Transcript 电力系统调度自动化
第5章
电力系统调度自动化
5.1 概述
一、电力系统调度的基本任务
控制电力系统运行方式,使之在正常和事
故轻况下,安全经济高质量的供电.
保证供电优良的质量
保证系统运行经济性
保证供电安全
保证强有力的事故处理措施
1、保证供电优良的质量
(1)电能质量要求
U=UN, f=fN
(2)措施
∑Pg= ∑Pload
∑Qg= ∑Qload
2、保证系统运行经济性
(1)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
(2)在确定的网络结构下,系统运行经济性取决
于调度方案
大机组比小机组效率高
新机组比旧机组效率高
高压输电比低压输电经济
3、保证供电安全,承受事故冲击
(1)事故原因
外因
雷雨、风暴、雪
鸟兽
内因
设备内部隐患
人员操作水平欠佳
(2)预想事故分析
对运行的系统,预
想若干事故进行分析、
计算,选择适当运行
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
恢复运行
二、电力系统的分区分级调度
国家调度机构
跨省、自治区、直辖市调度机构
省、自治区、直辖市级调度机构
省辖市级调度机构
县级调度机构
国家调度中心
网局调度中心
直属电
厂
省级调度中心
省属电
厂
地区调度中心
地方电
厂
县级调度中心
变电所
直属
变电站
省属
变电站
地方变电
所
三、电力系统调度自动化系统的功能
电力系统监控系统
( SCADA )
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
能量管理系统( EMS )
四、调度自动化的发展
第一阶段: 布线逻辑式远动技术
四遥:遥测、遥信、遥控、遥调
第二阶段:计算机技术
SCADA—— EMS
第三阶段:计算机技术、通信技术、网络技术
集中式——分布式——开放式
5.2 远方终端(RTU)
一、远方终端的概念
远方终端(RTU)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
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
令。
二、远方终端的任务
数据采集
数据通信
执行命令
其他功能
1、数据采集
(1)模拟量:P、Q、U、I
(2)数字量:电厂坝前、坝后水位等
YC
(3)脉冲量:脉冲电能表的输出脉冲(电能计量)
(4)开关量:断路器、隔离开关、继电保护的状态
YX
2、数据通信
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
3、执行命令
根据接收的命令,完成YK、 YT操作
YK: YX
YT: YC
4、其他功能
当地功能:显示、打印
自诊断功能:死机自动恢复,自动监视
主、备用通信信道及切换功能
三、RTU的结构
主CPU
地址总线:选通
分CPU
四、模入模出通道
1、模入通道
逐次逼近式
V/F转换式
(1)逐次逼近式
电压形成回路
低通滤波
采样保持
多路转换开关
A/D转换
电压形成回路
电量变换
强弱电信号隔离
低通滤波
香农定理:采样频率≥2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
多路转换开关:
受CPU控制的高速电子切换开关,
被选通的一路可进入A/D转换器
A/D转换:
模拟天平称重法,最高电压砝码与之比较
电压砝码总和
五、开入开出通道
开入:光电耦合器
开出:光敏三极管
5.3 数据通信的通信规约
一、并行传输与串行传输
1 基本原理
并行传输
机理:8位二进制,8+1根线,每根线传送一位码元
特点:传输速度快(百兆字节/s),通信规约简单
所需信号线多,成本高
应用:传输距离短、高速的场合
串行传输
机理:一回传输线(2根),一个一个码元传输
特点:所需信号线少,成本低
传输速度慢,通信规约复杂
应用:厂、所与调度普遍应用
2 串行数据的发送和接收
3 串行传输的格式
(1)异步传输
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
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
(1,0)或(+1,-1)
数码率:每秒传送码元数,Bd
信息速率:系统每秒传送的信息量,bit
误码率:数据传输后错误码元数与总码元数之比,
10-5或 10-6
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:使检测到的代码中“1”的个数为奇数
有效信息
附加奇校验位
合成码
10100011
1011001
1
1011001[1]
10010011
偶校验:使检测到的代码中“1”的个数为偶数
有效信息
附加奇校验位
合成码
10110011
1011001
0
1011001[0]
10010010
三、数据通信方式
可同时发送和接收数据。4线
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
五、远距离数据通信系统的基本模型
信源:电网中各种信息源, P、Q、U、I等
信源编码器:A/D转换等
信道编码器:保护所传送的信息内容,增加保护码元
调制解调器:将基带数字信号调制传送, 减弱干扰
信道:信号远距离传送的载体
六、数字信号的调制与解调
1 调制与解调的意义
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
直接进行传输波形畸变较大,容易失真
调制器(Modulator)
解调器(Demodulator)
2 调制方法
数字调幅
•数字调频
•数字调相
绝对
相对
七、局域网及其应用
令牌环
以太网
七、局域网及其应用
令牌环
以太网
八、现场总线
RS-422/RS485
实时性差;主从控制
•现场总线
双向串行的多节点数字通信系统
九、通信规约
1 基本问题
(1)概念
(2)内容
语言;操作步骤;查错及其应对方法
(3)组成
代码;控制字符;格式;应答方式;通信方式…
2、种类
循环式通信规约(按约定的次序循环发送)
占用通道多
问答式通信规约(有问必答,无问不答)
多台RTU共用一个通道
提高数据传送速度
通道适应性强
十、通信信道
电力载波通信
光纤通信
微波中继通信
1 电力载波通信
可靠性高
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
2 光纤通信
形式上为有线通信方式
优越的通信性能
3 微波中继通信
频带宽,300MHz~300GHz
抗干扰性强,通信稳定
方向性强
设备复杂,技术要求水平高
5.4 调度中心的计算机系统
1 前置机
(1)值班主机
与系统服务器及SCADA工作站通信
与各RTU通信,通信规约处理
切换装置的动作
设置终端服务器的参数
(2)备用主机
监听值班主机工作情况
监听次要通道的信息
2 终端服务器
16个串行通信口
双备份
64个 RTU需要8台终端服务器
3 切换方式
模式一
模式二
4 通道设备
调制解调器:模拟信号
光电隔离板:数字信号
长线驱动器:数字信号,电缆较长
5.5 自动发电控制
一、AGC的基本功能
1、使发电自动跟踪电力系统负荷变化
2、响应负荷的发电的随机变化,维持电力系统频
率为额定值
3、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
4、对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率
5、监视和调整备用容量,满足电力系统安全要求
二、AGC的一般过程
基点功率Pi
调节功率PR
期望功率P
三、AGC与其他应用软件的关系
发电计划
水电计划
交换计划
检修计划
状态估计
安全约束
四、发电计划
发电计划:火电系统经济调度
水电计划:水火电协调计划
交换计划
自协调方式
电力交易市场模式
协商调度模式
检修计划
发电计划是
EMS中发
电级的核心
应用软件
五、电力系统负荷预测
1 分类
按范围
按时间
系统的负荷预测
母线的负荷预测
超短期负荷预测
短期负荷预测
中期负荷预测
长期负荷预测 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
影响因素:
负荷变化规律
模型
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t的正常
负荷分量
时刻t的天
气敏感负荷
时刻t的特
别事件负荷
时刻t的随机
分量负荷
4 电力系统负荷预测的方法
线性外推法
线性回归法
时间序列法
卡尔曼滤波法
人工神经网络法
灰色理论