第一章电力系统运行控制及其自动化概论课件

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1、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,第五级,0,13 十二月 2024,1,第一章电力系统运行控制及其自动化概论,2,内容提要,一,.,电力系统运行控制的复杂性,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的发展,五,.,智能电网与智能电力系统,3,一,.,电力系统运行控制的复杂性,1.1,电力系统是复杂的大系统,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,4,1.1.2,系统庞大，覆盖面广，涉及千家万户,发电,用电,输电,变电,配电,RTU,RTU,RTU,数据采

2、集和传输,应用服务器,电 网 调 度,通信服务器,5,1.1.3,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,建国初期：发电量第,25,位,装机容量第,21,位,2002,年 均已跃居第,2,位,GW,350,6,1,）,自然灾害引发的事故,2005,年华中电网“,2.7,2.16”,大面积冰闪,2005,年华东电网“,6.14”,任上,5237,、,5238,线相继跳闸,2006,年浙江、福建电网“,8.10”,受超强台风“桑美”影响,2007,年辽宁电网“,3.4,3.9”,暴雪导致多条线路跳闸

3、,2008,年广西、湖南、贵州冰灾导致大面积停电,2,）一次设备故障引发的事故,2005,年华东电网“,2.21”500kV,徐行变,500kV,系统全停,2006,年吉林电网“,4.6”220kV,长春变电站电缆停电,2006,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,7,3,）,安全自动装置及继电保护装置异常引发的事故,2003,年江西电网“,2.12”220kV,上饶变电站全停,2003,年“,11.10”,华中、川渝电网解列,2006,年“,6.21”,葛南直流双极闭锁,4,）,控制及辅助系统故障引发的事故,2000,年四川电网

4、“,10.13”,二滩电厂监控系统死机,2002,年华东电网“,2.19”,局部电网解列,2005,年“,11.20”,龙政直流双极闭锁,5,）,通信及自动化设备事故,2005,年华中电网“,2.7”,通信光缆中断,2007,年宁夏电网“,1.6”220kV,吉青线,OPGw,光缆中断,2007,年华东电网“,11.28,堡汊,5253,、堡湾,5254,线跳闸,8,6,）,人员责任事故,2004,年青海电网“,5,7”,格尔木电网与主网解列,2005,年华中电网“,12,13”,湖南电网与华中主网解列,2006,年西藏电网“,1,8”,藏中电网瓦解,7,）,外力破坏事故,2001,年福建电网

5、“,6,17”220kV,红山变电站全停,2005,年青海电网“,1,4”,海西电网与主网解列,2005,年河南电网“,6,30”220kV,商丘变电站全停,2006,年黑龙江电网“,7,3”220kV,梨树变电站全停,8,）,电网振荡,2005,年蒙西电网“,9,1”,低频振荡,2005,年华中电网“,10,29”,较大范围功率振荡,2006,年“,7,1”,华北华中联网系统较大范围功率振荡,9,9,）,涉网电厂事故,2002,年四川电网“,5.18”,二滩电厂安控误切机事故,2003,年华北电网“,4.17”,多台大机组以及多条,500kV,线路跳闸,2004,年“,3.12”,柳州电厂,

6、2#,机组跳闸,2005,年四川电网“,8.29”,龚嘴上厂全停,2006,年“,10.11”,三峡电厂多台机组跳闸,10,）,重大国际电网事故,2003,年“,8.14”,美加大停电,2005,年“,5.25”,莫斯科大停电,2005,年“,9.12”,洛杉矶大停电,2006,年“,11.4”,欧洲大停电,电网典型事故分析,(1999-2007,年,),国家电力调度通信中心,10,1.2,电力系统可调可控,1.2.1,电力系统的可调可控点,调速器,调节发电机有功出力,(P,G,),调频器,调节发电机输出频率,(f),发动机励磁调节器,调节发电机无功出力,(Q,G,),调相机励磁调节器,调节调

7、相机无功出力,(Q,O,),静止补偿器,调节其无功出力,(Q,O,),变压器分接头,调节变压器副边电压,(V,2,),断路器,控制投切,(C,P,D,),11,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),、发动机励磁调节器,(QG),、调相机励磁调节器,(QO),、变压器分接头,(V2),、断路器,(C,PL),、静止补偿器,(QO),等,12,二,.,电网运行控制目标及分级体制,2.1,安全、优质、经济、环保的目标,2.1.1,保证系统安全运行,（,1,）与运行管理有关的电网稳定事故（,P3,）,分类,运行管

8、理方面的问题,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,减少，导致潮流不平衡,16.6,由于无功不足，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崩溃。,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,环网运行不当，或无相因解列措施,14.8,未考虑严重故障，又未采取有效措施,5.7,未考虑低压电网故障对稳定的影响,8.6,合 计,71.9,13,美加,8.14,大停电事故简介（,1,）,2003.8.14,美、加大停电范围卫星图,14,停电地区包括美国密西根、俄亥俄、宾夕法尼亚、纽约、,康涅狄格、,新泽西北部、马

9、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,大停电事故简介（,2,）,15,俄亥俄州停电事故发生过程,美加,8.14,大停电,事故简介（,3,）,16,2.1,安全、优质、经济、环保的目标,（,2,）保证系统安全运行的措施,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,调度装备的自动化程度,运行方式合理，备用足够，定期运行预想分析,防事故演练及事故处理得力,17,2.1,安全、优质、经济、环保的目标,2.1.2,提供优质电能,（,1,）波形,要求：提供正弦波,措施：自动检测并消除谐波影响,（,2,）频率,要求：,500.2H

10、z,措施：一次调频、二次调频，自动切负荷,（,3,）电压,要求：,5%U,N,措施：发电机、变压器调压，无功补偿,18,2.1.3,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,19,纵向认证,2.1.3,电力二次系统分区结构,20,2.1.3,各分区数据总体结构,21,2.1.3,电力二次系统分区结构,22,2.1.4,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,

11、）,OPF,的在线应用（清华,-,上海项目、南瑞,-,苏丹项目）,附录：,广西电网公司项目,基于现代内点理论的水火电力系统最优调度策略软件包,2.1,安全、优质、经济、环保的目标,23,2.1.5,符合环保要求,（,1,）,节能发电调度,（,2,）基于优化理论的,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,标准的,AGC,最优控制数学模型,”,和,“,满足,CPS,标准的,AGC,最小调节容量模型,”,，将问题归结为混合整数非线性最优化问题，并用现代内点理论对互补最优化问题进行在线求解。系统在广西电网公司投运后取得良好效果和经济效益：每年,AGC,调

12、节次数减少,56%,，增发水电,15.03,亿千瓦时，减少煤耗,54.1,万吨，减少二氧化碳排放,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、环保的目标,24,2.2,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,2000,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

13、,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,）,25,2.3,广西电网分级调度情况,1,）供电营业区分大网、水电,2,系统,26,2,）广西电网公司中调下辖,14,个地调，,40,多个县调,3,）水电管辖,40,个县，目前无省调、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、来宾、,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

14、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。,27,2.4,各级调度的日常基本工作,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,综合计划,28,2.4.1,编制运行方式（,P8-10,

15、）,（,1,）制定发电计划,（,2,）制定检修计划,（,3,）做好能源安排,（,4,）制定接线方式,（,5,）进行潮流计算,（,6,）进行安全分析,附录：,广西电网,2008,年度运行方式,29,三,.,调度自动化系统,3.1,概述,3.2,调度自动化系统典型结构与创新,3.3,主站系统软件体系,3.4,分站系统构成及设备,3.5 SCADA,功能演示,3.6,参观北海银河、柳州柳电综自系统,30,3.1,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,31,3.2,调度自动化系统典型结构,32,独立建设的县调自动化主站系统典

16、型配置示意图,33,3.2.1,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,34,3.2.2,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,35,3.2.3,调度自动化系统结构实例,3