第一章电力系统运行控制及其自动化概论

第一章电力系统运行控制及其自动化概论1第一章电力系统运行控制及其自动化概论广西大学电力系统最优化研究所，即发即用，功率平衡50.0Hz49.850.2发电用电第一章电力系统运行控制及其自动化概论41.1.2系统庞大，覆盖面广，涉及千家万户发电用电输电变电配电RTURTURTU数据采集和传输应用服务器电网调度通信服务器第一章电力系统运行控制及其自动化概论51.1.3西电东送，南北互联，全国联网华中华东华北东北南方西北050100150200250300美俄日中加德建国初期：发电量第25位装机容量第21位2002年均已跃居第2位GW350第一章电力系统运行控制及其自动化概论61）自然灾害引发的事故2005年华中电网“2.7～2.16”大面积冰闪2005年华东电网“6.14”任上5237、5238线相继跳闸2006年浙江、福建电网“8.10”受超强台风“桑美”影响2007年辽宁电网“3.4～3.9”暴雪导致多条线路跳闸2008年广西、湖南、贵州冰灾导致大面积停电2）一次设备故障引发的事故2005年华东电网“2.21”500kV徐行变500kV系统全停2006年吉林电网“4.6”220kV长春变电站电缆停电2006年福建电网“9.5”500kV福州变220kV母线停电1.1.4事故影响面大，危害严重第一章电力系统运行控制及其自动化概论73）安全自动装置及继电保护装置异常引发的事故2003年江西电网“2.12”220kV上饶变电站全停2003年“11.10”华中、川渝电网解列2006年“6.21”葛南直流双极闭锁4）控制及辅助系统故障引发的事故2000年四川电网“10.13”二滩电厂监控系统死机2002年华东电网“2.19”局部电网解列2005年“11.20”龙政直流双极闭锁5）通信及自动化设备事故2005年华中电网“2.7”通信光缆中断2007年宁夏电网“1.6”220kV吉青线OPGw光缆中断2007年华东电网“11.28堡汊5253、堡湾5254线跳闸第一章电力系统运行控制及其自动化概论86）人员责任事故2004年青海电网“5．7”格尔木电网与主网解列2005年华中电网“12．13”湖南电网与华中主网解列2006年西藏电网“1．8”藏中电网瓦解7）外力破坏事故2001年福建电网“6．17”220kV红山变电站全停2005年青海电网“1．4”海西电网与主网解列2005年河南电网“6．30”220kV商丘变电站全停2006年黑龙江电网“7．3”220kV梨树变电站全停8）电网振荡2005年蒙西电网“9．1”低频振荡2005年华中电网“10．29”较大范围功率振荡2006年“7．1”华北华中联网系统较大范围功率振荡第一章电力系统运行控制及其自动化概论99）涉网电厂事故2002年四川电网“5.18”二滩电厂安控误切机事故2003年华北电网“4.17”多台大机组以及多条500kV线路跳闸2004年“3.12”柳州电厂2#机组跳闸2005年四川电网“8.29”龚嘴上厂全停2006年“10.11”三峡电厂多台机组跳闸10）重大国际电网事故2003年“8.14”美加大停电2005年“5.25”莫斯科大停电2005年“9.12”洛杉矶大停电2006年“11.4”欧洲大停电《电网典型事故分析》(1999-2007年)—国家电力调度通信中心第一章电力系统运行控制及其自动化概论101.2电力系统可调可控1.2.1电力系统的可调可控点调速器——调节发电机有功出力(PG)调频器——调节发电机输出频率(f)发动机励磁调节器——调节发电机无功出力(QG)调相机励磁调节器——调节调相机无功出力(QO)静止补偿器——调节其无功出力(QO)变压器分接头——调节变压器副边电压(V2)断路器——控制投切(C,PD)第一章电力系统运行控制及其自动化概论11发电用电输电变电配电RTURTURTU数据采集和传输应用服务器电网调度通信服务器调速器(PG)、发动机励磁调节器(QG)、调相机励磁调节器(QO)、变压器分接头(V2)、断路器(C,PL)、静止补偿器(QO)等第一章电力系统运行控制及其自动化概论12二.电网运行控制目标及分级体制2.1安全、优质、经济、环保的目标2.1.1保证系统安全运行（1）与运行管理有关的电网稳定事故（P3）分类运行管理方面的问题事故比%静态稳定破坏对正常或检修运行方式未做稳定分析，因PD增加或PG减少，导致潮流不平衡16.6由于无功不足，线路长，负荷重，或将发电机励磁退出或减小，造成电压下降或电压崩溃。10.5动态稳定破坏对发电机失磁破坏稳定未做分析和预防15.7环网运行不当，或无相因解列措施14.8未考虑严重故障，又未采取有效措施5.7未考虑低压电网故障对稳定的影响8.6合计71.9第一章电力系统运行控制及其自动化概论13美加8.14大停电事故简介（1）2003.8.14美、加大停电范围卫星图第一章电力系统运行控制及其自动化概论14停电地区包括美国密西根、俄亥俄、宾夕法尼亚、纽约、康涅狄格、新泽西北部、马萨诸塞、佛蒙特8州和加拿大安大略、魁北克2省等美加8.14大停电事故简介（2）第一章电力系统运行控制及其自动化概论15俄亥俄州停电事故发生过程电网事件计算机事件人为事件16:0013:0014:0015:00第一阶段运行情况逐渐恶化12:15-14:14第二阶段FE自动化系统故障14:14-15:59第三阶段三条345kV线路跳闸15:05-15:57第四阶段138kV系统崩溃15:39-16:08Eastlake5机组跳闸13:31Stuart-Atlanta345kV线路跳闸14:02MISOSE开始失效12:15Stuart-Atlanta345kV跳闸影响MISOSE14:02FEEMS报警失效14:14FE部分遥控终端停运14:20FEEMS主服务器当机14:41FEEMS备用服务器当机14:54Star-SCanton345kV线路跳闸/重合14:27FEEMS主服务器重启15:08Harding-Chamberlin345kV线路跳闸15:05Hanna-Juniper345kV线路跳闸15:32Star-SCanton345kV线路跳闸15:41FE第一条138kV线路跳闸15:39FE共16条138kV线路跳闸15:42Sammis-Star345kV线路跳闸16:05FEIT重启H4,H115:45-15:59FEEMS停止数据刷新14:32AEP致电FE讨论S-S线路跳闸/重合14:32AEP再次致电FE求证S-S线路跳闸15:19AEP&PJM执行TLR15:35FE通知IT：报警系统有问题15:42MISO致电FE提醒注意S-J线路过负荷15:36AEP告知FE多条线路过载15:45FE核电机组濒临跳闸15:46FE开始派人巡检变电站15:48AEP报告FES-S确已跳闸15:56FE报告MISO线路供电中断15:5712:00美加8.14大停电事故简介（3）第一章电力系统运行控制及其自动化概论162.1安全、优质、经济、环保的目标（2）保证系统安全运行的措施系统“强大”，发电能力和电气设备裕度足够保护装置灵敏可靠调度员知识、经验和技术水平调度装备的自动化程度运行方式合理，备用足够，定期运行预想分析防事故演练及事故处理得力第一章电力系统运行控制及其自动化概论172.1安全、优质、经济、环保的目标2.1.2提供优质电能（1）波形要求：提供正弦波措施：自动检测并消除谐波影响（2）频率要求：50±0.2Hz措施：一次调频、二次调频，自动切负荷（3）电压要求：±5%UN措施：发电机、变压器调压，无功补偿第一章电力系统运行控制及其自动化概论182.1.3电力二次系统分区结构4.纵向认证3.横向隔离电力数据网或发电数据网控制区生产区管理区信息区电力调度数据网SPDnet生产控制区管理信息区防火墙2.网络专用1.安全分区第一章电力系统运行控制及其自动化概论19控制区生产区管理区信息区电力调度数据网生产控制区管理信息区防火墙电力信息网横向隔离纵向认证2.1.3电力二次系统分区结构第一章电力系统运行控制及其自动化概论202.1.3各分区数据总体结构第一章电力系统运行控制及其自动化概论212.1.3电力二次系统分区结构第一章电力系统运行控制及其自动化概论222.1.4电力系统运行经济性（1）经济调度：燃料费用最小（2）优化调度：满足多个目标，大规模非线性问题（3）OPF的在线应用（清华-上海项目、南瑞-苏丹项目）附录：广西电网公司项目—《基于现代内点理论的水火电力系统最优调度策略软件包》2.1安全、优质、经济、环保的目标第一章电力系统运行控制及其自动化概论232.1.5符合环保要求（1）节能发电调度（2）基于优化理论的CPS标准下AGC控制广西科技进步二等奖，在世界上首次提出了“满足CPS标准的AGC最优控制数学模型”和“满足CPS标准的AGC最小调节容量模型”，将问题归结为混合整数非线性最优化问题，并用现代内点理论对互补最优化问题进行在线求解。系统在广西电网公司投运后取得良好效果和经济效益：每年AGC调节次数减少56%，增发水电15.03亿千瓦时，减少煤耗54.1万吨，减少二氧化碳排放141.8万吨，直接经济效益1.797亿元。附录：南方电网（广西）节能发电调度技术支持系统资料2.1安全、优质、经济、环保的目标第一章电力系统运行控制及其自动化概论242.2电网分级调度体系及各级调度控制任务国调1个网调6个省调31个地调300多县调2000多电网分级调度体系国调华北东北华中华东西北南方北京天津河北内蒙山西山东辽宁吉林黑龙江湖北湖南河南江西四川重庆上海江苏浙江安徽福建陕西宁夏青海甘肃新疆西藏广东广西云南贵州海南地市电力调度中心县电力调度中心直调厂站（各级控制任务见P5）第一章电力系统运行控制及其自动化概论252.3广西电网分级调度情况1）供电营业区分大网、水电2系统第一章电力系统运行控制及其自动化概论262）广西电网公司中调下辖14个地调，40多个县调3）水电管辖40个县，目前无省调、地调4）地调已基本上实现自动化，县调则较少水电集团南网总调广西中调调度南宁、柳州、桂林、梧州、北海、钦州、贵港、玉林、百色、贺州、河池、来宾、崇左、防城港县调隆安、马山、上林、宾阳、横县、武鸣、柳江、柳城、鹿寨、融安、阳朔、临桂、灵川、永福、兴安、合浦、东兴、灵山、浦北、平南、北流、陆川、平果、田东、田阳、宜州、环江、大化、罗城、东兰、合山、象州、武宣、忻城、凭祥、扶绥。县调融水、三江、全州、平乐、灌阳、荔浦、资源、龙胜、恭城、岑溪、苍梧、藤县、蒙山、上思、容县、博白、兴业、凌云、靖西、西林、乐业、德保、田林、那坡、隆林、钟山、昭平、富川、天峨、凤山、南丹、巴马、都安、金秀、宁明、龙州、大新、天等、百色、贺州。第一章电力系统运行控制及其自动化概论272.4各级调度的日常基本工作2.4.1负荷预测2.4.2编制运行方式*2.4.3指挥倒闸2.4.4指挥事故处理2.4.5电网经济调度2.4.6综合计划第一章电力系统运行控制及其自动化概论282.4.1编制运行方式（P8-10）（1）制定发电计划（2）制定检修计划（3）做好能源安排（4）制定接线方式（5）进行潮流计算（6）进行安全分析附录：《广西电网2008年度运行方式》第一章电力系统运行控制及其自动化概论29三.调度自动化系统3.1概述3.2调度自动化系统典型结构与创新3.3主站系统软件体系3.4分站系统构成及设备3.5SCADA功能演示3.6参观北海银河、柳州柳电