调功能：安全监控、调度管理、计划三、电力系统调度自动化系统的功能三、电力系统调度自动化系统的功能电力系统监控系统电力系统监控系统（SCADA）第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段：布线逻辑式远动技术布线逻辑式远动技术布线逻辑式远动技术布线逻辑式远动技术四遥：遥测、遥信、遥控、遥调四遥：遥测、遥信、遥控、遥调四遥：遥测、遥信、遥控、遥调四遥：遥测、遥信、遥控、遥调第二阶段：计算机技术第二阶段：计算机技术第二阶段：计算机技术第二阶段：计算机技术SCADA EMSSCADA EMS第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术集中式集中式集中式集中式分布式分布式分布式分布式开放式开放式开放式开放式四、调度自动化的发展四、调度自动化的发展支撑平台子系统支撑平台子系统SCADA子系统子系统AGC/EDC高级应用软件高级应用软件PAS子系统子系统调度员仿真培训系统调度员仿真培训系统DTS调度管理信息子系统调度管理信息子系统DMIS五、五、SCADA/EMS系统的子系统划分系统的子系统划分六、电力系统调度自动化系统的设备构成六、电力系统调度自动化系统的设备构成一、远方终端的概念一、远方终端的概念远方终端（远方终端（RTURTU）又称远动终端，是电网监）又称远动终端，是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，检测并传输各终端（发电厂或变电远动装置，检测并传输各终端（发电厂或变电站）的信息，并执行调度中心发给厂、所的命站）的信息，并执行调度中心发给厂、所的命令。令。5.2 远方终端（远方终端（RTU）二、二、远方终端的任务远方终端的任务数据采集数据采集数据通信数据通信执行命令执行命令其他功能其他功能1、数据采集、数据采集（1 1）模拟量：模拟量：P、Q、U、I（2 2）数字量：电厂坝前、坝后水位等数字量：电厂坝前、坝后水位等（3 3）脉冲量：脉冲电能表的输出脉冲（电能计量）脉冲量：脉冲电能表的输出脉冲（电能计量）（4 4）开关量：断路器、隔离开关、继电保护的状态开关量：断路器、隔离开关、继电保护的状态YCYX2、数据通信、数据通信向调度中心发送采集的本厂、所数据向调度中心发送采集的本厂、所数据接收调度端下达的各种命令接收调度端下达的各种命令3、执行命令、执行命令根据接收的根据接收的根据接收的根据接收的命令，完成命令，完成YKYK、YTYT操作操作YKYK：YXYTYT：YC4、其他功能、其他功能当地功能：显示、打印当地功能：显示、打印自诊断功能：死机自动恢复，自动监视主、备用自诊断功能：死机自动恢复，自动监视主、备用通信信道及切换功能通信信道及切换功能三、三、RTU的结构的结构主主CPU分分CPU地址总线：选通地址总线：选通四、模入模出通道四、模入模出通道1、模入通道、模入通道逐次逼近式逐次逼近式逐次逼近式逐次逼近式V/FV/F转换式转换式转换式转换式（1）逐次逼近式）逐次逼近式电压形成回路电压形成回路采样保持采样保持低通滤波低通滤波多路转换开关多路转换开关A/D转换转换电压形成回路电压形成回路香农定理：采样频率香农定理：采样频率22倍输入信号最高频率倍输入信号最高频率限制输入信号最高频率，降低采样频率限制输入信号最高频率，降低采样频率低通滤波低通滤波电量变换电量变换强弱电信号隔离强弱电信号隔离A/D转换：转换：模拟天平称重法，最高电压砝码与之比较模拟天平称重法，最高电压砝码与之比较 电压砝码总和电压砝码总和多路转换开关：多路转换开关：受受CPU控制的高速电子切换开关，控制的高速电子切换开关，被选通的一路可进入被选通的一路可进入A/D转换器转换器（2）V/F转换式转换式 V/FV/F转换的工作原理转换的工作原理转换的工作原理转换的工作原理 将输人的电压模拟量线性地变换为数字脉冲将输人的电压模拟量线性地变换为数字脉冲将输人的电压模拟量线性地变换为数字脉冲将输人的电压模拟量线性地变换为数字脉冲式的频率，使产生的脉冲频率正比于输入电压的式的频率，使产生的脉冲频率正比于输入电压的式的频率，使产生的脉冲频率正比于输入电压的式的频率，使产生的脉冲频率正比于输入电压的大小，然后在固定的时间内用计数器对脉冲数目大小，然后在固定的时间内用计数器对脉冲数目大小，然后在固定的时间内用计数器对脉冲数目大小，然后在固定的时间内用计数器对脉冲数目进行计数，供进行计数，供进行计数，供进行计数，供CPUCPU读人。读人。读人。读人。特点 VFC型的AD变换方式及与CPU的接口，要比ADC型变换式简单得多，CPU几乎不需对VFC芯片进行控制，抗干扰性能也比ADC方式要好。保护装置采用VFC型的AD)变换，建方了一种新的变换方式，为微机系统带来很多好处。2 输出通道输出通道五、开关量输入输出通道五、开关量输入输出通道输入：光电耦合器输入：光电耦合器输出：光敏三极管输出：光敏三极管一、并行传输与串行传输1 1 基本原理基本原理并行传输并行传输机理：机理：8位二进制，位二进制，8+1根线，每根线传送一位码元根线，每根线传送一位码元特点：传输速度快（百兆字节特点：传输速度快（百兆字节/s），通信规约简单），通信规约简单 所需信号线多，成本高所需信号线多，成本高应用：传输距离短、高速的场合应用：传输距离短、高速的场合串行传输串行传输机理：一回传输线（机理：一回传输线（2根），一个一个码元传输根），一个一个码元传输特点：所需信号线少，成本低特点：所需信号线少，成本低 传输速度慢，通信规约复杂传输速度慢，通信规约复杂应用：厂、所与调度普遍应用应用：厂、所与调度普遍应用5.3 数据通信的通信规约数据通信的通信规约2 2 串行数据的发送和接收串行数据的发送和接收3 3 串行传输的格式串行传输的格式（1）异步传输）异步传输存在起始位和终止位，有效信息比低，传输效率低存在起始位和终止位，有效信息比低，传输效率低（2）同步传输）同步传输无起始位和终止位，有效信息长，传输效率高无起始位和终止位，有效信息长，传输效率高二、数据通信中的传输速率和误码率码元：每个信号脉冲为一个码元码元：每个信号脉冲为一个码元（1 1，0 0）或（）或（+1+1，-1-1）数码率：每秒传送码元数，数码率：每秒传送码元数，BdBd信息速率：系统每秒传送的信息量，信息速率：系统每秒传送的信息量，bitbit误码率：误码率：数据传输后错误数据传输后错误码元数码元数与总与总码元码元数之比，数之比，1010-5-5或或 1010-6-6差错控制：对错误信号进行纠正，差错控制：对错误信号进行纠正，奇校验和偶校验奇校验和偶校验奇校验和偶校验奇校验：使检测到的代码中奇校验：使检测到的代码中奇校验：使检测到的代码中奇校验：使检测到的代码中“1”1”的个数为奇数的个数为奇数的个数为奇数的个数为奇数偶校验：使检测到的代码中偶校验：使检测到的代码中偶校验：使检测到的代码中偶校验：使检测到的代码中“1”1”的个数为偶数的个数为偶数的个数为偶数的个数为偶数有效信息有效信息1011001附加奇校验位附加奇校验位1合成码合成码101100111010001110010011有效信息有效信息1011001附加奇校验位附加奇校验位0合成码合成码101100101011001110010010三、数据通信方式数据单向传送，只能发送或只能接受指令数据单向传送，只能发送或只能接受指令可互为发、收端，采用切换方式分时交替进行可互为发、收端，采用切换方式分时交替进行可同时发送和接收数据。可同时发送和接收数据。4线线四、远距离数据通信系统的基本模型信源：电网中各种信息源，信源：电网中各种信息源，信源：电网中各种信息源，信源：电网中各种信息源，P、Q、U、I等等信源编码器：信源编码器：信源编码器：信源编码器：A/DA/D转换等转换等转换等转换等信道编码器：保护所传送的信息内容，增加保护信道编码器：保护所传送的信息内容，增加保护信道编码器：保护所传送的信息内容，增加保护信道编码器：保护所传送的信息内容，增加保护 码元码元码元码元调制解调器：将基带数字信号调制传送，调制解调器：将基带数字信号调制传送，调制解调器：将基带数字信号调制传送，调制解调器：将基带数字信号调制传送，减弱干减弱干减弱干减弱干 扰扰扰扰信道：信号远距离传送的载体信道：信号远距离传送的载体信道：信号远距离传送的载体信道：信号远距离传送的载体五、数字信号的调制与解调1 1、调制与解调的调制与解调的调制与解调的调制与解调的意义意义意义意义基带数字信号谐波成分多，占用频带很宽基带数字信号谐波成分多，占用频带很宽基带数字信号谐波成分多，占用频带很宽基带数字信号谐波成分多，占用频带很宽传统信道多为模拟信号设计传统信道多为模拟信号设计传统信道多为模拟信号设计传统信道多为模拟信号设计直接进行传输波形畸变较大，容易失真直接进行传输波形畸变较大，容易失真直接进行传输波形畸变较大，容易失真直接进行传输波形畸变较大，容易失真调制器（调制器（调制器（调制器（ModulatorModulator）解调器（）解调器（）解调器（）解调器（DemodulatorDemodulator）2 2、调制方法、调制方法数字调幅数字调幅数字调幅数字调幅数字调频数字调频数字调相数字调相 绝对、相对绝对、相对七、现场总线七、现场总线RS-422/RS485RS-422/RS485实时性差；主从控制实时性差；主从控制实时性差；主从控制实时性差；主从控制n现场总线现场总线现场总线现场总线双向串行的多节点数字通信系统双向串行的多节点数字通信系统双向串行的多节点数字通信系统双向串行的多节点数字通信系统六、局域网及其应用六、局域网及其应用令牌环令牌环令牌环令牌环以太网以太网以太网以太网八、通信规约1 基本问题基本问题（1）概念）概念（2）内容）内容语言；操作步骤；查错及其应对方法语言；操作步骤；查错及其应对方法（3）组成）组成代码；控制字符；格式；应答方式；通信方式代码；控制字符；格式；应答方式；通信方式循环式通信规约（按约定的次序循环发送）循环式通信规约（按约定的次序循环发送）循环式通信规约（按约定的次序循环发送）循环式通信规约（按约定的次序循环发送）占用通道多占用通道多占用通道多占用通道多问答式通信规约（有问必答，无问不答）问答式通信规约（有问必答，无问不答）问答式通信规约（有问必答，无问不答）问答式通信规约（有问必答，无问不答）多台多台多台多台RTURTU共用一个通道共用一个通道共用一个通道共用一个通道 提高数据传送速度提高数据传送速度提高数据传送速度提高数据传送速度 通道适应性强通道适应性强通道适应性强通道适应性强2、种类九、通信信道电力载波通信电力载波通信电力载波通信电力载波通信光纤通信光纤通信光纤通信光纤通信微波中继通信微波中继通信微波中继通信微波中继通信1、电力载波通信可靠性高可靠性高可靠性高可靠性高经济性好，无需单独架设和维护线路经济性好，无需单独架设和维护线路经济性好，无需单独架设和维护线路经济性好，无需单独架设和维护线路电力系统基本通信方式电力系统基本通信方式电力系统基本通信方式电力系统基本通信方式2、光纤通信形式上为有线通信方式形式上为有线通信方式形式上为有线通信方式形式上为有线通信方式优越的通信性能优越的通信性能优越的通信性能优越的通信性能3、微波中继通信频带宽，频带宽，频带宽，频带宽，300MHz300GHz300MHz300GHz抗干扰性强，通信稳定抗干扰性强，通信稳定抗干扰性强，通信稳定抗干扰性强，通信稳定方向性强方向性强方向性强方向性强设备复杂，技术要求水平高设备复杂，技术要求水平高设备复杂，技术要求水平高设备复杂，技术要求水平高1、前置机前置机（1）值班主机）值班主机与系统服务器及与系统服务器及SCADA工作站通信工作站通信与各与各RTU通信，通信规约处理通信，通信规约处理切换装置的动作切换装置的动作设置终端服务器的参数设置终端服务器的参数（2）备用主机）备用主机监听值班主机工作情况监听值班主机工作情况监听次要通道的信息监听次要通道的信息5.4 调度中心的计算机系统调度中心的计算机系统2 终端服务器终端服务器16个串行通信口个串行通信口双备份双备份64个个 RTU需要需要8台终端服务器台终端服务器3 切换方式切换方式模式一模式一模式二模式二4 通道设备通道设备调制解调器：模拟信号调制解调器：模拟信号光电隔离板：数字信号光电隔离板：数字信号长线驱动器：数字信号，电缆较长长线驱动器：数字信号，电缆较长一、AGC的基本功能1 1、使发电自动跟踪电力系统负荷变化、使发电自动跟踪电力系统负荷变化、使发电自动跟踪电力系统负荷变化、使发电自动跟踪电力系统负荷变化2 2、响应负荷的发电的随机变化，维持电力系统频率、响应负荷的发电的随机变化，维持电力系统频率、响应负荷的发电的随机变化，维持电力系统频率、响应负荷的发电的随机变化，维持电力系统频率为额定值为额定值为额定值为额定值3 3、在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交、在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交、在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交、在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交换功率为计划值换功率为计划值换功率为计划值换功率为计划值4 4、对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率、对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率、对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率、对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率5 5、监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求、监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求、监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求、监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求5.5 自动发电控制自动发电控制二、AGC的一般过程基点功率基点功率基点功率基点功率P Pi i（三次调频）（三次调频）（三次调频）（三次调频）调节功率调节功率调节功率调节功率P PR R（二次调频）（二次调频）（二次调频）（二次调频）期望功率期望功率期望功率期望功率P P（机组控制）（机组控制）（机组控制）（机组控制）三、AGC与其他应用软件的关系发电计划发电计划水电计划水电计划交换计划交换计划检修计划检修计划状态估计状态估计安全约束安全约束四、发电计划发电计划：火电系统经济调度发电计划：火电系统经济调度发电计划：火电系统经济调度发电计划：火电系统经济调度水电计划：水火电协调计划水电计划：水火电协调计划水电计划：水火电协调计划水电计划：水火电协调计划交换计划交换计划交换计划交换计划自协调方式自协调方式自协调方式自协调方式电力交易市场模式电力交易市场模式电力交易市场模式电力交易市场模式协商调度模式协商调度模式协商调度模式协商调度模式检修计划检修计划检修计划检修计划发电计划是发电计划是EMS中发中发电级的核心电级的核心应用软件应用软件五、电力系统负荷预测 1 分类按范围按范围按时间按时间1小时以内，用于质量控制、安全监视、预防控制1日到1周，火电分配，水火协调1月到1年，机组检修数年到数十年，电源发展，网络规划2 电力系统负荷预测的要求及影响因素要求：精度要求：精度影响因素：影响因素：负荷变化规律负荷变化规律模型模型算法算法3 电力系统负荷预测的模型L(t)=B(t)+W(t)+S(t)+V(t)时刻时刻t的正常的正常负荷分量负荷分量时刻时刻t的天的天气敏感负荷气敏感负荷时刻时刻t的特的特别事件负荷别事件负荷时刻时刻t的随机的随机分量负荷分量负荷4 电力系统负荷预测的方法vv线性外推法线性外推法vv线性回归法线性回归法vv时间序列法时间序列法vv卡尔曼滤波法卡尔曼滤波法vv人工神经网络法人工神经网络法vv灰色理论灰色理论