电网调度自动化系统

否
否
调度员潮
流模拟
校核关口电压变化 值在合格范围内
是
通知光伏电 站无功调节
电压是否合格
是
结束
调度开展无功电压调节的一个案例
理论计算结果 无功电压调节关系
无功电压近似计算公式: △U=(△Q/ Sd)* Un
电压考核点
振合光伏110kV母线 双龙变110kV正母线 双龙变220kV正母线
Sd（MVA） △Q（Mvar） △U（kV）
打印输出 (1)定点打印(包括负荷、电能、厂站运行参数、
日 月报表)； (2)召唤打印(内容同上) ， (3)异常及事故打印 ， (4)调度操作记录打 印； (5)画面与实时表格拷贝。 模拟盘显示 包括显示开关位置和遥测量
人─机联系
电网调度自动化实现机制
前置机系统
❖❖前置处理系统是SCADA主站系统接收远方终端的远 动信息的关口，主要完成远动信息的接收、发送和预 处理工作。
人机联系用例模型
数据处理服务器
提供数据 提供图形服务
显示打印设备
提供实时数据服务
提供历史数据服务
<<uses>> <<uses>>
<<uses>>
电力系统模型
图形服务 实时数据服务
<<uses>>
历史数据服务
电力系统 运行信息
图形接口
实时数据接口 历史数据接口
调度员
操作命令
调度员工作站
人─机联系
592. 1098 4420
10
1.94
10
1.05
10
0.52
调度开展无功电压调节的一个案例
春节期间双龙变区域无功调节理论值
主要问题：电压偏高
振合光伏调节无功目标：
①杜绝无功倒送
②大部分时段电压下降至233kV以下
（1）电网负荷高峰（对应8：00-18:00）， ∆Q =10Mvar（光伏吸收无功10Mvar）
数据库
SCADA处理
人机联系
支撑平台
前置处理
调制解调器 远动终端
遥调 遥控 遥测
遥信
信号变换、转接或调节设备
电力系统过程
主站 通道 子站
❖❖电力系统的紧急和危急状态下传送的信息量要远远大 于正常状态下的信息量。
❖❖对于电网调度自动化系统的设计要求，是要能够满足 危急状态下对信息处理的要求。
在电力系统正常状态下，调度自动化系统需要传 送 的信息，主要包括：
调度开展无功电压调节的一个案例
光伏电站调节效果
振合光伏电站110kV母线电压曲线
双龙变220kV母线电压曲线
如图：光伏电站吸收无功从10Mvar增加到20Mvar时，振合光伏电站 110kV母线、双龙变220kV母线电压分别下降2.1 kV、0.7kV，电压累计 下降约4.2 kV、1.4 kV。
事故报告与异常报告
事故与异常包括： (1)开关事故变位； (2)声光报警； (3)事故时自动推出事故画面 (4)模拟盘显示故障， (5)事件顺序记录； (6)事故追忆；
监视与控制
监视与控制功能包括的内容如下： (1)电网系统网络图(包括地区负荷、潮流、枢纽点电压、开
关状态) (2)厂站一次实时接线图 ； (3)厂站主设备参数； (4)厂站实时数据显示： (5)日负荷曲线图及计划负荷曲线图 ； (6)电压棒图； (7)主要事件顺序显示， (8)SCADA系统运行状态图 ； (9)继电保护定值参数表 ； (10)执行遥控、遥调、校时和广播冻结电能命令； 通道监视 包括通道质量统计和信道电平监视
控制服务器
提供数据
前置处理服务
提供通信处理
<<uses>>
提供控制与调节服务
<<uses>>
遥测接口
前置机 遥控接口
<<uses>>
电力系统模型
控制与调节服务
实时数据接口 发出控制命令
调度员工作站
控制与调节
控制与调节功能包括： (1)遥控断路器； (2)有载调压变压器分接头调 节 (3)励磁电压调节； (4)补偿电容器组投入与切除 ， (5)备用变压器的投入与 切除， (6)水轮机机组开停 及功率调节 (7)系统接地故 障查找； (8)负荷调节。
数据处理用例模型
提供数据
数据处理服务器
提供实时数据服务 告警服务
<<uses>>
提供历史数据服务 事故追忆
<<uses>>
数据采集服务
<<uses>>
实时数据服务
<<uses>>
提供通信处理 提供数据
实时数据接口
<<uses>>
电力系统模型
历史数据服务
历史数据接口
前置机 遥测接口 调度员工作站
数据处理
供事后分析使用 100个测量值 20个单点 100个测量值 40个单点 个带时标的保护装置信息 32个测量值文件，每个10k字节共320k 字节
远端其他各变电站
时间 在1.5s内产生的数据
在2s内自发传输的数据
在4s内周期地传输的数据 在16s 内自发传输的数据 按要求在5 min后传输的数据 按要求在1h后传输的数据
调度开展无功电压调节的一个案例
光伏电站AVC系统接入电网AVC主站系统
光伏电厂AVC子站上传实时数据到D5000系统中，包括相应的遥测、遥信数据。地调 AVC系统从D5000系统中采集相关实时数据，根据220kV变电站的力率及无功负荷情况进 行综合优化计算后，实时下发无功目标值到D5000系统，AVC子站接收D5000系统的遥调 值自动调节设备。
光伏电站输出的无功恒定 ， 即Q值（正或负）恒定
实际运行存在的问题
定功率因素控制不能补偿 电 网电压的波动，甚至会加 剧 电压的波动。
由于光伏电站AVC系统只 能 跟踪其并网点，而电网控 制 的目标是双龙变220kV关 口 的电压和功率因素，两者 无 法直接关联。实际运行时 ， 若电网电压变动大，可能 导 致调节需求超过光伏电站 的 无功调节能力。
双龙变220kV母线电压
227.42kV 226.89kV
利用D5000系统 调度员潮流计算 功能校核: 双龙变220kV母 线电压降低0.53 kV, 110kV正母降 低1.08 kV电压
潮流计算结果与 理论计算结果相 符。
调度开展无功电压调节的一个案例
光伏电站调节效果
定无功 策略 吸无功 10Mvar
(二)数字量 数字量包括： 1)频率；
2)电能量 3)水位量； 4)标准时钟。
(三)状态量 状态量包括： 1) 断路器与隔离开关的位置
； 2)事故跳闸总信号； 3)有载调压变压器抽头位置； 4)保护及自动装置动作信号； 5)预告信号， 6)下行通道故障信号； 7)装置主电源停电信号； 8)水轮机机组运行状态信号。
传送信息 3个高优先级的双点 2个高优先级的单点 4个低优先级的单点 6个低优先级带时标的保护装置信息 1个低优先级测量值文件(10k 字节) 1 00个测量值 3个双点 2个单点
1 00个测量值 4个单点 6个带时标的保护装置信息 1个大小为1 0 k字节的测量值文件
调度开展无功电压调节的一个案例
遥测接口
控制与调节
遥控接口
系统功能
❖❖数据收集 ❖❖数据传输 ❖❖数据处理 ❖❖控制与调节 ❖❖事故报告与异常报告 ❖❖监视与控制 ❖❖人─机联系
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数据采集用例模型
前置机
提供通信处理服务 提供规约处理服务
通信服务
<<uses>>
提供网络服务
数据处理服务器
提供数据
规约处理
<<uses>>
难以适应系统电压的波动。
淮安公司采取了 “分负荷水平的定无功” 控制策略，即光伏电站的 AVC控制系统以“定无功”方式运行，但在不同负荷时段，通过人工改 变“定无功”的设定值，满足电网调节需求。
调度开展无功电压调节的一个案例
调度工作流程
电压过高
电压调节手 段受限
监控 汇报
调度
启动流程
计算无功
调节量
无功电压调节运行目标
（1）保证电网各级电压在规定的范围内 （2）保证双龙变220千伏关口的功率因数合格 （3）无功调节范围应不超过光伏电站的调节能力
调度开展无功电压调节的一个案例
无功电压控制策略
控制策略
定功率因素控制
定电压控制 定无功控制
特点
光伏电站出力的功率因素 恒定，即Q/P值恒定。
光伏电站并网点（升压变 高压侧）的电压恒定。
❖❖有一个周期性的或自发的测量值的数据流连续 地 由变电站或发电厂送往控制中心。
❖❖控制中心只送很少的开合命令和设定值命令，只 在为站内安装和维护工作或者出现过负荷情况时 才需要这样做。有些命令可能会影响潮流和拓扑 ， 从而改变测量值和双点信息。
❖❖控制中心周期性地将模拟设定值送往发电厂。 ❖❖来自各发电厂、变电站的自发的报警信号是很少
电力系统自动化 -电网调度自动化系统
上海交通大学 电气工程系
内容
❖❖调度自动化主站系统概念导入 ❖❖电网调度自动化用例分析模型 ❖❖电网调度自动化实现机制 ❖❖电网调度自动化系统的组成
调度自动化主站系统概念导入
电力自动化系统
发电
火电厂自动化 水电站自动化
输电
调度自动化
变电
变电站自 动化
集控站监控
电网调度自动化用例分析模型
SCADA用例（Use Case）
动态显示更新，告警
SCADA数据
量测量/状态 变化
系统调度员
数据处理
告警，控制请求
<<extends>>
数据采集
<<uses>>
<<uses>>
调度员控制请求
<<uses>>
人-机交互 <<uses>>
<<uses>>
电力系统模型
现场控制指令
SCADA系统中的数据处理相对比较简单，主要的任务 是对RTU传来的数据进行
❖❖格式转换， ❖❖系数处理， ❖❖越限判断， ❖❖以及功率与电能量的总加计算。
Fra Baidu bibliotek
❖❖ 模拟量死区，是为了减少频繁的、不必要的数据传送 而 设置的。当模拟量点值的改变小于死区值范围时， 模拟 量点的值应该不变。
控制与调节用例模型
❖❖其性能的好坏直接关系到整个SCADA主站系统的处 理能力，因此，对前置处理系统的可靠性、可扩充性、 可维护性都有很高的要求。
主系统
实时库
SCADA数据处理 前置处理软件
备用系统
SCADA数据处理
前置处理软件
AVC下发-10MVar定无功指令
调度开展无功电压调节的一个案例
光伏电站调节效果
AVC下发-10MVar指令后定无功单台逆变器工况图
调度开展无功电压调节的一个案例
光伏电站调节效果
选取2月7日典型日（除夕）分析。振合光伏电站无功情况如图所示： 0:00~8:00吸收无功5Mvar，8:00~16:48吸收无功10Mvar， 16:48~24:00吸收无功20Mvar。
网络服务
远动数据
遥测接口
<<uses>> <<uses>> <<uses>>
电力系统模型
数据传输
数据传输是SCADA系统的重要任务。所涉及到数据 传 输主要包括：
❖❖①与厂站RTU通信 ❖❖②与上级调度自动化系统通信； ❖❖②通信规约转换； ❖❖④与管理信息系统通信
数据采集
SCADA系统中包括的实时数据有三类 。 (一)模拟量 指连续变化的量，又称遥测量。 1)主变压器及输电线中的有功、无功功率与电流 2)输电线中的电流： 3)母线电压， 4)主变压器油温。
的。
电力系统紧急运行状态情况下，故障主要包括： ❖❖线路故障使线路跳闸。 ❖❖变压器故障使变压器跳开。 ❖❖线路和变压器过负荷。 ❖❖母线故障与之相连的所有线路跳闸。 ❖❖雪崩或雷击使某些线路跳闸。 ❖❖靠近发电厂的线路或设备故障。 ❖❖发电厂机组故障。
❖❖一个典型的在紧急运行情况下的数据雪崩场景例子： 具有16条出线的某220k V变电站发生母线短路，且 由于母线保护系统故障，致使线路远端的16个站的 线路的断路器因自动重合闸失败，每个断路器都动
作 了三次(分一合一分)。相关数据如表4- 1和表 4- 2所 示。
故障变电站信息
时间 在1.5s 内产生的数据:
2.5 s 内传输的数据 4.5s 内传输的数据 16 s 内传输的数据 按要求在5m in后传输的数据
按要求在1h后传输的数据
传送信息 20个高优先级的单点 40个低优先级的单点 64个低优先级的带时标的保护装置信息 32个低优先级的测量值文件.每个10k字节，
（2）电网负荷低谷（对应18:00—24：00和0:00—8：00）, ∆Q =20Mvar
（3）如220kV双龙变电压仍超233kV，增加∆Q，考虑光伏电站 的调节能力
调度开展无功电压调节的一个案例
调度员潮流程序校核
无功调节值
Q =10Mvar Q =20Mvar
双龙变110kV正母电压
115.33kV 114.25kV
配电
用电
配网自动化
调度/配网一体化系统
国家电网调度体系
问题的引入： 1.调度自动 化的功能需 求
2.调度自动 化系统的实 现机制
国调( 1) 网调( 5+1) 省调( 28) 地调( 310) 县调( 1500)
调度员
上级调度主站 其它信息系统
变电站自动化 系统
配电自动化 系统
领域模型
调度自动化系统