电力系统规划与可靠性讲座7-电力系统自动化规划

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1、电力系统规划与可靠性电气工程学院电力信息与控制研究所张莲梅武汉大学电气工程及其自动化专业选修课(第 7专 题 ： 电 力 系 统 自 动 化 规 划 ) 电力系统自动化规划概述电力通信系统规划电网调度自动化系统规划变电站自动化系统规划配电自动化系统规划 概述电 力 系 统 自 动 化 的 组 成电 力 系 统 自 动 化 规 划 的 意 义电 力 系 统 自 动 化 规 划 的 原 则电 力 系 统 自 动 化 规 划 的 步 骤 电力系统自动化的组成【 现 代 电 力 系 统 自 动 化 】 ： 由 电 厂 自 动 化 、 电 网 调 度 自 动化 、 变 电 站 自 动 化 、 配 电 自

2、 动 化 等 部 分 组 成 。 它 是 信 息 技术 、 通 信 技 术 、 计 算 机 及 网 路 和 自 动 控 制 等 技 术 在 电 力 系统 中 的 综 合 应 用 。【 电 网 调 度 自 动 化 】 ： 通 过 设 置 在 各 电 厂 和 变 电 站 的 远 动终 端 （ RTU） 采 集 电 网 运 行 的 实 时 信 息 ， 通 过 信 道 传 输 到 设置 在 各 调 度 中 心 的 主 站 上 （ MS） ， 主 站 根 据 收 集 到 的 全 局信 息 ， 对 电 网 的 运 行 状 态 进 行 安 全 分 析 、 负 荷 预 测 以 及 自动 发 电 控 制 、 经

3、 济 调 度 控 制 等 。 2021-5-25武汉大学电气工程学院电力信息与控制研究所43 4 电力系统自动化的组成变 电 站 自 动 化 ： 将 变 电 站 的 二 次 设 备 （ 包 括 测 量 仪 表 、 信号 系 统 、 继 电 保 护 、 自 动 装 置 和 远 动 装 置 等 ） 经 过 功 能 的组 合 和 优 化 设 计 ， 利 用 计 算 机 技 术 、 现 代 电 子 技 术 、 通 信技 术 和 信 号 处 理 技 术 ， 实 现 全 变 电 站 的 主 要 设 备 和 输 、 配电 线 路 的 自 动 测 量 、 监 控 和 微 机 保 护 ， 以 及 与 调 度 通

4、 信 等综 合 性 的 自 动 化 功 能 ， 又 称 变 电 站 综 合 自 动 化 。配 电 自 动 化 ： 指 一 种 可 以 在 远 方 以 实 时 方 式 监 视 、 协 调 和操 作 配 电 设 备 的 自 动 化 系 统 ， 主 要 是 指 配 电 变 电 站 自 动 化和 馈 线 自 动 化 。 配 电 自 动 化 包 括 配 电 网 数 据 采 集 和 监 控（ SCADA） 、 配 电 地 理 信 息 系 统 （ GIS） 和 需 求 管 理 （ DSM）几 个 部 分 。 电力系统自动化规划的意义 电 力 系 统 自 动 化 规 划 是 电 力 自 动 化 系 统 设 计

5、 和 实 施 的前 提 和 依 据 ， 在 进 行 电 力 自 动 化 系 统 建 设 之 前 做 好 自 动 化系 统 的 规 划 工 作 将 大 大 提 高 电 力 自 动 化 系 统 的 可 用 性 和 扩展 性 ， 使 系 统 具 有 较 高 的 投 人 产 出 比 和 性 能 价 格 比 。 电力系统自动化规划的原则【 改 造 和 发 展 规 划 相 协 调 】 电 力 系 统 自 动 化 的 规 划 不 可 单 纯 为 自 动 化而 自 动 化 ， 必 须 与 电 力 一 次 网 络 和 设 备 的 改 造 和 发 展 规 划 相 协 调 ， 实现 整 体 投 资 的 技 术 经

6、济 综 合 优 化 。【 处 理 好 局 部 与 整 体 、 近 期 与 远 期 的 关 系 】 电 力 系 统 自 动 化 规 划 应 该处 理 好 局 部 与 整 体 、 近 期 与 远 期 的 关 系 ， 分 阶 段 投 资 和 实 施 ， 分 层 次推 广 ， 并 使 分 阶 段 建 设 的 各 电 力 自 动 化 子 系 统 协 调 发 展 ， 最 终 形 成 一个 相 互 匹 配 的 电 力 自 动 化 系 统 。【 数 据 结 构 和 接 口 规 范 】 电 力 系 统 自 动 化 规 划 应 该 纳 入 电 力 系 统 规 划和 电 力 企 业 信 息 整 体 规 划 当 中

7、， 应 按 照 国 际 标 准 数 据 结 构 和 接 口 规 范规 划 ， 既 要 考 虑 信 息 共 享 ， 又 要 具 有 网 络 安 全 防 护 措 施 ， 保 障 系 统 的信 息 安 全 。 电力系统自动化规划的原则【 利 用 现 有 资 源 】 最 大 限 度 地 利 用 现 有 电 力 自 动 化 系 统 和 电 力 设 施 资源 。 非 标 准 系 统 可 通 过 必 要 转 换 接 人 标 准 系 统 ， 延 长 可 用 期 限 。 应 尽量 选 用 模 块 化 设 计 产 品 ， 便 于 功 能 扩 展 和 技 术 升 级 ， 满 足 系 统 发 展 要求 ， 避 免 重

8、 复 投 资 。【 因 地 制 宜 灵 活 配 置 】 电 力 自 动 化 通 信 系 统 的 实 施 应 该 因 地 制 宜 ， 考虑 多 种 通 信 方 式 的 综 合 应 用 ， 发 挥 光 纤 、 无 线 、 专 线 电 缆 、 载 波 等 多种 通 信 方 式 的 各 自 优 点 ， 灵 活 配 置 。【 综 合 考 虑 经 济 效 益 和 社 会 效 益 】 电 力 系 统 自 动 化 规 划 应 综 合 考 虑 经济 效 益 和 社 会 效 益 ， 从 提 高 供 电 安 全 性 、 可 靠 性 和 节 能 降 耗 ， 减 少 运行 维 护 费 用 和 工 作 量 ， 提 高 电

9、 力 企 业 工 作 效 率 和 管 理 水 平 的 角 度 出 发 ，定 量 分 析 投 资 效 益 。 电力系统自动化规划的步骤 电 力 自 动 化 现 状 与 一 次 系 统 发 展 需 求 分 析 。 确 定 电 力 自 动 化 系 统 的 建 设 目 标 。 电 力 通 信 系 统 规 划 。 电 力 自 动 化 系 统 结 构 规 划 。 电 力 自 动 化 终 端 规 划 。 电 力 自 动 化 主 站 系 统 规 划 。 电 力 自 动 化 方 案 预 算 与 经 济 性 评 估 。 电力通信系统规划输 电 网 通 信 规 划配 电 网 通 信 规 划 输电网通信规划输 电 网

10、 通 信 规 划 ： 一 般 指 从 发 电 厂 、 变 电 站 到 调 度 中 心 的 长距 离 通 信 规 划 ， 主 要 纳 入 现 有 的 国 家 电 力 数 据 网 络 （ SPDnet）建 设 和 规 划 体 系 中 。SPDnet数 据 网 络 设 计 的 原 则 ：选 择 高 可 靠 性 、 高 带 宽 的 通 信 方 式 和 传 输 通 道 ， 建 立 高 性 能 、综 合 多 种 业 务 的 网 络 平 台 ， 提 供 实 时 数 据 通 信 业 务 、 非 实 时数 据 通 信 业 务 、 视 频 及 多 媒 体 通 信 业 务 。应 具 有 高 度 灵 活 性 ， 能

11、支 持 多 种 协 议 ， 提 供 各 种 不 同 接 口 ，以 满 足 目 前 及 未 来 的 网 络 需 求 。应 具 有 良 好 的 可 扩 展 性 ， 网 络 设 备 应 能 支 持 网 络 的 平 滑 扩 容 ，保 证 在 网 络 的 增 长 过 程 中 ， 网 上 业 务 不 会 受 到 影 响 。 输电网通信规划应 具 有 高 度 的 可 靠 性 、 安 全 性 及 可 保 证 的 服 务 质 量 ， 以 满 足电 力 系 统 实 时 调 度 、 报 价 结 算 等 特 殊 业 务 的 需 求 。应 具 有 按 业 务 、 部 门 等 组 建 虚 拟 专 用 网 的 能 力 ，

12、以 满 足 不 同业 务 的 需 要 ， 提 供 业 务 及 用 户 群 问 的 隔 离 ， 保 证 安 全 性 ， 并为 现 有 网 络 的 接 入 提 供 方 便 。必 须 采 用 符 合 国 际 标 准 的 协 议 和 接 口 ， 满 足 与 其 他 网 络 的 互联 要 求 。应 具 有 较 完 善 的 网 络 管 理 功 能 ， 宜 采 用 统 一 的 网 络 管 理 平 台 ，以 简 化 管 理 程 序 ， 提 高 网 络 运 行 管 理 水 平 。应 采 用 成 熟 、 先 进 的 网 络 技 术 ， 以 保 证 网 络 的 稳 定 、 可 靠 运行 。 输电网通信规划SPDne

13、t数 据 网 络 的 基 本 组 网 技 术 ： 数 字 数 据 网 (Digital Data Network，DDN)采 用 标 准 G.703接 口 和 动 态 带 宽 分 配 （ 可 选 ） ； 分 组 交 换 采 用 标 准x.25和 帧 中 继 技 术 ； 路 由 器 采 用 OSPF和 IP路 由 协 议 。数 字 数 据 网 ： 利 用 数 字 信 道 提 供 半 永 久 性 连 接 的 电 路 ， 传 输 数 据 信 号 的数 字 通 信 网 络 ， 通 过 该 网 络 向 用 户 提 供 全 程 端 对 端 数 字 数 据 业 务 。 它 是全 透 明 网 ， 可 支 持

14、任 何 协 议 。 它 以 同 步 方 式 传 输 数 据 ， 采 用 PCM数 字 信 道传 输 方 式 ， 传 输 速 率 每 话 路 64kb/s， 组 网 方 式 采 用 网 状 拓 扑 结 构 ， 网 内任 何 两 节 点 间 中 继 阻 断 时 ， 业 务 可 自 动 迂 回 ， 不 会 中 断 。 数 字 数 据 网 是采 用 数 字 交 叉 连 接 和 数 字 复 用 技 术 组 成 的 提 供 高 速 数 据 传 输 业 务 的 网 络 ，是 一 个 传 输 速 率 高 、 质 量 好 、 网 络 时 延 小 、 全 透 明 、 高 流 量 、 网 管 简 便的 理 想 的

15、数 字 数 据 网 。 X.25分 组 交 换 技 术 ： 组 网 纠 、 检 错 能 力 强 ， 但 网 络 传 输 速 度 不 高 ， 处 理延 时 大 ， 纠 、 检 错 过 程 复 杂 。 SPDnet在 初 期 基 于 当 时 通 道 条 件 的 限 制 ，才 选 用 X.25分 组 交 换 网 。帧 中 继 技 术 （ framerelay） ： 采 用 与 X.25相 同 的 统 计 复 用 技 术 ， 但 简 化了 X.25技 术 复 杂 的 传 输 确 认 与 纠 错 的 过 程 ， 把 重 传 功 能 推 向 网 络 外 部 的智 能 化 外 部 终 端 ， 提 高 了 传

16、 输 速 度 ， 降 低 了 端 到 端 的 延 时 ， 很 好 地 满 足了 数 据 用 户 高 速 及 突 发 性 强 的 特 点 。ATM技 术 ： 采 用 异 步 时 分 复 用 的 方 法 ， 将 信 息 流 分 成 固 定 长 度 的 信 元 ， 进行 高 速 交 换 。 由 于 ATM采 用 统 计 复 用 技 术 ， 可 以 动 态 分 配 带 宽 ， 对 于 具 有突 发 性 特 点 的 数 据 业 务 来 说 极 为 有 利 ， 同 时 ATM以 固 定 长 度 的 信 元 传 送 用户 业 务 ， 又 可 以 保 证 对 延 时 敏 感 的 用 户 的 需 求 。输电网通

17、信规划 SPDnet中 的 各 级 网 络 互 联 ： 一 是 网 、 省 、 地 区 调 度 主 控 端 到 被 控端 变 电 站 、 电 厂 RTU（ Remote Terminal Unit） 的 通 信 ； 二 是网 、 省 、 调 度 间 的 计 算 机 系 统 及 到 部 分 厂 站 计 算 机 系 统 的 互 连 。RTU与 调 度 端 的 连 接 ：路 由 器 方 式 。 RTU通 过 协 议 转 换 器 将 所 用 协 议 转 换 至 TCP/IP及 标 准的 网 络 用 户 层 协 议 ， 经 串 口 或 厂 、 站 局 域 网 与 路 由 器 连 接 ， 通 过V3.5接

18、 口 接 入 当 地 的 ATM设 备 。局 域 网 方 式 。 RTU通 过 协 议 转 换 器 将 所 用 协 议 转 换 至 TCP/IP及 标 准的 网 络 用 户 层 协 议 ， 接 入 厂 、 站 局 域 网 ， 通 过 局 域 网 接 口 接 入 当地 的 ATM设 备 。RTU通 过 V2.4接 口 接 入 当 地 的 ATM设 备 ， 在 调 度 端 系 统 通 过 其 前 置机 以 V2.4接 口 接 入 节 点 机 。输电网通信规划 网 络 安 全 问 题 ： 根 据 电 力 系 统 各 业 务 部 门 上 下 级 联 系 较 多 ，有 很 多 内 部 信 息 交 流 要

19、 求 安 全 、 保 密 、 不 同 业 务 部 门 横 向 联系 较 少 的 特 点 ， 数 据 网 络 应 提 供 虚 拟 专 用 网 络 服 务 ， 使 各 部门 可 在 此 数 据 通 信 网 络 上 建 立 自 己 的 虚 拟 专 用 网 （ VPN） 。不 同 种 类 的 应 用 、 网 络 也 应 根 据 各 自 的 需 要 建 立 各 自 的 VPN，以 免 彼 此 间 的 影 响 ， 实 现 各 自 的 网 络 性 能 要 求 。 VPN功 能 应允 许 单 个 物 理 网 同 时 分 化 成 多 个 逻 辑 网 络 ， 每 个 逻 辑 网 络 拥有 自 己 的 逻 辑 子

20、网 号 ， 子 网 间 完 全 分 开 ， 以 确 保 相 互 之 间 安全 隔 离 。输电网通信规划 配电网通信规划配 电 网 通 信 规 划 ： 一 般 指 城 市 的 配 电 站 或 配 电 终 端 设 备 到 配 电 调 度 中 心的 通 信 规 划 。 由 于 配 电 设 备 分 布 广 ， 通 信 节 点 数 量 大 ， 而 节 点 间 数 据 通信 量 小 ， 通 信 线 路 布 线 困 难 （ 如 架 空 线 入 地 引 起 ） ， 城 市 高 楼 造 成 无 线电 波 绕 射 困 难 等 特 点 ， 配 电 网 通 信 网 络 的 设 计 和 规 划 难 度 高 ， 必 须

21、因 地制 宜 地 考 虑 多 种 通 信 方 式 的 综 合 应 用 ， 发 挥 各 种 通 信 方 式 的 优 点 ， 综 合配 置 配 电 网 通 信 系 统 。配 电 网 中 可 采 用 的 通 信 方 式 ：载 波 通 信 。 以 与 要 传 输 的 信 息 路 径 相 同 的 配 电 线 路 为 传 输 媒 介 ， 通 过 结合 滤 波 设 备 ， 将 要 传 输 的 数 据 等 低 频 低 电 压 信 号 转 变 为 能 在 高 压 线 路 上传 输 的 高 压 高 频 信 号 ， 在 线 路 上 传 输 并 在 接 收 端 将 信 号 还 原 的 通 信 方 式 。这 种 方 式

22、 投 资 费 用 低 ， 组 网 灵 活 ， 实 时 性 强 ， 但 线 路 电 磁 干 扰 大 ， 可 靠新 较 低 。 光 纤 通 信 。 以 光 波 为 载 体 ， 以 光 纤 为 传 输 介 质 的 通 信 方 式 。 这 种 方 式 传输 容 量 大 ， 损 耗 小 ， 可 靠 性 高 ， 无 噪 声 影 响 。脉 动 控 制 技 术 。 工 作 原 理 类 似 于 载 波 通 信 ， 也 是 将 高 频 信 号 注 入 到 电 力传 输 线 上 ， 只 是 其 对 信 息 的 调 制 方 式 是 通 过 让 脉 动 有 或 无 来 实 现 的 。 这种 通 信 方 式 采 用 频

23、率 较 低 ， 一 般 为 100 500Hz， 易 受 到 系 统 谐 波 的 影 响 ，因 此 选 择 频 率 时 要 注 意 避 开 系 统 谐 波 频 率 。工 频 控 制 。 也 是 利 用 电 力 传 输 线 作 为 信 号 传 输 途 径 的 一 种 双 向 通 信 技 术 ，工 作 原 理 是 利 用 电 压 过 零 的 时 机 进 行 信 号 调 制 。 与 脉 动 控 制 技 术 相 比 ，设 备 更 简 单 ， 投 资 更 节 省 。电 缆 通 信 。 使 用 专 用 的 或 公 用 的 通 信 电 缆 为 设 备 之 间 的 信 道 ， 是 一 种 质量 高 的 信 息

24、 传 送 方 式 ， 但 其 中 间 转 接 站 多 ， 投 资 费 用 较 大 。配电网通信规划 电 话 专 线 。 电 话 线 已 被 电 力 公 司 广 泛 应 用 于 SCADA和 继 电 保 护 中 ， 长 期 的实 践 证 明 它 是 一 种 发 展 成 熟 的 通 信 方 式 。 利 用 电 话 线 通 信 比 较 适 合 配 电自 动 化 系 统 ， 其 通 信 可 以 达 到 较 高 的 波 特 率 ， 而 且 容 易 实 现 双 向 通 信 。但 电 话 专 线 的 租 用 费 用 往 往 比 较 高 ， 并 且 电 力 公 司 无 法 完 全 掌 握 电 话 线通 信 的

25、 维 护 以 确 保 其 可 靠 运 行 。现 场 总 线 。 连 接 智 能 现 场 设 备 和 自 动 化 系 统 的 数 字 式 、 双 向 传 输 、 多 分支 结 构 的 通 信 网 络 ， 支 持 双 向 、 多 节 点 、 总 线 式 的 全 数 字 通 信 。RS485串 行 总 线 。 一 种 改 进 的 串 行 接 口 标 准 ， 可 采 用 二 线 与 四 线 方 式 ， 二线 制 可 实 现 真 正 的 多 点 双 向 通 信 。无 线 通 信 。 通 过 无 线 电 波 传 输 信 号 的 通 信 方 式 ， 其 建 设 成 本 、 运 行 费 用低 ， 但 受 天

26、气 及 其 他 地 理 环 境 因 素 影 响 。配电网通信规划 配 电 网 通 信 系 统 规 划 设 计 的 原 则 ：在 配 电 网 通 信 系 统 的 规 划 中 ， 配 电 自 动 化 系 统 通 信 要 具 有 较高 的 可 靠 件 和 抗 干 扰 性 ， 通 信 系 统 中 的 各 种 通 信 介 质 和 通 信设 备 要 能 够 适 应 各 种 运 行 条 件 ， 具 有 很 好 的 防 潮 、 防 雨 、 防晒 措 施 ， 还 要 能 够 承 受 高 电 压 、 大 电 流 、 雷 击 等 干 扰 。配 电 网 通 信 系 统 速 率 的 选 择 应 该 根 据 配 电 自

27、动 化 的 不 同 应 用功 能 选 择 相 匹 配 的 通 信 速 率 。配 电 网 通 信 系 统 应 根 据 监 控 系 统 的 需 要 来 决 定 是 否 需 要 双 向通 信 能 力 。 对 于 要 实 现 开 关 的 状 态 采 集 控 制 的 场 合 要 求 配 电通 信 系 统 支 持 双 向 通 信 能 力 ； 对 于 仅 需 要 采 集 测 量 而 不 需 要控 制 构 场 合 则 单 向 通 信 即 可 。配电网通信规划 配 电 网 通 信 系 统 既 要 考 虑 通 信 设 备 的 初 始 投 资 费 用 又 要 考 虑 到 通信 系 统 的 运 行 费 用 。配 电

28、网 通 信 系 统 具 有 不 受 停 电 影 响 的 适 应 性 和 故 障 恢 复 能 力 ， 即 使在 停 电 地 区 内 通 信 仍 能 正 常 通 信 8 12h。配 电 网 通 信 系 统 应 该 安 装 调 试 简 捷 ， 使 用 与 维 护 方 便 。配 电 网 通 信 系 统 应 便 于 扩 展 ， 满 足 通 信 系 统 的 节 点 随 网 架 结 构 变 化和 用 户 设 备 增 加 的 扩 展 性 能 。配 电 网 通 信 的 规 划 需 要 进 行 以 下 工 作 ：确 定 通 信 网 络 总 体 结 构 。选 择 不 同 层 次 的 通 信 方 式 。确 定 通 信

29、 终 端 基 本 功 能 及 性 能 要 求 。确 定 通 信 规 约 。配电网通信规划 电网调度自动化系统规划SCADA系 统 规 划能 量 管 理 系 统 （ EMS） 规 划 我 国 的 电 网 调 度 体 系 采 取 统 一 调 度 和 分 级 管 理 模 式 ， 电 网 调 度 机 构 主 要分 为 五 级 ： 国 家 调 度 机 构 （ 简 称 国 调 ） ， 跨 省 、 自 治 区 、 直 辖 市 调 度 机构 （ 简 称 网 调 ） ， 省 、 自 治 区 、 直 辖 市 级 调 度 机 构 （ 简 称 省 调 ） ， 省 辖市 级 调 度 机 构 （ 简 称 地 调 ） ，

30、县 级 调 度 机 构 （ 简 称 县 调 ） 。有 效 的 电 网 调 度 自 动 化 系 统 可 以 帮 助 调 度 员 正 确 地 了 解 电 网 的 信 息 并 做出 正 确 的 控 制 与 决 策 ， 保 证 电 力 系 统 能 够 运 行 在 正 常 状 态 。 电 网 调 度 自动 化 系 统 的 规 划 主 要 分 为 监 视 控 制 与 数 据 采 集 （ SCADA） 系 统 规 划 和 能 量管 理 系 统 （ EMS） 规 划 两 个 部 分 。电网调度自动化系统规划 SCADA系统规划SCADA系 统 规 划 包 括 终 端 设 备 与 主 站 系 统 配 置 与 规

31、 划 两 个方 面 。 终 端 设 备 主 要 有 厂 站 的 RTU、 PMU（ Phasor Measurement Unit） 以 及 变 电 站 自 动 化 系 统 中 的 测 控 单 元 。SCADA的 终 端 设 备 配 置 与 规 划 原 则 :PMU最 优 配 置 原 则 。 出 于 成 本 的 考 虑 ， 不 可 能 在 系 统 所 有的 节 点 上 都 安 装 PMU， 关 于 PMU的 安 装 地 点 和 个 数 的 问 题 ，以 保 证 系 统 结 构 完 全 可 观 测 性 和 最 大 测 量 数 据 冗 余 度 为 约束 ， 以 配 置 PMU数 目 最 小 为 目

32、 标 。RTU配 置 原 则 。 增 强 状 态 估 计 的 运 行 可 靠 性 ， 即 在 运 行 方式 不 断 变 化 和 量 测 故 障 的 条 件 下 ， 能 跟 踪 分 析 估 计 精 度 和检 查 量 测 系 统 的 可 观 测 性 及 不 良 数 据 的 可 辨 识 性 。 SCADA系 统 信 息 模 型 应 该 遵 循 IEC61970的 公 共 信 息 模 型 （ Common Information Model， CIM） 设 计 规 范 ， 历 史 数 据 库 原 则 上 应 该 采 用 大型 商 用 数 据 库 软 件 ， 实 时 数 据 库 应 支 持 标 准 的

33、SQL等 访 问 方 式 。SCADA主 站 系 统 硬 件 及 软 件 的 配 置 应 考 虑 冗 余 配 置 ， 充 分 考 虑 系 统 可用 性 和 可 靠 性 的 设 计 要 求 ， 采 用 双 以 太 网 、 双 服 务 器 的 处 理 方 式 ， 网络 协 议 采 用 标 准 的 协 议 等 。SCADA主 站 系 统 与 其 他 系 统 进 行 接 口 设 计 时 ， 既 要 考 虑 信 息 共 享 ， 又要 考 虑 到 网 络 安 全 解 决 方 案 ， 遵 循 电 监 会 发 布 的 电 力 二 次 系 统 安 全防 护 规 定 。SCADA系统规划 能量管理系统（EMS）规

34、划能 量 管 理 系 统 （ EMS） 应 用 软 件 可 以 分 为 能 量 管 理 、 网 络分 析 和 调 度 员 培 训 模 拟 三 个 方 面 ， 这 些 软 件 都 可 以 按 实 时模 式 和 研 究 模 式 两 种 模 式 工 作 。 其 软 件 规 划 配 置 如 下 ：能 量 管 理 方 面 。 能 量 管 理 方 面 的 软 件 利 用 电 力 系 统 总 体 信息 （ 频 率 、 机 组 功 率 、 联 络 线 功 率 ） 进 行 调 度 决 策 ， 主 要目 标 是 提 高 控 制 质 量 和 改 善 运 行 的 经 济 型 。 能 量 管 理 软 件从 SCADA系

35、 统 去 频 率 和 功 率 等 实 时 数 据 ， 向 SCADA系 统 传 送机 组 控 制 信 息 。 能 量 管 理 方 面 软 件 可 以 配 置 自 动 发 电 控 制（ AGC） 、 系 统 负 荷 预 测 、 发 电 计 划 （ 也 称 火 电 调 度 计划 ） 、 机 组 经 济 组 合 （ 机 组 启 停 计 划 ） 、 水 电 计 划 （ 水 火电 协 调 计 划 ） 、 交 换 功 率 计 划 、 燃 料 调 度 计 划 。 网 络 分 析 方 面 。 网 络 分 析 方 面 的 软 件 利 用 电 力 系 统 全 面 信息 （ 母 线 电 压 和 相 位 ） 进 行

36、分 析 和 决 策 ， 主 要 目 标 是 提 高运 行 的 安 全 性 ， 使 EMS的 决 策 能 做 到 安 全 性 与 经 济 性 的 统一 。 网 络 分 析 软 件 从 SCADA系 统 取 实 时 测 量 值 和 开 关 状 态信 息 ， 向 SCADA传 送 测 量 质 量 信 息 ； 网 络 分 析 软 件 从 能 量管 理 软 件 取 负 荷 预 报 值 和 发 电 计 划 值 ， 传 递 网 损 修 正 值 和机 组 安 全 限 值 。 网 络 分 析 软 件 可 以 配 置 状 态 估 计 、 母 线 负荷 预 报 、 潮 流 计 算 、 预 想 事 故 分 析 、 安

37、 全 约 束 调 度 、 最 优潮 流 、 短 路 电 流 计 算 、 电 压 稳 定 性 分 析 、 暂 态 分 析 。调 度 员 模 拟 培 训 。 调 度 员 模 拟 培 训 可 以 由 研 究 方 式 或 实 时方 式 为 出 发 点 ， 按 规 定 教 案 培 训 调 度 员 ， 也 可 以 做 分 析 工具 使 用 。能量管理系统（EMS）规划 主 要 内 容 ：变 电 站 自 动 化 系 统 的 基 本 要 求变 电 站 自 动 化 系 统 的 功 能 配 置变电站自动化系统规划 变 电 站 自 动 化 系 统 应 能 全 面 代 替 常 规 的 二 次 设 备 ， 应 集 变

38、电站 的 继 电 保 护 、 测 量 、 监 视 、 运 行 控 制 和 通 信 于 一 个 分 级 分布 式 的 系 统 中 。变 电 站 微 机 保 护 的 软 、 硬 件 设 置 既 要 与 监 控 系 统 相 对 独 立 ，又 要 相 互 协 调 。微 机 保 护 应 具 有 串 行 接 口 或 现 场 总 线 接 口 ， 向 计 算 机 监 控 系统 或 RTU提 供 保 护 动 作 信 息 或 保 护 定 值 等 信 息 。变 电 站 自 动 化 系 统 的 功 能 和 配 置 ， 应 满 足 无 人 值 班 的 总 体 要求 。要 有 可 靠 、 先 进 的 通 信 网 络 和

39、合 理 的 通 信 协 议 。变电站自动化系统的基本要求 必 须 保 证 变 电 站 自 动 化 系 统 具 有 高 可 靠 性 和 强 抗 干 扰 能 力 。系 统 的 可 扩 展 性 和 适 应 性 要 好 。系 统 的 标 准 化 程 度 和 开 放 性 能 要 好 。数 据 共 享 应 该 是 综 合 自 动 化 系 统 发 展 的 趋 势 ， 必 须 充 分 利用 数 字 通 信 的 优 势 ， 实 现 数 据 共 享 ， 才 能 简 化 自 动 化 系 统的 结 构 ， 减 少 设 备 的 重 复 ， 降 低 造 价 。变 电 站 自 动 化 系 统 的 研 究 和 开 发 工 作

40、 ， 必 须 统 一 规 划 ， 统一 指 挥 。变电站自动化系统的基本要求 变 电 站 自 动 化 系 统 的 功 能 归 纳 起 来 可 分 为 控 制 、 监 视 功 能 ，自 动 控 制 功 能 ， 测 量 表 计 功 能 ， 继 电 保 护 功 能 ， 与 继 电 保护 有 关 的 功 能 ， 接 口 功 能 ， 系 统 功 能 七 大 功 能 ， 主 要 体 现在 下 述 五 个 子 系 统 ：监 控 子 系 统 的 功 能数 据 采 集 。 包 括 模 拟 量 、 开 关 量 的 采 集 和 电 能 计 量 。事 故 顺 序 记 录 SOE（ Sequence of Events

41、） 和 事 故 追 忆 。故 障 录 波 和 测 距 。控 制 及 安 全 操 作 闭 锁 。运 行 监 视 与 人 机 联 系 。安 全 监 视 和 报 警 。变电站自动化系统的功能配置 打 印 功 能 。数 据 处 理 与 记 录 功 能 。谐 波 分 析 与 监 视 。微 机 保 护 子 系 统 。 应 包 括 全 变 电 站 主 要 设 备 和 输 电 线 路 的全 套 保 护 。 具 体 有 ： 高 压 输 电 线 路 的 主 保 护 和 后 备 保 护 、主 变 压 器 的 主 保 护 和 后 备 保 护 、 无 功 补 偿 电 容 器 组 （ 电 压等 级 高 的 变 电 站 还

42、 包 括 电 抗 器 组 ） 的 保 护 、 母 线 保 护 、 配电 线 路 的 保 护 及 不 完 全 接 地 系 统 的 单 相 接 地 选 线 等 。电 压 、 无 功 综 合 控 制 子 系 统 。 变 电 站 自 动 化 系 统 必 须 具 有保 证 安 全 、 可 靠 供 电 和 提 高 电 能 质 量 的 自 动 控 制 功 能 。 电压 和 频 率 是 电 能 质 量 的 重 要 指 标 ， 故 电 压 、 无 功 综 合 控 制也 是 变 电 站 自 动 化 系 统 的 一 个 重 要 组 成 部 分 。变电站自动化系统的功能配置 其 它 自 动 装 置 功 能低 频 减

43、负 荷 控 制 。 当 电 力 系 统 因 事 故 导 致 有 功 功 率 缺 额 而引 起 系 统 频 率 下 降 时 ， 低 频 减 负 荷 装 置 应 能 及 时 自 动 断 开一 部 分 负 荷 ， 防 止 频 率 进 一 步 降 低 ， 以 保 证 电 力 系 统 稳 定运 行 和 重 要 负 荷 的 正 常 工 作 。备 用 电 源 自 动 投 入 控 制 。 当 工 作 电 源 因 故 障 不 能 及 时 供 电时 ， 自 动 装 置 应 能 迅 速 将 备 用 电 源 自 动 投 入 使 用 或 将 用 户切 换 到 备 用 电 源 上 去 。小 电 流 接 地 选 线 控 制

44、 。 小 电 流 接 地 选 线 系 统 中 有 线 路 发 生单 相 接 地 时 ， 接 地 保 护 应 能 正 确 地 选 出 接 地 线 路 （ 或 母 线 ）及 接 地 相 ， 并 予 以 报 警 。变电站自动化系统的功能配置 远 动 及 数 据 通 信变 电 站 自 动 化 系 统 的 现 场 级 间 的 通 信 。 主 要 解 决 自 动 化 系统 内 部 个 子 系 统 与 上 位 机 （ 监 控 主 机 及 远 动 主 机 RTU） 和个 子 系 统 间 的 数 据 通 信 和 消 息 交 换 问 题 ， 通 信 范 围 是 变 电站 内 部 。变 电 站 自 动 化 系 统

45、与 上 级 调 度 的 通 信 。 变 电 站 自 动 化 系 统必 须 兼 有 RTU的 全 部 功 能 ， 应 该 能 将 所 采 集 的 模 拟 量 和 开关 信 息 量 ， 以 及 事 件 顺 序 记 录 等 于 调 度 有 关 的 信 息 远 传 至调 度 端 ； 同 时 应 该 能 接 收 调 度 端 下 达 的 各 种 操 作 、 控 制 、修 改 定 值 等 命 令 ， 完 成 新 型 RTU等 全 部 四 遥 功 能 。变电站自动化系统的功能配置 配电自动化系统规划配 电 自 动 化 系 统 的 功 能 配 置配 电 终 端 布 点 规 划配 电 监 控 主 站 系 统 规

46、划馈 线 自 动 化 规 划 根 据 配 电 系 统 自 动 化 规 划 设 计 导 则 ， 配 电 自 动 化 系 统的 主 要 功 能 应 包 括 ： 调 度 自 动 化 系 统 ， 变 电 站 、 配 电 所 自动 化 ， 馈 线 自 动 化 （ FA） ， 自 动 制 图 /设 备 管 理 /地 理 信 息系 统 （ AM/FM/GIS） ,用 电 管 理 自 动 化 ， 配 电 系 统 运 行 管 理自 动 化 ， 配 电 网 分 析 软 件 （ DPAS） ， 与 其 它 系 统 的 接 口 等八 个 部 分 。配 电 调 度 自 动 化 系 统 。 主 要 包 括 配 电 调 度

47、 监 控 和 数 据 采 集系 统 （ SCADA） ， 配 电 网 电 压 管 理 系 统 ， 配 电 网 故 障 诊断 和 断 电 管 理 系 统 。变 电 站 、 开 闭 所 （ 配 电 所 ） 自 动 化 。 指 与 配 电 自 动 化 系 统相 关 联 的 变 电 站 、 开 闭 所 自 动 化 系 统 。配电自动化系统的功能配置 馈 线 自 动 化 。 包 括 馈 线 故 障 自 动 隔 离 和 恢 复 供 电 系 统 、 馈 线 数 据 检测 和 电 压 、 无 功 控 制 系 统 。自 动 制 图 /设 备 管 理 /地 理 信 息 系 统 。 主 要 目 的 是 形 成 以

48、地 理 背 景 为依 托 的 分 布 概 念 和 基 础 信 息 （ 电 网 资 料 ） 分 层 管 理 的 基 础 数 据 库 ，既 能 方 便 的 查 询 和 管 理 ， 又 能 为 电 网 运 行 管 理 提 供 一 个 有 效 的 、 能操 作 的 具 有 地 理 信 息 的 网 络 模 型 。用 户 管 理 自 动 化 。 主 要 包 括 有 客 户 信 息 系 统 、 负 荷 管 理 系 统 、 计 量计 费 系 统 、 用 电 营 业 管 理 系 统 和 用 户 故 障 报 修 系 统 。配 电 工 作 管 理 系 统 。 主 要 进 行 日 常 的 配 电 网 运 行 管 理

49、、 工 程 设 计 、施 工 计 划 、 档 案 和 统 计 等 项 目 工 作 管 理 ， 并 延 伸 出 其 它 的 辅 助 应 用 。配 电 网 分 析 软 件 。 主 要 进 行 网 络 结 线 分 析 、 配 电 网 潮 流 分 析 、 短 路电 流 计 算 、 负 荷 模 型 的 建 立 和 校 核 、 配 网 状 态 估 计 、 配 网 负 荷 预 测 、网 路 安 全 分 析 、 网 络 结 构 优 化 和 重 构 及 配 电 网 电 压 调 整 和 无 功 优 化 。配电自动化系统的功能配置 配 电 自 动 化 系 统 远 方 终 端 有 馈 线 自 动 化 终 端 装 置

50、FTU、 配电 变 压 器 终 端 装 置 TTU、 配 电 所 /开 闭 所 远 方 终 端 DTU三种 类 型 。 馈 线 自 动 化 终 端 装 置 FTU是 指 具 有 自 动 或 远 程 操作 功 能 的 配 电 网 远 程 终 端 ； 配 电 变 压 器 终 端 装 置 TTU用 于配 电 变 压 器 的 检 测 和 控 制 ， 具 有 对 配 电 变 压 器 的 各 种 运 行参 数 的 监 视 、 测 量 及 控 制 等 功 能 ； 配 电 所 /开 闭 所 远 方 终端 DTU用 于 配 电 网 中 开 闭 所 和 配 电 所 设 备 的 监 控 ， 并 具 有遥 信 、 遥

51、 测 、 遥 控 和 故 障 电 流 检 测 等 功 能 。配 电 终 端 布 点 配 置 技 术 原 则 ：基 于 配 电 网 当 前 一 次 设 备 和 网 架 的 现 状 ， 循 序 渐 进 地 分 阶段 规 划 配 置 配 电 远 方 终 端 。配电终端布点规划 配 电 远 方 终 端 信 息 量 的 配 置 和 规 划 中 ， 要 考 虑 配 电 网 信 息化 集 成 及 配 电 网 优 化 运 行 的 需 求 ， 考 虑 系 统 的 规 模 效 益 。配 电 远 方 终 端 的 信 息 处 理 中 ， 要 考 虑 信 息 的 可 用 性 与 实 用性 ， 根 据 信 息 量 的 使

52、 用 需 求 设 计 信 息 的 采 集 频 率 和 实 时 性 。配 电 远 方 终 端 的 信 息 系 统 设 计 ， 要 考 虑 系 统 建 设 的 实 用 性和 经 济 性 ， 不 仅 考 虑 建 设 成 本 ， 也 要 考 虑 运 行 维 护 成 本 。充 分 利 用 原 有 配 电 自 动 化 系 统 的 设 备 资 源 ， 原 则 上 应 该 继承 使 用 。 原 有 终 端 设 备 可 以 通 过 原 系 统 的 二 级 主 站 或 原 主站 的 前 置 机 接 入 新 的 配 电 监 控 主 站 DSCADA， 实 现 遥 信 、遥 测 、 遥 控 的 功 能 。配电终端布点

53、规划 配 电 主 站 系 统 的 规 划 需 要 进 行 配 电 自 动 化 系 统 的 信 息 量 分析 、 确 定 配 电 自 动 化 及 管 理 系 统 的 体 系 结 构 、 确 定 配 电 自动 化 主 站 系 统 配 置 、 确 定 配 电 自 动 化 子 站 系 统 硬 件 及 软 件配 置 等 几 个 方 面 的 工 作 。 配 电 主 站 系 统 配 置 技 术 原 则 如 下 ：DSCADA系 统 的 数 据 处 理 中 ， 要 考 虑 配 电 网 信 息 的 海 量 特 点 、海 量 数 据 的 压 缩 分 类 处 理 以 及 根 据 应 用 需 求 快 速 获 取 信

54、息能 力 的 角 度 设 计 DSCADA模 式 。满 足 供 电 企 业 信 息 化 与 数 字 化 要 求 ， 结 合 企 业 的 信 息 系 统规 划 ， 确 定 DSCADA系 统 的 采 集 与 控 制 方 案 。设 计 好 配 电 主 站 系 统 与 相 关 系 统 的 边 界 与 接 口 。配电监控主站系统规划 配 电 自 动 化 主 站 系 统 在 结 构 上 应 遵 循 分 层 、 分 布 式 体 系 结构 的 设 计 思 想 ， 根 据 信 息 量 的 实 际 要 求 ， 决 定 是 否 设 立 配电 子 站 层 ， 完 成 通 信 的 分 布 式 网 络 ， 形 成 集

55、中 转 发 的 作 用 。配 电 高 级 应 用 软 件 配 置 规 划 。 配 电 网 应 用 分 析 软 件 的 功 能配 置 ， 应 突 出 配 电 网 经 济 运 行 和 节 能 降 耗 实 用 性 计 算 ； 配电 网 应 用 分 析 软 件 的 实 现 ， 要 充 分 利 用 DSCADA系 统 的 采 集数 据 以 及 相 关 系 统 的 集 成 数 据 ， 并 对 这 些 数 据 进 行 相 容 性分 析 ； 配 电 网 应 用 分 析 软 件 要 具 备 通 过 公 共 信 息 模 型（ CIM） 和 组 件 接 口 规 范 （ CIS） 的 集 成 能 力 。配电监控主站系

56、统规划 馈 线 自 动 化 FA配 置 技 术 原 则 如 下 ：根 据 供 电 可 靠 性 的 需 要 及 一 次 设 备 的 现 状 ， 规 划 实 施 不 同层 次 的 FA配 置 模 式 。FA的 配 置 模 式 和 规 划 ， 要 从 狭 路 开 关 设 备 当 前 实 际 情 况 出发 ， 要 根 据 实 际 线 路 的 供 电 可 靠 性 要 求 选 择 相 适 应 的 合 理模 式 。FA的 设 计 模 式 ， 要 从 简 化 信 息 路 径 和 适 应 线 路 拓 补 更 改 的角 度 设 计 更 加 可 靠 的 简 化 模 式 。馈线自动化规划 电力系统自动化规划【 思 考

57、 题 】电 力 系 统 自 动 化 系 统 由 那 些 部 分 组 成 ？简 要 介 绍 SPDnet数 据 网 络 的 基 本 组 网 技 术 。配 电 网 通 信 可 采 用 那 些 通 信 方 式 ？变 电 站 自 动 化 系 统 应 具 备 哪 些 功 能 ？配 电 自 动 化 系 统 应 具 备 哪 些 功 能 ？ 电力系统自动化规划【 参 考 文 献 】程 浩 忠 电 力 系 统 规 划 北 京 ： 中 国 电 力 出 版 社 ， 2008张 永 健 电 网 监 控 与 调 度 自 动 化 （ 第 二 版 ） 北 京 ： 中 国 电 力 出 版 社 ，2007龚 静 配 电 网 综 合 自 动 化 技 术 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 2008