第一章電力系統(tǒng)運(yùn)行控制及其自動(dòng)化概論課件

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),0,13 十二月 2024,1,第一章電力系統(tǒng)運(yùn)行控制及其自動(dòng)化概論,2,內(nèi)容提要,一,.,電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的復(fù)雜性,二,.,運(yùn)行控制目標(biāo)及分級(jí)體系,三,.,電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),四,.,電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,五,.,智能電網(wǎng)與智能電力系統(tǒng),3,一,.,電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的復(fù)雜性,1.1,電力系統(tǒng)是復(fù)雜的大系統(tǒng),1.1.1,以銷定產(chǎn)，即發(fā)即用，功率平衡,50.0Hz,49.8,50.2,發(fā) 電,用 電,4,1.1.2,系統(tǒng)龐大，覆蓋面廣，涉及千家萬(wàn)戶,發(fā)電,用電,輸電,變電,配電,RTU,RTU,RTU,數(shù)據(jù)采集和傳輸,應(yīng)用服務(wù)器,電 網(wǎng) 調(diào) 度,通信服務(wù)器,5,1.1.3,西電東送，南北互聯(lián)，全國(guó)聯(lián)網(wǎng),華中,華東,華北,東北,南方,西北,0,50,100,150,200,250,300,美,俄,日,中,加,德,建國(guó)初期：發(fā)電量第,25,位,裝機(jī)容量第,21,位,2002,年 均已躍居第,2,位,GW,350,6,1,）,自然災(zāi)害引發(fā)的事故,2005,年華中電網(wǎng)“,2.7,2.16”,大面積冰閃,2005,年華東電網(wǎng)“,6.14”,任上,5237,、,5238,線相繼跳閘,2006,年浙江、福建電網(wǎng)“,8.10”,受超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“桑美”影響,2007,年遼寧電網(wǎng)“,3.4,3.9”,暴雪導(dǎo)致多條線路跳閘,2008,年廣西、湖南、貴州冰災(zāi)導(dǎo)致大面積停電,2,）一次設(shè)備故障引發(fā)的事故,2005,年華東電網(wǎng)“,2.21”500kV,徐行變,500kV,系統(tǒng)全停,2006,年吉林電網(wǎng)“,4.6”220kV,長(zhǎng)春變電站電纜停電,2006,年福建電網(wǎng)“,9.5”500kV,福州變,220kV,母線停電,1.1.4,事故影響面大，危害嚴(yán)重,7,3,）,安全自動(dòng)裝置及繼電保護(hù)裝置異常引發(fā)的事故,2003,年江西電網(wǎng)“,2.12”220kV,上饒變電站全停,2003,年“,11.10”,華中、川渝電網(wǎng)解列,2006,年“,6.21”,葛南直流雙極閉鎖,4,）,控制及輔助系統(tǒng)故障引發(fā)的事故,2000,年四川電網(wǎng)“,10.13”,二灘電廠監(jiān)控系統(tǒng)死機(jī),2002,年華東電網(wǎng)“,2.19”,局部電網(wǎng)解列,2005,年“,11.20”,龍政直流雙極閉鎖,5,）,通信及自動(dòng)化設(shè)備事故,2005,年華中電網(wǎng)“,2.7”,通信光纜中斷,2007,年寧夏電網(wǎng)“,1.6”220kV,吉青線,OPGw,光纜中斷,2007,年華東電網(wǎng)“,11.28,堡汊,5253,、堡灣,5254,線跳閘,8,6,）,人員責(zé)任事故,2004,年青海電網(wǎng)“,5,7”,格爾木電網(wǎng)與主網(wǎng)解列,2005,年華中電網(wǎng)“,12,13”,湖南電網(wǎng)與華中主網(wǎng)解列,2006,年西藏電網(wǎng)“,1,8”,藏中電網(wǎng)瓦解,7,）,外力破壞事故,2001,年福建電網(wǎng)“,6,17”220kV,紅山變電站全停,2005,年青海電網(wǎng)“,1,4”,海西電網(wǎng)與主網(wǎng)解列,2005,年河南電網(wǎng)“,6,30”220kV,商丘變電站全停,2006,年黑龍江電網(wǎng)“,7,3”220kV,梨樹變電站全停,8,）,電網(wǎng)振蕩,2005,年蒙西電網(wǎng)“,9,1”,低頻振蕩,2005,年華中電網(wǎng)“,10,29”,較大范圍功率振蕩,2006,年“,7,1”,華北華中聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)較大范圍功率振蕩,9,9,）,涉網(wǎng)電廠事故,2002,年四川電網(wǎng)“,5.18”,二灘電廠安控誤切機(jī)事故,2003,年華北電網(wǎng)“,4.17”,多臺(tái)大機(jī)組以及多條,500kV,線路跳閘,2004,年“,3.12”,柳州電廠,2#,機(jī)組跳閘,2005,年四川電網(wǎng)“,8.29”,龔嘴上廠全停,2006,年“,10.11”,三峽電廠多臺(tái)機(jī)組跳閘,10,）,重大國(guó)際電網(wǎng)事故,2003,年“,8.14”,美加大停電,2005,年“,5.25”,莫斯科大停電,2005,年“,9.12”,洛杉磯大停電,2006,年“,11.4”,歐洲大停電,電網(wǎng)典型事故分析,(1999-2007,年,),國(guó)家電力調(diào)度通信中心,10,1.2,電力系統(tǒng)可調(diào)可控,1.2.1,電力系統(tǒng)的可調(diào)可控點(diǎn),調(diào)速器,調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)有功出力,(P,G,),調(diào)頻器,調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出頻率,(f),發(fā)動(dòng)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無(wú)功出力,(Q,G,),調(diào)相機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)調(diào)相機(jī)無(wú)功出力,(Q,O,),靜止補(bǔ)償器,調(diào)節(jié)其無(wú)功出力,(Q,O,),變壓器分接頭,調(diào)節(jié)變壓器副邊電壓,(V,2,),斷路器,控制投切,(C,P,D,),11,發(fā)電,用電,輸電,變電,配電,RTU,RTU,RTU,數(shù)據(jù)采集和傳輸,應(yīng)用服務(wù)器,電 網(wǎng) 調(diào) 度,通信服務(wù)器,調(diào)速器,(PG),、發(fā)動(dòng)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,(QG),、調(diào)相機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,(QO),、變壓器分接頭,(V2),、斷路器,(C,PL),、靜止補(bǔ)償器,(QO),等,12,二,.,電網(wǎng)運(yùn)行控制目標(biāo)及分級(jí)體制,2.1,安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目標(biāo),2.1.1,保證系統(tǒng)安全運(yùn)行,（,1,）與運(yùn)行管理有關(guān)的電網(wǎng)穩(wěn)定事故（,P3,）,分類,運(yùn)行管理方面的問題,事故比,%,靜態(tài)穩(wěn)定破壞,對(duì)正?；驒z修運(yùn)行方式未做穩(wěn)定分析，因,PD,增加或,PG,減少，導(dǎo)致潮流不平衡,16.6,由于無(wú)功不足，線路長(zhǎng)，負(fù)荷重，或?qū)l(fā)電機(jī)勵(lì)磁退出或減小，造成電壓下降或電壓崩潰。,10.5,動(dòng)態(tài)穩(wěn)定破壞,對(duì)發(fā)電機(jī)失磁破壞穩(wěn)定未做分析和預(yù)防,15.7,環(huán)網(wǎng)運(yùn)行不當(dāng)，或無(wú)相因解列措施,14.8,未考慮嚴(yán)重故障，又未采取有效措施,5.7,未考慮低壓電網(wǎng)故障對(duì)穩(wěn)定的影響,8.6,合 計(jì),71.9,13,美加,8.14,大停電事故簡(jiǎn)介（,1,）,2003.8.14,美、加大停電范圍衛(wèi)星圖,14,停電地區(qū)包括美國(guó)密西根、俄亥俄、賓夕法尼亞、紐約、,康涅狄格、,新澤西北部、馬薩諸塞、佛蒙特,8,州和加拿大安大略、魁北克,2,省等,美加,8.14,大停電事故簡(jiǎn)介（,2,）,15,俄亥俄州停電事故發(fā)生過程,美加,8.14,大停電,事故簡(jiǎn)介（,3,）,16,2.1,安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目標(biāo),（,2,）保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的措施,系統(tǒng)“強(qiáng)大”，發(fā)電能力和電氣設(shè)備裕度足夠,保護(hù)裝置靈敏可靠,調(diào)度員知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平,調(diào)度裝備的自動(dòng)化程度,運(yùn)行方式合理，備用足夠，定期運(yùn)行預(yù)想分析,防事故演練及事故處理得力,17,2.1,安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目標(biāo),2.1.2,提供優(yōu)質(zhì)電能,（,1,）波形,要求：提供正弦波,措施：自動(dòng)檢測(cè)并消除諧波影響,（,2,）頻率,要求：,500.2Hz,措施：一次調(diào)頻、二次調(diào)頻，自動(dòng)切負(fù)荷,（,3,）電壓,要求：,5%U,N,措施：發(fā)電機(jī)、變壓器調(diào)壓，無(wú)功補(bǔ)償,18,2.1.3,電力二次系統(tǒng)分區(qū)結(jié)構(gòu),4.,縱向認(rèn)證,3.,橫向隔離,電力數(shù)據(jù)網(wǎng),或,發(fā)電數(shù)據(jù)網(wǎng),控制區(qū),生產(chǎn)區(qū),管理區(qū),信息區(qū),電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng),SPDnet,生產(chǎn)控制區(qū),管理信息區(qū),防火墻,2.,網(wǎng)絡(luò)專用,1.,安全分區(qū),19,縱向認(rèn)證,2.1.3,電力二次系統(tǒng)分區(qū)結(jié)構(gòu),20,2.1.3,各分區(qū)數(shù)據(jù)總體結(jié)構(gòu),21,2.1.3,電力二次系統(tǒng)分區(qū)結(jié)構(gòu),22,2.1.4,電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,（,1,）經(jīng)濟(jì)調(diào)度：燃料費(fèi)用最小,（,2,）優(yōu)化調(diào)度：滿足多個(gè)目標(biāo)，大規(guī)模非線性問題,（,3,）,OPF,的在線應(yīng)用（清華,-,上海項(xiàng)目、南瑞,-,蘇丹項(xiàng)目）,附錄：,廣西電網(wǎng)公司項(xiàng)目,基于現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)理論的水火電力系統(tǒng)最優(yōu)調(diào)度策略軟件包,2.1,安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目標(biāo),23,2.1.5,符合環(huán)保要求,（,1,）,節(jié)能發(fā)電調(diào)度,（,2,）基于優(yōu)化理論的,CPS,標(biāo)準(zhǔn)下,AGC,控制,廣西科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，在世界上首次提出了,“,滿足,CPS,標(biāo)準(zhǔn)的,AGC,最優(yōu)控制數(shù)學(xué)模型,”,和,“,滿足,CPS,標(biāo)準(zhǔn)的,AGC,最小調(diào)節(jié)容量模型,”,，將問題歸結(jié)為混合整數(shù)非線性最優(yōu)化問題，并用現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)理論對(duì)互補(bǔ)最優(yōu)化問題進(jìn)行在線求解。系統(tǒng)在廣西電網(wǎng)公司投運(yùn)后取得良好效果和經(jīng)濟(jì)效益：每年,AGC,調(diào)節(jié)次數(shù)減少,56%,，增發(fā)水電,15.03,億千瓦時(shí)，減少煤耗,54.1,萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放,141.8,萬(wàn)噸，直接經(jīng)濟(jì)效益,1.797,億元。,附錄：,南方電網(wǎng)（廣西）,節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)資料,2.1,安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目標(biāo),24,2.2,電網(wǎng)分級(jí)調(diào)度體系及各級(jí)調(diào)度控制任務(wù),國(guó)調(diào),1,個(gè),網(wǎng)調(diào),6,個(gè),省調(diào),31,個(gè),地調(diào),300,多,縣調(diào),2000,多,電網(wǎng)分級(jí)調(diào)度體系,國(guó)調(diào),華北,東北,華中,華東,西北,南方,北京,天津,河北,內(nèi)蒙,山西,山東,遼寧,吉林,黑龍,江,湖北,湖南,河南,江西,四川,重慶,上海,江蘇,浙江,安徽,福建,陜西,寧夏,青海,甘肅,新疆,西藏,廣東,廣西,云南,貴州,海南,地市電力調(diào)度中心,縣電力調(diào)度中心,直調(diào)廠站,（各級(jí)控制任務(wù)見,P5,）,25,2.3,廣西電網(wǎng)分級(jí)調(diào)度情況,1,）供電營(yíng)業(yè)區(qū)分大網(wǎng)、水電,2,系統(tǒng),26,2,）廣西電網(wǎng)公司中調(diào)下轄,14,個(gè)地調(diào)，,40,多個(gè)縣調(diào),3,）水電管轄,40,個(gè)縣，目前無(wú)省調(diào)、地調(diào),4,）地調(diào)已基本上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，縣調(diào)則較少,水電集團(tuán),南網(wǎng)總調(diào),廣西中調(diào),調(diào)度,南寧、柳州、桂林、梧州、,北海、欽州、貴港、玉林、,百色、賀州、河池、來賓、,崇左、防城港,縣調(diào),隆安、馬山、上林、賓陽(yáng)、,橫縣、武鳴、柳江、柳城、,鹿寨、融安、陽(yáng)朔、臨桂、,靈川、永福、興安、合浦、,東興、靈山、浦北、平南、,北流、陸川、平果、田東、,田陽(yáng)、宜州、環(huán)江、大化、,羅城、東蘭、合山、象州、,武宣、忻城、憑祥、扶綏。,縣調(diào),融水、三江、全州、,平樂、灌陽(yáng)、荔浦、,資源、龍勝、恭城、,岑溪、蒼梧、藤縣、,蒙山、上思、容縣、,博白、興業(yè)、凌云、,靖西、西林、樂業(yè)、,德保、田林、那坡、,隆林、鐘山、昭平、,富川、天峨、鳳山、,南丹、巴馬、都安、,金秀、寧明、龍州、,大新、天等、百色、,賀州。,27,2.4,各級(jí)調(diào)度的日?；竟ぷ?2.4.1,負(fù)荷預(yù)測(cè),2.4.2,編制運(yùn)行方式*,2.4.3,指揮倒閘,2.4.4,指揮事故處理,2.4.5,電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度,2.4.6,綜合計(jì)劃,28,2.4.1,編制運(yùn)行方式（,P8-10,）,（,1,）制定發(fā)電計(jì)劃,（,2,）制定檢修計(jì)劃,（,3,）做好能源安排,（,4,）制定接線方式,（,5,）進(jìn)行潮流計(jì)算,（,6,）進(jìn)行安全分析,附錄：,廣西電網(wǎng),2008,年度運(yùn)行方式,29,三,.,調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),3.1,概述,3.2,調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新,3.3,主站系統(tǒng)軟件體系,3.4,分站系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)備,3.5 SCADA,功能演示,3.6,參觀北海銀河、柳州柳電綜自系統(tǒng),30,3.1,概述,發(fā)電,用電,輸電,變電,配電,RTU,RTU,RTU,數(shù)據(jù)采集和傳輸,應(yīng)用服務(wù)器,電 網(wǎng) 調(diào) 度,通信服務(wù)器,31,3.2,調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu),32,獨(dú)立建設(shè)的縣調(diào)自動(dòng)化主站系統(tǒng)典型配置示意圖,33,3.2.1,調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)例,1,凌云,GPS,時(shí)鐘,交換機(jī),B,交換機(jī),A,終端服務(wù)器,B,終端服務(wù)器,A,光電隔離器,光電隔離器,16,口協(xié)議轉(zhuǎn)換器,1,口協(xié)議轉(zhuǎn)換器,路由器,物理隔離器,WEB,服務(wù)器,前置機(jī),A,前置機(jī),B,歷史服,務(wù)器,B,調(diào)度工,作站,A,調(diào)度工,作站,B,電信網(wǎng)絡(luò),子站,DATA,GPS,2,維護(hù)工,作站,DATA,GPS,1,ADSL MODEM,路由器,協(xié)議轉(zhuǎn)換器,RTU,通信單元,GPRS,模塊,RTU,通信單元,485,專線,電信網(wǎng)絡(luò),GPRS,通道,485,接口,110,kV,旦村,變電站,子站,子站,歷史服,務(wù)器,A,34,3.2.2,調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)例,2,德保,調(diào)度工作,站,A,GPS,天文時(shí)鐘,前置機(jī),A,前置機(jī),B,歷史服務(wù),器,A,歷史服務(wù),器,B,交換機(jī),電信網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)隔離器,Web,服務(wù)器,交換機(jī),B,交換機(jī),A,ADSL MODEM,協(xié)議轉(zhuǎn)換器,RTU,通信單元,光端機(jī),協(xié)議轉(zhuǎn)換器,RTU,通信單元,光端機(jī),協(xié)議轉(zhuǎn)換器,RTU,通信單元,調(diào)度工作,站,B,35,3.2.3,調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)例,3