电力系统远程调度.doc

电力系统是由发电厂、输电线路、配电系统及负荷组成
电力系统的自动化系统由信息就地处理的自动化系统（特点：能对电力系统的情况作出快速地反映）和信息集中处理的自动化系统两部分组成。
国家调度中心职责：负责跨大区电网间联络线的调度管理；大区电网调度中心的职责：负责所辖电网的安全稳定运行；省级电网调度中心的职责：在保证全网安全经济的前提下，负责本网的安全运行；地区电网调度中心的职责：管理范围的电压和无功功率的调整。
SCADA是数据采集和监控的英文缩写，它是调度自动化系统的基础功能，也是地区或县级调度自动化系统的主要功能。它包括数据采集、信息的显示和记录、命令和控制、超越告警、实时数据库和历史数据库的建立、数据预处理、事故追忆PDR。
AGC功能的主要保证电网频率EDC是为了提高电网运行的经济性
调度员模拟培训系统的主要作用：1.使调度员熟悉本系统的运行特点、熟悉控制系统设备和电力系统应用软件的使用2.培养调度员处理紧急事件的能力3.试验和评价新的运行方法和控制方法
电网调度自动化系统按其功能可以分成四个子系统：1.信息采集和命令执行子系统2.信息传输子系统3.信息的收集、处理和控制子系统4.人机联系子系统
数据采集输入/输出系统又称输入/输出通道，其主要任务是实现对现场信号的采集处理。按其功能可分为模拟量输入/输出子系统和数字量输入/输出子系统.
数字量输出系统是为控制对象提供数字信号或控制其动作。
模拟量输入通道由变送器或传感器、多路模拟开关、放大器、采样保持器(S/H)、A/D转换器、接口、控制逻辑电路构成。
1）传感器或变送器的作用：将电力系统电压、电流、功率、电量、温度等量转换成计算机可以统一处理的信号。
霍尔模块的工作原理：磁动势平衡原理：NpIp= NsIs
霍尔模块的特点：①一二次完全绝缘，绝缘电压可达50kV②响应速度快，小于1us
③工作频率0-100kHz，0-50kHz精度达0.5%，50-100kHz精度达1%④过载能力强，可达20倍⑤既可以测电流，也可测电压、功率
2）滤波器的作用：消除掉输入信号中的干扰，保持有用信号，相对提高输入信号的信/噪比。
RC滤波器，当噪声或干扰频率很低时，需要较大电容量
3）采样保持与多路转换器：采样频率：fs=(360度/采样度数) ×fo
S/H电路作用：信号被采样后保持一段时间，以便A/D转换。S/H注意要点：（1）电容选择：介质吸收较低（2）接地
4 ）模拟/数字转换器(A/D) 分类：转换成数字量：并行、串行、BCD行
速度：低速(ms)、中速(us)、高速(ns) 逐位比较法：利用自然二进制数位权值从MSB→LSB倍减规律
数字量（开关量）输入系统的功能：将数字量信号输入到计算机。组成：信号调节电路、控制逻辑电路、驱动控制、地址译码电路等。
信号转换电路作用：将数字信号转换成计算机可以接收的逻辑信号
滤波消除电路作用：消除因长线传输及空间产生的噪声
电隔离技术原因：①使低电压输入电路与大功率电源隔离②外部现场器件与传输线同数字电路隔离，以避免计算机受损③限制地回路电流与地线的错接而带来的干扰④多个输入电路之间的隔离。光耦合器件的优点：可靠、性能好、尺寸小。形式：光敏二极管、光敏三极管、集成电路(IC)、达林顿管(特点：输出能力大，响应速度低)

采用多路转换开关进行采样时，常常输入三相电压、三相或二相电流
按顺序进行依次采样时，由于时间差产生采样数据的相位差，可以用移相法进行校正
远动终端(Remote Terminal Unit)：安装于各发电厂、变电所内，负责采集所有发电厂或变电所表征电力系统运行的参数；监视并向调度中心传送这些参数；执行调度中心发往所在电厂或变电所的控制和调节命令。
它是调度自动化系统基础设备
现代RTU是一个多输入/多输出的微型计算机系统
RTU的基本功能：1）远方功能（1）遥测：远程测量，将采集到的被监控发电厂或变电所的主要参数按规约传送给调度中心（2）遥信：远程信号，将采集到的被监控发电厂或变电所的设备状态信号按规约传送给调度中心（3）数字值：直接以数字的形式输入给RTU的物理量（4）计数脉冲：反应电能的脉冲信号（5）遥控：远程命令，从调度中心发出改变设备运行状态的命令（6）摇调：远程调节，从调度中心发出命令实现远方调整发电厂或变电所的运行参数（7）事件顺序记录：记录遥信状态变位的时刻、状态、开关、设备序号，组成事件记录信息向调度中心传送（8）电力系统统一时钟：GPS时钟9）转发：接收别的RTU送来的远动信息，根据上级调度的需要，按规约编辑组装后转发给指定的调度中心（10）适合多种规约的数据远传：RTU必须运行相应的CDT和POLLING通信规约2）当地功能RTU通过自身或连接的显示、记录设备就地实现对电网的监视和控制能力分类：（1）CRT显示
（2）汉字报表打印（3）本机键盘、显示器
遥信量的采集
开关的两种状态：闭合和断开
国际电工委员会IEC标准：“0”表示断开，“1”表示闭合
采集方式：定时扫查，每次调用遥信扫查子程序
遥测量的采集和处理
遥测量分类：模拟量、数字量、脉冲量
模拟量的采集电量变送器作用：将电力系统电压、电流、功率、电量、温度等量转换成计算机可以统一处理的信号。A/D转换芯片大多用于单极性输入电压.
模拟量多路开关:由电量变送器送来的各个模拟量在多路开关的控制下分时地逐一经A/D转换成数字量后再进入CPU.查询A/D转换是否完成方式: ①扫查②中断③等待
模拟量的处理,内容：滤波、乘系数、二—十转换、越限判别
1）数字滤波2）非递归数字滤波3）递归数字滤波
特点：输出值不仅与输入值有关，还和以往的输出值有关
一阶递归数字滤波器方程;一阶递归数字滤波器的滤波时间常
事故追忆: 把事故瞬间及事故以后且包括事故发生前一段时间的有关遥测量记录下来送往调度端。遥测数据存储方法：1）移动内存原有数据2）移动内存地址指针遥控:远程命令，从调度中心发出改变设备运行状态的命令;遥调: 远程调节，从调度中心发出命令实现远方调整发电厂或变电所的运行参数。
主计算机以中断方式向调度端RTU发出呼叫和命令。
远动装置故障检测及诊断
检测：判明被测部件工作是否正常;诊断：确定故障位置方法：给检查对象输入一组实验数据，对输出数据进行检验分析，确定故障位置。方式：从装置功能出发、从装置电路结构出发
RTU中有对RAM、ROM、CPU、A/D通常是从功能角度进行检查
数据通信：由计算机及其终端设备，通过通信线路来完成编码信息的传输、转接、存储和处理的通信技术。
电力线载波通信的特点：无需额外通信线路、高度的可靠性、经济性、可以同时传输语音和远动信号。是电力系统的主要通信信道。
光纤通信系统的特点：频带宽、通信容量大、衰耗小、误码率小、中继距离长、不怕雷击、不受外界电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、敷设方便
微波：波长0.001—1.0m、频率300MHz—300GHz的无线电波、沿直线传播（40—50km）频带宽、受外界干扰小、通信稳定、方向性强、保密性好、成本低。
计算机网络定义与功能, 定义：把地理上分散的，以能相互共享资源（硬件、软件、数据）的方式连接起来，并且各自具备独立功能的计算机系统的集合;功能：1）数据传送2）共享数据、数据库、软件、硬件3）提高可靠性4）分担负荷
网络结构类型:1）星形结构（集中式网络优点：结构简单、建网容易、控制简单、信息传输延时小、误差低;缺点：中心节点出故障将导致全网故障、成本高、资源共享能力差
2）总线结构（广播式计算机网络）的特点：（1）结构简单、可扩充性好。（2）设备简单、可靠性高。（3）受到总线长度的限制。常常用于局域网中。
3）环形结构的特点：（1）信息流在网中沿固定方向流动（2）各节点自举控制，控制软件比较简单（3）节点太多会影响信息传输时间（4）环路封闭，不便于扩充
4）树形结构特点：通信线路总长度短、成本低、易于扩展、寻径比较方便；任一节点或线路故障时会影响整个系统。
5）分布式结构的特点：（1）网络扩充和主机入网比较简单（2）具有较高的可靠性（3）网中的路径选择采用最短路径算法，所以网络延迟时间小，传输效率高，但控制也较复杂。 （4）信息流程最（5）便于全网控制资源;广域网均采用分布式结构。
物理层数据传输规约是建立、保持和拆除数据终端（DTE）和数据传输设备（DCE）之间的数据链路的规约，规定其机械、电气、电信号特征及功能、并通过数据链路实体之间进行比特流传输，需要一条实际的链路进行连接
传输层传输方式作用：数据链路的建立、拆除和复位的控制；信息的打、解包；传输差错的控制；异常情况处理。
电力系统运行状态: 1）正常运行状态2）警戒状态:调度员应及时采取预防性控制措施（增加发电机的出力、调整负荷、改变运行方式），使系统尽快恢复到正常状态。紧急状态: 特点：电力系统的某些参数越限。4）系统崩溃: 特点：系统失去稳定，造成系统瓦解，形成几个子系统。系统瓦解时，控制系统应尽量维持各个子系统的功率，供求平衡，避免整个系统崩溃。5）恢复状态: 特征：在紧急状态或系统瓦解后，待电力系统稳定下来，系统转入恢复状态; 措施：恢复用户供电、机组投入运行、小系统逐步并列运行，系统恢复正常。调度自动化系统是调度员恢复电力系统运行的重要手段。
接线分析和状态估计:网络接线分析：根据开关状态和网络元件状态由电网的节点模型产生电网的母线模型的过程。要求：可靠、方便、快速。网络元件：开关、发电机组、负荷、电容器、变压器。状态估计：电力系统状态估计的量测量（电压，电流和功率 ）主要来自SCADA的实时数据，在量测不足之处可以使用预测及计划型数据做为量测量。另外也可由基尔霍夫定律得到部分必须满足的为量测量。
系统负荷预测周期可分为：超短期(数分至数小时)、短期(1-7天)、中期（1月-1年）、长期（1年-10年）
EMS安全分析包括：预想故障分析、安全约束调度、最优潮流、网络化简、电压稳定分析。
1） 预想故障分析：针对预先设定的电力系统元件（如线路、变压器、发电机、负荷和母线等）的故障及其组合，确定其对系统安全运行的影响。是EMS中最主要的安全对策软件，使用对象是调度员。功能：（1）按调度员的需要方便的设定预想故障；（2）快速区分各类故障对系统的危害程度；（3）准确分析严重故障后的系统状态，给出结果
DTS基本组成部分1）控制中心模型（CCM）内容：是培训仿真系统中学员所面对的环境，包括网络分析（NA）、SCADA和AGC功能。要求：应与实际控制中心的环境一致，并且具有EMS的各种功能。2）电力系统模型（PSM）内容：模拟电力系统网络及各种设备的静态和动态响应，包括发电机组、输电线路、负荷、变压器和继电器等
1）DMS与EMS类似点：（1）都有RTU，实现SCADA功能；（2）都有基于彩色屏幕显示的图形用户界面GUI（Graphical User Interface）；（3）自动控制功能，DMS控制用户负荷，EMS的AGC控制发电设备；（4）具有计算机辅助的高级应用软件；（5）存储历史数据，供制表、检索和分析；（6）能和其他计算机应用系统相连，共享数据和应用成果
2）DMS和EMS不同点：（1）典型的配电网多为辐射性结构，而不像典型的输电网那样网状连接（2）配电网的许多设备是按配电线路长度安放的，往往装在线杆上，而不像输电网的设备一般都是放在变电所内。（3）配电网内要求安装RTU的数量，通常比相连输电系统所需的数量要多一个数量级一处配电网设备的总数据量，约比一个输电变电所的数据量少一个数量级（4）配电网的数据库规模，一般必输电网的数据库大一个数量级（5）配电网内大多数的现场设备都是人工操作，而不像输电网那样，大多数的现场设备可以远方控制。（6）配电网的网络接线变化，常常发生在出事地点而不是在断路器安装处。如由于交通事故而碰断某相线路，这样的接线变化就很少会发生在输电网上。（7）配电网设备名目繁多，数量极大，且面临经常变动的需要负荷，检查更新频繁，因此设备管理和规划设计任务，较输电网繁琐。（8）配电网除供方的设备外，还连有大量需方得用电设备，有时还包括联合循环发电在内的自备电源。不像输电系统那样，基本上全是供方的发、输、变电设备。（9）承担传送数据和通话任务的配电网通信系统，由于包括有各种类型的负荷控制和远方读表装置而具有多种通信方式的特点，但其通信速率，由于配网不考虑系统的稳定问题而不如输电系统要求那样高。
3）DMS的功能：主要功能：SCADA/LM/PAS/(AM/FM/GIS) （1）配电网SCADA功能：
除基本SCADA外，现场RTU实现FA。
（2）配电网负荷管理LM功能：削峰、降压、减载（3）配电管理系统高级应用软件DPAS：①基本应用软件；②派生应用软件；③专门应用软件。（4）配电网AM/FM/GIS功能。
配电网自动化DA;DA主要是变电所自动化和馈电线自动化
装置：（1）线路运行参数采集单元（2）配电自动监控单元（3）故障定位、隔离、自动恢复供电。
DMS的SCADA功能：1）进行数据处理以及监控控制等功能；2）扩展功能（1）支持无人值班变电所综合自动化；（2）动态线路着色：把线路改为和断路器同样的动态显示，随线路工况而变；（3）地理接线图：形象反映配电网地理走向和区域划分，便于工况监视和故障处理
负荷管理系统LM负荷控制方式：（1）降压减负荷；（2）用户可控负荷周期控制；（3）切除用户可控负荷。
DMS的高级应用软件：基本部分：（1）网络接线分析（2）潮流计算（3）状态估计（4）负荷预报（5）短路电流计算（6）电压/无功优化
配电系统模型包括：1）串联元件：导线、变压器；2）并联元件：电容器、负荷、热电联产发电机组；3）逻辑元件：网络保护、熔断器、断路器。
网络接线分析内容：是将配电网由物理模型化为数学模型三种接线方式：树枝状、环状、网状。潮流分析潮流是配电网络分析的基础特点：1）辐射网潮流或少环网；2）线路电阻与电抗之比可能大于1；3）三相不平衡
状态估计定义：由较少而又包含错误的量测数据尽可能得到完整而正确的实时网络状态。分类：主配电网估计、沿馈线的潮流分布。功能：1）量测系统分析和量测配置优化；2）实时网络接线分析；3）状态估计；4）检测与辨识不良数据；5）网络状态监视；6）维护母线负荷预报模型；7）量测误差的在线估计；8）变压器抽头估计；9）量测系统模拟。
电压和无功优化调度
配电网最重要的质量指标是电压，经济指标是网损FA：保证馈电线安全优质供电的自动化装置或系统。功能：1）故障定位、隔离和自动恢复供电；2）馈电线运行数据检测；3）馈电线无功控制；4）馈电线电压调整。