第五章电力系统调度自动化 第一节电力系统调度的主要任务 保证供电质量优良 电力系统首先应该尽可能地满足用户的用电要求,即其发送的有功功率与无 功功率应该满足 ∑?g-∑ (5-1) ∑Qx-∑Qm=0 式中P、P-—i电厂发送的有功功率及j用户或线路消耗的有功功率; Qg、Q 电厂发送的无功功率及j用户或线路消耗的无功功率 这样就使系统的频率与各母线的电压都保持在额定值附近,即保证了用户得到质 量优良的电能 二 保证系统运行的经济性 1)电力系统的设计:电厂厂址的选择与布局、燃料的种类与运输途径、输电线 路的长度与电压等级等 2)对于一个已经投入运行的系统,其发供电的经济性就取决于系统的调度方案 了。一般说来,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。但调度时首先要考虑系统的全局,要保证必要的安全水平 所以要合理安排备用容量的分布,确定主要机组的出力范围等。 3)电力系统的经济调度是一项实时性很强的工作,在使用了计算机以后,这项 任务已基本完成了。 三、保证较高的安全水平一一选用具有足够的承受事故冲击能力的运行 方式 1)事故是难免的,但是一个系统承受事故冲击的能力却与调度水平密切相 关 2)无论在设计工作中,还是在运行调度中都是采用预想事故的方法,即对 于一个正在运行的系统,必须根据规定预想几个事故,然后进行分析、 计算 3)由于系统的数据与信息的数量很大,负荷又在经常变动,要对系统进行 预想事故分析,也只在电子数字计算机应用于调度工作后,才有了实现 的可能。 四、保证提供强有力的事故处理措施 1)事故发生后,面对受到损伤严重或遭到破坏了的电力系统,调度人员的 任务是及时采取强有力的事故处理措施,调度整个系统,是对用户的供 电能够尽快地恢复,把事故造成的损失减少到最小,把一些设备超限运 行的危险性及早排除。 2)大事故则往往造成频率下降,系统振荡甚至系统稳定破坏,系统被解列
第五章 电力系统调度自动化 第一节 电力系统调度的主要任务 一、 保证供电质量优良 电力系统首先应该尽可能地满足用户的用电要求，即其发送的有功功率与无 功功率应该满足 − = − = 0 0 j fh j i g i j fh j i g i Q Q P P (5-1) 式中 Pgi、 Pfh j ——i 电厂发送的有功功率及 j 用户或线路消耗的有功功率； Qgi 、Qfh j——i 电厂发送的无功功率及 j 用户或线路消耗的无功功率。 这样就使系统的频率与各母线的电压都保持在额定值附近，即保证了用户得到质 量优良的电能。 二、 保证系统运行的经济性 1）电力系统的设计：电厂厂址的选择与布局、燃料的种类与运输途径、输电线 路的长度与电压等级等 2）对于一个已经投入运行的系统，其发供电的经济性就取决于系统的调度方案 了。一般说来，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。但调度时首先要考虑系统的全局，要保证必要的安全水平， 所以要合理安排备用容量的分布，确定主要机组的出力范围等。 3）电力系统的经济调度是一项实时性很强的工作，在使用了计算机以后，这项 任务已基本完成了。 三、 保证较高的安全水平——选用具有足够的承受事故冲击能力的运行 方式 1）事故是难免的，但是一个系统承受事故冲击的能力却与调度水平密切相 关 2）无论在设计工作中，还是在运行调度中都是采用预想事故的方法，即对 于一个正在运行的系统，必须根据规定预想几个事故，然后进行分析、 计算 3）由于系统的数据与信息的数量很大，负荷又在经常变动，要对系统进行 预想事故分析，也只在电子数字计算机应用于调度工作后，才有了实现 的可能。 四、 保证提供强有力的事故处理措施 1）事故发生后，面对受到损伤严重或遭到破坏了的电力系统，调度人员的 任务是及时采取强有力的事故处理措施，调度整个系统，是对用户的供 电能够尽快地恢复，把事故造成的损失减少到最小，把一些设备超限运 行的危险性及早排除。 2）大事故则往往造成频率下降，系统振荡甚至系统稳定破坏，系统被解列
成几部分,造成大面积停电,此时要求调度人员必须采用强有力的措施 使系统尽快恢复正常运行 3)从目前情况来看,调度计算机还没有正式涉及事故处理方面的功能,仍 是自动按频率减负荷、自动重合闸、自动解列、自动制动、自动快关汽 门、自动加大直流输电负载等,有当地直接控制,不由调度进行启动的 些“常规”自动装置在事故处理方面发挥着强有力的作用。 4)在恢复正常运行方面,目前还完全靠人工处理,计算机只能提供一些事 故后的实时信息,加快恢复正常运行的过程。由此可见,电力系统调度 自动化的任务仍是十分艰巨的。 第二节电力系统的分区、分级调度 )电力系统的输出线路与变电站分不同的电压等级 2)我国的大电力系统一般分三级调度 血减们[][减电啊 省属变电 [如[ 图5-1分级调度示意图 图5-2分级调度结构 3)分级调度较为合理的技术原因是高压网络传送的功率大,影响着该系 统的全局,如果故障只是发生在低压网络、高压网络则受影响较小 4)从网络结构上看,低压网络,特别是城市供电网络,往往线路繁多, 构图复杂,而高压网络则线路反而少些。 5)对高压网络运行状态的分析与控制倍加注意,对其运行数据与信息的 收集与处理、运行方式的分析与监视等都作得十分严谨 6)分级调度使得等值网络法的概念在各调度中心分析所属网络的运行 状态时,得到了广泛的应用。即“待分析系统”和“外部系统”,“纯 负 荷 和 统 效 图5-3待分析系统的等值网络框图 图5-4分区调度联合系统示意图 发 电 机 7)分级调度可以使各级调度所需掌握的实时数据和信息大为减少,使信 息的传输合理分散,从而大大减少远动装置与远动通道的投资
成几部分，造成大面积停电，此时要求调度人员必须采用强有力的措施 使系统尽快恢复正常运行。 3）从目前情况来看，调度计算机还没有正式涉及事故处理方面的功能，仍 是自动按频率减负荷、自动重合闸、自动解列、自动制动、自动快关汽 门、自动加大直流输电负载等，有当地直接控制，不由调度进行启动的 一些“常规”自动装置在事故处理方面发挥着强有力的作用。 4）在恢复正常运行方面，目前还完全靠人工处理，计算机只能提供一些事 故后的实时信息，加快恢复正常运行的过程。由此可见，电力系统调度 自动化的任务仍是十分艰巨的。 第二节 电力系统的分区、分级调度 1) 电力系统的输出线路与变电站分不同的电压等级。 2) 我国的大电力系统一般分三级调度。 3) 分级调度较为合理的技术原因是高压网络传送的功率大，影响着该系 统的全局，如果故障只是发生在低压网络、高压网络则受影响较小。 4) 从网络结构上看，低压网络，特别是城市供电网络，往往线路繁多， 构图复杂，而高压网络则线路反而少些。 5) 对高压网络运行状态的分析与控制倍加注意，对其运行数据与信息的 收集与处理、运行方式的分析与监视等都作得十分严谨。 6) 分级调度使得等值网络法的概念在各调度中心分析所属网络的运行 状态时，得到了广泛的应用。即“待分析系统”和“外部系统”，“纯 负 荷 ” 和 “ 等 效 发 电 机” 7) 分级调度可以使各级调度所需掌握的实时数据和信息大为减少，使信 息的传输合理分散，从而大大减少远动装置与远动通道的投资。 图 5-3 待分析系统的等值网络框图 图 5-4 分区调度联合系统示意图 图 5-1 分级调度示意图 图 5-2 分级调度结构
8)联合电力系统中各有自己的中心调度与分级调度,然后又有联络线将 A、B两系统联络起来。 9)联络线上的潮流是联调规定的,联调更接近于管理机构的职能。 第三节电力系统调度自动化控制系统简介 电力系统调度自动化控制系统的功能概述 1)电力系统运行的经济性是指对全系统进行统一控制后的经济运行。 2)安全水平是电力系统调动的首要问题,对一些会使整个系统受到严重危害的 局部故障,必须从调度方案的角度进行预防处理,从而确定当时的运行方式 3)电力系统是必须进行统一调动的,分层结构正是电力系统统一调度的具体实 4)图中的每个矢量表示实现统一调度时的必要信息的双向交换。这些信息包括 电压、电流、有功功率等地测量读值,开关与重要保护的状态信号、调节器 的整定值、开关状态改变等及其它控制 信息。 「人工输入 5)测量读值与运行状态信号这类的信息 管理资料 协调功能 般由下层往上层传送,而控制信息是由 EMS CADA 调度中心发出,控制所管辖范围内电厂、 变电站内的设备。这类控制信息大都是 CADA 全系统运行的安全水平与经济性所必需远方发电厂CDo (远方省调EMS 的 6)调度中心计算机必须具有两个功能,其 图5-5EMS功能组合示意 是与所属电厂及省级调度等进行测量 读值、状态信息及控制信号的远距离的可靠性髙的双向交换,简称为电力系 统监控系统,即 SCADA( Supervisory Control and Data Acquisition) 7)另一是本身应具有的协调功能。具有这两种功能的电力系统调度自动化系统 称为能量管理系统EMS( Energy Management System)。 8)省级调度也有对其所属电厂与网络在一定范围内进行调度的任务,所以它也 配有自己的EMS系统,不过规模较调度中心的小 9)远方厂、站不再需要协调功能,只需具备 SCADA功能。称为远方终端装置 (或远动终端)RTU 10)由RTU经通道输出(或输入)的各类信息都是统一规范了的并能自动检 错的数字信息,以向调度所提供该厂、站的实时运行状况 电力系统调度自动化系统发展阶段的回顾
8) 联合电力系统中各有自己的中心调度与分级调度，然后又有联络线将 A、 B 两系统联络起来。 9) 联络线上的潮流是联调规定的，联调更接近于管理机构的职能。 第三节 电力系统调度自动化控制系统简介 一、 电力系统调度自动化控制系统的功能概述 1）电力系统运行的经济性是指对全系统进行统一控制后的经济运行。 2）安全水平是电力系统调动的首要问题，对一些会使整个系统受到严重危害的 局部故障，必须从调度方案的角度进行预防处理，从而确定当时的运行方式。 3）电力系统是必须进行统一调动的，分层结构正是电力系统统一调度的具体实 施。 4）图中的每个矢量表示实现统一调度时的必要信息的双向交换。这些信息包括 电压、电流、有功功率等地测量读值，开关与重要保护的状态信号、调节器 的整定值、开关状态改变等及其它控制 信息。 5）测量读值与运行状态信号这类的信息一 般由下层往上层传送，而控制信息是由 调度中心发出，控制所管辖范围内电厂、 变电站内的设备。这类控制信息大都是 全系统运行的安全水平与经济性所必需 的。 6）调度中心计算机必须具有两个功能，其 一是与所属电厂及省级调度等进行测量 读值、状态信息及控制信号的远距离的可靠性高的双向交换，简称为电力系 统监控系统，即 SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）； 7）另一是本身应具有的协调功能。具有这两种功能的电力系统调度自动化系统 称为能量管理系统 EMS（Energy Management System）。 8）省级调度也有对其所属电厂与网络在一定范围内进行调度的任务，所以它也 配有自己的 EMS 系统，不过规模较调度中心的小。 9）远方厂、站不再需要协调功能，只需具备 SCADA 功能。称为远方终端装置 （或远动终端）RTU。 10） 由 RTU 经通道输出（或输入）的各类信息都是统一规范了的并能自动检 错的数字信息，以向调度所提供该厂、站的实时运行状况。 二、 电力系统调度自动化系统发展阶段的回顾 图 5-5 EMS 功能组合示意 图 SCADA 管理资料 人工输入 协调功能 （调度中心） EMS RTU SCADA (远方发电厂SCADA) (远方省调EMS)
表计mo 表计m 远动L远动通道远动 模拟协调计算机 信号° o控制 图5-7远动化EMS示意框图 1)电话。即人工通信。无论是对系统运行状态进行监控的“ SCADA” 信息交换功能,还是调度中心进行的协调功能,都是由人工来完成的。 功率读值mo °设备功率m 电压读值o 母线电压n 人}电话通道 人-人工协 关位置信号i 开关状态i 控制 厂、站操作盘 调度所模拟盘 图5-6人工电话调度示意框图 2)远动技术。“三遥”(即遥测、遥信、遥控)。远动装置将远方厂、站 运行设备的测量读值,运行状态等通过硬件联系,有远动通道将信息 送至调度所;模拟计算机被用来实现调度所的协调功。这种监视系统 般称为硬线监控系统( Hard Wired SCADA),在加上模拟机的协调 功能,应该说,技术意义上的能连管理系统(EMS)已经开始形成 了 表计m 表计m 表计 表计n 远动通道远 信息 -[模拟协调计算机 信号 信号i 控制 控制 图5-7远动化EMS示意框图 3)运用计算机技术建立的能量管理系统EMS。实时测量读值及设备状 态可以存储起来,准备调度端的随时提取,取消了步进器;由于调度 中心的协调功能是通过计算机的程序实现的,它与 SCADA系统的信 息接口就不再存在任何困难。 SCADA 程序包 测量子系统 跳闸合闸 信号子系统 停止起动 U 子系统 测量读值 制子系统 状态信号 限额数据 据 报警 图5-8能量管理系统EMS示意图
1） 电话。即人工通信。无论是对系统运行状态进行监控的“SCADA” 信息交换功能，还是调度中心进行的协调功能，都是由人工来完成的。 2） 远动技术。“三遥”（即遥测、遥信、遥控）。远动装置将远方厂、站 运行设备的测量读值，运行状态等通过硬件联系，有远动通道将信息 送至调度所；模拟计算机被用来实现调度所的协调功。这种监视系统 一般称为硬线监控系统（Hard Wired SCADA），在加上模拟机的协调 功能，应该说，技术意义上的能连管理系统（EMS）已经开始形成 了。 3） 运用计算机技术建立的能量管理系统 EMS。实时测量读值及设备状 态可以存储起来，准备调度端的随时提取，取消了步进器；由于调度 中心的协调功能是通过计算机的程序实现的，它与 SCADA 系统的信 息接口就不再存在任何困难。 远动通道 信息 远动 信息 远动 人 模拟协调计算机 表计m 表计n 控制j 信号i 表计m 表计n 控制j 信号i 图 5-7 远动化 EMS 示意框图 功率读值m 电压读值n 控制 开关位置信号i 设备功率m 母线电压n 控制开关状态i 调计算 人 人工协 电话通道 人 人 厂、站操作盘 调度所模拟盘 图 5-6 人工电话调度示意框图 远动通道 信息 远动 信息 远动 人 模拟协调计算机 表计m 表计n 控制j 信号i 表计m 表计n 控制j 信号i 图 5-7 远动化 EMS 示意框图 测量子系统 信号子系统 控制子系统 SCADA SCADA 程序包 程序包 器 调 解 制 调 器 储 存 器 储 存 器 调 解 制 调 联系 人机 联系 人机 CPU CPU (RTU) (CRT) ) ( 计算机 调度 系统运行状态显示 协调程序包 子系统 合 断 站校验 跳闸 合闸 下调 上调 停止 起动 状态信号 报警 测量读值 限额数据 计算数据 厂、站端 调度中心端 图 5-8 能量管理系统 EMS 示意图
例如由调度中心向某厂或省调传送一些设备的限额数据 功能码规定了数据的性质 数据地址规定了被指定限额的设备 数据则是限额的数值 图(b)则表示数据已被RTU正确接收的回答。 图5-10是国外资料关于 厂、站端一一调度端 EMS发展过程介绍,从中可功能码数据地址数据功能码数据地址 以看出电力系统调度自动 次数据传送信息 化发展的概况。 图5-9传送批次数据的信息程序示意图 9501960197019801990 模拟式AGC 硬线式 SCADA 数字式AGC 数字式SCAD 网络分析 分布系统 关系型数据库 网络信息 图5-10EMS发展概况图
例如由调度中心向某厂或省调传送一些设备的限额数据： 功能码规定了数据的性质 数据地址规定了被指定限额的设备 数据则是限额的数值； 图（b）则表示数据已被 RTU 正确接收的回答。 图5-10是国外资料关于 EMS 发展过程介绍，从中可 以看出电力系统调度自动 化发展的概况。 模拟式AGC 数字式AGC 数字式SCADA 硬线式SCADA 彩显网络分析 关系型数据库 网络信息 分布系统 1950 1960 1970 1980 1990 图 5-10 EMS 发展概况图 调度端 — —厂、站端 厂、站端 — —调度端 功能码 数据地址 数据 功能码 数据地址 批次数据传送信息 通知信息 (a) (b) 图 5-9 传送批次数据的信息程序示意图