电力系统运行控制及其自动化概论.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,第一章 电力系统运行控制及其自动化概论,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,第一章 电力系统运行控制及其自动化概论,第一章,电力系统运行,控制及其自动化概论,广西大学电力系统最优化研究所,1,电力系统运行控制及其自动化概论,第1页,内容提要,一,.,电力系统运行控制复杂性,二,.,运行控制目标及分级体系,三,.,电网调度自动化系统,四,.,电网调度自动化技术发展,五,.,智能电网与智能电力系统,2,电力系统运行控制及其自动化概论,第2页,一,.,电力系统运行控制复杂性,1.1,电力系统是复杂大系统,1.1.1,以销定产，即发即用，功率平衡,50.0Hz,49.8,50.2,发 电,用 电,3,电力系统运行控制及其自动化概论,第3页,1.1.2,系统庞大，覆盖面广，包括千家万户,发电,用电,输电,变电,配电,RTU,RTU,RTU,数据采集和传输,应用服务器,电 网 调 度,通信服务器,4,电力系统运行控制及其自动化概论,第4页,1.1.3,西电东送，南北互联，全国联网,华中,华东,华北,东北,南方,西北,0,50,100,150,200,250,300,美,俄,日,中,加,德,建国早期：发电量第25位,装机容量第21位,均已跃居第 2位,GW,350,5,电力系统运行控制及其自动化概论,第5页,1）自然灾害引发事故,华中电网“2.72.16”大面积冰闪,华东电网“6.14”任上5237、5238线相继跳闸,年浙江、福建电网“8.10”受超强台风“桑美”影响,20辽宁电网“3.43.9”暴雪造成多条线路跳闸,20广西、湖南、贵州冰灾造成大面积停电,2）一次设备故障引发事故,华东电网“2.21”500kV徐行变500kV系统全停,年吉林电网“4.6”220kV长春变电站电缆停电,年福建电网“9.5”500kV福州变220kV母线停电,1.1.4,事故影响面大，危害严重,6,电力系统运行控制及其自动化概论,第6页,3）安全自动装置及继电保护装置异常引发事故,20江西电网“2.12”220kV上饶变电站全停,20“11.10”华中、川渝电网解列,20“6.21”葛南直流双极闭锁,4）控制及辅助系统故障引发事故,四川电网“10.13”二滩电厂监控系统死机,年华东电网“2.19”局部电网解列,20“11.20”龙政直流双极闭锁,5）通信及自动化设备事故,20华中电网“2.7”通信光缆中止,20宁夏电网“1.6”220kV吉青线OPGw光缆中止,20华东电网“11.28堡汊5253、堡湾5254线跳闸,7,电力系统运行控制及其自动化概论,第7页,6）人员责任事故,年青海电网“57”格尔木电网与主网解列,20华中电网“1213”湖南电网与华中主网解列,20西藏电网“18”藏中电网瓦解,7）外力破坏事故,福建电网“617”220kV红山变电站全停,20青海电网“14”海西电网与主网解列,20河南电网“630”220kV商丘变电站全停,20黑龙江电网“73”220kV梨树变电站全停,8）电网振荡,20蒙西电网“91”低频振荡,20华中电网“1029”较大范围功率振荡,20“71”华北华中联网系统较大范围功率振荡,8,电力系统运行控制及其自动化概论,第8页,9）涉网电厂事故,四川电网“5.18”二滩电厂安控误切机事故,年华北电网“4.17”多台大机组以及多条500kV线路跳闸,20“3.12”柳州电厂2#机组跳闸,20四川电网“8.29”龚嘴上厂全停,20“10.11”三峡电厂多台机组跳闸,10）重大国际电网事故,年“8.14”美加大停电,20“5.25”莫斯科大停电,20“9.12”洛杉矶大停电,20“11.4”欧洲大停电,电网经典事故分析(1999-20)国家电力调度通信中心,9,电力系统运行控制及其自动化概论,第9页,1.2,电力系统可调可控,1.2.1,电力系统可调可控点,调速器,调整发电机有功出力,(P,G,),调频器,调整发电机输出频率,(f),发动机励磁调整器,调整发电机无功出力,(Q,G,),调相机励磁调整器,调整调相机无功出力,(Q,O,),静止赔偿器,调整其无功出力,(Q,O,),变压器分接头,调整变压器副边电压,(V,2,),断路器,控制投切,(C,P,D,),10,电力系统运行控制及其自动化概论,第10页,发电,用电,输电,变电,配电,RTU,RTU,RTU,数据采集和传输,应用服务器,电 网 调 度,通信服务器,调速器,(PG),、发动机励磁调整器,(QG),、调相机励磁调整器,(QO),、变压器分接头,(V2),、断路器,(C,PL),、静止赔偿器,(QO),等,11,电力系统运行控制及其自动化概论,第11页,二,.,电网运行控制目标及分级体制,2.1,安全、优质、经济、环境保护目标,2.1.1,确保系统安全运行,（,1,）与运行管理相关电网稳定事故（,P3,）,分类,运行管理方面问题,事故比,%,静态稳定破坏,对正常或检修运行方式未做稳定分析，因PD增加或PG降低，造成时尚不平衡,16.6,因为无功不足，线路长，负荷重，或将发电机励磁退出或减小，造成电压下降或电压瓦解。,10.5,动态稳定破坏,对发电机失磁破坏稳定未做分析和预防,15.7,环网运行不妥，或无相因解列方法,14.8,未考虑严重故障，又未采取有效方法,5.7,未考虑低压电网故障对稳定影响,8.6,合 计,71.9,12,电力系统运行控制及其自动化概论,第12页,美加,8.14,大停电事故介绍（,1,）,.8.14,美、加大停电范围卫星图,13,电力系统运行控制及其自动化概论,第13页,停电地域包含美国密西根、俄亥俄、宾夕法尼亚、纽约、,康涅狄格、,新泽西北部、马萨诸塞、佛蒙特,8,州和加拿大安大略、魁北克,2,省等,美加,8.14,大停电事故介绍（,2,）,14,电力系统运行控制及其自动化概论,第14页,俄亥俄州停电事故发生过程,美加,8.14,大停电,事故介绍（,3,）,15,电力系统运行控制及其自动化概论,第15页,2.1,安全、优质、经济、环境保护目标,（,2,）确保系统安全运行办法,系统“强大”，发电能力和电气设备裕度足够,保护装置灵敏可靠,调度员知识、经验和技术水平,调度装备自动化程度,运行方式合理，备用足够，定时运行预想分析,防事故演练及事故处理得力,16,电力系统运行控制及其自动化概论,第16页,2.1,安全、优质、经济、环境保护目标,2.1.2,提供优质电能,（,1,）波形,要求：提供正弦波,办法：自动检测并消除谐波影响,（,2,）频率,要求：,500.2Hz,办法：一次调频、二次调频，自动切负荷,（,3,）电压,要求：,5%U,N,办法：发电机、变压器调压，无功赔偿,17,电力系统运行控制及其自动化概论,第17页,2.1.3,电力二次系统分区结构,4.,纵向认证,3.,横向隔离,电力数据网,或,发电数据网,控制区,生产区,管理区,信息区,电力调度数据网,SPDnet,生产控制区,管理信息区,防火墙,2.,网络专用,1.,安全分区,18,电力系统运行控制及其自动化概论,第18页,纵向认证,2.1.3,电力二次系统分区结构,19,电力系统运行控制及其自动化概论,第19页,2.1.3,各分区数据总体结构,20,电力系统运行控制及其自动化概论,第20页,2.1.3,电力二次系统分区结构,21,电力系统运行控制及其自动化概论,第21页,2.1.4,电力系统运行经济性,（,1,）经济调度：燃料费用最小,（,2,）优化调度：满足多个目标，大规模非线性问题,（,3,）,OPF,在线应用（清华,-,上海项目、南瑞,-,苏丹项目）,附录：,广西电网企业项目,基于当代内点理论水火电力系统最优调度策略软件包,2.1,安全、优质、经济、环境保护目标,22,电力系统运行控制及其自动化概论,第22页,2.1.5,符合环境保护要求,（,1,）,节能发电调度,（,2,）基于优化理论,CPS,标准下,AGC,控制,广西科技进步二等奖，在世界上首次提出了,“,满足,CPS,标准,AGC,最优控制数学模型,”,和,“,满足,CPS,标准,AGC,最小调整容量模型,”,，将问题归结为混合整数非线性最优化问题，并用当代内点理论对互补最优化问题进行在线求解。系统在广西电网企业投运后取得良好效果和经济效益：每年,AGC,调整次数降低,56%,，增发水电,15.03,亿千瓦时，降低煤耗,54.1,万吨，降低二氧化碳排放,141.8,万吨，直接经济效益,1.797,亿元。,附录：,南方电网（广西）,节能发电调度技术支持系统资料,2.1,安全、优质、经济、环境保护目标,23,电力系统运行控制及其自动化概论,第23页,2.2,电网分级调度体系及各级调度控制任务,国调,1,个,网调,6,个,省调,31,个,地调,300,多,县调,多,电网分级调度体系,国调,华北,东北,华中,华东,西北,南方,北京,天津,河北,内蒙,山西,山东,辽宁,吉林,黑龙,江,湖北,湖南,河南,江西,四川,重庆,上海,江苏,浙江,安徽,福建,陕西,宁夏,青海,甘肃,新疆,西藏,广东,广西,云南,贵州,海南,地市电力调度中心,县电力调度中心,直调厂站,（各级控制任务见,P5,）,24,电力系统运行控制及其自动化概论,第24页,2.3,广西电网分级调度情况,1,）供电营业区分大网、水电,2,系统,25,电力系统运行控制及其自动化概论,第25页,2,）广西电网企业中调下辖,14,个地调，,40,多个县调,3,）水电管辖,40,个县，当前无省调、地调,4,）地调已基本上实现自动化，县调则较少,水电集团,南网总调,广西中调,调度,南宁、柳州、桂林、梧州、,北海、钦州、贵港、玉林、,百色、贺州、河池、宾客、,崇左、防城港,县调,隆安、马山、上林、宾阳、,横县、武鸣、柳江、柳城、,鹿寨、融安、阳朔、临桂、,灵川、永福、兴安、合浦、,东兴、灵山、浦北、平南、,北流、陆川、平果、田东、,田阳、宜州、环江、大化、,罗城、东兰、合山、象州、,武宣、忻城、凭祥、扶绥。,县调,融水、三江、全州、,平乐、灌阳、荔浦、,资源、龙胜、恭城、,岑溪、苍梧、藤县、,蒙山、上思、容县、,博白、兴业、凌云、,靖西、西林、乐业、,德保、田林、那坡、,隆林、钟山、昭平、,富川、天峨、凤山、,南丹、巴马、都安、,金秀、宁明、龙州、,大新、天等、百色、,贺州。,26,电力系统运行控制及其自动化概论,第26页,2.4,各级调度日常基本工作,2.4.1,负荷预测,2.4.2,编制运行方式*,2.4.3,指挥倒闸,2.4.4,指挥事故处理,2.4.5,电网经济调度,2.4.6,综累计划,27,电力系统运行控制及其自动化概论,第27页,2.4.1,编制运行方式（,P8-10,）,（1）制订发电计划,（2）制订检修计划,（3）做好能源安排,（4）制订接线方式,（5）进行时尚计算,（6）进行安全分析,附录：广西电网运行方式,28,电力系统运行控制及其自动化概论,第28页,三,.,调度自动化系统,3.1,概述,3.2,调度自动化系统经典结构与创新,3.3,主站系统软件体系,3.4,分站系统组成及设备,3.5 SCADA,功效演示,3.6,参观北海银河、柳州柳电综自系统,29,电力系统运行控制及其自动化概论,第29页,3.1,概述,发电,用电,输电,变电,配电,RTU,RTU,RTU,数据采集和传输,应用服务器,电 网 调 度,通信服务器,30,电力系统运行控制及其自动化概论,第30页,3.2,调度自动化系统经典结构,31,电力系统运行控制及其自动化概论,第31页,独立建设县调自动化主站系统经典配置示意图,32,电力系统运行控制及其自动化概论,第32页,3.2.1,调度自动化系统结构实例,1,凌云,GPS,时钟,交换机,B,交换机,A,终端服务器,B,终端服务器,A,光电隔离器,光电隔离器,16,口协议转换器,1,口协议转换器,路由器,物理隔离器,WEB,服务器,前置机,A,前置机,B,历史服,务器,B,调度工,作站,A,调度工,作站,B,电信网络,子站,DATA,GPS,2,维护工,作站,DATA,GPS,1,ADSL MODEM,路由器,协议转换器,RTU,通信单元,GPRS,模块,RTU,通信单元,485,专线,电信网络,GPRS,通道,485,接口,110,kV,旦村,变电站,子站,子站,历史服,务器,A,33,电力系统运行控制及其自动化概论,第33页,3.2.2,调度自动化系统结构实例,2,德保,调度工作,站,A,GPS,天文时钟,前置机,A,前置机,B,历史服务,器,A,历史服务,器,B,交换机,电信网络,网络隔离器,Web,服务器,交换机,B,交换机,A,ADSL MODEM,协议转换器,RTU,通信单元,光端机,协议转换器,RTU,通信单元,光端机,协议转换器,RTU,通信单元,调度工作,站,B,34,电力系统运行控制及其自动化概论,第34页,3.2.3,调度自动化系统结构实例,3,荔浦,35,电力系统运行控制及其自动化概论,第35页,3.3.1,调度自动化系统与电力系统综合自动化,1,）电力系统综合自动化系统，包含火电厂自动化、水电厂 、变电站综合自动化、配电自动化等,2,）特点：“就地”获取信息，快速响应，无远方配合,3,）调度自动化系统：采集全网信息，进行全局调控，是更高层次电力系统综合自动化,3.3,分站系统组成,36,电力系统运行控制及其自动化概论,第36页,3.3.2,从,RTU,到综自系统,1,）,RTU,2,）电量变送器,3,）综合自动化系统,4,）通信集成服务器,5,）,变电站设备照片浏览,37,电力系统运行控制及其自动化概论,第37页,3.4,主站系统软件体系,图模一体化支持平台,SCADA,子系统,高级应用软件,Web,应用系统,调度员培训系统,参考：,荔浦县电网调度自动化系统设计方案,38,电力系统运行控制及其自动化概论,第38页,3.4.1,从,SCADA,到,EMS ,电网调度自动化系统按功效分类,1,）监控与数据采集系统（,SCADA,）,数据采集、显示、远方控制、报警、信息存放、,数据计算、,SOE,、,DDR,2,）,SCADA+AGC/ED,实现自动化发电和最小成本运行目标,3,）能量管理系统（,EMS,）,SCADA+AGC/ED+,高软,3.4.2 SCADA,主站功效演示,39,电力系统运行控制及其自动化概论,第39页,四,.,电网调度自动化技术发展,课堂汇报与讨论,新一代电力调度自动化技术专题汇报,智能电网专题讲座,40,电力系统运行控制及其自动化概论,第40页,作业,参考题目,(1),从,8.14,美加大停电看调度自动化技术,(2),印度大停电给我们启示,(3),电网调度自动化技术发展历程与展望,(4),智能电网对调度员要求,41,电力系统运行控制及其自动化概论,第41页,谢谢大家,!,Thank you for your attention!,42,电力系统运行控制及其自动化概论,第42页,