1、電力系統(tǒng)控制與調(diào)度自動化 為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性，保證供電質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，必須及時正確獲得電力系統(tǒng)的實(shí)時信息，完整掌握電力系統(tǒng)的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，部分或完全地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)控制與調(diào)度自動化。 本課程主要介紹電力系統(tǒng)控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本要求和構(gòu)成，以及其基本理論和方法。電力系統(tǒng)控制與調(diào)度自動化第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論第一節(jié) 現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性 一、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的概況 20世紀(jì)中葉以來出現(xiàn)的電力系統(tǒng)，是一切工業(yè)系統(tǒng)中規(guī)模最大、層次復(fù)雜、資金和技術(shù)密集的人造復(fù)合系統(tǒng)，是人類工程科學(xué)史上最重要的成就之一。 (一) 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的構(gòu)成 物流(電力流)系統(tǒng)-

2、動態(tài)的電力系統(tǒng) 信息流系統(tǒng)- 電力信息系統(tǒng) 貨幣流系統(tǒng)- 電力交易系統(tǒng) 現(xiàn)代電力系統(tǒng)示意圖第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論現(xiàn)代電力系統(tǒng)的構(gòu)成 貨幣流：電能的市場行為交易活動。 電力流：是指電能的轉(zhuǎn)化和變換、電能傳輸、分配、使用。 信息流：主要是指由傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)構(gòu)成的， 旨在電力系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的監(jiān) 控、保護(hù)、自動控制、調(diào)度自動化等組成的能量 管理系統(tǒng)； 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是由電能的特點(diǎn)決定的。電能的生產(chǎn)、 傳輸和使用具有鮮明的系統(tǒng)性。電能不能大量儲存。電能的生產(chǎn)、輸送、分配以及轉(zhuǎn)換為其他形態(tài)能量的過程，是同時進(jìn)行的。電力系統(tǒng)中瞬間生產(chǎn)

3、的電力，必須等于同一瞬間取用的電力。 電力生產(chǎn)發(fā)電、供電、用電在同一時間內(nèi)完成的特點(diǎn)，決定了發(fā)電、供電、用電時刻要保持平衡，發(fā)供電要隨用電負(fù)荷的瞬時增減而增減。 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論(二) 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 兩個不同的方向發(fā)展，一是電網(wǎng)互聯(lián)，規(guī)模擴(kuò)大， 另一方向是微型電網(wǎng)及分布式發(fā)電。 1）互聯(lián)大電網(wǎng)的優(yōu)越性及其引出的新問題 2）分布式發(fā)電和微型電網(wǎng)的發(fā)展第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論(三) 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)決定了其復(fù)雜性，這種復(fù)雜性決定了現(xiàn)代電力系統(tǒng)必須要有一個強(qiáng)有力的，擁有各種現(xiàn)代化手段的，能夠保證

4、電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的指揮控制中心，即電力系統(tǒng)調(diào)度中心。 二、現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的復(fù)雜性 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 發(fā)電機(jī)組調(diào)速器 發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器 變壓器檔位調(diào)節(jié)開關(guān) 斷路器 調(diào)相機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器 靜止補(bǔ)償器 汽輪機(jī)快關(guān)汽門 發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān) 三、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的可調(diào)可控點(diǎn) 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 自動發(fā)電控制- AGC 自動電壓控制- AVC 自動穩(wěn)定控制- ASC 四、現(xiàn)代電網(wǎng)三大自動控制系統(tǒng)的發(fā)展 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論第二節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的目標(biāo)及分級控制體制一、電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的目標(biāo) 安全- 保證電力系統(tǒng)運(yùn)行安全 優(yōu)質(zhì)- 保證電能符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 經(jīng)濟(jì)-

5、保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 環(huán)保- 保證 符合環(huán)保要求 二、我國電網(wǎng)調(diào)度體系及各級電網(wǎng)調(diào)度的分級控制任務(wù) 為保障電網(wǎng)安全，優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行， 必須由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)對電網(wǎng)實(shí)行 統(tǒng)一調(diào)度，分級管理，分層控制。 五級分層調(diào)度管理國家電網(wǎng)調(diào)度控制中心國調(diào)大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度控制中心網(wǎng)調(diào)省級電網(wǎng)調(diào)度控制中心省調(diào)地市電網(wǎng)調(diào)度控制中心地調(diào)調(diào)度基本原則： 統(tǒng)一調(diào)度，分級管理，分層控制縣級電網(wǎng)調(diào)度控制中心縣調(diào)第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論國調(diào)縣調(diào)網(wǎng)調(diào)省調(diào)地(市)調(diào)樞紐變電站、換流站樞紐變電站、換流站變電站變電站變電站特大型電廠直屬電廠省屬電廠市屬電廠縣屬電廠 收集各大區(qū)網(wǎng)省網(wǎng)信息，監(jiān)視重要監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行工況并統(tǒng)計(jì)分析制作報(bào)表

6、進(jìn)行大區(qū)互聯(lián)系統(tǒng)的各種計(jì)算，校核計(jì)算結(jié)果正確性并向下傳達(dá)處理有關(guān)信息，參與規(guī)劃及各種指標(biāo)制定和審查，做中、長期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析負(fù)責(zé)跨省網(wǎng)的超高壓線路安全運(yùn)行，按規(guī)定的發(fā)用電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和運(yùn)行水平網(wǎng)調(diào)的具體任務(wù)包括實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及有實(shí)用效益的安全分析進(jìn)行負(fù)荷預(yù)計(jì)，制定開停機(jī)計(jì)劃和水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日分配計(jì)劃，閉環(huán)或開環(huán)的指導(dǎo)自動發(fā)電控制省(市)間和有關(guān)大區(qū)電網(wǎng)的供/受電量計(jì)劃編制和分析進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信校核各種分析計(jì)算結(jié)果的正確性并上報(bào)、下傳。進(jìn)行大區(qū)電網(wǎng)繼電保護(hù)定值計(jì)算及其調(diào)整試驗(yàn)大區(qū)電網(wǎng)中系統(tǒng)

7、性事故的處理大區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)性的檢修計(jì)劃安排。統(tǒng)計(jì)、報(bào)表及其它業(yè)務(wù)國調(diào)縣調(diào)網(wǎng)調(diào)省調(diào)地(市)調(diào)樞紐變電站、換流站樞紐變電站、換流站變電站變電站變電站特大型電廠直屬電廠省屬電廠市屬電廠縣屬電廠負(fù)責(zé)省內(nèi)電網(wǎng)的安全運(yùn)行監(jiān)控、操作、事故處理和無功/電壓調(diào)整,并按照規(guī)定的發(fā)電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和運(yùn)行水平實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及有實(shí)用效益的安全分析進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，負(fù)責(zé)省網(wǎng)的安全運(yùn)行，編制省網(wǎng)的運(yùn)行方式，制定開停機(jī)計(jì)劃和水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日分配計(jì)劃和設(shè)備檢修計(jì)劃并下發(fā)，閉環(huán)或開環(huán)的指導(dǎo)自動發(fā)電控制。地區(qū)間和有關(guān)省網(wǎng)的供/受電量計(jì)劃編制和分析進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

8、分析計(jì)算，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信校核各種分析計(jì)算結(jié)果的正確性并上報(bào)、下傳。國調(diào)縣調(diào)網(wǎng)調(diào)省調(diào)地(市)調(diào)樞紐變電站、換流站樞紐變電站、換流站變電站變電站變電站特大型電廠直屬電廠省屬電廠市屬電廠縣屬電廠負(fù)責(zé)區(qū)內(nèi)的運(yùn)行監(jiān)視，遙控、遙調(diào)操作、事故處理和無功/電壓調(diào)整，與省調(diào)和縣調(diào)交換實(shí)時信息。負(fù)責(zé)所轄地區(qū)的用電負(fù)荷管理及負(fù)荷控制監(jiān)控110KV以下等級電網(wǎng)指揮系統(tǒng)的運(yùn)行和倒閘操作。充分發(fā)揮本系統(tǒng)的發(fā)供電設(shè)備能力，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行和對用戶的連續(xù)供電。合理安排運(yùn)行方式，在保證電能質(zhì)量的前提下，使本系統(tǒng)在最佳方式下運(yùn)行 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論三、調(diào)度計(jì)劃的具體內(nèi)容 根據(jù)國內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和慣例，一般分為年

9、調(diào)度計(jì)劃， 季（月）調(diào)度計(jì)劃及日調(diào)度計(jì)劃。其中具有實(shí)際操作意義 的是月調(diào)度計(jì)劃和日調(diào)度計(jì)劃。 四、調(diào)度指令的發(fā)布和執(zhí)行 值班調(diào)度員， 調(diào)度操作票。 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論五、各級電網(wǎng)調(diào)度的日?；竟ぷ?1）預(yù)測負(fù)荷 2）編制電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式 3）指揮正常運(yùn)行時的倒閘操作 4）指揮電網(wǎng)事故處理 5）負(fù)責(zé)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 6）負(fù)責(zé)電網(wǎng)其它一些綜合性計(jì)劃 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論第三節(jié) 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)與配電自動化系統(tǒng)一、電網(wǎng)調(diào)度自動化與電力系統(tǒng)的綜合自動化 電力系統(tǒng)自動化分類 信息就地處理的自動化系統(tǒng)信息集中處理的自動化系統(tǒng) 繼電保護(hù) 勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 按頻率自動減負(fù)荷裝置

10、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng) 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論二、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)按功能的分類 1）監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) SCADA 2) SCADA+AGC+EDC 3) 能量管理系統(tǒng)EMS 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成 可分為調(diào)度端設(shè)備、場站端設(shè)備、遠(yuǎn)動通道三大部分 1) 信息收集和執(zhí)行子系統(tǒng) 2) 信息傳輸子系統(tǒng) 3) 信息處理及運(yùn)行狀態(tài)分析和控制子系統(tǒng) 4) 人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng) 調(diào)度自動化系統(tǒng)功能構(gòu)成示意圖 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論一、電網(wǎng)調(diào)度自動化發(fā)展的初級階段 布線邏輯式遠(yuǎn)動技術(shù)的采用。主要內(nèi)容是“四遙”即遙測(YC)、遙信(YX)、遙控(YK

11、)和遙調(diào)(YT)。 安裝于各廠站的遠(yuǎn)動裝置，采集各機(jī)組出力、各線路潮流和各母線電壓等實(shí)時數(shù)據(jù)，以及各斷路器等開關(guān)的實(shí)時狀態(tài)，然后通過遠(yuǎn)動通道傳給調(diào)度中心，并直接顯示在調(diào)度臺的儀表和系統(tǒng)模擬屏上。 遠(yuǎn)動技術(shù)還進(jìn)一步提供了遙控、遙調(diào)的手段，采用這些手段，可以在調(diào)度中心直接對某些開關(guān)進(jìn)行合閘和斷開的操作，對發(fā)電機(jī)的出力進(jìn)行調(diào)節(jié)。第四節(jié) 電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的發(fā)展歷程及展望第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 二、電網(wǎng)調(diào)度自動化發(fā)展的第二階段 電子計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)調(diào)度工作中的應(yīng)用。 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式越來越復(fù)雜，人們對電能質(zhì)量及供電可靠性的要求越來越高，對系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也越來越重視。全面解決這

12、些問題，就需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。 計(jì)算機(jī)因此參與了電力系統(tǒng)監(jiān)測及控制，出現(xiàn)了SCADA系統(tǒng)，出現(xiàn)了AGC/EDC及安全分析等功能，在此基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了包含許多高級功能的EMS系統(tǒng)。 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 三、電網(wǎng)調(diào)度自動化發(fā)展的快速階段 近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，SCADAEMS技術(shù)進(jìn)入了一個快發(fā)展階段。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置發(fā)生了很大的變化，功能也越來越豐富，在短短數(shù)年間就經(jīng)歷了從集中式到分布式又到開放分布式的三代推進(jìn)， 用戶已經(jīng)遍及國內(nèi)各省市地區(qū)。 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 EMS系統(tǒng)的發(fā)展方向- 即插即用的開放式系統(tǒng) 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展

13、和電力體制改革的深化，為保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并為電力市場化運(yùn)作提供技術(shù)支持，電力調(diào)度中心可能同時運(yùn)行多個應(yīng)用系統(tǒng)。例如能量管理系統(tǒng)(EMS)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)(DMS)和電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)等；每個系統(tǒng)中可能同時包括了多個應(yīng)用。 系統(tǒng)要滿足分布性，可移植性，互操作性。 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 基于GPS統(tǒng)一時鐘的EMS及動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng) 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)展望 開放式系統(tǒng)發(fā)展方向 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 配電自動化系統(tǒng)是可以使電力企業(yè)在遠(yuǎn)方以實(shí)時方式監(jiān)視、 協(xié)調(diào)和操作各種配電設(shè)備的系統(tǒng)（DAS）。 其具體功能有： 監(jiān)視- 采集狀態(tài)量，判定配電系統(tǒng)實(shí)時狀態(tài) 控制- 控制配電設(shè)備，改變當(dāng)前配電系統(tǒng)工況 保護(hù)- 自動識別故障點(diǎn)，進(jìn)行故障隔離 四、配電自動化系統(tǒng) 第一章 電力系統(tǒng)控制及其自動化概論 配電自動化是利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)