第七章 电力系统调度自动化

第一节 概述 一、电力系统调度的主要任务 控制电力系统运行方式，使之在正常和事故轻况下，安全经济高质量的供电． 保证供电优良的质量优良 第一节 概述 一、电力系统调度的主要任务 　　　控制电力系统运行方式，使之在正常和事故轻况下，安全经济高质量的供电． 保证供电优良的质量优良 保证系统运行经济性 保证具有较高的安全水平 保证强有力的事故处理措施

１、保证供电优良的质量 （1）电能质量要求 U=UN, f=fN （2）措施 ∑Pg= ∑Pload ∑Qg= ∑Qload 这就使系统频率和个母线电压都保持在额定值附近，保证了供电优良的质量

2、保证系统运行经济性 （1）规划是系统运行经济性的前提 电厂选址、输电线路的长度与电压等级 （2）在确定的网络结构下，系统运行经济性取决于调度方案 大机组比小机组效率高 新机组比旧机组效率高 高压输电比低压输电经济

电力系统的经济调度是一项实时性很强的工作，在使用调度自动化系统以后，这项任务大部分已依靠计算机来完成。

3、保证供电安全，承受足够的事故冲击 （1）事故原因 外因 雷雨、风暴、雪 鸟兽 内因 设备内部隐患 人员操作水平欠佳 （2）预想事故分析 对运行的系统，预想若干事故进行分析、计算，选择适当运行方式。

电力系统发生事故有内因和外因。外因是自然环境、风暴、鸟害等自然灾害。 内因是设备的内部隐患与人员的操作运行水平欠佳。 一个系统承受事故冲击的能力与调度水平密切相关。 选择具有足够的承受事故冲击能力的运行方式。

由于电力系统的数据与信息的数量很大，负荷又在经常波动，要对系统进行预想事故的实时分析，只有在电子数字计算机应用于调度工作后，才有了实现的可能。

4 保证强有力的事故处理措施 保证强有力的事故处理措施 恢复运行 要求调度人员必须采取强有力的措施是系统尽快恢复正常运行，在恢复正常运行方面主要靠人工处理，计算机只提供一些事故后的实时信号，加快恢复正常运行的过程 实现电力系统调度自动化的任务是十分艰巨的工作。

二、电力系统的分区、分级调度 国家调度机构 跨省、自治区、直辖市调度机构 省、自治区、直辖市级调度机构 省辖市级调度机构 县级调度机构 我国的大电力系统一般分为三级调度，电力系统的份级调度虽然与行政关系相似，但确实电能生产过程的内部特点所决定。

国家调度中心 网局调度中心 地区调度中心 省级调度中心 县级调度中心 直属电厂 地方电厂 省属电厂 直属 变电站 地方变电所 变电所 省属

具有着两种功能的电力系统调度自动化系统称为能量管理系统（ EMS ） 三、电力系统调度自动化系统的功能 电力系统监控系统 （ SCADA ） 具有着两种功能的电力系统调度自动化系统称为能量管理系统（ EMS ） 监控功能：现场测量、状态信息及控制信号的双向交换 协调功能：安全监控、调度管理、计划

四、调度自动化的发展 第一阶段： 布线逻辑式远动技术（初级阶段） 四遥：遥测、遥信、遥控、遥调 第二阶段：计算机技术（第二阶段） SCADA—— EMS 第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术（快速发展阶段） 集中式——分布式——开放式

第三阶段：计算机技术、通信技术、网络技术（快速发展阶段） 集中式——分布式——开放式 第一代为主机-前置机-RTU终端方式结构 第二代为客服-服务器分布式网络结构 第三代为开放型分布式系统

新的开放系统结构采用“面向对象”的技术，将各种应用按“组件”接口规范进行“封装”，形成可以在不同硬软件系统上“即插即用”的组件。实现软件的“即插即用”，这是软件发展的理想目标。

五、ACADA/EMS系统的子系统划分 1、支撑平台子系统 它是整个系统的最重要的基础，有一个好的支撑平台，才能真正的实现全系统统一平台、数据共享。 2、ACADA子系统 包括数据采集，数据传输及处理，计算与控制，人机界面及告警处理等。 3、AGC/EDC子系统 自动发电控制和在线经济调度是对发电机出力的闭环控制系统，不仅能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围，同时还能使系统发电成本最低。

4、PAS子系统 5、DTS 6 DMIS 包括一系列的高级应用软件。 包括电网仿真、ACADA/EMS系统防真和教员控制机等。

六、电力系统调度自动化系统的设备构成 电力调度自动化的设备可称为硬件，它的核心是计算机系统。 电网调度自动化系统由三部分组成：调度端、信道设备、厂所端。

第二节 远方终端（RTU）

一、远方终端的概念 　　　远方终端（RTU）又称远动终端，是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，检测并传输各终端（发电厂或变电站）的信息，并执行调度中心发给厂、所的命令。是电网调度自动化系统在基层的“耳目”和“手脚”。

二、远方终端的任务 数据采集 数据通信 执行命令 其他功能

1、数据采集 （1）模拟量：P、Q、U、I YC （2）数字量：电厂坝前、坝后水位等 （3）脉冲量：脉冲电能表的输出脉冲（电能计量） （4）开关量：断路器、隔离开关、继电保护的状态 YX

2、数据通信 向调度中心发送采集的本厂、所数据 接收调度端下达的各种命令

3、执行命令 根据接收的命令，完成YK、 YT操作 YK： YX YT： YC

4、其他功能 当地功能：显示、打印；告警；事故记录等。 自诊断功能：死机自动恢复，自动监视主、备用通信信道及切换功能，个别插件损害诊断报告等功能。

三、RTU的结构 主CPU 地址总线：选通 分CPU

四、模入模出通道 1、模入通道 逐次逼近式 V/F转换式

（1）逐次逼近式 电压形成回路 低通滤波 采样保持 多路转换开关 A/D转换

电压形成回路 电量变换 强弱电信号隔离 低通滤波 香农定理：采样频率≥2倍输入信号最高频率 限制输入信号最高频率，降低采样频率

多路转换开关： 受CPU控制的高速电子切换开关， 被选通的一路可进入A/D转换器 A/D转换： 模拟天平称重法，最高电压砝码与之比较 电压砝码总和

五、开入开出通道 开入：光电耦合器 开出：光敏三极管

第三节 数据通信的通信规约

一、并行传输与串行传输 1 基本原理 并行传输 机理：8位二进制，8+1根线，每根线传送一位码元 一、并行传输与串行传输 1 基本原理 并行传输 机理：8位二进制，8+1根线，每根线传送一位码元 特点：传输速度快（百兆字节/s），通信规约简单 所需信号线多，成本高 应用：传输距离短、高速的场合 串行传输 机理：一回传输线（2根），一个一个码元传输 特点：所需信号线少，成本低 传输速度慢，通信规约复杂 应用：厂、所与调度普遍应用

2 串行数据的发送和接收 3 串行传输的格式 （1）异步传输 存在起始位和终止位，有效信息比低，传输效率低 （2）同步传输 无起始位和终止位，有效信息长，传输效率高

误码率：数据传输后错误码元数与总码元数之比， 10-5或 10-6 二、数据通信中的传输速率和误码率 码元：每个信号脉冲为一个码元 （1，0）或（+1，-1） 数码率：每秒传送码元数，Bd 信息速率：系统每秒传送的信息量，bit 误码率：数据传输后错误码元数与总码元数之比， 10-5或 10-6 差错控制：对错误信号进行纠正， 奇校验和偶校验

奇校验和偶校验 奇校验：使检测到的代码中“1”的个数为奇数 偶校验：使检测到的代码中“1”的个数为偶数 有效信息 1011001 附加奇校验位 1 合成码 1011001[1] 10100011 10010011 10110011 10010010 有效信息 1011001 附加奇校验位 合成码 1011001[0]

三、数据通信方式 可同时发送和接收数据。4线 数据单向传送，只能发送或只能接受指令 可互为发、收端，采用切换方式分时交替进行

五、远距离数据通信系统的基本模型 信源：电网中各种信息源， P、Q、U、I等 信源编码器：A/D转换等 信道编码器：保护所传送的信息内容，增加保护码元 调制解调器：将基带数字信号调制传送， 减弱干扰 信道：信号远距离传送的载体

六、数字信号的调制与解调 1 调制与解调的意义 基带数字信号谐波成分多，占用频带很宽 传统信道多为模拟信号设计 直接进行传输波形畸变较大，容易失真 调制器（Modulator） 解调器（Demodulator）

2 调制方法 数字调幅 数字调频 数字调相 绝对 相对

七、局域网及其应用 令牌环 以太网

七、局域网及其应用 令牌环 以太网 八、现场总线 RS-422/RS485 实时性差；主从控制 现场总线 双向串行的多节点数字通信系统

九、通信规约 1 基本问题 （1）概念 （2）内容 语言；操作步骤；查错及其应对方法 （3）组成 代码；控制字符；格式；应答方式；通信方式…

2、种类 循环式通信规约（按约定的次序循环发送） 占用通道多 问答式通信规约（有问必答，无问不答） 多台RTU共用一个通道 提高数据传送速度 通道适应性强

十、通信信道 电力载波通信 光纤通信 微波中继通信

1 电力载波通信 可靠性高 经济性好，无需单独架设和维护线路 电力系统基本通信方式

2 光纤通信 形式上为有线通信方式 优越的通信性能

3 微波中继通信 频带宽，300MHz~300GHz 抗干扰性强，通信稳定 方向性强 设备复杂，技术要求水平高

第四节 调度中心的计算机系统

1 前置机 （1）值班主机 与系统服务器及SCADA工作站通信 与各RTU通信，通信规约处理 切换装置的动作 设置终端服务器的参数 （2）备用主机 监听值班主机工作情况 监听次要通道的信息

2 终端服务器 16个串行通信口 双备份 64个 RTU需要8台终端服务器

3 切换方式 模式一 模式二 4 通道设备 调制解调器：模拟信号 光电隔离板：数字信号 长线驱动器：数字信号，电缆较长

电网调度中的电网控制功能是多种多样的，包括电压控制、负荷控制、自动发电控制等。 第五节 自动发电控制 、 电网调度中的电网控制功能是多种多样的，包括电压控制、负荷控制、自动发电控制等。

一、AGC的基本功能 1、使发电自动跟踪电力系统负荷变化 2、响应负荷的发电的随机变化，维持电力系统频率为额定值 3、在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交换功率为计划值 4、对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率 5、监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求

二、AGC的一般过程 基点功率Pi 调节功率PR 期望功率P

三、AGC与其他应用软件的关系 发电计划 水电计划　　　　　　　 交换计划　　 检修计划 状态估计 安全约束

四、发电计划 发电计划：火电系统经济调度 水电计划：水火电协调计划 交换计划 自协调方式 电力交易市场模式 协商调度模式 检修计划 发电计划是EMS中发电级的核心应用软件 四、发电计划 发电计划：火电系统经济调度 水电计划：水火电协调计划　　　　　　　 交换计划　　 自协调方式 电力交易市场模式 协商调度模式 检修计划

1小时以内，用于质量控制、安全监视、预防控制 五、电力系统负荷预测 1 分类 按范围 按时间 1小时以内，用于质量控制、安全监视、预防控制 1日到1周，火电分配，水火协调 1月到1年，机组检修 数年到数十年，电源发展，网络规划

2 电力系统负荷预测的要求及影响因素 要求：精度 影响因素： 负荷变化规律 模型 算法

3 电力系统负荷预测的模型 L(t)=B(t)+W(t)+S(t)+V(t) 时刻t的正常负荷分量 时刻t的天气敏感负荷 3 电力系统负荷预测的模型 　　　　L(t)=B(t)+W(t)+S(t)+V(t) 时刻t的正常负荷分量 时刻t的天气敏感负荷 时刻t的特别事件负荷 时刻t的随机分量负荷

4 电力系统负荷预测的方法 线性外推法 线性回归法 时间序列法 卡尔曼滤波法 人工神经网络法 灰色理论

五、电力系统的分层调度控制 1 概念 集中调度控制就是把电力系统内所有发电厂和变电站的信息都集中在一个调度控制中心，由一个调度控制中心对整个电力系统进行调度控制。 分层调度控制就是把全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心，下一层调度完成本层次的调度控制任务外，还接受上一级调度组织的调度命令并向上层调度传递所需信息。

2 电力系统的分区分级调度 国家调度机构 跨省、自治区、直辖市调度机构 省、自治区、直辖市级调度机构 省辖市级调度机构 县级调度机构

分层调度与集中调度相比，它的优点是：便于协调控制；提高系统可靠性；改善系统响应。

3 各级调度中心的控制和管理任务 大区电网调度中心（网调）： 区网负荷预测、安排系统结构和发电计划 频率——有功功率控制、经济运行调度控制 区主网枢纽点电压监视和无功功率控制 区网安全监视、预防事故分析和校正控制 区网正常操作和事故处理 区网检修计划 调度记录、统计业务

省调度中心（省调）： 省网负荷预测并按经济原则作出省网系统结构的调度及所属发电厂发电计划 省主网和110kv系统枢纽点电压监视和无功控制 不影响区网的局部性正常操作和事故处理 管理范围内的网损计算和检修计划 水库调度、水电厂发电计划 调度记录报告（对上级）、统计业务

地区调度所（地调）或中间控制所（即某些厂、站承担对其附近子厂、站得控制和信息传递）： 局部110KV系统枢纽点电压监视和控制 局部110KV系统安全监视和控制 局部110KV系统正常操作和事故处理 管理范围内的网损计算和检修计划 对所属供电局的业务联系 统计业务