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第 5 章 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=U N , f=f N （ 2 ）措施 ∑P g = ∑P load ∑Q g = ∑Q load. 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.

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第 5 章 电力系统调度自动化

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  1. 第5章 电力系统调度自动化

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. （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。 3、保证供电安全，承受事故冲击

  6. 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

  7. 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

  8. 国家调度中心 网局调度中心 省级调度中心 地区调度中心 县级调度中心 直属电厂 省属电厂 直属 变电站 省属 变电站 地方变电所 地方电厂 变电所

  9. 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 ）

  10. 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

  11. 5.2 远方终端（RTU）

  12. 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。

  13. 二、远方终端的任务 • 数据采集 • 数据通信 • 执行命令 • 其他功能

  14. 1、数据采集 （1）模拟量：P、Q、U、I YC （2）数字量：电厂坝前、坝后水位等 （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

  15. 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 2、数据通信

  16. 3、执行命令 根据接收的命令，完成YK、 YT操作 • YK： YX • YT： YC

  17. 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

  18. 三、RTU的结构 主CPU 地址总线：选通 分CPU

  19. 四、模入模出通道 1、模入通道 • 逐次逼近式 • V/F转换式

  20. （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

  21. 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

  22. 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

  23. 五、开入开出通道 开入：光电耦合器 开出：光敏三极管

  24. 5.3 数据通信的通信规约

  25. 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

  26. 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

  27. 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

  28. 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 • 偶校验：使检测到的代码中“1”的个数为偶数 有效信息 1011001 附加奇校验位 1 合成码 1011001[1] 10100011 10010011 10110011 10010010 有效信息 1011001 附加奇校验位 0 合成码 1011001[0]

  29. 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

  30. 信源：电网中各种信息源， P、Q、U、I等 五、远距离数据通信系统的基本模型 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

  31. 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） 六、数字信号的调制与解调

  32. 数字调幅 数字调频 数字调相 绝对 相对 2 调制方法

  33. 令牌环 以太网 七、局域网及其应用

  34. 八、现场总线 七、局域网及其应用 • 令牌环 • 以太网 • 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

  35. 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…

  36. 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

  37. 十、通信信道 • 电力载波通信 • 光纤通信 • 微波中继通信

  38. 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 1 电力载波通信

  39. 形式上为有线通信方式 优越的通信性能 2 光纤通信

  40. 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

  41. 5.4 调度中心的计算机系统

  42. 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

  43. 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

  44. 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

  45. 5.5 自动发电控制

  46. 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

  47. 二、AGC的一般过程 • 基点功率Pi • 调节功率PR • 期望功率P

  48. 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

  49. 发电计划是EMS中发电级的核心应用软件 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

  50. 五、电力系统负荷预测1 分类 按范围 按时间 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

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