电力基础知识介绍

电力系统自动化简介电力系统和电力网电力系统由各种设施、设备组成的电能生产和消费系统将自然界的一次能源通过发电转化为电能，经过输电和配电将电能供应到用户发电、输电、变电、配电、用户电力网（电网）电力系统中，各级电压的电力线路及其联系的变电所组成的统一体输电、变电、配电电力系统一般过程民用配输用能量管理系统配电管理系统发工业电力系统的基本组成发电部分发电厂，将化学能（煤炭，燃油），水能，核能，风能等转化为电能火电厂：煤、油（不可再生），空气，水水电厂：水的势能（可再生能源），受气象影响大。核电站：核燃料（比较贵），水抽水蓄能电站：吸发兼备，峰谷调节，快速备用化学能电源：各种电池，燃料电池等，效率高，较贵绿色能源：风能、太阳能、潮汐发电，地热电站，比较贵，易受自然条件影响。电力系统的基本组成输电部分输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心变电站一次设备（变压器、断路器、隔离开关等等）二次设备（测量控制、保护、自动装置等等）常规变送器和微机变送器线路架空、电缆交流、直流、交直流混合电力系统的基本组成配电部分配电网络，从输电网络接受电能并传送至最终用户开闭所（开关站）、环网柜、分支箱一次设备二次设备配电线路架空、电缆分段设备电力系统的基本组成用电部分电能的最终消费，电能向其它形式能量的转化电灯电暖器空调电热器电视机电动机………我国电力系统的发展和现状发电装机容量1980：6587万KW（65869MW）1987：10289.7万KW1993：20000万KW1996：23654万KW2003：38900万KW2004：44000万KW，用电21735亿千瓦时2005年底：50000万KW，用电24220亿千瓦时变电站数量1996年统计：30223个目前每年新增变电站约4000个，改造老变电站约2000个电力系统（网络）的特点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。电能不易大量存储，生产和利用同时完成，协调控制重要。规模巨大，横跨几千公里，事故影响大。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，多环节的连续性电能传输的快速性地域分布广互联大系统电力系统运行控制目标安全、优质、经济、环保复杂性电力系统的庞大和复杂电力系统的特点（平衡性、瞬时性）电力负荷随时变化、随机性运行控制参与人员广五级调度国、网、省、地、县电力系统自动化电力系统的运行控制需要自动化大量的自动化装置计算机技术和电子技术在电力系统自动化领域的应用：调度自动化系统SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）EMS（EnergyManagementSystem）变电站自动化系统配网自动化系统电能量计费与管理系统负荷控制与管理系统电力调度自动化发展历史以构造技术分：手工阶段分立元件阶段板级阶段系统机阶段网络分布式阶段以应用广度和深度分：传统阶段（控制理论）EMS阶段（系统理论）商业化阶段（竞争理论）国内调度自动化发展情况起步阶段SCADA实用化阶段现阶段：EMS（PAS）DMS市场化监控自动化（SCADA）电网监控所涉及的电力系统的主要设备：开关、刀闸：控制电网的联接状态（电网的运行方式），隔离需检修或出现故障的设备。线路、变压器：进行电能的传输，线路实现同电压等级的电能远程传输，变压器实现不同电压等级的电能传输发电机：将其他能源转化为电能负荷：消耗电能，将电能转化位机械能、热能、化学能等PT、CT：PT（电压互感器）将高压电压降低为100V的低压电压，供数据采集和控制使用；CT（电流互感器）将高压电流降低为0～5A的低压电流，供数据采集和控制使用。RTU（远程分站终端）：主要完成电网运行状态信号和数据的采集和控制监控自动化（SCADA）电力监控的基本组成分站系统：主要由分布在发电厂和变电站的数据采集和控制设备单元组成，主要是RTU（远程终端单元），完成安装地点的电网运行状态和数据的采集以及设备的远程控制功能主站系统：安装在调度中心的自动化机房，是由多台计算机组成的一个网络系统，主要完成分站采集的状态和数据的显示、存储以及电网的自动监控和自动控制等功能。通信系统：由各种通信通道和通信设备组成，主要完成分站和主站系统的远程通信功能。监控自动化（SCADA）监控系统的基本功能运行数据和运行状态监视遥测、遥信基本的数据统计和存储功能基本的控制功能遥控、遥调能量管理系统（EMS）网络计算分析状态估计、潮流计算、最优潮流自动监视安全分析、事故预警负荷计划负荷预报、日开停机计划、日发电计划电网自动优化控制自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、经济调度（EDC）、电力市场交易系统调度员培训仿真系统（DTS）从经验型调度到分析型调度调度自动化主站系统基本组成通道柜：主要完成分站信号的接入功能，前置机CCM：提供数据采集、规约解释、规约转换等通信服务管理机ADM（服务器）：提供数据存储，访问服务MMI（人机交互）：提供系统监控和维护计算分析服务器：提供电网计算分析和优化控制主站系统的基本功能模块前置通讯接收（规约处理）数据处理数据库系统人机界面数据发布报表处理系统互联（与其他系统接口）等主站系统的基本功能接受RTU或其他自动设备传送的信号，主要包括YC、YX信号，通过规约解释，得到信号的数值或状态。通过图形或表格显示电网的运行状态，供调度人员监视电网的运行。通过YK，YT下发控制指令，供调度人员调控电网的运行。进行采集数据的存储，计算等，提供基本的统计和报表。与下级和上级调度系统进行互联，完成数据的交换和远程控制。进行电网的计算分析和优化控制，提供电网的自动监控和优化控制。调度自动化系统分站远程终端单元（RTU）信号采集（YC、YX）控制功能（YK、YT）遥测数据采样方式（DC、AC）变电站自动化系统的部分功能从传统的RTU向微机保护发展变电站综合自动化配网自动化系统针对配电线路（馈线）的自动化基本功能SCADA监控FA自动隔离故障与恢复供电地理信息系统（GIS）应用配电工作管理国际标准发展动向企业应用集成电力系统公共信息模型（CIM）互联互通、互操作能量管理系统（EMS）IEC61970配电管理系统（DMS）IEC61968变电站自动化系统IEC61850&AnswerQuestion电网调度主站产品技术介绍两大类主站产品调度自动化主站系统（EMS）配网自动化主站系统（DMS)主要技术计算机系统集成面向对象的设计与实现中间件技术多媒体技术互联网技术网络通信技术主站系统数据流向一次设备RTU控制机构变换装置通讯服务器测量量、状态量、电度量YCYXDD控制量YK、YT采集控制数据处理服务器通讯通道软总线人机界面MMI接收、处理（还原实际值）其它数据、信号控制对象软总线体系结构演变单机/终端服务器/多机对等模式网络分布式客户/服务器模式（Client/Server）分层分布式Intel/AMDx86WindowsNT/2003IBMPOWERSUNSPARCHPALPHAAIXUNIXSolarisTRU64UNIX应用平台操作系统硬件平台应用软件跨平台的分布式系统开发和运行中间件平台面向对象的数据库中间件平台WEB服务应用集成报表管理报警服务图形界面数采通信DTSPASAGCSCADA主站系统体系结构配网主站系统体系结构应用层中间层平台配电系统图形监视控制故障分析带电分析故障恢复拓扑查询负荷管理设备管理维护抽图GIS绘图绘图填库数据库管理数据库数据处理服务器事项服务器通讯服务器混合平台软总线SBMix操作系统(Unix/Windows2000)，TCP\IP通讯协议调度自动化主站系统组成计算机集群技术应用主要应用数据库服务器数据库并行服务系统存储的高度可靠性要求镜像冗余网络通信技术应用光电信号转换与隔离远程网络的连接网桥路由器网络间的隔离与安全防护防火墙物理隔离装置跨平台设计实现跨平台的软总线设计中间类库（QT）的应用数据库访问标准（SQL）中间件技术应用一套代码，不同编译软总线（SoftBus）分布式即插即用的设计功能模块独立、即装即用功能扩展灵活，对系统影响小软件模块灵活分布，伸缩容易实现技术TCP/IP协议、Socket编程跨平台实现，QT类库动态链接库（提供应用接口）多线程管理与维护一体化设计实现图模库一体化SCADA/PAS/DTS一体化图模库一体化•整个拓扑单元统一、自动置入域信息。而且提供与其它拓扑单元的内、外接口。自定义构造开关域录入设备的铭牌参数录入设备的铭牌参数SCADA/PAS/DTS的一体化基于图库一体化的网络建模，实现了数据录入的一体化。所有的应用都基于同一模型，具有统一的支撑数据平台。SCADA/PAS/DTS的一体化使用相同的人机界面，统一的操作方式和图形显示。MMI只需要加入不同的组，就可以实现不同的数据应用。面向对象的电网模型通信中间件MMISCADAAGCPAS数据库中间件DTSSCADA/PAS/DTS的一体化开发接口的一体化开发接口统一，更加快速有效的开发相关应用，代码重用率高。维护的一体化当电网模型变化时，用户只需要维护一幅画面，一套数据库，所有的数据和应用具有良好的一致性，减少了用户的工作量和出错的可能性。前置通信数据处理分层结构设计通讯收发处理层规约解释处理层数据交换处理层实现技术串口通信、Sokcet网络通信终端服务器控制操作多数据源等的设计处理实时数据处理面向对象设计实现电网对象模型内存实时数据库C/C++模板应用递归处理C/C++技巧应用独立于商用数据库之外运行的设计考虑人机交互界面图形、多媒体技术应用图形、动画、语音的任意嵌入网络拓扑与动态着色局部数据刷新界面设计－多样化图标•用户可自行设计图标•可以插入任何需要的图片•可以插入音效、动画等多媒体效果界面设计－灵活随意组合WEB发布系统（JAVA）客户端Web服务器Http请求Html文档可以包含JavaApplet、JavaScript、VBScript等调用Html文档数据库CGI或其它程序系统实时数据库WEB发布系统（SVG）通用标准图形格式SVGJSP应用跨平台设计考虑XML应用对SVG图形的控制报表设计实现EXCEL编程VBA、宏电网数据访问QT编程仿EXCEL界面跨平台实现（QT）EXCEL、HTML格式转换图文并茂的报表电网分析计算服务矩阵计算的计算机语言实现稀疏矩阵技术应用电力应用算法的计算机实现互联互操作应用的技术电力系统自动化领域互联互操作的国际标准IEC61970、61968、61850分布式组件技术应用：CORBACOM、DCOMJavaBeanWebService应用：松耦合&AnswerQuestion谢谢！