走进调度自动化

电网运行培训部王婧2500年前，土耳其……塞利斯用这座城市的名字将这种石头命名为“马格尼特石”（magneticstone）电力工业的诞生为什么一块没有生命的石头会把一件东西吸引到自身的上面呢?为什么这种石头只吸引铁?是不是还有别的东西，也具有这种奇特的能力呢？赛利斯用琥珀（electron）做实验人类对电的认知历程•公元前585年，古希腊哲学家塞利斯–发现摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体•东汉时期王充在《论衡》一书中提到“顿牟掇芥”–顿牟就是琥珀，掇芥意即吸引籽菜，就是说摩擦琥珀能吸引轻小物体•西汉末年，“元始中（公元三年）……矛端生火”，即金属制的矛的尖端放电的记载•晋朝（公元三世纪）还有关于摩擦起电引起放电现象的记载–“今人梳头，解著衣，有随梳解结，有光者，亦有声。”人类对磁的认知•春秋末期（约公元前五世纪）《管子·地数篇》中有“山上有慈石者，其下有铜金”之说，这比古希腊人发现“活铁”（即天然磁矿石）要早400多年，是世界上对磁现象的最早记载。•战国末期（约公元前239年）《吕氏春秋》上有“慈石召铁。或引之也”的记载，更明确地指出磁石具有吸铁的性质。•《三辅黄图》记载：秦始皇在建造阿房宫时，特别命工匠用磁石修筑北阙门。利用磁石吸铁性质防备刺客暗藏铁器进宫行刺。•《晋书·马隆传》记载：“隆依八阵图作偏箱车，出敌不意，或夹累磁石，贼负铁铠，行不得前，隆卒悉被犀甲，无所留碍，贼咸以为神”。•《鬼谷子》和《吕氏春秋》记述了最古老的指南针—司南。•东汉的王充在《论衡》中进一步说明：“司南之杓，投之以地，其柢指南”。•我国宋代沈括在《梦溪笔谈》最早指出磁偏角“微偏东，不全南也”，这一重大发现在航海中有重要的指导意义，比哥伦布1462年的同类发现早400多年。•我国宋代的曾公亮最早发现磁倾角，比英国的罗伯特·诺曼在1581年《新奇的吸引力》的同类发现要早500多年。电与磁•东汉的王充在《论衡·乱龙篇》中的同一处记载：“顿牟缀芥、慈石引鍼”（顿牟：琥珀、缀：吸引、芥：一种很轻的植物、鍼：针）。•《三国志·吴书》中同一处记载：“虎魄不取腐芥，磁石不受曲针”（虎魄：琥珀、取：吸、腐芥：腐烂的因含水而导电的芥草、受：吸、曲针：软的容易弯曲的铜针）。•我国古代很早就把磁与电放在一起，相提并论了；但其后的近两千年里，对电和磁都独立进行研究，直到奥斯特发现电流磁效应现象。对电磁关系的认知和利用历史•吉尔伯特（1544-1603，英国医生、物理学家），《论磁》–记录了磁石的吸引与推斥、磁针指向南北、烧热的磁铁磁性消失、用铁片遮住磁石它的磁性将减弱等现象–断言电与磁是两种截然不同的现象，没有什么一致性吉尔伯特和他的著作《论磁》•1660年，奥托·冯·库克发明摩擦起电机•1692年，斯蒂芬·格雷发现了导体，电可以流动•1733年，杜斐描述了电的两种力——吸引力和排斥力•1752年，本杰明富兰克林通过风筝试验得到闪电等同于电，首次将正负号用于电学分析•1777年，库伦发明测量电荷量的扭力天平，发现库仑定律库仑和他发明的扭力天平•1800年，伏特发明了伏打电池，使电能持续输出，从而使电学迈出了静电学的狭小范围，极大推动了电学的研究与应用伏特与伏打电池但是，吉尔伯特、库伦等著名电学家都曾断言：电与磁完全不同，不可能相互转化！H.C.奥斯特(丹麦)•奥斯特(1777-1851，丹麦)1820年发现了电与磁的关系–1820年4月，发现载流导线的电流会产生作用力于磁针，使磁针改变方向–1820年7月21日发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文，宣布了电流的磁效应–1820年7月21日作为一个划时代的日子载入史册，它揭开了电磁学的序幕，标志着电磁学时代的到来–法拉第后来评价：“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满光明。”–为了纪念，从1934年起用“奥斯特”的名字命名磁场强度的单位电磁感应定律•1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在测量地磁强度时，偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用（电磁阻尼）。•1824年，阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验，发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转，但磁针的旋转与铜盘不同步，稍滞后（电磁驱动）。•1831年8月，法拉第发现了电磁感应规律•1855年，麦克斯韦方程提出,《电磁通论》发电机和电动机的诞生•1800年，伏打(1745～1827)发明伏达电池，产生稳定、持续电流，最早的直流发电机。•1831年，法拉第世界第一部感应发电机模型——法拉第盘法拉第与最早的发电机——法拉第盘•1832年，法国人皮克斯（1808－1835）制造出了世界上第一台手摇发电机，其转子为永磁铁，输出直流电，但电流十分微弱，无实用价值。•1834年，德国物理学家雅可比（1801－1874）采用电池供电、电磁铁作转子，制成了第一台实用电动机。皮克斯发明的直流发电机雅可比发明的世界上第一台电动机模型（左）与实用电动机（右）•1866年，德国工程师西门子（1816-1892）以电磁铁代替永磁铁，研制成功第一台自激式发电机。至此，发电机开始进入实用阶段•1888年美国电工学家特斯拉（1857－1945）和意大利电工技师菲拉利斯（1847－1879）发明了交流电动机之后，电动机的大规模推广应用才得以实现西门子与他的自激式发电机特斯拉与他的两相交流电动机主要内容调度自动化系统是什么？电力系统及其运行控制调度自动化系统为谁服务？电力系统及其运行控制1.电力系统的构成2.电力系统的运行状态3.电力系统的分层控制1.电力系统的构成发电输电变电配电用电发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成电能的生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统。由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网输电的功能实际是电能的输送，保持发电和用电或两电网之间的供需平衡。配电的功能是在消费电能的地区接受输电网受端电力，并进行再分配、输送。1.电力系统的构成供发电能源的种类：1.电力系统的构成台中火力发电厂5824MW俄罗斯苏尔古特第二电厂（天然气）5606MW古赖耶（沙特）燃油电厂5646MW三峡水利枢纽22500MW溪洛渡（金沙江）13860MW溪洛渡-金华±800kVHVDC锦屏（雅砻江）8400MW锦屏-苏南±800kVHDVC向家坝（金沙江）6400MW向家坝-上海±800kVHDVC德国DEWI试验风场EnerconE1124.5MWH=86mD=112m10kW光伏发电系统（技术学院实训楼）日本柏崎刈羽核电站8206MW国网新源泰山抽蓄电站1000MWΔH=225m煤炭、石油、天然气、生物质能、水力、风力、太阳能、核能、垃圾、余热、抽水蓄能等输电：•~6kV•~10kV•~35kV•~110kV•~220kV•~330kV•~500kV•~750kV•~1000kV•直流±660kV•直流±800kV1.电力系统的构成变电：•升压•降压1.电力系统的构成配电：1.电力系统的构成•线路•配电房•配电室用电•计量装置•抄核收1.电力系统的构成电能为国民经济各部门提供动力，也是人们物质文化生活现代化的基础我国地域辽阔，自然资源分布很广，电源结构有很强的地域性特色,如西电东送、北煤南运、南水北调与国民经济关系密切地域性较强过渡过程十分短暂生产、使用同时完成系统的过渡过程时间是毫秒、微秒级的，如开关的切换操作、电网的短路过程任一时刻，系统中的发电量取决于同一时刻用户的用电，因此，必须保持电能的生产使用同时完成1.电力系统的构成•电力是一种商品，它的生产、流通、消费具有一般商品属性1.电力系统的构成电力不同于普通商品的特点•1．产品不可大规模储存，生产和消费的同时性•3．系统地域广阔，不同地域产品质量可能不同•2．产品质量不完全决定于生产环节•4．恶性连锁事故的破坏性巨大•5．产品质量可以快速变化1.电力系统的构成•电力系统正常运行状态须满足如下条件：11nnGiLiLossiiPPP11nnGiLiLossiiQQQ•等式约束（功率平衡约束）：•1、系统有功功率(无功功率)的产生和消耗应该平衡2.电力系统的运行状态•2、系统中各节点或各元件的某些电气量（如系统频率、母线电压、支路电流（功率）、发电机负载和功角等）不应超过允许偏差。•不等式约束（安全约束）：maxminKKKVVVmaxijijmaxijijSSmaxminfff2.电力系统的运行状态•3、系统能够承受规定的预想扰动•保持安全性•保持稳定性电网运行经济性、安全性和稳定性的协调2.电力系统的运行状态2.电力系统的运行状态正常运行状态警戒状态紧急状态系统崩溃恢复状态电力系统运行的难点•电力系统是人类创造的最复杂的工程系统；–规模庞大、信息量巨大、实时性要求很高•负荷在短时间内以及长时间内都是在不断变化的；–趋势的规律性以及短期的偶然性•大部分系统暴露于外部扰动之下；–雷击；风；树；–车辆；飞行物；–鸟；小动物；误操作；–恶劣天气；2.电力系统的运行状态•气象灾害频发–大范围冰雪冻雨–大范围线路舞动–大范围雾闪–洪水、飓风。。。•设备状况的不可严格监测–设备故障不可完全避免•人在设备安装、维护中的不确定因素。–工程人员素质参差不齐、设备参数设置错误、误操作2.电力系统的运行状态电力系统安全控制的目的是采取各种措施使系统尽可能运行在正常运行状态。在正常运行状态下，调度人员通过制定运行计划和运用计算机监控系统(SCADA或EMS)实时进行电力系统运行信息的收集和处理，在线安全监视和安全分析等，使系统处于最优的正常运行状态。3.电力系统的分层控制3.电力系统的分层控制电力系统运行控制的目标可以概括为安全优质经济环保3.电力系统的分层控制集中控制•把电力系统所有的发电厂和变电站的信息都集中在一个调度控制中心，有一个调度控制中心对整个电力系统进行调度控制。分层控制•按照我国行政划分的层次，电网调度管理试行“统一调度、分级管理”的原则。我国电网调度管理实行“统一调度、分级管理”的原则，从而奠定了电网分层控制的模式，因而调度中心就是各级电网控制中心，自动化系统的配置也必须与之相适应，信息分层采集，逐级传送，命令也按层次逐级下达。3.电力系统的分层控制华北华东西北电网华中东北经营区域：26个省级行政区供电客户：3.1亿户服务人口：超过10亿人管理员工：超过158万人国家电网公司概况3.电力系统的分层控制国家调度500kV变电所220kV主干变电所220kV变电所110kV/35kV变电所中小型变电所大型电厂省属电厂地区电厂县属电厂网调省调地调县调国调和网调省调地调和县调地调和县调省调地调和县调3.电力系统的分层控制调度自动化基本概念基于计算机、通信、控制技术的自动化系统的总称，是在线为各级电力调度机构生产运行人员提供电力系统运行信息(包括频率、发电机功率、线路功率、母线电压等)，分析决策工具和控制手段的数据处理系统。电力调度自动化系统一般包含安装在发电厂、变电站的数据采集和控制装置，以及安装在各级调度机构的主站设备，通过通信介质或数据传输网络构成系统。调度自动化系统是什么？调度自动化系统是什么？电力调度自动化系统是电力系统的重要组成部分，是确保电力系统安全、优质、经济运行和电力市场运营的基础设施，是提高电力系统运行现代化水平的重要技术手段。传输监控收集调度自动化系统是调度员的“千里眼、顺风耳”是遍布于电网中的“神经”调度自动化系统是什么？什么是EMS？EMS是以计算机为基础的综合电网调度自动化系统，由SCADA、AGC和网络分析等子系统构成，是预测、计划、控制和培训的工具。调度自动化系统是什么？SCADA系统DTS系统AGC系统PAS系统能量管理系统(EMS)EMS•EMS(EnergyManagementSystem)能量管理系统•SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)即数据采集与监视控制系统•PAS(PowerAdvanceSoftware