第一章电力系统运行控制及其自动化概论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,#,第一章 电力系统运行控制及其自动化概论,1,第一章,电力系统运行,控制及其自动化概论,广西大学电力系统最优化研究所,http:/,2,内容提,要,要,一.电力系,统,统运行,控,控制的,复,复杂性,二.运行控,制,制目标,及,及分级,体,体系,三.电网调,度,度自动,化,化系统,四.电网调,度,度自动,化,化技术,的,的发展,五.智能电,网,网与智,能,能电力,系,系统,3,一.电力系,统,统运行,控,控制的,复,复杂性,1.1电力系,统,统是复,杂,杂的大,系,系统,1.1,.,.1以销定,产,产，即,发,发即用,，,，功率,平,平衡,50.0Hz,49.8,50.2,发 电,用 电,4,1.1,.,.2系统庞,大,大，覆,盖,盖面广,，,，涉及,千,千家万,户,户,发电,用电,输电,变电,配电,RTU,RTU,RTU,数据采集和传输,应用服务器,电 网 调 度,通信服务器,5,1.1,.,.3西电东,送,送，南,北,北互联,，,，全国,联,联网,华中,华东,华北,东北,南方,西北,0,50,100,150,200,250,300,美,俄,日,中,加,德,建国初,期,期：发,电,电量第25位,装机容,量,量第21位,2002年,均,均已跃,居,居第2位,GW,350,6,1）自然灾,害,害引发,的,的事故,2005年华中,电,电网“2.72.16”大面积,冰,冰闪,2005年华东,电,电网“6.14”任上5237、5238线相继,跳,跳闸,2006年浙江,、,、福建,电,电网“8.10”受超强,台,台风“,桑,桑美”,影,影响,2007年辽宁,电,电网“3.43.9,”,”暴雪导,致,致多条,线,线路跳,闸,闸,2008年广西,、,、湖南,、,、贵州,冰,冰灾导,致,致大面,积,积停电,2）一次,设,设备故,障,障引发,的,的事故,2005年华东,电,电网“2.21”500kV徐行变500kV系统全,停,停,2006年吉林,电,电网“4.6,”,”220kV长春变,电,电站电,缆,缆停电,2006年福建,电,电网“9.5,”,”500kV福州变220kV母线停,电,电,1.1,.,.4事故影,响,响面大,，,，危害,严,严重,7,3）安全自,动,动装置,及,及继电,保,保护装,置,置异常,引,引发的,事,事故,2003年江西,电,电网“2.12”220kV上饶变,电,电站全,停,停,2003年“11.10”华中、,川,川渝电,网,网解列,2006年“6.21”葛南直,流,流双极,闭,闭锁,4）控制及,辅,辅助系,统,统故障,引,引发的,事,事故,2000年四川,电,电网“10.13”二滩电,厂,厂监控,系,系统死,机,机,2002年华东,电,电网“2.19”局部电,网,网解列,2005年“11.20”龙政直,流,流双极,闭,闭锁,5）通信及,自,自动化,设,设备事,故,故,2005年华中,电,电网“2.7,”,”通信光,缆,缆中断,2007年宁夏,电,电网“1.6,”,”220kV吉青线OPGw光缆中,断,断,2007年华东,电,电网“11.28堡汊5253、堡湾5254线跳闸,8,6）人员责,任,任事故,2004年青海,电,电网“57”格尔木,电,电网与,主,主网解,列,列,2005年华中,电,电网“1213”湖南电,网,网与华,中,中主网,解,解列,2006年西藏,电,电网“18”藏中电,网,网瓦解,7）外力破,坏,坏事故,2001年福建,电,电网“617”220kV红山变,电,电站全,停,停,2005年青海,电,电网“14”海西电,网,网与主,网,网解列,2005年河南,电,电网“630”220kV商丘变,电,电站全,停,停,2006年黑龙,江,江电网,“,“73”220kV梨树变,电,电站全,停,停,8）电网振,荡,荡,2005年蒙西,电,电网“91”低频振,荡,荡,2005年华中,电,电网“1029”较大范,围,围功率,振,振荡,2006年“71”华北华,中,中联网,系,系统较,大,大范围,功,功率振,荡,荡,9,9）涉网电,厂,厂事故,2002年四川,电,电网“5.18”二滩电,厂,厂安控,误,误切机,事,事故,2003年华北,电,电网“4.17”多台大,机,机组以,及,及多条500kV线路跳,闸,闸,2004年“3.12”柳州电,厂,厂2#机组跳,闸,闸,2005年四川,电,电网“8.29”龚嘴上,厂,厂全停,2006年“10.11”三峡电,厂,厂多台,机,机组跳,闸,闸,10）重大国,际,际电网,事,事故,2003年“8.14”美加大,停,停电,2005年“5.25”莫斯科,大,大停电,2005年“9.12”洛杉矶,大,大停电,2006年“11.4”欧洲大,停,停电,电网典,型,型事故,分,分析(1999,-,-2007年)国家电,力,力调度,通,通信中,心,心,10,1.2电力系,统,统可调,可,可控,1.2,.,.1电力系,统,统的可,调,调可控,点,点,调速器调节发,电,电机有,功,功出力(P,G,),调频器调节发,电,电机输,出,出频率(f),发动机,励,励磁调,节,节器调节发,电,电机无,功,功出力(Q,G,),调相机,励,励磁调,节,节器调节调,相,相机无,功,功出力(Q,O,),静止补,偿,偿器调节其,无,无功出,力,力(Q,O,),变压器,分,分接头调节变,压,压器副,边,边电压(V,2,),断路器控制投,切,切(C,P,D,),11,发电,用电,输电,变电,配电,RTU,RTU,RTU,数据采集和传输,应用服务器,电 网 调 度,通信服务器,调速器(PG,),)、发动,机,机励磁,调,调节器(QG,),)、调相,机,机励磁,调,调节器(QO,),)、变压,器,器分接,头,头(V2,),)、断路,器,器(C,PL,),)、静止,补,补偿器(QO,),)等,12,二.电网运,行,行控制,目,目标及,分,分级体,制,制,2.1安全、,优,优质、,经,经济、,环,环保的,目,目标,2.1,.,.1保证系,统,统安全,运,运行,（1）与运,行,行管理,有,有关的,电,电网稳,定,定事故,（,（P3）,分类,运行管理方面的问题,事故比,%,静态稳定破坏,对正常或检修运行方式未做稳定分析，因,PD,增加或,PG,减少，导致潮流不平衡,16.6,由于无功不足，线路长，负荷重，或将发电机励磁退出或减小，造成电压下降或电压崩溃。,10.5,动态稳定破坏,对发电机失磁破坏稳定未做分析和预防,15.7,环网运行不当，或无相因解列措施,14.8,未考虑严重故障，又未采取有效措施,5.7,未考虑低压电网故障对稳定的影响,8.6,合 计,71.9,13,美加8.14大停电,事,事故简,介,介（1）,2003.8,.,.14美、加,大,大停电,范,范围卫,星,星图,14,停电地,区,区包括,美,美国密,西,西根、,俄,俄亥俄,、,、宾夕,法,法尼亚,、,、纽约,、,、康涅狄,格,格、新泽西,北,北部、,马,马萨诸,塞,塞、佛,蒙,蒙特8州和加,拿,拿大安,大,大略、,魁,魁北克2省等,美加8.14大停电,事,事故简,介,介（2）,15,俄亥俄,州,州停电,事,事故发,生,生过程,美加8.14大停电事故简,介,介（3）,16,2.1安全、,优,优质、,经,经济、,环,环保的,目,目标,（2）保证,系,系统安,全,全运行,的,的措施,系统“,强,强大”,，,，发电,能,能力和,电,电气设,备,备裕度,足,足够,保护装,置,置灵敏,可,可靠,调度员,知,知识、,经,经验和,技,技术水,平,平,调度装,备,备的自,动,动化程,度,度,运行方,式,式合理,，,，备用,足,足够，,定,定期运,行,行预想,分,分析,防事故,演,演练及,事,事故处,理,理得力,17,2.1安全、,优,优质、,经,经济、,环,环保的,目,目标,2.1,.,.2提供优,质,质电能,（1）波形,要求：,提,提供正,弦,弦波,措施：,自,自动检,测,测并消,除,除谐波,影,影响,（2）频率,要求：500.2Hz,措施：,一,一次调,频,频、二,次,次调频,，,，自动,切,切负荷,（3）电压,要求：5%U,N,措施：,发,发电机,、,、变压,器,器调压,，,，无功,补,补偿,18,2.1,.,.3电力二,次,次系统,分,分区结,构,构,4.纵向认,证,证,3.横向隔,离,离,电力数据网,或,发电数据网,控制区,生产区,管理区,信息区,电力调度数据网,SPDnet,生产控制区,管理信息区,防火墙,2.网络专,用,用,1.安全分,区,区,19,纵向认证,2.1,.,.3电力二,次,次系统,分,分区结,构,构,20,2.1,.,.3各分区,数,数据总,体,体结构,21,2.1,.,.3电力二,次,次系统,分,分区结,构,构,22,2.1,.,.4电力系,统,统运行,经,经济性,（1）经济,调,调度：,燃,燃料费,用,用最小,（2）优化,调,调度：,满,满足多,个,个目标,，,，大规,模,模非线,性,性问题,（3）OPF的在线,应,应用（,清,清华-上海项,目,目、南,瑞,瑞-苏丹项,目,目）,附录：广西电,网,网公司,项,项目基于现,代,代内点,理,理论的,水,水火电,力,力系统,最,最优调,度,度策略,软,软件包,2.1安全、,优,优质、,经,经济、,环,环保的,目,目标,23,2.1,.,.5符合环,保,保要求,（1）节能发,电,电调度,（2）基于,优,优化理,论,论的CPS标准下AGC控制,广西科,技,技进步,二,二等奖,，,，在世,界,界上首,次,次提出,了,了“满足CPS标准的AGC最优控,制,制数学,模,模型”和“满足CPS标准的AGC最小调,节,节容量,模,模型”，将问,题,题归结,为,为混合,整,整数非,线,线性最,优,优化问,题,题，并,用,用现代,内,内点理,论,论对互,补,补最优,化,化问题,进,进行在,线,线求解,。,。系统,在,在广西,电,电网公,司,司投运,后,后取得,良,良好效,果,果和经,济,济效益,：,：每年AGC调节次,数,数减少56%，增发,水,水电15.03亿千瓦,时,时，减,少,少煤耗54.1万吨，,减,减少二,氧,氧化碳,排,排放141,.,.8万吨，,直,直接经,济,济效益1.797亿元。,附录：南方电,网,网（广,西,西）节能发,电,电调度,技,技术支,持,持系统,资,资料,2.1安全、,优,优质、,经,经济、,环,环保的,目,目标,24,2.2电网分,级,级调度,体,体系及,各,各级调,度,度控制,任,任务,国调1个,网调6个,省调31个,地调300多,县调2000多,电网分,级,级调度,体,体系,国调,华北,东北,华中,华东,西北,南方,北京,天津,河北,内蒙,山西,山东,辽宁,吉林,黑龙,江,湖北,湖南,河南,江西,四川,重庆,上海,江苏,浙江,安徽,福建,陕西,宁夏,青海,甘肃,新疆,西藏,广东,广西,云南,贵州,海南,地市电力调度中心,县电力调度中心,直调厂站,（各级,控,控制任,务,务见P5）,25,2.3广西电,网,网分级,调,调度情,况,况,1）供电,营,营业区,分,分大网,、,、水电2系统,26,2）广西,电,电网公,司,司中调,下,下辖14个地调,，,，40多个县,调,调,3）水电,管,管辖40个县，,目,目前无,省,省调、,地,地调,4）地调,已,已基本,上,上实现,自,自动化,，,，县调,则,则较少,水电集团,南网总调,广西中调,调度,南宁、柳州、桂林、梧州、,北海、钦州、贵港、玉林、,百色、贺州、河池、来宾、,崇左、防城港,县调,隆安、马山、上林、宾阳、,横县、武鸣、柳江、柳城、,鹿寨、融安、阳朔、临桂、,灵川、永福、兴安、合浦、,东兴、灵山、浦北、平南、,北流、陆川、平果、田东、,田阳、宜州、环江、大化、,罗城、东兰、合山、象州、,武宣、忻城、凭祥、扶绥。,县调,融水、三江、全州、,平乐、灌阳、荔浦