电力系统调度自动化-课件.ppt
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1、第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化1ppt课件第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化2ppt课件回顾:回顾:1 1、电力系统调度的任务、电力系统调度的任务 控制整个电力系统的运行方式。控制整个电力系统的运行方式。(1 1)保证供电的保证供电的 质量优良质量优良(2)保证系统运行的经济性保证系统运行的经济性(3)保证较高的安全水平保证较高的安全水平选用具有足够的承受事故冲击能选用具有足够的承受事故冲击能力的运行方式。力的运行方式。(4)保证提供强有力的事故处理措施)保证提供强有力的事故处理措施2 2、电力系统调度自动化的任务、电力系统调度自动化的任务 综合利用电子计算
2、机、远动和远程通信技术,实现电力系综合利用电子计算机、远动和远程通信技术,实现电力系统调度管理自动化,有效的帮助电力系统调度员完成调度任务。统调度管理自动化,有效的帮助电力系统调度员完成调度任务。第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化3ppt课件3 3、电力系统调度自动化的特点:、电力系统调度自动化的特点:“统一调度,分层管理统一调度,分层管理”第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化4ppt课件二、电力系统调度自动化的功能概述二、电力系统调度自动化的功能概述l安全水平是电力系统调度的首要问题安全水平是电力系统调度的首要问题l在电力系统调度自动化的控制系统中,调度中心计算
3、机必在电力系统调度自动化的控制系统中,调度中心计算机必须具有两个功能:须具有两个功能:l其一是其一是与所属电厂及省级调度等进行测量读值、状态信息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,即系统监控系统,即SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition););l另一是另一是本身应具有的协调功能本身应具有的协调功能。l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系统EMS(Ene
4、rgy ManagementSystem)。)。第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化5ppt课件第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化l图图5-3表示了表示了EMS信信息流程的主线,还给息流程的主线,还给出了远方省级调度及出了远方省级调度及远方电厂与调度中心远方电厂与调度中心进行信息交换的功能进行信息交换的功能示意框图。示意框图。二、电力系统调度自动化的功能概述二、电力系统调度自动化的功能概述6ppt课件三、电力系统调度自动化的发展过程三、电力系统调度自动化的发展过程 电力系统调度自动化之前:通信方式电力系统调度自动化之前:通信方式-“-“电话电话”(1 1)电网调度
5、自动化的初级阶段(电网调度自动化的初级阶段(2020世纪世纪5050年代中期)年代中期)布线逻辑式远动技术的采用。布线逻辑式远动技术的采用。“四遥四遥”(2 2)电网调度自动化的第二阶段电网调度自动化的第二阶段(2020世纪世纪6060年代)年代)电子计算机在电力系统调度工作中的应用电子计算机在电力系统调度工作中的应用 出现了电网出现了电网SCADASCADA(Supervisory Control and Data Supervisory Control and Data Acquisition)Acquisition)系统。在系统。在SCADASCADA的基础上,又发展为包括许多高级功能的
6、基础上,又发展为包括许多高级功能的能量管理系统的能量管理系统(Energy Management System(Energy Management System EMSEMS)。(3 3)电网调度自动化系统的快速发展阶段(电网调度自动化系统的快速发展阶段(2020世纪世纪8080年代)年代)随着计算机技术、通信技术和网络技术的飞速发展,随着计算机技术、通信技术和网络技术的飞速发展,SCADASCADAEMSEMS技技术进入了一个快速发展阶段。术进入了一个快速发展阶段。第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化7ppt课件四、四、SCADA/EMSSCADA/EMS系统的子系统划分系统的
7、子系统划分1.支撑平台子系统支撑平台子系统l 支撑平台是整个系统的最重要基础,有一个好的支撑平台,才能真正地支撑平台是整个系统的最重要基础,有一个好的支撑平台,才能真正地实现全系统统一平台,数据共享。实现全系统统一平台,数据共享。l支撑平台子系统包括数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统支撑平台子系统包括数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统运行管理等。运行管理等。2.SCADA子系统子系统 包括数据采集,数据传输及处理,计算与控制,人机界面及告警处理等。包括数据采集,数据传输及处理,计算与控制,人机界面及告警处理等。3.AGC/EDC子系统子系统l自动发电控制和在线经济调度是
8、对发电机出力的闭环自动控制系统,不仅自动发电控制和在线经济调度是对发电机出力的闭环自动控制系统,不仅能够保证系统频率合格,还能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围。能够保证系统频率合格,还能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围。同时,还能使全系统发电成本最低。同时,还能使全系统发电成本最低。第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化8ppt课件4.高级应用软件高级应用软件PAS(Power system Application Software)子系统子系统 包括网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮流、静态安全分析、无功包括网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮流、静态安全分析、无功
9、优化、故障分析及短期负荷预测等高级应用软件优化、故障分析及短期负荷预测等高级应用软件。5.调度员仿真培训系统调度员仿真培训系统DTS(Dispatcher Training Simulator)l包括包括电网仿真电网仿真、SCADAEMS系统仿真系统仿真和和教员控制机教员控制机三部分。调度员三部分。调度员仿真培训与实时仿真培训与实时SCADAEMS系统共处于一个局域网上。系统共处于一个局域网上。lDTS本身由本身由2台工作站组成,一台充当电网仿真和教员机,另一台用来台工作站组成,一台充当电网仿真和教员机,另一台用来仿真仿真SCADA EMS和兼做学员机。和兼做学员机。6.调度管理信息子系统调度
10、管理信息子系统DMIS(Dispatcher Management Information System)l调度管理信息系统属于办公自动化的一种业务管理系统,一般并不属于调度管理信息系统属于办公自动化的一种业务管理系统,一般并不属于SCADA/EMS系统的范围。它与具体电力公司的生产过程、工作方式、系统的范围。它与具体电力公司的生产过程、工作方式、管理模式有非常密切的联系管理模式有非常密切的联系,因此总是与某一特定的电力公司合作开发,因此总是与某一特定的电力公司合作开发,为其服务。当然,其中的设计思路和实现手段应当是共同的。为其服务。当然,其中的设计思路和实现手段应当是共同的。第五章第五章 电
11、力系统调度自动化电力系统调度自动化9ppt课件第五章第五章 电力系统调度自动化电力系统调度自动化五、电力系统调度自动化基本结构五、电力系统调度自动化基本结构发电厂发电厂变电站变电站信息采集和信息采集和命令执行子命令执行子系统系统信息传信息传输子系输子系统统信息收集、信息收集、处理、控制处理、控制子系统子系统人机联人机联系子系系子系统统 厂站端厂站端(RTURTU)信息传信息传输通道输通道调度中心调度中心10ppt课件二、信息采集和命令执行子系统二、信息采集和命令执行子系统 (远动终端(远动终端RTURTU)l1 1、作用、作用 采集各发电厂、变电所中各种表征电力系统运行状态采集各发电厂、变电所
12、中各种表征电力系统运行状态的实时信息,并根据运行需要将有关信息通过信息传输通的实时信息,并根据运行需要将有关信息通过信息传输通道传送到调度中心,同时也接受调度端发来的控制命令,道传送到调度中心,同时也接受调度端发来的控制命令,并执行相应的操作。并执行相应的操作。11ppt课件2 2、功能、功能 可以实现可以实现“四遥四遥”功能:功能:遥测遥测(YC)(YC)、遥信、遥信(YX)(YX)、遥控、遥控(YK)(YK)和遥调和遥调(YT).(YT).l遥测遥测:采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息;采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息;l遥信遥信:采集并传送电力系统中开关量的实时信息;采集并传送
13、电力系统中开关量的实时信息;l遥控遥控:指接收调度中心主站发送的命令信息,执行对断路器指接收调度中心主站发送的命令信息,执行对断路器的分合闸、发电机的开停、并联电容器的投切等操作;的分合闸、发电机的开停、并联电容器的投切等操作;l遥调遥调:指接收并执行调度中心主站计算机发送的遥调命令,指接收并执行调度中心主站计算机发送的遥调命令,如调整发电机的有功出力或无功出力、发电机组的电压、变如调整发电机的有功出力或无功出力、发电机组的电压、变压器的分接头等。压器的分接头等。二、信息采集和命令执行子系统二、信息采集和命令执行子系统 (远动终端(远动终端RTURTU)12ppt课件三、信息传输子系统(信道)
14、三、信息传输子系统(信道)l作用:作用:l信息传输子系统是调度中心和厂站端信息传输子系统是调度中心和厂站端(RTU)(RTU)信息沟通的信息沟通的桥梁桥梁。l将远动终端的各种实时信息上传给主站,把主站发出的各种将远动终端的各种实时信息上传给主站,把主站发出的各种调度命令下达到各有关厂站,即完成主站与远动终端之间信调度命令下达到各有关厂站,即完成主站与远动终端之间信息与命令可靠、准确地传输。息与命令可靠、准确地传输。13ppt课件信息收集处理与控制子系统,是整个电力调度自动化系统的核心。信息收集处理与控制子系统,是整个电力调度自动化系统的核心。由于现代电力系统往往跨区域,由许多发电厂和变电所组由
15、于现代电力系统往往跨区域,由许多发电厂和变电所组成,为了实现对整个电网的监视和控制,调度中心需要收集分成,为了实现对整个电网的监视和控制,调度中心需要收集分散在各个发电厂和变电所的实时信息。散在各个发电厂和变电所的实时信息。由于传输到调度中心的实时信息不可避免地包含各种误差,由于传输到调度中心的实时信息不可避免地包含各种误差,如测量误差、传输误差等,同时还由于设备条件的限制,有些如测量误差、传输误差等,同时还由于设备条件的限制,有些电力系统运行所需的参数无法收集到,为了减小误差,信息处电力系统运行所需的参数无法收集到,为了减小误差,信息处理子系统可以利用收集到的冗余信息,采用理子系统可以利用收
16、集到的冗余信息,采用状态估计状态估计技术,对技术,对无法收集到的参数进行估计,从而得到精确而完整的运行参数。无法收集到的参数进行估计,从而得到精确而完整的运行参数。运行人员根据分析计算的结果,通过分析、综合、判断,从而运行人员根据分析计算的结果,通过分析、综合、判断,从而决定控制策略,并通过控制子系统予以执行。决定控制策略,并通过控制子系统予以执行。该子系统是以计算机为主要组成部分。该子系统是以计算机为主要组成部分。四、四、信息收集处理与控制子系统(调度端)信息收集处理与控制子系统(调度端)14ppt课件电网调度自动化系统的设备构成电网调度自动化系统的设备构成15ppt课件第二节第二节 远方终
17、端远方终端RTURTU一、一、RTURTU的任务的任务1 1数据采集数据采集(1 1)模拟量。)模拟量。采集电网重要测点的采集电网重要测点的P P、Q Q、U U、I I等运行参数,称为等运行参数,称为“遥测遥测”(2 2)开关量。)开关量。如断路器的开或关状态,自动装置或继电保护的工作状态,称如断路器的开或关状态,自动装置或继电保护的工作状态,称为为“遥信遥信”(3 3)数字量。)数字量。如水电厂坝前水位、坝后水位等(由数字式水位计输入),也如水电厂坝前水位、坝后水位等(由数字式水位计输入),也属于属于“遥测遥测”(4 4)脉冲量。)脉冲量。如脉冲电能表的输出脉冲等。如脉冲电能表的输出脉冲等
18、。16ppt课件一、一、RTURTU的任务的任务2 2、数据通信、数据通信 按照预定通信规约的规定,自动循环(或按调度端要求)地向调度端发按照预定通信规约的规定,自动循环(或按调度端要求)地向调度端发送所采集的本厂站数据,并接收调度端下达的各种命令。送所采集的本厂站数据,并接收调度端下达的各种命令。3 3、执行命令、执行命令 根据接收到的调度命令,完成对指定对象的遥控、遥调等操作。根据接收到的调度命令,完成对指定对象的遥控、遥调等操作。4 4、其它功能、其它功能 (1)(1)当地功能:当地功能:对有人值班的较大站点,如果配有对有人值班的较大站点,如果配有CRTCRT、打印机等,可完成显示、打印
19、、打印机等,可完成显示、打印功能;越限告警功能;事件顺序记录功能等。功能;越限告警功能;事件顺序记录功能等。(2)(2)自诊断功能:自诊断功能:程序出轨死机时自行恢复功能;自动监视主、备通信信道及切换功能;程序出轨死机时自行恢复功能;自动监视主、备通信信道及切换功能;个别插件损坏诊断报告等功能。个别插件损坏诊断报告等功能。17ppt课件二、二、RTURTU的结构的结构1 1、RTURTU的硬件结构的硬件结构(1)(1)单单CPUCPU结构的结构的RTURTU硬件基本构成框图硬件基本构成框图适适用用于于小小型型的的发发电电厂厂或或变变电电站!站!18ppt课件多多CPU结构的结构的RTU硬件结构
20、框图硬件结构框图(2)(2)多多CPUCPU结构的结构的RTURTU硬件基本构成框图硬件基本构成框图19ppt课件2 2、RTURTU的软件结构的软件结构多多CPU结构的结构的RTU软件结构框图软件结构框图以多以多CPUCPU结构的结构的RTURTU为例:为例:软件组成:由一个主管理系统程序和多个子系统程序组成软件组成:由一个主管理系统程序和多个子系统程序组成。20ppt课件三、三、模拟量输入通道模拟量输入通道“遥测遥测”模拟量采集的两种方法模拟量采集的两种方法A/DA/D转换方式转换方式电压电压-频率变换技术频率变换技术21ppt课件(一)基于(一)基于A/DA/D变换的模拟量输入电路变换的
21、模拟量输入电路基于基于A/D转换的模拟量采集原理图转换的模拟量采集原理图22ppt课件1 1、电压形成电路的典型原理图、电压形成电路的典型原理图(1 1)电量采集的两种采样方式)电量采集的两种采样方式电量信号电量信号非电量信号非电量信号电量变送器电量变送器或传感器或传感器A/D转换转换计算机计算机标准电信号标准电信号直流采样直流采样交流采样交流采样基于基于A/DA/D变换的模拟量输入电路变换的模拟量输入电路23ppt课件1 1)直流采样)直流采样直流采样方式原理:直流采样方式原理:电量变送器电量变送器 交流电压变送器和交流电流变送器交流电压变送器和交流电流变送器 有功功率变送器和无功功率变送器
22、有功功率变送器和无功功率变送器 有功电能变送器和无功电能变送器有功电能变送器和无功电能变送器 频率变送器频率变送器 功率因数变送器功率因数变送器 直流电压变送器和直流电流变送器直流电压变送器和直流电流变送器 微机电量变送器微机电量变送器电量信号电量信号非电量信号非电量信号电量变送器电量变送器/非电量变送器非电量变送器A/D转换转换计算机计算机直流直流电信号电信号非电量变送器非电量变送器 温度变送器温度变送器 压力变送器压力变送器 流量变送器流量变送器 水位变送器等水位变送器等24ppt课件电量变送器电量变送器05V的直流输出电压的直流输出电压交流电压变送器交流电压变送器交流电流变送器交流电流变
23、送器25ppt课件直流采样的优点:直流采样的优点:软件设计简单,计算简便。软件设计简单,计算简便。对采样值只须作一次比例交换,即可得到被测量的数据,因而对采样值只须作一次比例交换,即可得到被测量的数据,因而采样周期短。在微机应用的初期,此方法得到了广泛的应用。采样周期短。在微机应用的初期,此方法得到了广泛的应用。直流采样的缺点:直流采样的缺点:l采样结果实时性较差;采样结果实时性较差;直流采样输入回路,因要滤去整流后的波纹,往往采用直流采样输入回路,因要滤去整流后的波纹,往往采用R-CR-C滤波回路,其时间常数较大,无法反映被测模拟量的波形,滤波回路,其时间常数较大,无法反映被测模拟量的波形,
24、更不能及时反映被测量的突变。更不能及时反映被测量的突变。l测量精确度受直流变送器的精确度和稳定性的影响。测量精确度受直流变送器的精确度和稳定性的影响。l设备复杂,增加系统的造价。设备复杂,增加系统的造价。1 1)直流采样)直流采样26ppt课件2 2)交流采样)交流采样 交流采样是直接对交流电压和电流的波形进行采样,然后通交流采样是直接对交流电压和电流的波形进行采样,然后通过一定算法计算出其有效值,并计算出过一定算法计算出其有效值,并计算出P P、Q Q等值。等值。交流电压交流电压交流电流交流电流电压传感器(电压传感器(TV)电流传感器(电流传感器(TA)A/D转换转换计算机计算机交流交流电信
25、号电信号27ppt课件交流采样的优点:交流采样的优点:A A、实时性好;、实时性好;它能避免直流采样中整流、滤波环节的时间常数大的影响。它能避免直流采样中整流、滤波环节的时间常数大的影响。B B、能反映原来电流、电压的实际波形、能反映原来电流、电压的实际波形,便于对所测量的结果便于对所测量的结果进行波形分析;进行波形分析;C C、设备简单,可以节约投资。、设备简单,可以节约投资。有功功率和无功功率是通过采样得到的有功功率和无功功率是通过采样得到的u u、i i计算出来的,因计算出来的,因此可以省去有功功率和无功功率变送器,可以节约投资并缩此可以省去有功功率和无功功率变送器,可以节约投资并缩小测
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