第二章 电力系统调度自动化

第二章电力系统调度自动化高伟第一节如何实现 *通信的基本知识 1、通信媒介 2、波特率 3、传输方式 4、通信 一、采集电力系统信息并将其传送到调度所 遥信（YX）:征电力系统运行结构（状态）的信息， 如：断路器状态等； 遥测（YC）：电力系统运行参数， 如:机组有功功率、母线电压、线路潮流等； 遥信量经程序———>电力系统实时运行结构 二、对厂站传来的信息进行实时处理 1、传来的信息存在的问题 1）有错误 信息传输过程中受到干扰或信息采集和传输系统中某些部分发生了故障。 采用了校验但还有可能出错（通信校验问题）。 2）精度不高 1数据采集存在误差，如降压处理，模数转换等。 2数据不相容性 同时采样：同一时刻采集所有数据后存储上传； 顺序采样：按一定顺序采集电力系统运行参数； 如：m个采样点：t1,t2,t3…tm，周期采样，顺序采样造成各数据的不相容性，存在一定偏差。 3）不齐全 只能把主要参数送往调度（参数太多）。 2、信息处理的内容 1）发现并纠正错误数据和信息； 2）提高数据精度； 3）补齐缺少的数据； 信息处理是电力系统调度自动化系统的功能之一，称为电力系统状态估计。 三、做出调度决策 处理后的信息，做出调度决策。 四、将调度决策送到电力系统去执行 遥控（YK），遥调（YT）或由现场人员去执行。 五、人机联系 电力系统接线的改变、事故处理等，主要仍由运行人员实现。六、电力系统调度自动化的功能 包括：电力系统监视和控制，电力系统状态估计，电力系统安全分析和安全控制，电力系统稳定控制，电力系统潮流优化，电力系统实时负荷预测，电力系统频率和有功功率自动控制，电力系统电压和无功功率自动控制，电力系统经济调度控制和电力系统负荷管理。（一）电力系统监视和控制 监视：采集、处理、显示电力系统运行信息，自动识别电力系统异常或事故。 控制：对断路器、隔离开关、静止电容器组等进行开环性控制。 1、执行日运行计划保持频率和中枢点电压质量； 2、采取预防性措施，消除不安全因素，处理事故等。（二）电力系统频率和有功功率自动控制1该系统是一个闭环控制系统； 2机组有功功率的执行装置为调速器。（1）有功功率平衡计算 电力系统频率是靠维持系统内有功功率平衡来维持的； 必须知道下一时刻的负荷功率，依此确定发电功率； 电力系统实时负荷预测：利用电力系统的实时信息和历史数据对未来时刻的电力系统负荷进行预测。（2）电厂间负荷经济分配 如何将当前系统所需的总发电出力分配给各机组，使系统更经济。经济调度控制的主要目标函数是在使系统的总发电出力与负荷及网损相平衡的约束条件下，令所有机组的发电成本最低。（三）电力系统电压和无功功率自动控制 通过调节发电机和调相机的励磁电流，控制无功补偿设备的投入或切除，改变变压器的分接头位置来实现无功功率的就地、就近平衡。 平衡：无功源发出的无功功率＝系统负荷和电力系统本身在额定电压时消耗的无功功率。 利用无功和电压的控制手段改善无功潮流和电压，使系统有功网损最小，实现经济运行。第二节调度自动化系统介绍 1、关于厂站集群问题 1）梯级水电厂 第二节调度自动化系统介绍 2）火电厂群 几座火电厂相距较近，构成火电厂群。在某一座火电厂设调度，将火电厂群作为一座火电厂进行调度管理。 3）集控站 整个调度/集控自动化系统的结构可分为三层：变电站RTU、前置通讯系统和调度中心主站网络。变电站RTU负责远程变电站端的数据采集与转发，并下发执行调度中心发出的遥控命令，前置通讯系统起着变电站RTU和调度中心的桥梁作用，为下发命令和上传数据的汇集点，其可靠性对整个系统的运行起着至关重要的作用，调度中心则根据采集的电网数据，实现电网的运行监视和控制管理，整个系统的结构图可由图表示。2、调度传送的数据3、调度常用的通信方式及通信规约3、调度常用的通信方式及通信规约 P42表2－3电力系统常用的信息传输方式 光纤数据网，微波，电力线载波，GPRS，无线传感器网络等（1）光纤通信光纤通信系统基本构成 （1）光发信机 　　光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。 （2）光收信机 　　光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。  （3）光纤或光缆 　　光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。 （4）中继器 　　中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。 （5）光纤连接器、耦合器等无源器件 由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。（2）微波通信 微波通信（MicrowaveCommunication），是使用波长在0.1毫米至1米之间的电磁波——微波进行的通信。微波通信不需要固体介质,当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。 利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离,因此是国家通信网的一种重要通信手段,也普遍适用于各种专用通信网。 一般说来,由于地球幽面的影响以及空间传输的损耗,每隔50公里左右,就需要设置中继站,将电波放大转发而延伸。这种通信方式,也称为微波中继通信或称微波接力通信。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。 微波站的设备包括天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自动控制设备等。为了把电波聚集起来成为波束,送至远方,一般都采用抛物面天线,其聚焦作用可大大增加传送距离。（3）电力线载波 阻波器是载波通信及高频保护不可缺少的高频通信元件，它阻止高频电流向其他分支泄漏，起减少高频能量损耗的作用。（4）GPRS(5)无线传感器网络 循环式数据传输规约（CDT），IEC60870-5-101规约（电网调度和通信），IEC60870-5-102规约（电能计量传输），IEC60870-5-103规约（继电保护），IEC60870-5-104规约（以太网的远动设备传输），电力负荷管理系统数据传输规约（负控规约），多功能电能表通信规约等。循环式数据传输规约CDT 1、帧结构4、厂站及调度中心的计算机系统构成 P52图2－22分布式系统配置第三节调度计算机系统及人机联系设备 一、计算机系统的专用接口 1、远动终端接口 用于实现与RTU的通信 2、计算机远程通信接口 实现与上一级系统的通信 3、统一时钟接口 实现共同对时 二、调度计算机系统的配置 1、单机系统 二、调度计算机系统的配置 2、双机系统 二、调度计算机系统的配置 3、分布式系统第四节电力系统的分层调度控制第四节电力系统的分层调度控制 地区调度所（地调）――>省调中心（省调）――>大区电网调度中心（网调） 优点：1）便于协调调度控制； 2）提高系统可靠性； 3）改善系统响应。 网调：维持系统频率，执行水、火电联合调度计划和调峰，保证系统的稳定和安全。 省调：保证省属电力系统的安全和经济运行，执行自动发电控制，实行安全分析和安全控制。 地调：对地区电力系统实行监控、分配负荷、实行电压和无功功率的优化运行。 县调：分配负荷和控制负荷。第五节电力系统状态估计 电力系统状态估计就是对电力系统的某一时间断面的遥测量和遥信量进行实时数据处理。 目的是通过计算机处理自动排除偶然出现的错误数据和信息，提高实时数据的精确度，补足缺少的数据和信息，从而获得表征电力系统运行状态的完整而准确的信息。 电力系统状态由电力系统的运行结构和运行参数来表征。 运行结构：某一时间断面电力系统的运行主接线。 运行参数：各节点电压的幅值，注入节点的有功和无功功率，线路的有功和无功功率。 对一个参数进行状态估计涉及到三个值：真值、测量值和估计值，其中估计值是根据测量值的大小，测量值及其误差的随机性质，使用概率论的计算出来的值。 一、状态估计的基本概念 （一）测量方程式 一个物理量测量值可表示为： x：被测量的真值； v：测量值的随机测量误差； h：v=0时x与z之间的比例系数。 （二）测量值及其误差的概率性质 测量值的分布密度服从正态分布，即测量值为真值x的次数最多，测量值离开真值越远，读到的次数越少。 作状态估计时常用误差的二乘值来表征误差大小： （三）最小二乘法估计 满足以下两个条件： 1）已对一个物理量进行过多次测量，并已有多个测量值； 2）测量值的分布密度服从正态分布。 求出使得测量误差二乘值最小的值（x）即为真值的估计值。这种方法称为最小二乘法估计。 最小二乘法估计的步骤： 1）求出误差的二乘值 例题：图中，电阻R=10Ω，电流表A测得电流为1.05A，电压表测得电压为9.8V，求出电路电流，电压的估计值。 （1）确定被估计的状态变量 选择电流I作为被估计的变量，电压和功率可算得 （2）求出二乘值 （四）加权最小二乘法估计 为了提高最小二乘法估计的准确度，应该加重精度高的仪表的测量读值（即误差小的读值）在最小二乘法估计中的作用，于是出现了加权最小二乘法估计。