调度自动化概述

一、电网的分层调度 -1
北京清大高科系统控制有限公司的主要用 户对象——各级电网调度部门。
电力系统运行的基本组成部分： 电源：电厂、电网、用户（负荷）
电力系统运行的基本模式： 发电－升压－输电－降压－负荷
发电：厂网分开、发电集团、发电厂
一、电网的分层调度 -2
电网运行方式
～
升压
500kV 变电站
的远程监视。 远程切换（遥控）：对具有两个确定状态的运行设备所进行的远程操
作，如打开/合上断路器。 远程整定（遥调）：对具有不少于两个设定值的运行设备进行远程操
作，如调整发电机机端电压。
四、远动通信 -2
远动 =远程监控=远程(监视+控制)
=远程（信号+测量）+远程（切换+整定） =遥信+遥测+遥控+遥调 远程监视=远程信号+远程测量 远程控制=远程切换+远程整定
三、变电站自动化 -7
实际的一个量测模块 正面
液晶显示屏
运行指示
背面接线
触摸键盘
三、变电站自动化 -8
实际的一个量测模块 背面
X8
AC/DC+
485A0
FGND X2
485B0 485A1
X1
ACC/DC-
485B1
YC0+
Ua
X3
YC0YC1+
Ua’
YC1-
Ub
YXCOM Ub’
X4
YXCOM Uc YXCOM
信
器
码
码
者
器
器
同步
四、远动通信 -4
电力系统常用通道类型
通信信道
有线通信 无线通信
载波通信
架空明线载波通信 电缆载波通信
电力线载波通信
光纤通信 微波中继通信
典型110变电站一次接线图
热白甲线
热白乙线
甲 7122 乙
甲 7124 乙
甲
7123
乙
1#主变
2#主变
10kVII段母线
7144 7145 7146 7147 7148 7149 7132
7133
7134 7151 7152 7154 7155 7156 7157
长
黄
黄 1#
黄
长
1# 二
母
江
河wk.baidu.com
河电
河
省级电网：山东、福建、川渝…
我国电网网架图
大区联网
电力系统互联
好处:
➢ 相互增援，减少备用， ➢ 时、空差异的互补； ➢ 水火互补； ➢ 稳定频率；
➢ 问题：
➢ 连锁性事故； ➢ 经济关系复杂； ➢ 指挥调度困难
美加2003-8-14大停电事故
美东部时间2003年8月14日16时10分（北京时间8月 15日4时10分）开始，美国东北部和加拿大电网发 生大面积停电事故，殃及美国东北部 的密歇根,俄 亥俄, 纽约, 新泽西, 麻萨诸塞，康涅狄格等8个 州以及加拿大的安大略、魁北克2省。共损失 61,800 MW负荷，100多座电厂停机（包括22个核电 站），停电范围9300多平方公里，受影响区域的人 口达 5000万。纽约在事故29小时后全面恢复供电!
二、电网调度的发展过程 -2
早期的调度自动化系统 电话调度，手工记录。
调度中心 调度员
电压、电流、有功、无功
电话
控制命令
电话
变电站1 值班员
变电站2 值班员
变电站常年有人值班
电话
变电站n 值班员
调度员打电话给变电站值班员，获知电网的运行情况。
调度员打电话给变电站值班员，下达各种调度命令。 变电站值班员根据命令操作开关/刀闸，改变电网的运 行方式。
0
美
中
俄
日
加
德
电力系统(网络）的特点
1）电力的传输效率高、环境污染小、电源和负荷 可放置在适合之处。
2）电能不易大量存储，生产和利用同时完成，协 调控制重要。
3）规模巨大，横跨几千公里，事故影响大。 4）发电机同步运转，机、电、磁相互关联，分析
复杂。
电力传输的特点
电能生产的瞬间平衡 发电＋输电＋配电＋用电，多环节的连
远动通信的主要任务是：
(1)将表征电力系统运行状态的各发电厂和变电站有关 的实时信息传送到调度中心。
(2)把得到控制中心的命令发往发电厂和变电站。 其基本任务包括四遥，即遥信、遥测、遥控、遥调。
四、远动通信 -3
数据通信的基本模型
信
信
信
源
道
调
息
编
编
制
源
码
码
器
器
器
同步
信道 噪声源
信
信
解
道
源
受
调
译
译
遥控、遥调
远动通道
变电站1 RTU
变电站2 RTU
载波、微波、光纤等
SCADA软件
调度自动化系统软件
远动通道
变电站n RTU
二、电网调度的发展过程 -4
SCADA系统的重要意义
SCADA系统的出现：
国外1960s~1970s 国内1980s~1990s 目前已经非常普遍
SCADA系统从根本上改变了电网调度的运行模式，使 调度员可在计算机上对电网进行调度。对分布在广大 范围内的电网进行高效的监视和控制。
眼耳、手脚
PAS系统
大脑
三、变电站自动化 –概述
变电站
以最高的电压等级分类
500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV
以接线方式分类
3/2接线、双母带旁路、单母带旁路、双母、单母 双主变、单主变、多台主变
新乡变－大型220kV变电站
10kVI段母线
二、电网调度的发展过程 -3
SCADA系统——调度自动化的基础
SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition
RTU:
Remote Terminal Unit
远动终端
数据采集——“四遥”
遥测、遥信、遥控、遥调 调度中心
远动通道：
Scada软件
遥测、遥信 远动通道
华北电网
省调
辽宁、吉林、 黑龙江
京、津、冀、 晋、内蒙、
地调（吉林）
华东电网
上海、江苏、 浙江、安徽、
福建、山东
华中电网
重庆、河南、 湖北、湖南、
四川、江西
南方电网
贵州、云南、 广西、广东、
海南、西藏
西北电网
陕西、甘肃、 青海、宁夏、
新疆
长春市、吉林市、通化 市、四平市等
配调、县调（长春）
二道区、南湖区
TX TX TX RX RX RX
RUN POW
上海申贝科技发展有限公司
背面
开 电源
COM7 COM5 COM3 COM1 TEST RS-485
关
COM6 COM4 COM2 COM0 TEST RS-485
三、变电站自动化 -10
实际的一个通信控制器模块 正面
电源
电源
背面
12345678
主次
乙
甲
乙容 器
丙
菊
变主
联
2# 二
春
主次
变主
宜
南
天 南
长
2#
京
京
江
电
甲
乙池
甲
容 器
三、变电站自动化 -1
变电站自动化主要功能：
数据采集：采集进线、出线、母线、主变、电容器等 的有功、无功、电压、电流、温度、档位值，采集开 关、刀闸位置、保护压板位置、各种报警信号等等。
数据通信：与调度中心进行通信、发送采集数据，接 收控制命令
续性 电能传输的快速性 地域分布广 互联大系统
• 三峡工程 ： 2 千万KW( 20GW = .72GW * 26 ) 形成 华北、华中、华东、东北、西北、南方六
个互联系统
最 大 的 是 华 东 ， 装 机 ： 5154 万 千 瓦 ， 占 全 国 16.4%，电量：2000亿度，占全国17.6%。
电网调度自动化概述
员工培训 1－1 北京清大高科系统控制有限公司
绪论
50.0Hz
50.2
49.8
发电
用电
电力系统组成
火力发电厂
水力发电厂
大亚湾核电站
220kV变电所
输电线
我国电力系统概况
截止年 总装机容量 人均(kW) 总发电量 人均(kWh)
(亿kW)
(万亿kWh)
1997
2.54
YX0 Ib
YX1
YX2 YX3
Ib’
YX4 Ic
YX5
YX6 YX7
Ic’
YX8
YX9
YX10
YX11
YX12
YX13
YX14
YX15
三、变电站自动化 -9
实际的一个通信控制器模块 正面
YJD-2000多路通讯控制器
485 TEST
COM
TX TX TX TX TX TX TX
RX RX RX RX RX RX RX
全停地区 部分停电地区
8.14美加大停电——调查组结论
对输电路径下的植被管理不力 没能保证系统运行在安全极限内
未能及时掌握事故情况并向邻系统通报 对运行人员培训不够 对系统整体运行情况缺乏整体了解 大区电网间信息共享不够 EMS/SCADA系统未能正常运行
系统缺乏足够的备用容量
IIIIIIII
MODEM通信控制器接口
调制解调器背面接线图
调制解调器电源插口
调制解调器插口
四、远动通信 -1
远动的基本概念
远动（Telecontrol）：就是利用远程通信技术，对远方的运行设备进 行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节。
远程测量（遥测）：运用通讯技术传输模拟变量（Analog）的值。 远程信号（遥信）：对状态信息（Status），如开关位置，报警信号等
东北电网调度大厅
河北电网SCADA/EMS
深圳电网调度室
深圳电网调度室
吉林电力培训中心DTS
SCADA系统典型画面——接线图
SCADA系统典型画面——曲线浏览
SCADA系统典型画面——报警
二、电网调度的发展过程 -5
PAS系统——电网分析,科学调度
PAS: Power System Analysis Software 高级应用软件 EMS：Energy Manager System 能量管理系统
24V-
Uc’
Ia
X7
X6
X5
Ia’
YKF0 DP0 YKH0 B0
B B’ W’ W W0 YKF1 YKH1 DP1 SH+ SHTWJ+ TWJ-
YX16 YX17 YX18 YX19 YX20 YX21 YX22 YX23 YX24 YX25 YX26 YX27 YX28 YX29 YX30 YX31
PAS原理: 建立电网模型，对电网进行分析计算 以分析计算的结果指导电网调度。
与SCADA系统区别 SCADA系统：仅为数据信息处理系统，调度员需要
自行对数据进行分析，形成调度决策。 PAS系统：对电网进行分析计算，计算结果可以辅助 调度决策。
二、电网调度的发展过程 -6
电话调度
SCADA系统
微机保护：实现线路、主变、电容器、母线等设备的 继电保护。
自动装置：实现备自投、低频减载、VQC等自动控制 装置。
调度自动化系统的组成
厂站端系统
数据
信
电
采集
息
力
和控
传
系
制执
输
统
行子
子
系统
系
统
主站端系统
信
人
息
机
处
联
理
系
子
子
系
系
统
统
三、变电站自动化 -2
集中式变电站自动化系统框图
调度中心
当地监控计算机
MODEM
间隔层
测 控
测 控
单
单
元
元
N 1
输
变
电
自
电
压
容
动
线
器
器
装
保
保
保
置
护
护
护
单
单
单
单
元
元
元
元
三、变电站自动化 -6
分布式下的数据流程
MODEM 通信模块
量测模块1
数值量 模拟量
间隔1 热白甲线 （110kv）
量测模块2
数值量 模拟量
间隔1 热白甲线 （110kv）
量测模块3
数值量 模拟量
间隔1 热白甲线 （110kv）
德惠县、榆树 县、九台县
直流 2005年全国联网示意图
交流 直流
二、电网调度的发展过程 -1
电网调度的职能——调度员
监视电网运行
了解管辖范围内的每个变电站的运行状态，包括母线 电压、线路主变的有功、无功、电流，开关导致状态，确 认电网运行正常。
控制电网方式
通过切换开关、刀闸的位置（分/和），改变电网的 运行方式，如将线路、主变投入运行或停运，调节发电机 出力、切除用户负荷等。
500kV 变电站
网局
500kV 变电站
220kV 变电站
省局
220kV 变电站
220kV 变电站
220kV 变电站
110kV 变电站
110kV 变电站
110kV 变电站
地区局
35/10kV 变电站
35/10kV 变电站
35/10kV 变电站
区县局
一、电网的分层调度 -3
电网的分层调度
国调
网调
东北电网
0.21
1.134
945
1999 2.98（世界 第2）
2001
3.27
2002
3.53
1.233 （世 界第2）
1.43 世界平均 水平的1/3
1.64
GW
中国发电量和装机容量现居世界第二位
350
建国初期：发电量第25位
300
装机容量第21位
2002年 均已跃居第 2位
250
200
150
100
50
数值量采集模块 电压、电流、有
功、无功
模拟量采集模块 开关、刀闸、压
板、信号
间隔1 热白甲线
（110kv）
间隔2 热白乙线
（110kV）
间隔3 长江乙（10kV）
三、变电站自动化 -4
集中式下的安装组屏
三、变电站自动化 -5
分层分散式变电站调度自动化
管理层
当地监控主机
调度中心
站控层
1-2 个通信控制器
MODEM
微机保护装置 输入接口
输出 接口
输入接口
主 线电一保 变 路容次护 保 保器设动 护 护保备作 TA TA 护 状 信 TV TV TA 态 号
TV 量 输 出
模开脉 拟关冲 量量量 输输输 入入入
输出 接口
监 控 动 作 信 号 输 出
三、变电站自动化 -3
集中式下的数据流程
MODEM 通信控制器