电力系统调度自动化论文

电网调度自动化系统可靠性的应用研究

课程名称：电力系统调度自动化

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专业：电气工程及其自动化

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2015年11月

摘要

电力二次设备和系统是电网安全稳定运行的根本保障，可靠性是其基本要求之一。近年来，世界上多个国家和地区相继发生了较大面积的连锁大停电事故，造成了巨大的经济损失和社会影响，调查分析发现：电力系统安全装置和调度自动化系统的故障失效是引起这些灾难事故的重要原因。随着电力系统的发展和全国大电网的互联，对二次系统的可靠性要求将越来越高。因此，对电力二次系统可靠性进行系统、定量的研究分析具有重要的理论意义和应用价值。

电网调度自动化系统是由调度主站、远方厂站自动化系统以及连接主站和厂站的数据通信网络所组成的复杂系统。本文主要对组成调度系统的二次设备、变电站自动化系统以及电网调度自动化系统的可靠性进行定量分析和评估。

根据调度系统设备的特点，建立电力二次设备的软、硬件可靠性模型和综合模型，定量评估各设备的可靠性指标。利用该方法对微机保护装置的可靠性进行估计，根据保护装置模块化的结构特点，建立保护装置的结构可靠性模型，得到保护装置及相应模块的可靠性指标：误动失效率、拒动失效率和总失效率。利用可靠性理论，定量评估单套保护配置和双套保护配置下模块冗余对保护系统动作可靠性的影响，计算得出各种冗余方式下保护系统的可靠性指标：拒动概率和误动概率。

针对变电站自动化各二次设备对系统可靠性影响程度不同的特点，本文引入重要度因子来表征各设备在系统中的重要程度，计算得出各设备的等效可靠性指标。利用故障树分析法((FTA)建立变电站自动化系统的故障树模型，通过系统故障树的定性分析、定量计算和敏感度分析，计算得到变电站自动化系统的可靠性指标，确定出系统可靠性的薄弱环节，提出关键设备冗余配置的改进措施。定量评估表明，关键设备冗余能显著地增强变电站自动化系统的可用度，是提高变电站自动化系统可靠性的有效方法。

电网调度自动化系统的可靠性不仅与各单元设备的可靠性密切相关，而且与单元之间的相互联系和配合有关。在评价各设备和子系统对调度的等效可靠性指标基础上，本文重点考虑时间因素(主要是厂站与调度主站之间信息传输延时)对

调度系统功能可靠性的影响，提出考虑时间因素的通信网络可靠性模型和参数估计方法，得出通信系统的等效可靠性指标。利用故障树分析法分别定量评估考虑时间因素的调度系统和不考虑时间因素的调度系统的可靠性，对比分析表明，通信系统传输延时对调度自动化系统可靠性具有重要影响，而且信息传输超时严重的通信通道是调度自动化系统可靠性的最薄弱环节，最后提出了相应的解决措施和方法。算例仿真计算表明，本文提出的可靠性定量评估方法是合理的、可行的，对实际应用具有指导意义。

关键词：电网调度自动化系统；可靠性；可用度；故障树分析(FTA)

1.研究背景和意义

调度自动化系统自上世纪70年代在我国开始出现应用以来，随着电网建设，历经了几个不同时期的阶段和发展，己经逐步成熟，功能完善，基本功能有研究走向实际应用。现在调度自动化系统作为电网运行必不可少的组成部分，已经成为电网监控人员工作开展的重要工具，电网调度自动化系统是在线为各级调度员和电网运行监控人员提供电力系统运行信息、分析决策工具和控制手段的数据处理系统，是保证电网安全、可靠、经济运行的重要手段。随着居民生活水平的提高和工业的精细化发展，对电能质量的要求越来越高。随着电网规模的扩大，电网技术应用水平不断提高。这些发展和进步对电网的运行管理提出新标准、新要求。满足电网运行需求，是调度自动化系统发展的原则。调度自动化系统作为电网运行的主要监视手段，必须随电网发展而发展。新的需求促进了应用于调度自动化方面的计算机、网络技术的发展，也促进了电网分析模型和数学计算方法的进步。电网的需求、技术的发展，促使调度自动化系统进行周期性升级改造。

在项目管理中，可行性研究是专门为决定某一特定项目是否合理可行，而在实施前对该项目进行调查研究及全面的技术经济分析论证，为项目决策提供科学依据的一种科学分析方法。系统建设的好坏影响着电网监控水平的高低。项目建设的质量由项目前期准备工作所决定，而项目前期工作的核心就是可行性研究。调度自动化系统升级改造项目可行性研究就是为项目实施提供决策依据，指明项目的方向。调度自动化系统升级改造工程项目在电力系统实际管理中，存在的最大问题也是工程前期问题，也就是可行性研究工作没有做好，或者根本没做。在系统建设完成后遗留或多或少的问题，为系统的使用和维护带来不便。

带有问题的系统投入运行，缩短了其运行年限。有的企业3年就更换系统，造成投资浪费。为规范调度自动化系统升级改造项目，山东电力集团公司规定项目生命周期不低于7年。为避免系统投运即出现问题，项目前期就要开展大量工作，做到未雨绸缪，可行性研究就是一种行之有效的光临方案。

本论文旨在通过研究，解决电力系统如何开展调度自动化系统升级改造项目可行性，提出适合电网调度自动化升级改造项目可行性研究的有效管理模式，探讨项目可行性研究应包含的基本内容和进行可行性研究的步骤方法，对电网企业自动化项目管理有指导与借鉴作用。

2.国内外研究现状

调度自动化系统升级改造项目是一个系统工程，其可行性研究是项目前期不可缺少的组成部分。主要阅读参考的国内外研究文献资料包括了调度自动化系统、项目管理、调度自动化项目管理等几个方面。

(1)调度自动化系统方面的资料侧重于技术的研究

调度自动化系统升级改造项目可行性研究需要研究调度自动化系统自身的发展规律。调度自动化系统是一个综合性的系统，需要多个专业的技术的支持，应用到实际的都是电网运行知识与计算机的结合，因此自动化技术属于综合技术。对于升级改造项目而言，主要考虑自动化技术的应用实际，新技术的实际意义。

姚建国等人将调度自动化系统的发展归结为四个阶段，提出了调度自动化系统“数字化、集约化、标准化、市场化、智能化”的发展方向。了解自动化的发展趋势，对于系统升级改造适当超前的设计有很大帮助.智能电网是一段时期内电网发展的方向，也是调度自动化系统升级改造的方向。于尔铿等介绍了EMS系统的组成和技术，详细分析了EMS系统各功能模块采用的模型、算法和达到的指标，对自动化项目的技术规范和以后系统的运行维护有很强的指导作用。对调度自动化系统的项目管理从项目立项、招标和实施等几个方面进行了简单