第三章第二次电力系统远动和信息

13-1电力系统调度自动化实现的内容一、采集电力系统信息并传送到调度所RTU信道调度所已知：电力系统主结线电力设备的参数确定：电力系统实时运行状态采集：运行结构（YX）运行参数（YC）图3-20教材第25页图2-1调度自动化系统的基本构成21、远动装置传来的信息存在的问题（1）有错误例如（检错，纠错）无法保证不出错（2）精度不高：a)数据在采集加工环节往往经过多次转换,存在误差，并有误差积累；b)对YC数据来说存在数据不相容性，从而导致误差：同时采样和顺序采样的概念（3）不齐全：a)没传（运行参数繁多，但只传主要参数）；b)现有技术手段无法获得（如变电站母线电压相角）。2、信息处理的内容（1）发现和纠正错误数据和信息；（2）提高数据精度；（3）补齐缺少的数据。以上（1）、（2）、（3）是电力系统调度自动化的功能之一，称为电力系统状态估计（检错与识别、加权最小二乘估计）二、对远动装置采集的信息进行实时处理3顺序采样：就是发电厂和变电站的远动装置按一定顺序逐个采集电力系统运行参数并逐个向调度计算机传送同时采样：就是在同一时刻把电力系统中所需传输到调度计算机的被测量的值采集下来，并以一定时间间隔周期性的重复上述动作顺序采样易实现；同时采样最科学不易实现。4同时采样的特点：1同时性——从而是科学的2数据处理困难，增加远动设备的投资（同时采集的数据向调度计算机传递是一个接一个的，不能同时传递，只能在远动装置中存储）结论：电力系统调度自动化中不采用同时采样5顺序采样的特点：1向调度计算机输送的是测量值的时间序列（多个采样点顺序采样，一个采样周期过后，又开始下一个采样周期，周而复始，不停地进行，每个测量值都是在不同时刻采得的）2顺序采样实现起来比较容易3符合电力系统远动的顺序采样工作4数据是不相容的，易造成误差（数据的不同时性，代入电网导纳矩阵方程中进行计算，等式关系常不能满足而存在一定偏差）结论：电力系统远动都是按顺序采样方式工作6YKYTRTU自动装置执行、现场人员执行三、作出调度决策是否需要进行调节、控制，如何进行调节、控制四、将调度决策送到电力系统去执行五、人机联系六、电力系统调度自动化的功能结线改变以人为主执行调度，计算机处于从属地位事故处理1、电力系统监视和控制；3、电力系统安全分析和安全控制；5、电力系统潮流优化；7、电力系统频率和有功功率自动控制；9、电力系统经济调度控制；2、电力系统状态估计；4、电力系统稳定控制；6、电力系统实时符合预测；8、电力系统电压和无功功率自动控制；10、电力系统负荷管理。7电力系统监视功能：是通过数据采集和监视控制系统对电力系统运行状态进行在线建设及对远方设备进行操作控制。（监视控制功能是调度自动化系统的基本功能，分层的调度自动化系统每层都有电力系统监视控制功能）监视：是指对电力系统运行信息的采集、处理、显示、告警和打印，以及对电力系统异常或时光的自动识别；控制：主要是指通过人机联系设备对断路器、隔离开关、静电电容器组等设备进行操作的开环性控制；8图3-21频率和有功功率自动控制系统示意图调度计算机的调度决策有功功率平衡计算火电厂间负荷经济分配水火电厂间负荷经济分配网损优化联络线交换功率调度人员的调度决策发电厂运行人员的控制决策频率和有功功率调度控制远动终端的调度终端机调度目标频率质量目标经济运行目标安全运行目标离线计算支持负荷预测长期水电火电优化调度调度程序开发校核调度培训调度计算机的信息处理检错和纠错状态估计发电厂有功功率控制决策及制动装置厂内机组的有功功率调节机组开停机逻辑控制机组调速自动控制厂内机制的经济组合厂内有功功率的经济分配发电厂的远动装置终端机YX、YC从变电站来YX、YCYK、YT9调度计算机的调度决策最优无功潮流和网损安全监视（无功限制）调度人员的调度决策发电厂和变电站运行人员的控制决策电压和无功功率调度控制远动终端的调度终端机调度目标电压质量目标经济运行目标安全运行目标离线计算支持调度计算机的信息处理检错和纠错状态估计发电厂有功功率控制决策及制动装置发电机、调相机励磁电流控制无功补偿设备控制改变调压变压器分接头位置发电厂的远动装置终端机YX、YCYK、YT图3-22电力系统电压和无功功率自动控制系统示意图10调度计算机的调度决策安全分析和预防性校正控制紧急状态和恢复状态安全控制事故诊断事故处理专家系统调度人员的调度决策发电厂和变电站运行人员的控制决策安全调度控制决策远动终端的调度终端机调度目标安全运行目标电能质量目标经济运行目标离线计算支持调度计算机的信息处理检错和纠错状态估计发电厂有功功率控制决策及制动装置机组解列和并列控制变电站断路器控制机组有功、无功功率控制发电厂的远动装置终端机YX、YCYK、YT图3-23电力系统安全控制系统示意图113-2远动及信息传输设备的配置及功能3.2.1远动装置概述（序言）现代生活中有许许多多的大型工业生产系统，比如电力系统、石油系统和铁路系统等，组成大型工业生产系统的生产设备及生产部门都特别多，且分散在广阔的地区。为了保证系统的正常工作，构成系统的各部分必须由一个调度机构的统一指挥下协调工作，采用专门的措施来克服相距遥远所带来的困难。为了使调度机构随时了解系统的各个部分在生产过程中的实际情况，并在此基础上做出对生产过程进行指挥的策略，为了使调度工作既实时性好，又可靠性高，必须借助远动技术实现强有力的调度管理，致使远动技术得到了长足的发展。12所谓远动，就是应用远程通信技术，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等各项功能。远动是电网调度自动化系统的重要组成部分。远动系统的主要任务是将厂站的实时运行信息送给调度控制中心；把调度的控制、调节等命令送给厂站执行。遥信、遥测、遥控和遥调是远动的基本功能，这是对完整地实现某一远程监控任务而言的。远动系统应具备数据采集功能、数据传输功能、数据处理功能以及人机联系功能等。13要实现电网调度自动化，首先要采集实时数据，进行监视和控制，所以电网调度自动化的基本组成部分是数据采集和监控系统，即SCADA系统。在此基础上配以自动发电控制、经济调度控制以及其他如安全监视、安全分析等功能构成能量管理系统(EnergyManagementSystem，EMS)。14由于远动系统是为调度控制中心提供实时数据，实现对远方运行设备的监视和控制，因此它是电力系统调度自动化的基础，是调度自动化系统的一个重要组成部分。15远动终端(RemoteTerminalUnit，RTU)是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，简称RTU。RTU采集所在发电厂或变电站表征电力系统运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中心发往所在发电厂或变电站的控制和调节命令。16RTU在电网监控系统中如图所示图3-24电网监控系统简图17远动技术是一门综合性的应用技术，其基本原理包括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理和计算机原理等。远动技术是调度管理和现代科学技术的产物，因此其随着科学技术，特别是计算机技术的迅猛发展而不断更新换代。远动系统由厂站端、通道和调度端组成。工作模式有循环式和问答式之分，但其硬件结构框架和数据采集等软件模块并无实质性的差别，其主要差别在通信软件模块。RTU信道调度所图3-25183.2.2远动装置功能电力系统远动的主要任务是：①将表征电力系统运行状态的各发电厂和变电所的有关实时信息采集到调度控制中心；②把调度控制中心的命令发往发电厂和变电站，对设备进行控制和调节。19从发电厂和变电所发往调度控制中心的信息有测量量和状态量等，例如有功功率、无功功率、电压、电流、频率和水库的水位等是测量量；断路器或隔离开关的位置是闭合还是断开状态，继电保护的继电器是否处于动作状态，自动装置是处于投入还是退出工作状态等是状态量。用远程通信技术传送被测参量的测量值称为远程测量，简称遥测(YC)。对状态量进行远程监视称为远程信号，简称遥信(YX)。20调度控制中心给发电厂或变电所发的远程命令有控制命令和调节命令等。当调度控制中心需要直接控制厂、站中的某些设备，如断路器的合、分闸，发电机组的开、停等，就应发出相应的控制命令。这种对于具有两个确定状态的运行设备进行操作的远程命令称为远程控制，简称遥控(YK)。当调度控制中心需要对厂、站中的某些设备进行调节，例如改变机组的有功出力，就可发出相应的调节命令，用于改变机组有功调节器的整定位。这种对于具有两个以上状态的运行设备发出的远程命令称为远程调节，简称遥调(YT)。21遥测、遥信、遥控和遥调是远动系统的四项基本功能，在我国常称之为四遥。作为具体的远动装置，并非都具有四遥功能，有的只有遥测和遥信，有的则兼有遥控和遥调，视需要而定。随着科学技术的进步，远动系统的功能根据电力系统调度自动化的实际需要还在不断地扩展，例如为了便于分析电力系统的事故，远动装置可以按顺序记录断路器事故跳闸的时间，这称为事件顺序记录；也可以记录事故发生前后一段时间的遥测值，这称为事故追忆。在调度控制中心配有专用的调度监控计算机时，远动系统可具有与计算机接口的功能。此外，还有电力系统统一时钟，信息转发等。同时，RTU的当地功能有CRT显示，汉字报表打印，本机键盘、显示器，RTU自检与自调功能。223.2.3、远动装置的配置（一）电力系统远动简介1、硬件远动装置的构成及原理可靠性要求：YK、YTYC、YX图3-26调制器发送机信道抗干扰编码器遥测遥信编码器模数转换器变送器接收机解调器遥测遥信分路器抗干扰译码器遥信显示遥测显示23调制器发送机信道抗编干码扰器接收机解调器同步遥控命令编码遥调命令编码遥控命令复合时序部件抗译干码扰器数码写入寄存器遥控命令寄存器遥调命令寄存器遥控执行遥调执行同步时序部件图3-2724在数字式远动系统中，传送的遥测量和遥信量都以数字方式表示。图(a)是遥测遥信部分。有功功率、无功功率、电压和电流等被测量先由电量变送器变换为与之成正比的直流模拟电量，然后进入远动装置，由遥测编码器将模拟量转换为数字量，按一定的格式进行编码。为了提高传输的可靠性，由信道编码器为遥测数据添加监督码元，进行抗干扰编码。数字信号在信道中以串行方式传送，故需经并串变换。为了使数字信号适合于在信道上传送，经调制器把要传送的数字序列调制成交流电的频率或相位等。调制后的信号就沿着信道传送到对方。遥信的情况与遥测类似，但遥信传送的是状态量。一位二元制数可表示一个开关位置状态。一组遥信数据有若干位，可以表示若干个开关位置状态。遥信编码器负责将状态量采集编码，其余环节则与遥测相同。在接收端，把收到的已调制的信号解调，变换回数字序列。经串并变换成为并行数据，再由信道译码器译码，按约定的抗干扰规则检验。如未发现差错，就将遥测遥信数据分别输出给显示器或计算机等。图3-2825图(b)是遥控遥调部分。当控制站需要遥控时，就发出遥控命令，指定被控对象的代号(如某号断路器)及操作的性质(合闸或分闸)。遥控命令由遥控编码器编码后，经信道编码器编码、并串变换和调制再送往信道。被控站将收到的信号解调，经串并变换后由信道译码器译码检验。由于遥控要操作断路器，关系重大，为了保证遥控的高度可靠件，通常都返送校核，即控制站将遥控命令发给被控站，被控站收到此命令经抗干扰检验无误后并不立即执行，而是将遥控命令暂存，同时将该命令返送给控制站。经控制站核对与原发送的遥控命令完全一致时再发遥控执行命令。被控站只有在收到遥控执行命令后，才将原收到的遥控命令付诸执行。图3-2826当控制站需要遥调时，就发遥调命令，由遥调编码器编码。遥调通常是给被调节的对象设置整定值，再由被调节对象的调节器按整定值的要求进行调节。遥调命令中应指定被调节对象的代号以及整定值的数据。在被控站，如整定值需以模拟量形式送给调节器，则对收到的数字式整定值进行数模转换。遥调命令的发送和接收过程与遥控相