调度自动化学习课件PPT

《调度自动化学习课件PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《调度自动化学习课件PPT（35页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、North China Electric Power University第十三讲 调度自动化马 静Office:J5B309Tel:15801659769Email:North China Electric Power Universitypage22021-9-26静态状态估计North China Electric Power Universitypage32021-9-26电力系统状态估计必要性 数据不齐全数据不齐全为使数据齐全必须所有厂站均安装为使数据齐全必须所有厂站均安装RTU，这将使，这将使RTU数量、远动通道、变送器的数量大大增加，设备投资数量、远动通道、变送器的数量大大增加，

2、设备投资相当昂贵，目前不齐全。相当昂贵，目前不齐全。数据不精确数据不精确数据采集和传送的每个环节如数据采集和传送的每个环节如CT、PT、变送器、变送器、A/D转换都会产生误差，这些误差会使相关数据变的相互转换都会产生误差，这些误差会使相关数据变的相互矛盾，不便取舍。矛盾，不便取舍。受干扰会出现错误数据受干扰会出现错误数据干扰总是存在的，尽管采取了滤波和抗干扰的方法等措干扰总是存在的，尽管采取了滤波和抗干扰的方法等措施，但个别错误仍再所难免，这里所说的错误不是误差，施，但个别错误仍再所难免，这里所说的错误不是误差，而是完全不合理的数据。而是完全不合理的数据。North China Electri

3、c Power Universitypage42021-9-26状态估计的作用l 提供母线上电压幅值、相角和功率的估计值提供母线上电压幅值、相角和功率的估计值l 完成网络拓扑分析完成网络拓扑分析l 完成不良数据的检测去除完成不良数据的检测去除l 完成遥测和遥信功能的检测完成遥测和遥信功能的检测l 提高量测系统的可观测性提高量测系统的可观测性l 母线负荷预测模型的维护等母线负荷预测模型的维护等North China Electric Power Universitypage52021-9-26状态估计与潮流计算的区别1. 状态估计在剔除不良数据后进行，相当于多次潮状态估计在剔除不良数据后进行，相

4、当于多次潮流计算。流计算。2. 潮流计算建立在状态估计上，状态估计比潮流计潮流计算建立在状态估计上，状态估计比潮流计算更准确。算更准确。3. 潮流计算是状态估计的特例，当原始数据少到与潮流计算是状态估计的特例，当原始数据少到与未知数据相同时，二者相同。未知数据相同时，二者相同。North China Electric Power Universitypage62021-9-26状态估计定义系统中能够表征系统特性所需的最小数目的变系统中能够表征系统特性所需的最小数目的变量称为量称为状态变量状态变量。状态估计状态估计是利用实时量测系统的冗余度来提高是利用实时量测系统的冗余度来提高精度和自动排除随机

5、干扰所引起的错误数据，精度和自动排除随机干扰所引起的错误数据，估计出系统运行状态。估计出系统运行状态。1970年F.C.Schweppe等人提出电力系统最小二乘状态估计算法70年代初期，Larson和Debs在绑那维尔电力公司展开卡尔曼逐次滤波状态估计的研究North China Electric Power Universitypage72021-9-26状态估计98. 005. 1108 . 905. 1xxxxAV10伏10欧n哪个对？哪个对？l一个例子一个例子:l(见右图见右图)l已知电阻已知电阻10欧姆，欧姆，V=9.8伏，伏，I=1.05A，确定估，确定估计电流。计电流。North

6、 China Electric Power Universitypage82021-9-26221.05( ) (1.05)(0.98)min0.98xJ xxxx状态估计2(1.05)2(0.98)0Jxxx 1.050.981.0152x1.055%0.050.982%0.021.0150.015xvxvxrxx最小二乘法（最小二乘法（LS）North China Electric Power Universitypage92021-9-26最小二乘估计（LSE）)(xhZ21.( )( ) ( )( )TTmiiiMinJ xZh xZh xZh x x n满足上述目标的满足上述目标的

7、称为称为x的最小二乘估计值的最小二乘估计值n对量测方程对量测方程建立目标函数，求极小值建立目标函数，求极小值North China Electric Power Universitypage102021-9-26最小二乘估计示例l测量值：nI=1.05A=1.05p.u.，nU=9.8V=0.98p.u.,nP=9.6W=0.96p.u.l量测方程：nZ1=x+v1nZ2=Rx+v2nZ3=Rx2+v3l状态量x为电流INorth China Electric Power Universitypage112021-9-26最小二乘估计示例22(1.05) 2(0.98) 4 (0.96) 0

8、xxxx( )0J xx30.041.015 0 xx0.9917x n令l目标函数： Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x) 2+(0.96-x2 ) 2North China Electric Power Universitypage122021-9-26最小二乘估计示例l状态的估计值状态的估计值x=0.9917l量测的估计值：量测的估计值：l 电流电流I=x=0.9917p.u.=0.9917Al 电压电压U=Rx=0.9917p.u.=9.917Vl 有功有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835Wl量测容余度提高后，电流量测的估计误差：量测容余度提高后，电流量

9、测的估计误差：真值量测值误差估计值真值量测值误差估计值 误差误差 估计值估计值 误差误差.05 0.05 1.015 0.015 0.9917 -0.0083 例例 例例North China Electric Power Universitypage132021-9-26加权最小二乘估计miiiiTxhZWxhZWxhZxJMin12)()()()(.W=diag(W1,W2,Wm)新目标函数：新目标函数：若事先知道量测值的精度，可给精度高的仪表若事先知道量测值的精度，可给精度高的仪表赋较大的权值，以提高估计精度赋较大的权值，以提高估计精度North China Electric Power

10、 Universitypage142021-9-26222211( )(1.05)(0.98)min0.050.02J xxx状态估计22221.050.980.050.021.0103110.050.02x1.03%0.0103rxx方法2：加权最小二乘法（WLS）North China Electric Power Universitypage152021-9-26电压无功综合控制l维持供电电压在规定范围内维持供电电压在规定范围内220kV母线正常是母线正常是0%-10%，故障，故障-5%-10%。35-110kV母线正常是母线正常是-3%-7%，故障，故障-10%-10%。10kV母线合

11、格范围是母线合格范围是10-10.7kV。220V单相供电电压允许偏差为额定电压的单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。North China Electric Power Universitypage162021-9-26电压无功综合控制l保持电力系统稳定和合适的无功平衡保持电力系统稳定和合适的无功平衡主输电网络实现无功分层平衡，地区供电网络主输电网络实现无功分层平衡，地区供电网络应实现无功分区就地平衡。应实现无功分区就地平衡。l保证在电压合格的前提下使电能损耗最小保证在电压合格的前提下使电能损耗最小为了达到以上目标，必须增强对无功功率和电为了达到以上目标，必须增强对无功功率和电

12、压的调节能力，充分利用现有的无功补偿设备压的调节能力，充分利用现有的无功补偿设备和调压设备，合理优化调控。和调压设备，合理优化调控。发电厂：励磁系统；变电站：调相机和静止无发电厂：励磁系统；变电站：调相机和静止无功补偿器（少），并联电容器和分接头（多）功补偿器（少），并联电容器和分接头（多）North China Electric Power Universitypage172021-9-26无功可控设备设备类型特点控制能力发电机/调相机可连续调节，没有调节次数约束，能及时快速响应系统中无功电压的波动系统中主要的无功源，建立和维持电压水平，保证系统无功平衡并联电容器/并联电抗器机械投切，有投切

13、次数约束，切换速度慢无功输出与电压平方成反比重要的无功补偿设备，维持电压水平联络变有载调压分接头机械调节，有调节次数约束，调节速度慢改善电压/无功分布，降低网损North China Electric Power Universitypage182021-9-26变电站VQC装置原理电电压压无无功功上上限限下下限限下下限限上上限限QV九区图九区图North China Electric Power Universitypage192021-9-26直流潮流法的近似处理对于输电线对于输电线ij，支路有功潮流，支路有功潮流ijijijijjiijiijbgVVgVpsincos222220,1/i

14、jijijijijijijijxrgbxrxrx ijjiijijsin, 1cos忽略电阻忽略电阻rij，则，则:VVij 1忽略支路对地电容忽略支路对地电容很小，令()ijijijijijpbx North China Electric Power Universitypage202021-9-26直流潮流法ijjiijxp10110110 10010.nnnnnnPBBPBBPBBP 记为: 11,oiioijj iijijj iBBxx支路方程:节点方程:B0阵的元素:PiPi1Pik,ijjiiijj i j ij i j ij i j ij iijijijPPxxxNorth Ch

15、ina Electric Power Universitypage212021-9-26直流潮流法的特点l求DC潮流不需要迭代，只需求解一次方程，计算速度快lDC潮流只能计算有功潮流的分布，不能计算电压幅值，有其局限性lDC潮流要满足假设条件l (1)rijxijl (2)相邻母线的相角差很接近l (3)各母线的电压在额定值附近l (4)支路对地电容很小North China Electric Power Universitypage222021-9-26外网等值网络划分网络划分等值网络法保留待研究系统的全部网络结构，而对外等值网络法保留待研究系统的全部网络结构，而对外部系统则进行尽可能的简化

16、。部系统则进行尽可能的简化。外部系统的节点数与线路数目都比待研究系统大很多，外部系统的节点数与线路数目都比待研究系统大很多，因此等值网络法可以大大降低安全分析中导纳矩阵的阶因此等值网络法可以大大降低安全分析中导纳矩阵的阶数与状态变量的维数。数与状态变量的维数。有利于减少计算机的容量和提高每次分析运算速度。有利于减少计算机的容量和提高每次分析运算速度。等值作用：等值作用：North China Electric Power Universitypage232021-9-26预想事故分析 l预想事故分析是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）的故障及其组合，确定他们对电力

17、系统安全运行产生的影响。主要功能：n按调度员的需要方便的设定预想故障。n快速区分各种故障对电力系统安全运行的危害程度。n准确分析严重故障后的系统状态，并能方便而直观的展示结果。North China Electric Power Universitypage242021-9-26预想事故分析 自动故障选择自动故障选择定义：定义：按元件退出运行按元件退出运行(开断开断)对系统安全性影响的严对系统安全性影响的严重程度排序重程度排序被开断的元件被开断的元件串联支路输电线和变压器串联支路输电线和变压器并联支路发电机和负荷并联支路发电机和负荷 严重程度指标严重程度指标有功支路过负荷有功支路过负荷节点电压

18、越界节点电压越界 丢失负荷丢失负荷XNorth China Electric Power Universitypage252021-9-26预想事故分析 基态网络开断元件基态潮流开断潮流1开断潮流2修正元件1修正元件2North China Electric Power Universitypage262021-9-26预想事故分析 l支路（线路，变压器）开断n网络结构发生变化，迭代矩阵改变，注入功率不变l发电机，负荷开断n网络结构不变化，只改变注入功率实际电力系统中，一个元件故障引起自动装置或继电保实际电力系统中，一个元件故障引起自动装置或继电保护动作，引起连锁反应，动作的元件不只一个，而是

19、多护动作，引起连锁反应，动作的元件不只一个，而是多个，动作也不局限于开断，也有投运（如备用电源自个，动作也不局限于开断，也有投运（如备用电源自投）。此时应综合考虑动作元件，修正迭代矩阵和注入投）。此时应综合考虑动作元件，修正迭代矩阵和注入功率。功率。North China Electric Power Universitypage272021-9-26变电站自动化基本含义变电站自动化定义：变电站自动化定义：IEC T57IEC T57技术委员会正式采用的术语技术委员会正式采用的术语变电站二次设备按功能分为四大模块变电站二次设备按功能分为四大模块: : 继电保护及自动装置继电保护及自动装置; ;

20、 仪器仪表及测量控制仪器仪表及测量控制; ; 远动远动; ; 当地监控。当地监控。 变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。动化功能。 North China Electric Power Universitypage282021-9

21、-26变电站综合自动化的特点 利用微机和大规模集成电路组成的自动化系统利用微机和大规模集成电路组成的自动化系统代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏。代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏。l利用微机保护代替常规保护。利用微机保护代替常规保护。 能采集完整的运行信息，利用计算机的高速计能采集完整的运行信息，利用计算机的高速计算与逻辑判别能力实现监视、控制、运行报告算与逻辑判别能力实现监视、控制、运行报告等功能。等功能。l功能综合化、结构微机化、监视屏幕化、运功能综合化、结构微机化、监视屏幕化、运行管理智能化。行管理智能化。North China Electric Power Universityp

22、age292021-9-26变电站自动化的基本内容电气量的采集和电气设备电气量的采集和电气设备( (如断路器如断路器) )的状态监视、的状态监视、控制和调节。控制和调节。实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站正常运行和安全。正常运行和安全。发生事故时，由继电保护、安全自动装置和故障发生事故时，由继电保护、安全自动装置和故障录波器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅录波器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。 高压电气设备本身的在线检测信息高压电气设备本身的在线检测信息变电

23、站自动化的内容变电站自动化的内容North China Electric Power Universitypage302021-9-26变电站自动化的基本内容输电线路保护输电线路保护电力变压器保护电力变压器保护母线保护母线保护电容器保护电容器保护自动重合闸自动重合闸继电保护构成继电保护构成1 1、继电保护的功能、继电保护的功能North China Electric Power Universitypage312021-9-26变电站自动化的基本内容通信功能通信功能对时功能对时功能存储各种保护整定值功能存储各种保护整定值功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能故障自诊断、自闭锁和自恢复功能1 1、继

24、电保护的功能、继电保护的功能North China Electric Power Universitypage322021-9-26变电站自动化的基本内容实时数据采集实时数据采集与处理：与处理：模拟量采集模拟量采集 状态量的采集状态量的采集脉冲量的采集脉冲量的采集数字量采集数字量采集运行监视功能：运行监视功能：变电站的运行工况和设备状态进行自动监变电站的运行工况和设备状态进行自动监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视和模拟量的数值监视视和模拟量的数值监视 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能North China Electric Power Unive

25、rsitypage332021-9-26变电站自动化的基本内容事故顺序记录与事故追忆功能事故顺序记录与事故追忆功能控制与安全操作闭锁功能控制与安全操作闭锁功能 谐波的分析和监视功能谐波的分析和监视功能 2 2、监视控制的功能、监视控制的功能故障测距与录波功能故障测距与录波功能North China Electric Power Universitypage342021-9-26变电站自动化的基本内容无功和电压自动控制无功和电压自动控制自动低频减自动低频减载载备用电源自投控制（备用电源自投控制（BZTBZT）小电流接地选线小电流接地选线 1#开关 2#开关 3#开关 1#变压器 2#变压器 3

26、3、自动控制装置功能、自动控制装置功能North China Electric Power Universitypage352021-9-26变电站自动化的基本内容变电站自动化系统的现场级通信变电站自动化系统的现场级通信 变电站自动化系统必须兼有变电站自动化系统必须兼有RTURTU的全部功能的全部功能 1 1 能够将所采集的模拟量和状态量信息，以及事件能够将所采集的模拟量和状态量信息，以及事件顺序记录等远传至调度中心；顺序记录等远传至调度中心；2 2 能接收调度中心下达的各种操作、控制、修改定能接收调度中心下达的各种操作、控制、修改定值等命令值等命令 4 4、远动及数据通信功能、远动及数据通信功能