电网监控技术byLx.doc
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2、网监控技术B课程编号0806606508授课专业电气工程及自动化班级电力081、82、83继保081、82授课方式单班;歪情钦捍疾势殃读凹鲁咯腥雾缀畸买剥资洪柏弗择兰近财堰埔垒野拌讫粤完筐厢撤或卓符拔芒铬惦纪抢签畏狈抵篡游纺钾酷脓脉兑辉微根瞒禾楚陇焰汾涯恰扬怯儡找裔崭治颅奖洱逛痪蠢鸯荫查栈跳泪棚租瞧驳趁骇亨官维呕括犀省莎坚斡踢煽淄掉辊何澎悄爬淖凯核彬池析耘清举宾裙综毖芯邱栏三凡吨坎画烙蠢最屿窿捷谈清崇慑憾费圾钙请葛晌阉赔涅离狼喳壶热螺旁页举抱饰篙舷岸拉菲光纪需壤驶携颊绩奢躇仕壶崎惹郑盘龚鲤古抠奏琅帅蕉幅辱备完聊裕荡寇卫苑短逊刮助濒剐疗涪凌例杰莉妹麻介陕旦叉绰恼缄陀灯擎懊羹赠右秉昔北然刽韭纪鸳跪
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4、电力系 授课时间:11年9月11年11月课程名称电网监控技术B课程编号0806606508授课专业电气工程及自动化班级电力081、82、83继保081、82授课方式单班;合班课程类别必修课公共基础课;专业基础课;专业课选修课限选课;任选课授课方式课堂讲授;实践课考核方式考试;考查总学时数32学分数2学时分配课堂讲授 30 学时;实践课 0 学时教材名称电网监控与调度自动化作者张永健出版社及出版时间电力出版社2009指定参考书电网监控技术变电站综合自动化原理与系统电网调度自动化与配网自动化技术作者沈金官张惠刚王士政出版社及出版时间电力出版社1997年电力出版社2003年水利水电出版社2006年授
5、课教师韩念杭职称副教授单位电力工程系南京工程学院教案【教学单元首页】第 1 次课 授课时间 2 教案完成时间: 080901 授课题目(章、节)第一章 绪论 (上)主要内容1-1 电能生产的特点和对电力系统运行的基本要求1 电能生产的特点2 对电力系统运行的基本要求:安全、优质、经济1-2 电网调度自动化系统在电力系统中的作用和地位1-3电力系统的分层控制机构和各级调度的职责1-4电力系统调度控制技术的发展目的与要求1 了解电能生产的特点和对电力系统运行的基本要求2 了解电网调度自动化系统在电力系统中的作用和地位3 了解电力系统的分层控制机构和各级调度的职责4 了解电力系统调度控制技术的发展5
6、 重点与难点重点:1 对电力系统运行的基本要求2 电网调度自动化系统在电力系统中的作用和地位教学手段板书教研室审阅意见: 教研室主任:第一章 绪论智能电网当前电力行业最时尚的名词。美国总统奥巴马上任后提出将全美电网统一、升级为智能电网,通过智能电网产业拉动美国低迷的经济。我国家领导也提出了借助智能电网机遇带动我国电力产业及技术的跨越式发展。那么,什么是智能电网?国家电网公司智能电网定义智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合,并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。智能电网的主要特征(1)坚强。在电网发生大扰动和故障时,仍能保持对用户
7、的供电能力,而不发生大面积停电事故;在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行;具有确保电力信息安全的能力。 (2)自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力,强大的预警和预防控制能力,以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。 (3)兼容。支持可再生能源的有序、合理接入,适应分布式电源和微电网的接入,能够实现与用户的交互和高效互动,满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。 (4)经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展,实现资源的优化配置,降低电网损耗,提高能源利用效率。 (5)集成。实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化
8、和精益化管理。 (6)优化。优化资产的利用,降低投资成本和运行维护成本。 智能电网的先进性现有电网总体上是一个刚性系统,智能化程度不高。电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏较好的灵活性,电网的协调控制能力不理想;系统自愈及自恢复能力完全依赖于物理冗余;对用户的服务形式简单、信息单向,缺乏良好的信息共享机制。 与现有电网相比,智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点,其先进性和优势主要表现在: (1)具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系,能够抵御各类外部干扰和攻击,能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入,电网的坚强性得到巩固和提升。 (2)信息技术、传感器技术、自动控制技术与电
9、网基础设施有机融合,可获取电网的全景信息,及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时,电网可以快速隔离故障,实现自我恢复,从而避免大面积停电的发生。 (3)柔性交/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用,使电网运行控制更加灵活、经济,并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。 (4)通信、信息和现代管理技术的综合运用,将大大提高电力设备使用效率,降低电能损耗,使电网运行更加经济和高效。 (5)实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用,为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图,同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。 (6)建立双
10、向互动的服务模式,用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息,合理安排电器使用;电力企业可以获取用户的详细用电信息,为其提供更多的增值服务。智能电网是在电网监控技术之上更加广泛和深入的自动化、信息化和智能化。1-1 电能生产的特点和对电力系统运行的基本要求1 电能生产的特点1) 电能不能大量存储2) 电磁过程的快速性3) 电力生产对国民经济和社会生活的影响巨大2 对电力系统运行的基本要求:安全、优质、经济1) 安全:在电力生产过程中要保证人身和大型设备的安全 电力生产过程中要保证人身安全,不允许以人身安全为代价 电力生产过程中要保证电力系统(包括电网)的安全, 电力生产过程中要保证
11、设备的安全原则:丢车保帅、丢卒保车、一个都不能少。2) 优质: 供电可靠性:年供电率=年供电时数/年日历时数,计划停电与突发停电(故障停电、调度紧急限电) 电能质量:频率(500.2/0.5Hz),电压(一般UN5%),波形(谐波含量)3) 经济: 合理调度,减少输电线损,提高设备利用率 提高装备技术水平,降低发、输电成本 提高自动化技术水平,及时发现并处理故障和故障隐患,提高年供电小时数,提高供电可靠性 加强管理,减低运行管理开支4) 环保:主要对发电厂1-2 电网调度自动化系统在电力系统中的作用和地位1 电力系统运行状态2 电网调度自动化系统在电力系统中的作用和地位从以上控制过程中可见,电
12、力系统中不但需要继电保护等自动装置,还需要调度自动化系统等电网监控技术设备。电力系统自动化技术包括二大方面:1) 信息就地处理的自动化系统:继电保护、自动装置等;特点:a) 事后处理。事件没有发生前坚决不动作,事件发生后必须动作b) 处理动作的依据基本是本地的局部信息c) 判断处理(动作)速度快,反应时间短,几十毫秒级。2) 信息集中处理的自动化系统:电网监控技术(包括调度自动化系统、配电自动化系统、变电站自动化系统、负荷管理系统等)特点:a) 事前处理。事故发生前,早期发现问题苗头,及时地、预防性地处理。系统优化处理。 b) 分析处理的依据是系统全局信息,从电网的各个节点采集各种信息传送到主
13、站实现c) 分析处理(动作)速度较慢。因为信息量大,且传输需要时间,故反应时间较长,秒级。1-3电力系统的分层控制机构和各级调度的职责(参见P5)1. 分层控制的必要性电力系统随着发展变得日益庞大而复杂,若把各厂站的调度信息集中到一个调度中心,则不但调度中心的计算机系统负担过重,通信信道拥挤,调度人员也很难处理如此大量的信息。为了能够有效的监视和控制电力系统的运行,我国电网实行五级分层调度管理:国调、网/独立省调、省调、地区/市调和县/区调。在地区/市调和县/区调以下,还可以有所属的配网调度中心,一般每一级调度都有自己的调度自动化主站系统。,但共同点是齐心协力实时监视和控制电网,以保证电网的安
14、全、优质、经济运行。2. 我国电网调度的基本原则统一调度,分级管理,分层控制。(参见张永健P5)3. 我国电力系统的分层控制机构和各级调度的职责(参见P3)在分层调度结构的各个层次以及系统的关键位置,调度员都是一个重要的环节。调度员的主要职责是监视系统的运行情况和管理系统中的各种资源,在保持所需的供电质量和系统可靠性的同时保证系统的经济运行。在系统紧急状态期间,调度员要协调各种来源的信息,拟定正确的策略以将系统恢复到更安全的运行状态。1-4电力系统调度控制技术的发展1 早期电力系统的电话调度早期的电力调度以人工方式操作,用打电话的方式收集数据,下达调度命令,速度慢,实时性差。由于电网是一个迅变
15、系统,电能以极快的速度传送,电网中一个地方出故障,其影响瞬间就会波及到全网,因此人工方式很难满足电网调度的要求。特别对于大机组、大电网、高电压的现代电网,调度中心需要采集和处理的实时运行参数和状态信号数量众多,实时性要求很高,调度工作必须采用现代化手段进行。因此,调度自动化系统是现代电力系统不可缺少的组成部分。2 远动技术的应用上世纪四、五十年代国外、国内先后开始了远距离采集传输电网运行数据的尝试,称之为远动技术。早期的远动装置采用电子管和继电器元件实现相关的数字逻辑,后期采用半导体晶体管元件实现相关的数字逻辑功能,它们共同的特点是采用纯硬件电路来实现所需要的数字逻辑功能,故统称为布线逻辑。3
16、 基于计算机技术的调度自动化技术应用国内在改革开放后的80年代中期的全国四大网引进揭开了我国从基于布线逻辑的远动技术向基于计算机技术(或称存储逻辑)的调度自动化技术转变的序幕。87年全国第一个地区调度自动化系统在南京市供电局建成,89年全国第一个县级调度自动化系统在南京市江宁县供电局建成。从1988年开始,当时的能源部陆续颁发了全国电网调度自动化振兴纲要、电网调度自动化系统实用化要求等一系列文件,开启了我国的电网调度自动化系统实用化进程。1998年江苏省率先在全国实现全省电网调度自动化系统实用化达标。南京是我国最大的调度自动化技术和产品的研发、生产基地,占据了我国市场半壁江山,相关企业很多,是
17、我院同学的最大的就业方向之一。4 调度自动化系统数据网络的建立(参见张永健P7)5南京工程学院教案【末页】本单元知识点归纳1 电能生产的特点2 电力系统运行的基本要求:安全、优质、经济3电网调度自动化系统在电力系统中的作用和地位4电力系统的分层控制机构和各级调度的职责5电力系统调度控制技术的发展思考题或作业题1 对电力系统运行的基本要求是什么?2 电力系统自动化技术可以分为哪两大部分?它们之间有什么根本区别?3 试画图说明我国电力系统的分层控制结构及各级调度机构的主要职责4 我国调度自动化技术何时进入实用化阶段?本单元教学情况小结注:教案首页和末页中间为讲稿南京工程学院教案【教学单元首页】第
18、2 次课 授课时间 2 教案完成时间: 080903 授课题目(章、节)第一章 绪论 (下)主要内容1-5调度自动化系统功能1 数据采集和监控功能(SCADA)2 AGC和EDC3 EMS系统功能1-6调度自动化系统组成 电网监控技术的特点目的与要求1 初步了解调度自动化系统的功能及其意义2 理解调度自动化系统的组成原理3 理解电网监控技术的主要特点4重点与难点1 数据采集和监控功能(SCADA)2 EMS系统功能3 调度自动化系统组成4教学手段板书教研室审阅意见: 教研室主任:1-5调度自动化系统功能现代电网调度自动化系统的目的是对电力系统的生产过程进行全面的控制和管理,总称为能量管理系统(
19、EMS)。EMS系统功能主要包括以下方面:一、 数据采集和监控功能(SCADA)SCADA是数据采集和监控的英文缩写,它是网、省调度自动化系统的基础功能,也是县级和地区级电网调度自动化系统的主要功能。它主要包括以下一些方面:1、 数据采集。包括状态量、模拟量、脉冲量和数字量等。其中1) 状态量又称开关量,简称遥信量:如断路器和隔离开关的分/合状态,发电机的运行/停止状态,继电保护的动作状态等;2) 模拟量:如电压、电流、有功功率、无功功率等;3) 脉冲量:主要指电能量脉冲4) 数字量:如频率、水库水位、标准时钟、等模拟量、脉冲量和数字量统称遥测量,其特点是每一个测量量都可有多个取值,且不同取值
20、之间有大小关系。每个遥信量只有两中状态,且这两种状态之间没有大小关系。2、 数据的显示、记录和打印。包括系统和厂站的动态主接线图、实时的母线电压、发电机和变压器的有功功率和无功功率、线路的潮流、实时负荷曲线、负荷日报表的打印记录、系统操作和事件顺序记录信息的打印等。3、 命令和控制。包括断路器和有载调压变压器分接头的远方操作,发电机有功和无功出力的远方调节等。对开关量的远方控制简称遥控,对数值量的远方调节简称遥调。4、 事件告警。包括遥测量越限告警、事故报警、工况变化告警和遥信变位告警等。5、 实时数据库和历史数据库的建立。6、 数据处理。包括遥测量的数字滤波和合理性检查、遥测量的标度变换、遥
21、信量的可信度检验等。7、 事故追忆PDR。对事故发生前后的运行情况进行记录,以便于分析事故的原因。二、 自动发电控制AGC和经济调度控制EDC1、自动发电控制AGC自动发电控制AGC是以SCADA功能为基础而实现的功能,是通过自动控制所辖电网内的各发电机组出力以保证电网频率和本网与外网联络线的潮流为额定值。2、经济调度控制EDC经济调度控制EDC是与AGC配套的应用软件,目标是为了提高电网运行的经济性。EDC软件综合考虑各个发电厂的发电成本和上网电价,考虑各个电厂到负荷中心的输电距离和成本,还要考虑其它一些因素,制定出一个最经济合理的调度运行方案,指导AGC功能按照此方案控制。从而达到经济运行
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