电力系统自动化 第三版(王葵、孙莹编)第五章电力系统调度自动化

大规模电力系统的需求－SCADA的必要性：
实时了解系统的运行状态 迅速、准确、可靠地将厂站端信息传送到调度中心 迅速、准确、可靠地执行下发命令
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SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition
不是一个全面的控制系统,主要是 基于管理层面的
第五章 电力系统调度自动化
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电力是一种商品，它的生产、流通、消费具有一般商 品的属性。
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1．产品不可大规模储存性； 2．生产和消费的同时性； 3．系统地域广阔，不同地域产品质量可能不同； 4．产品质量不完全决定于生产环节； 5．恶性连锁事故的破坏性。
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正常状态
安全 状态
制 控 复 恢 恢复状态
误码率与线路质量、干扰大小等因素有关，为了减小 误码率，要采用各种检错、纠错的措施加以保护。
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差错控制
在信息传送过程常会出现各种干扰，使所传输的信号码 元发生差错，如某位1变成0或0变成1；
在一个实用的通信系统中一定要能发现（检测）这种差 错，并采取纠正措施，把出错控制在所能允许的尽可能 小的范围内，这就是差错控制。
调度管理信息系统属于办公自动化的一种业务管理系统， 一般并不属于SCADA/EMS系统的范围。它与具体电力公司 的生产过程、工作方式、管理模式有非常密切的联系， 因此总是与某一特定的电力公司合作开发，为其服务。 当然，其中的设计思路和实现手段应当是共同的。
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（1）电网调度自动化的初级阶段
◦ 安装于各厂站的远动装置，采集各机组出力、各线路潮流 和各母线电压等实时数据，以及各断路器等开关的实时状 态，然后通过远动通道传给调度中心并直接显示在调度台 的仪表和系统模拟屏上。
◦ 模拟通信系统； ◦ 数字通信系统；
按传输媒体分类
有线通信系统：电话、有线电视、电力载波、光纤； 无线通信系统：微波、卫星、移动通信；
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码元
数据通信中，传送的是一个个离散脉冲信号，故把每个
信号脉冲称为一个码元。；
数码率 每秒传送的码元数，以Bd（波特）为单位；波特率
信息速率
系统每秒传送的信息量。信息量以比特（bit）为单位，
大部分系统暴露于外部扰动之下；
雷击；风；树； 车辆；飞行物； 鸟；小动物；误操作； 恶劣天气（冰）；
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设备状况的不可严格监测
设备故障不可完全避免
人在设备安装、维护中的不确定因素。
工程人员素质参差不齐、设备参数设置错误、误操作
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早期电话调度：
反应慢，得到的信息是历史的，不一致的 做出的判断和决策是不可靠的 主要由厂站端的运行人员就地完成大部分监控功能 厂站端人员不了解系统状态，不了解全局
包括电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员控制机三部分。 调度员仿真培训（DTS）与实时SCADA/EMS系统共处于一个 局域网上，DTS本身由2台工作站组成，一台充当电网仿真 和教员机，另一台用来仿真SCADA/EMS和兼做学员机。
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AGC/EDC（Automatic Generation Control/ Economic Dispatch Control）子系统
送的工作量将大量增加。 ◦ 自发传输模式通常和其它传输模式组合使用。
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按请求（问答或轮询）传输模式
◦ 主站作为发动通信的一方，由它向被控站发出命令，被控站则 按请求发送有关信息。
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电力通信具有以下特点：
（1）实时性
信息的传输延时必须很小；由电力系统事故的快速性所要 求；
公网常遇到”占线”、“不通”情况，不能满足电力系统 要求；
（2）可靠性
信息传输必须高度可靠、准确，不能出错，否则控制命令 传输错误可能导致灾难性后果；
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（3）连续性
由于电力生产的不间断性，电力系统的许多信息需要占用 专门信道，长期连续传送，在公网通信中难以实现；
奇偶校验
采用偶校验传送7位二进制信息，则在传送的7个信息位 后加上一个偶校验位，如前7位中1的个数是偶数，则第 8位加0，如前7位中1的个数是奇数，则第8位加1；
这样使整个字符代码（共8位）中1的个数恒为偶数；
接收端如检测到某字符代码中“1”的个数不是偶数，即
可判断为错码而不予接收；
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二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输
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通信指信息的传递；
原始通信技术
◦ 语言、烽火；
通信的要素
目的是传送信息； 信息； 两点之间； 媒介：信息传输的载体； 规约；
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1838年，莫尔斯（Morse）发明有线电报；
1873年，麦克斯韦（Maxwell）提出电磁波理论；
1876年，贝尔（Bell）发明电话；
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（1）传送电力系统远动、保护、负荷控制、调度自动 化等运行、控制信息，保障电网安全、经济运行；
（2）传输各种生产指挥和企业管理信息，为电力系 统的现代化提供高速率、高可靠性的信息传输系统；
电力通信网的特点
已存在规模庞大的公用通信网，为什么还要另建一个 专用电力通信网？
由电力系统运行的特点和对安全性的特殊要求决定；
信息速率的单位就是bit/s（比特/秒）；
在信息用二进制表示时，每个码携带1bit信息量，这 时的数码率与信息速率是相同的。
常见的传输速度：200，600，1200，2400，4800， 9600(Microwave)
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误码
传输中发生错误的码元
误码率
数据经传输后发生错误的码元数与总传输码元数之比， 称为误码率。在电网远动通信中，一般要求误码率应 小于10－5数量级
接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息 调制和解调器
调幅 调频 调相
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传输信道是指信号传送时所经过的通道，有狭义与广 义之别。
狭义信道也称传输媒体，分为有线和无线两类。架空 线、同轴电缆等属前者，电磁波自由传输空间属后者。
广义信道包括调制信道和编码信道。当前常用的载波 属调制信道，微波属编码信道。
电压偏移； 频率偏移； 波形畸变；
提高系统运行的经济性；
合理的运行方式；
保证一定的安全裕度；
具有足够承受事故冲击能力；
提供强有力的事故处理能力
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电力系统是人类创造的最复杂的工程系统；
◦ 规模庞大、信息量巨大、实时性要求很高
负荷在短时间内以及长时间内都是在不断变化的；
趋势的规律性以及短期的偶然性
预防控制
警戒 状态
紧 急 控 制
紧急状态
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扰动
有功功率 不平衡
频率变化
负荷有功 功率变化
频率控制 单元作用
动能和电 磁能转化
一次调频 二次调频
快关汽门 电气制动
切机
切负荷
无功功率 不平衡
电压变化
负荷无功 功率变化
电压控制 单元作用
励磁 变压器抽头
并联电容 、电抗器
串联电容
调相机 FACTS
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保证系统供电质量；
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国调； 网调； 省调； 地调； 县调；
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支撑平台子系统
◦ 整个系统的最重要基础，实现全系统统一平台，数据共享。 支撑平台子系统包括数据库管理、网络管理、图形管理、报 表管理、系统运行管理等。
SCADA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。
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◦ 自动发电控制和在线经济调度（AGC/EDC）是对发电机出 力的闭环自动控制系统，不仅能够保证系统频率合格，还能 保证系统间联络线的功率符合合同规定范围，同时，还能使 全系统发电成本最低。
调度管理信息子系统DMIS(Dispatcher Management Information System)
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电力线载波，30～500kHz高频信号 微波，2～13GHz高频信号 光纤，500MHz以上带宽 卫星 电话线
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发端 发端
信道 单工：单方向传输
信道
收端 发端
收端
半双工：可不同时上下行双向传输 信道 信道
双工：可同时上下行双向传输
收端 收端 发端 收端 发端
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电压、 模拟量 电流、
位于硬件顶层的软件系统,通过 PLC,RTU等模块与被控系统联系
广泛应用于工业的过程控制系统 中
运行于DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX等 操作系统之上
是一种软实时的控制系统，在电 力系统中它是一个复杂的计算机 群
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电力系统
主站计算机 RTU
信道
数据采集、命令控制 - RTU 数据传输 – 信道 数据的处理 – 主站计算机
1876年，马可尼、波波夫发明无线电报； 1907年，电子管的发明促使通信技术迅速发展； 1918年，调幅广播和超外差收音机问世； 1930年代，调制理论和多路复用技术取得重大进
展，调频广播和电视先后开通；
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信源、信宿； 信道：有线、无线； 发信设备； 收信设备；
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按传输信号性质分类
◦ 调度员可以随时看到这些运行参数和系统运行方式。还可 以立刻“看到”断路器的事故跳闸(模拟屏上相应的图形闪 光)。
◦ 遥测、遥信方式的采用等于给调度中心安装了“千里眼”， 可以有效地对电力系统的运行状态进行实时的监视。
◦ 远动技术还进一步提供了遥控、遥调的手段，采用这些手 段，可以在调度中心直接对某些开关进行合闸和断开的操 作，对发电机的出力进行调节；“千里手”。
（4）信息较少
电力通信主要传送电力系统的生产、控制、管理信息，电 力通信系统的容量比公网小；
（5）网络建设可利用电力系统独特资源
利用高压输电线进行载波通信，利用电力杆塔假设光纤等；
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电力系统数据传输模式
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