這是一個關(guān)于電力系統(tǒng)調(diào)度自動化PPT課件，主要介紹電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的結(jié)構(gòu)及各部分功能的實現(xiàn)；電力系統(tǒng)遠動通信的原理及實現(xiàn)。第五章 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化學習目的：通過本章學習，掌握電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的結(jié)構(gòu)，掌握調(diào)度自動化各部分的功能以及實現(xiàn)方法；了解電力系統(tǒng)遠動通信的原理及其實現(xiàn)。重點：電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的結(jié)構(gòu)及各部分功能的實現(xiàn)；電力系統(tǒng)遠動通信的原理及實現(xiàn)。難點：電力系統(tǒng)調(diào)度自動化各部分的功能及其實現(xiàn)�；仡櫍�1、電力系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù) 控制整個電力系統(tǒng)的運行方式。（1）保證供電的 質(zhì)量優(yōu)良（2）保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性（3）保證較高的安全水平——選用具有足夠的承受事故沖擊能力的運行方式。（4）保證提供強有力的事故處理措施 2、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的任務(wù) 綜合利用電子計算機、遠動和遠程通信技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度管理自動化，有效的幫助電力系統(tǒng)調(diào)度員完成調(diào)度任務(wù)，歡迎點擊下載電力系統(tǒng)調(diào)度自動化PPT課件哦。

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第五章 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化學習目的： 通過本章學習，掌握電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的結(jié)構(gòu)，掌握調(diào)度自動化各部分的功能以及實現(xiàn)方法；了解電力系統(tǒng)遠動通信的原理及其實現(xiàn)。重點： 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的結(jié)構(gòu)及各部分功能的實現(xiàn)； 電力系統(tǒng)遠動通信的原理及實現(xiàn)。難點：電力系統(tǒng)調(diào)度自動化各部分的功能及其實現(xiàn)�；仡櫍� 1、電力系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù) 控制整個電力系統(tǒng)的運行方式。 （1）保證供電的 質(zhì)量優(yōu)良 （2） 保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 （3） 保證較高的安全水平——選用具有足夠的承受事故沖擊能力的運行方式。 （4）保證提供強有力的事故處理措施 2、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的任務(wù) 綜合利用電子計算機、遠動和遠程通信技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度管理自動化，有效的幫助電力系統(tǒng)調(diào)度員完成調(diào)度任務(wù)。 3、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的特點：“統(tǒng)一調(diào)度，分層管理” 二、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能概述安全水平是電力系統(tǒng)調(diào)度的首要問題 在電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的控制系統(tǒng)中，調(diào)度中心計算機必須具有兩個功能：其一是與所屬電廠及省級調(diào)度等進行測量讀值、狀態(tài)信息及控制信號的遠距離的可靠性高的雙向交換，簡稱為電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，即SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）；另一是本身應(yīng)具有的協(xié)調(diào)功能。具有這兩種功能的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)稱為能量管理系統(tǒng)EMS（Energy ManagementSystem）。第五章 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化圖5-3表示了EMS信息流程的主線，還給出了遠方省級調(diào)度及遠方電廠與調(diào)度中心進行信息交換的功能示意框圖。三、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的發(fā)展過程 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化之前：通信方式---“電話” （1）電網(wǎng)調(diào)度自動化的初級階段（20世紀50年代中期） 布線邏輯式遠動技術(shù)的采用。 “四遙” （2）電網(wǎng)調(diào)度自動化的第二階段（20世紀60年代） 電子計算機在電力系統(tǒng)調(diào)度工作中的應(yīng)用 出現(xiàn)了電網(wǎng)SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition)系統(tǒng)。在SCADA的基礎(chǔ)上，又發(fā)展為包括許多高級功能的能量管理系統(tǒng)(Energy Management System EMS)。（3）電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的快速發(fā)展階段（20世紀80年代） 隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，SCADA／EMS技術(shù)進入了一個快速發(fā)展階段。 四、SCADA/EMS系統(tǒng)的子系統(tǒng)劃分 1.支撐平臺子系統(tǒng) 支撐平臺是整個系統(tǒng)的最重要基礎(chǔ)，有一個好的支撐平臺，才能真正地實現(xiàn)全系統(tǒng)統(tǒng)一平臺，數(shù)據(jù)共享。支撐平臺子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)管理、圖形管理、報表管理、系統(tǒng)運行管理等。 2.SCADA子系統(tǒng) 包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸及處理，計算與控制，人機界面及告警處理等。 3.AGC/EDC子系統(tǒng)自動發(fā)電控制和在線經(jīng)濟調(diào)度是對發(fā)電機出力的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，不僅能夠保證系統(tǒng)頻率合格，還能保證系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線的功率符合合同規(guī)定范圍。同時，還能使全系統(tǒng)發(fā)電成本最低。 4.高級應(yīng)用軟件PAS (Power system Application Software )子系統(tǒng) 包括網(wǎng)絡(luò)建模、網(wǎng)絡(luò)拓撲、狀態(tài)估計、在線潮流、靜態(tài)安全分析、無功優(yōu)化、故障分析及短期負荷預測等高級應(yīng)用軟件。 5.調(diào)度員仿真培訓系統(tǒng)DTS（Dispatcher Training Simulator）包括電網(wǎng)仿真、SCADA／EMS系統(tǒng)仿真和教員控制機三部分。調(diào)度員仿真培訓與實時SCADA／EMS系統(tǒng)共處于一個局域網(wǎng)上。 DTS本身由2臺工作站組成，一臺充當電網(wǎng)仿真和教員機，另一臺用來仿真SCADA ／ EMS和兼做學員機。 6.調(diào)度管理信息子系統(tǒng)DMIS (Dispatcher Management Information System) 調(diào)度管理信息系統(tǒng)屬于辦公自動化的一種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，一般并不屬于SCADA/EMS系統(tǒng)的范圍。它與具體電力公司的生產(chǎn)過程、工作方式、管理模式有非常密切的聯(lián)系，因此總是與某一特定的電力公司合作開發(fā)，為其服務(wù)。當然，其中的設(shè)計思路和實現(xiàn)手段應(yīng)當是共同的。 第五章 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化五、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化基本結(jié)構(gòu)二、信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng) （遠動終端RTU） 1、作用 采集各發(fā)電廠、變電所中各種表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時信息，并根據(jù)運行需要將有關(guān)信息通過信息傳輸通道傳送到調(diào)度中心，同時也接受調(diào)度端發(fā)來的控制命令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。二、信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng) （遠動終端RTU） 2、功能 可以實現(xiàn)“四遙”功能：遙測(YC)、遙信(YX)、遙控(YK)和遙調(diào)(YT). 遙測:采集并傳送電力系統(tǒng)運行模擬量的實時信息；遙信:采集并傳送電力系統(tǒng)中開關(guān)量的實時信息；遙控:指接收調(diào)度中心主站發(fā)送的命令信息，執(zhí)行對斷路器的分合閘、發(fā)電機的開停、并聯(lián)電容器的投切等操作；遙調(diào):指接收并執(zhí)行調(diào)度中心主站計算機發(fā)送的遙調(diào)命令，如調(diào)整發(fā)電機的有功出力或無功出力、發(fā)電機組的電壓、變壓器的分接頭等。三、信息傳輸子系統(tǒng)（信道）作用：信息傳輸子系統(tǒng)是調(diào)度中心和廠站端(RTU)信息溝通的橋梁。將遠動終端的各種實時信息上傳給主站，把主站發(fā)出的各種調(diào)度命令下達到各有關(guān)廠站，即完成主站與遠動終端之間信息與命令可靠、準確地傳輸。 四、 信息收集處理與控制子系統(tǒng)（調(diào)度端）信息收集處理與控制子系統(tǒng)，是整個電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心。 由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)往往跨區(qū)域，由許多發(fā)電廠和變電所組成，為了實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的監(jiān)視和控制，調(diào)度中心需要收集分散在各個發(fā)電廠和變電所的實時信息。 由于傳輸?shù)秸{(diào)度中心的實時信息不可避免地包含各種誤差，如測量誤差、傳輸誤差等，同時還由于設(shè)備條件的限制，有些電力系統(tǒng)運行所需的參數(shù)無法收集到，為了減小誤差，信息處理子系統(tǒng)可以利用收集到的冗余信息，采用狀態(tài)估計技術(shù)，對無法收集到的參數(shù)進行估計，從而得到精確而完整的運行參數(shù)。運行人員根據(jù)分析計算的結(jié)果，通過分析、綜合、判斷，從而決定控制策略，并通過控制子系統(tǒng)予以執(zhí)行。 該子系統(tǒng)是以計算機為主要組成部分。 第二節(jié) 遠方終端RTU 一、RTU的任務(wù) 1．數(shù)據(jù)采集（1）模擬量。采集電網(wǎng)重要測點的P、Q、U、I等運行參數(shù)，稱為“遙測” （2）開關(guān)量。如斷路器的開或關(guān)狀態(tài)，自動裝置或繼電保護的工作狀態(tài)，稱為“遙信” （3）數(shù)字量。如水電廠壩前水位、壩后水位等（由數(shù)字式水位計輸入），也屬于“遙測” （4）脈沖量。如脈沖電能表的輸出脈沖等。一、RTU的任務(wù) 2、數(shù)據(jù)通信 按照預定通信規(guī)約的規(guī)定，自動循環(huán)（或按調(diào)度端要求）地向調(diào)度端發(fā)送所采集的本廠站數(shù)據(jù)，并接收調(diào)度端下達的各種命令。 3、執(zhí)行命令 根據(jù)接收到的調(diào)度命令，完成對指定對象的遙控、遙調(diào)等操作。 4、其它功能 (1)當?shù)毓δ埽?對有人值班的較大站點，如果配有CRT、打印機等，可完成顯示、打印功能；越限告警功能；事件順序記錄功能等。 (2)自診斷功能： 程序出軌死機時自行恢復功能；自動監(jiān)視主、備通信信道及切換功能；個別插件損壞診斷報告等功能。 (2)多CPU結(jié)構(gòu)的RTU硬件基本構(gòu)成框圖 2、RTU的軟件結(jié)構(gòu)三、 模擬量輸入通道—“遙測” （一）基于A/D變換的模擬量輸入電路 1、電壓形成電路的典型原理圖（1）電量采集的兩種采樣方式 1）直流采樣直流采樣方式原理：交流電流變送器 直流采樣的優(yōu)點： 軟件設(shè)計簡單，計算簡便。 對采樣值只須作一次比例交換，即可得到被測量的數(shù)據(jù)，因而采樣周期短。在微機應(yīng)用的初期，此方法得到了廣泛的應(yīng)用。直流采樣的缺點：采樣結(jié)果實時性較差； 直流采樣輸入回路，因要濾去整流后的波紋，往往采用R-C濾波回路，其時間常數(shù)較大，無法反映被測模擬量的波形，更不能及時反映被測量的突變。測量精確度受直流變送器的精確度和穩(wěn)定性的影響。設(shè)備復雜，增加系統(tǒng)的造價。 2）交流采樣 交流采樣是直接對交流電壓和電流的波形進行采樣，然后通過一定算法計算出其有效值，并計算出P、Q等值。交流采樣的優(yōu)點： A、實時性好； 它能避免直流采樣中整流、濾波環(huán)節(jié)的時間常數(shù)大的影響。 B、能反映原來電流、電壓的實際波形，便于對所測量的結(jié)果進行波形分析； C、設(shè)備簡單，可以節(jié)約投資。 有功功率和無功功率是通過采樣得到的u、i計算出來的，因此可以省去有功功率和無功功率變送器，可以節(jié)約投資并縮小測量設(shè)備的體積。 ①交流采樣中電壓形成電路的典型原理圖 ②低通濾波（ALF） •限制輸入信號的最高頻率，以降低采樣頻率。 ③采樣保持器（S/H） •采樣保持器（S/H）的基本原理：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次完整的轉(zhuǎn)換需要的一段時間里，模擬量不能變化。，S/H可將瞬間采集的模擬量保持一段時間，以保證A/D轉(zhuǎn)換的實時性。 ④多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（MUX） 舉例： 基于單片機的模擬量輸入系統(tǒng)的設(shè)計：（二）基于V/F轉(zhuǎn)換的模擬量輸入回路： 原理：將輸入的電壓模擬量線性地變換為數(shù)字脈沖式的頻率，使產(chǎn)生的脈沖頻率正比于輸入電壓的大小，然后在固定的時間內(nèi)用計數(shù)器對脈沖數(shù)目進行計數(shù)，供CPU讀入。四、模擬量輸出通道－－“遙調(diào)”量輸出單元設(shè)計五、開關(guān)量輸入通道（簡稱“開入”） －－ “遙信”量采集單元設(shè)計 1、遙信采集的量及其表示方法: （國際電工委員會IEC標準） “1”表示閉合或動作，“0”表示斷開或未動作。 2、開關(guān)量輸入子系統(tǒng)原理圖 1）信號隔離與電平轉(zhuǎn)換電路 六、開關(guān)量輸出通道（簡稱“開出”）－－ “遙控”量輸出單元設(shè)計 一、信息傳輸基礎(chǔ)（一） 模擬通信和數(shù)字通信 1、信息傳輸速率（1）碼元：數(shù)據(jù)通信中，傳送的是一個個離散脈沖信號，把每個信號脈沖稱為一個碼元。（2）碼元速率：每秒傳送的碼元數(shù)，以Bd（波特）為單位。（3）信息速率：系統(tǒng)每秒傳送的信息量。單位是bit/s（比特/秒） 在信息用二進制表示時，每個碼攜帶1bit信息量，這時的數(shù)碼率與信息速率是相同的。 2、誤碼率 數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸后發(fā)生錯誤的碼元數(shù)與總傳輸碼元之比。 單工、半雙工、雙工通信 （1）信源是電網(wǎng)中的各種信息源。（2）信源編碼：把各種信源轉(zhuǎn)換成易于數(shù)字傳輸?shù)钠骷��?）信道編碼器：其作用是為了保護所傳送的信息內(nèi)容，增加保護碼元。（4）調(diào)制解調(diào)器(MODEM)：信道編碼器輸出的信號都是二進制的脈沖序列，即基帶數(shù)字信號。這種信號傳輸距離較近，在長距離傳輸時往往因電平干擾和衰減而發(fā)生失真。為增加傳輸距離，將基帶信號進行調(diào)制傳送，這樣即可減弱干擾信號。 （5）信道。它是信號遠距離傳輸?shù)妮d體，如專用電纜、架空線、光纖、微波空間等。（6）解調(diào)器。它是調(diào)制器的逆過程，用以恢復基帶信號。（7）信道譯碼器。它是編碼器的逆過程，除去保護碼元，獲得發(fā)送側(cè)的二進制數(shù)字序列。 （8）信源譯碼器。它是將二進制信號恢復到模擬信號的過程，例如D／A轉(zhuǎn)換器。 （9）信宿。它是信息的接收地或接收入員能觀察的設(shè)備，如電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中的模擬屏、顯示器(cRT)等，均為信宿。 （一）電力載波通信 PLC（Power Line Carrier） 電力載波通信是利用電力線作為高頻信號的傳輸介質(zhì)，用于調(diào)度中心與廠站端的通信，它是電力系統(tǒng)特有的，應(yīng)用最廣泛的一種通信方式。 圖中M是遠動裝置或數(shù)據(jù)傳輸裝置的外接調(diào)制解調(diào)器，它是將數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號，然后再經(jīng)電力載波終端設(shè)備調(diào)制成高頻信號。電力線載波通信兩端(A端和B端)均具有遠動和數(shù)據(jù)信號發(fā)送和接收功能。 耦合電容器和結(jié)合濾波器的作用：兩者共同構(gòu)成高頻信號的通路，并將電力線上的工頻高電壓和大電流與通信設(shè)備隔開，以保證人身和設(shè)備的安全。結(jié)合濾波器主要用來抵消耦合電容器的高頻容抗，減小高頻電流在結(jié)合濾波器通帶內(nèi)的衰減；另外，還具有對高頻電流起阻抗變換作用。使高頻電流與電力線的阻抗得到良好的匹配。線路阻波器主要用來阻止高頻信號進入電力設(shè)備。 （二）光纖通信 （三）微波中繼通信與衛(wèi)星通信 特點：與一般微波通信相比，衛(wèi)星通信不受距離和地形的 限制，容量大，可靠性高。 目前使用的頻率： 上行（地球到衛(wèi)星）：5925~6425MHZ; 下行（衛(wèi)星到地球）：3700~4200MHZ; 適用：偏遠的發(fā)電廠或變電站。 四、現(xiàn)場總線（20世紀80年代中期提出） 是一種在較小的區(qū)域內(nèi)使各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備互聯(lián)在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。 1、CDT規(guī)約的特點： ☞廠站RTU按預先約定，周期不斷的向調(diào)度端發(fā)送信息，享有發(fā)送信息的主動權(quán)。 ☞信息以幀為單位，按信息重要程度不同，分為A、B、C、D、E幀5種幀類別； ☞每幀長度可變；多種幀類別循環(huán)傳送；上幀與下幀相連，信道永無休閑的循環(huán)傳送； ☞信息按重要性和實時性不同，規(guī)定有不同的優(yōu)先級和循環(huán)更新時間。遙信變位優(yōu)先傳送，重要遙測量更新時間較短。 ☞由調(diào)度中心發(fā)給RTU的各種遙控、遙調(diào)或其它命令，由上行通道隨時傳送（全雙工方式，上、下行通信可同時進行），不是循環(huán)的。 下行信息的優(yōu)先級： ☞召喚子站時鐘，設(shè)置子站時鐘校正值，設(shè)置子站時鐘。 ☞遙控選擇、執(zhí)行、撤銷命令，設(shè)定命令。 ☞廣播命令 ☞復歸命令。 (3)信息字 每個信息字由六個字節(jié)構(gòu)成： 功能碼一個字節(jié)，信息、數(shù)據(jù)碼四個字節(jié)和校驗碼一個字節(jié)，其通用格式如圖3.28所示。 重要數(shù)據(jù)發(fā)送周期短，實時性強；一般數(shù)據(jù)發(fā)送周期長，主站對其響應(yīng)慢。采用信息字校驗方式，當某個字符出錯時，只需丟棄相應(yīng)的字，其他可以正常接收；數(shù)據(jù)傳送以現(xiàn)場端為主，因此若發(fā)生暫時性通信失敗，當通信恢復時，未發(fā)出的數(shù)據(jù)仍有機會上報，而不至于造成顯著危害；循環(huán)式較應(yīng)答式規(guī)約容量大，可傳送512路遙信量，256路遙測量。 問答通信方式由調(diào)度中心掌握遙測、遙信通信的主動權(quán)。 問答式規(guī)約特點是： ☞ RTU有問必答： RTU收到主機查詢命令時，必須在規(guī)定的時間內(nèi)應(yīng)答，否則視為通信失�。� ☞ RTU無問不答： 當RTU未收到主機查詢命令時，決不允許上報信息。 問答規(guī)約的優(yōu)點： ① 允許多臺RTU以共線的方式共用一個通道。 ②采用變化信息傳送策略，壓縮了數(shù)據(jù)塊的長度，提高了數(shù)據(jù)傳送速度； ③通道適應(yīng)性強。問答規(guī)約的缺點： ① 由于需要詢問，因此主站對數(shù)據(jù)的采集速度較慢； ② 由于采用變化信息傳送方式，對信道的要求高。一次通信失敗會影響后續(xù)信息； ③ 采用整幀校驗，數(shù)據(jù)多、出錯幾率大，且若出錯就丟失整幀，信息量丟失量大； ④ 出錯棄幀后須經(jīng)重新詢問RTU才重發(fā)出錯信息。 （2）人機聯(lián)系接口（CRT顯示器）（3）計算機遠程通信接口 計算機系統(tǒng)的硬件一般采用支持某一標準規(guī)約的智能接口板插入主計算機，也可采用專用的通信節(jié)點計算機承擔所有遠程通信和規(guī)約轉(zhuǎn)換等工作，以減輕主計算機的負載。（4）統(tǒng)一時鐘接口 一般在一個調(diào)度中心設(shè)置一個精確時鐘，再由計算機向發(fā)電廠和變電站的RTU下發(fā)對時信號。 各級調(diào)度所之間對準時間只能通過共同接收國家或地域的無線電對時信號解決。 4、計算機軟件系統(tǒng)（1）系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是計算機制造廠家為了用戶使用方便和充分發(fā)揮計算機能力而提供的管理和服務(wù)性軟件，是最底層的軟件。 它包括：為用戶編制程序提供的各種工具和手段，如各種程序設(shè)計語言(FORTRAN語言、C語言、PASCAL語言等)的編譯程序，各種便于調(diào)試程序的工具等；（2）支持軟件 支持軟件是為計算機的在線、實時應(yīng)用開發(fā)服務(wù)的服務(wù)性軟件，主要有數(shù)據(jù)庫管理、人機聯(lián)系管理、故障切除及備用管理等。 （3）電網(wǎng)高級應(yīng)用軟件PAS 應(yīng)用軟件是利用系統(tǒng)軟件和支持軟件提供的服務(wù)編制的實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度自動化各項功能的軟件。 例：Open-2000系統(tǒng)前置機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖： 1．前置機值班前置主機擔負以下任務(wù)： ①與系統(tǒng)服務(wù)器及SCADA工作站通信。 2．終端服務(wù)器 每臺終端服務(wù)器有16個串行通信口，可與16路廠/所RTU通信。 另外，終端服務(wù)器也應(yīng)雙備份。運行中一組與前置主機協(xié)同工作，另一組則與備用機通信。終端服務(wù)器的參數(shù)及其切換由前置主機控制。 3．切換裝置切換裝置可以完成對上行雙通道信號及下行信號的選擇切換。 4．通道設(shè)備作用是與各種不同的通道信號適配。 二、調(diào)度中心SCADA/EMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu) •SCADA/EMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置見圖5-31。 •2000系統(tǒng)采用三網(wǎng)機制。 •主網(wǎng)雙網(wǎng)配置可實現(xiàn)負荷熱平衡及熱備用雙重使命。 （二）主網(wǎng)各節(jié)點功能簡介 1．系統(tǒng)服務(wù)器（Server） •負責保存所有歷史數(shù)據(jù)、登陸各類信息。 2．SCADA工作站 •雙機熱備用，主要運行SCADA軟件及AGC/EDC軟件。 3．PAS工作站（電力系統(tǒng)高級應(yīng)用軟件） •用于各項PAS計算以實現(xiàn)各項PAS功能。 4．調(diào)度員工作站 •承擔對電網(wǎng)實時監(jiān)控和操作的功能，實時顯示各種圖形和數(shù)據(jù)，并進行人機交互。 5．配電自動化工作站 •完成配電自動化管理功能。 6．DTS工作站 •調(diào)度員仿真培訓。 7．調(diào)度管理工作站 •負責與調(diào)度生產(chǎn)有關(guān)的計劃和運行設(shè)備的管理。 8．電量管理工作站 •實現(xiàn)電量的自動查詢、記錄、獎罰電量的計算等功能。 9、網(wǎng)絡(luò) •網(wǎng)絡(luò)是分布式計算機系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，2000系統(tǒng)采用高速雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證信息能高速可靠傳輸。第五節(jié) 自動發(fā)電控制一、AGC的基本功能在正常的系統(tǒng)運行狀態(tài)下，AGC的基本功能是： •使發(fā)電自動跟蹤電力系統(tǒng)負荷變化； •響應(yīng)負荷和發(fā)電的隨機變化，維持電力系統(tǒng)頻率為額定值； •在各區(qū)域間分配系統(tǒng)發(fā)電功率，維持區(qū)域間凈交換功率為計劃值； •對周期性的負荷變化按發(fā)電計劃調(diào)整發(fā)電功率； •監(jiān)視和調(diào)整備用容量，滿足電力系統(tǒng)安全要求。第五節(jié) 自動發(fā)電控制第五節(jié) 自動發(fā)電控制二、AGC的一般過程 •從AGC的功能來看，它主要完成系統(tǒng)區(qū)域間交換功率的限制和系統(tǒng)頻率的維持功能。第五節(jié) 自動發(fā)電控制二次調(diào)頻由AGC實現(xiàn) •區(qū)域調(diào)節(jié)控制確定機組的調(diào)節(jié)分量PR。 •區(qū)域跟蹤控制的目的是按計劃提供機組發(fā)電基點功率（base point）Pi. •將PR加到基點功率Pi上，它們共同形成的期望發(fā)電量P作用于調(diào)頻機組的控制系統(tǒng)。 •控制調(diào)速器的nREF，形成機組出力的閉環(huán)控制。第五節(jié) 自動發(fā)電控制三、AGC與其它應(yīng)用軟件的關(guān)系 •AGC是EMS的有機組成部分，需要在其它應(yīng)用軟件的支持下工作: 第五節(jié) 自動發(fā)電控制四、發(fā)電計劃 •發(fā)電計劃是EMS的核心軟件。向AGC提供基點功率值。 •發(fā)電計劃也稱火電系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度（EDC），即在已知系統(tǒng)負荷、機組組合、水電計劃、交換計劃、備用監(jiān)視計劃、機組經(jīng)濟特性、網(wǎng)絡(luò)損失特性和運行限制等條件下，按照等耗微增率準則，編制火電機組發(fā)電計劃，使整個系統(tǒng)的發(fā)電費用最低。 第五節(jié) 自動發(fā)電控制（一）電力系統(tǒng)負荷預測的分類 • 電力系統(tǒng)的負荷預測可以分為系統(tǒng)的負荷預測和母線的負荷預測兩類。 • 按照系統(tǒng)負荷預測的周期來分，電力系統(tǒng)的負荷預測可分為： ☞ 超短期負荷預測：通常包括用于質(zhì)量控制需要5~10s的負荷值，用于安全監(jiān)視需1~ 5min的負荷值，用于預防控制和緊急狀態(tài)處理需要10~60min的負荷值。 超短期負荷使用的對象是調(diào)度員。 第五節(jié) 自動發(fā)電控制 ☞短期負荷預測：主要應(yīng)用在電力系統(tǒng)的火電分配、水火電協(xié)調(diào)、機組緊急組合和交換功率計劃，需要1日~1周的負荷值，使用對象是編制調(diào)度計劃的工程師。 ☞中期負荷預測：主要用于水庫調(diào)度、機組檢修、交換計劃和燃料計劃，需要1月~1年的負荷值。 使用對象是編制中長期運行計劃的工程師。 ☞長期負荷預測：用于電源的發(fā)展規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等，需要數(shù)午甚至是數(shù)十年的負荷值，使用對象是系統(tǒng)規(guī)劃工程師。第五節(jié) 自動發(fā)電控制 (二)負荷預測的要求及影響負荷預測的因素 • 衡量電力系統(tǒng)負荷預測軟件和方法的主要指標是負荷預測的精度。 •電力系統(tǒng)負荷預測的精度，首先是決定于對具體電力系統(tǒng)負荷變化規(guī)律的掌握，其次才是模型和算法的選擇。 第五節(jié) 自動發(fā)電控制第五節(jié) 自動發(fā)電控制 2、負荷預測算法 • 目前比較實用的算法主要有：線性外推法、線性回歸法、時間序列法、卡爾曼濾波法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、灰色系統(tǒng)和專家系統(tǒng)方法等。 各種方法都有一定的使用場合，可以說沒有一個算法是既適用于各種負荷預測模型而精度又都比其它的算法要高。 第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能一、網(wǎng)絡(luò)接線分析（網(wǎng)絡(luò)拓撲）（一）網(wǎng)絡(luò)拓撲的定義及基本功能 網(wǎng)絡(luò)拓撲分析的基本功能是根據(jù)開關(guān)的開合狀態(tài)（遙信信息）和電網(wǎng)一次接線圖來確定網(wǎng)絡(luò)的拓撲關(guān)系。在網(wǎng)絡(luò)拓撲分析之前需要進行網(wǎng)絡(luò)建模。網(wǎng)絡(luò)建模是將電力網(wǎng)絡(luò)的物理特性用數(shù)學模型來描述，以便用計算機進行分析。網(wǎng)絡(luò)拓撲分析是其它高級應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)；網(wǎng)絡(luò)拓撲分析軟件應(yīng)可靠、方便、快速。第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能（二）網(wǎng)絡(luò)拓撲的基本術(shù)語 ☞網(wǎng)絡(luò)元件（Component）：開關(guān)、機組、負荷、電容器、電抗器、變壓器和線路等均稱為網(wǎng)絡(luò)元件。其中變壓器、線路和開關(guān)等稱為雙端元件；機組、負荷、電容器或電抗器等稱為單端元件。 ☞節(jié)點（Node)：網(wǎng)絡(luò)元件的連接點稱為節(jié)點。元件通過相互公共的節(jié)點連接成電網(wǎng)。 ☞邏輯支路（Logic Branch）：即開關(guān)元件。 開關(guān)只有開合兩種狀態(tài)。連接兩節(jié)點的邏輯支路(開關(guān))不是呈零阻抗(開關(guān)閉合)就是呈無窮大阻抗(開關(guān)斷開)，因此開關(guān)在結(jié)線分析得到的計算模型中已經(jīng)消失了。 第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能 ☞保留元件（Retained Components）：在計算模型中，所有非邏輯支路被保留下來，其中包括零阻抗支路，這些保留下來的元件稱為保留元件。 ☞零阻抗支路（Zero impedance Branch）：阻抗為零的特殊支路，在計算模型中用于隔離母線。 ☞母線：是被閉合邏輯支路聯(lián)系在一起的節(jié)點集合，即保留支路的連接點。 ☞活島和死島：由閉合支路連接起來的母線集合，并包含發(fā)電機、電壓調(diào)節(jié)母線和負荷，即包括電源的拓撲島，稱為活島�；顛u中元件都處于帶電狀態(tài)。反之，不包括電源的拓撲島稱為死島。死島內(nèi)的元件不帶電。 ☞主母線：當開關(guān)即邏輯支路全部閉合時，建立的編號母線稱為主母線。 網(wǎng)絡(luò)計算模型（母線模型）第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能二、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計（一）狀態(tài)估計的必要性 SCADA數(shù)據(jù)庫存在下面明顯缺點： 1.數(shù)據(jù)不齊全 2.數(shù)據(jù)不精確 3.受干擾時會出現(xiàn)不良數(shù)據(jù) 4.數(shù)據(jù)不和諧數(shù)據(jù)不和諧是指數(shù)據(jù)相互之間不符合建立數(shù)學模型所依據(jù)的基爾霍夫定律。原因有二：一是前述各項誤差所致，二是各項數(shù)據(jù)并非是同一時刻采樣得到。這種數(shù)據(jù)的不和諧影響了各種高級應(yīng)用軟件的計算分析。第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能（二）狀態(tài)估計的功能 •得到最接近于系統(tǒng)真實狀態(tài)的最佳估計值。 •對生數(shù)據(jù)進行不良數(shù)據(jù)（或叫壞數(shù)據(jù)）的檢測與辨識，刪除或改正不良數(shù)據(jù)。 •推算出齊全而精確的電力系統(tǒng)運行參數(shù)。例如根據(jù)周圍相鄰變電所的遙測量推算出某個未裝遠方終端的變電所的各種運行參數(shù)，或者根據(jù)現(xiàn)有類型的遙測量推算出另外類型的難于測量的運行參數(shù)。第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能 •根據(jù)遙測量估計電網(wǎng)的實際結(jié)構(gòu)，糾正偶爾會出現(xiàn)的開關(guān)狀態(tài)遙信錯誤，保證數(shù)據(jù)庫中電網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的正確性。 •估計某些可疑或未知的設(shè)備參數(shù)。 •以現(xiàn)有數(shù)據(jù)預測未來的趨勢和可能出現(xiàn)的狀態(tài)。 例如電力系統(tǒng)負荷預測和水庫來水預測等。 •確定合理的測點數(shù)量和合理的測點分布。 將新的量測點設(shè)置在關(guān)鍵點，全面優(yōu)化量測配置，使之達到某一量測指標而付出成本最小。 第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能（三）狀態(tài)估計的基本原理 1.測量的冗余度 狀態(tài)估計算法必須建立在實時測量系統(tǒng)有較大冗余度的基礎(chǔ)之上。 一般要求是： 測量系統(tǒng)的冗余度=系統(tǒng)獨立測量數(shù)/ 系統(tǒng)狀態(tài)變量數(shù)=（1.5～3.0） 電力系統(tǒng)的狀態(tài)變量是指表征電力系統(tǒng)特征所需最小數(shù)目的變量。 一般取各節(jié)點電壓幅值及其相位角為狀態(tài)變量， 若有N個節(jié)點，則有2 N個狀態(tài)變量。 由于可以設(shè)某一節(jié)點電壓相位角為零，所以對一個電力系統(tǒng)，其未知的狀態(tài)變量數(shù)為2N-1；第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能 2、狀態(tài)估計的步驟（1）假定數(shù)學模型。 是在假定沒有結(jié)構(gòu)誤差、參數(shù)誤差和不良數(shù)據(jù)的條件下，確定計算所用的數(shù)學方法。可選用的數(shù)學方法有加權(quán)最小二乘法、快速分解法、正交化法和混合法等。（2）狀態(tài)估計計算 根據(jù)所選定的數(shù)學方法，計算出使“殘差”最小的狀態(tài)變量估計值。所謂殘差，就是各量測值與計算的相應(yīng)估計值之差。（3）不良數(shù)據(jù)的檢測。檢查是否有不良測值混入或有結(jié)構(gòu)錯誤信息；如果沒有，此次狀態(tài)估計即告完成。如果有，轉(zhuǎn)入下一步。（4）識別，或叫辨識。 是確定具體的不良數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)錯誤信息的過程在除去或修正已識別出來的不良測值和結(jié)構(gòu)錯誤后，重新進行第二次狀態(tài)估計計算，這樣反復迭代估計，直至沒有不良數(shù)據(jù)或結(jié)構(gòu)錯誤為止。第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能 (2) 不等式約束條件為了保證系統(tǒng)安全運行，有關(guān)電氣設(shè)備的運行參數(shù)都應(yīng)處于運行允許值范圍內(nèi)。 (3) 電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)正常狀態(tài)警戒狀態(tài)緊急狀態(tài)崩潰狀態(tài)恢復狀態(tài) 表明發(fā)電機有一定的旋轉(zhuǎn)備用容量；輸變電設(shè)備也有一定的富余容量；在負荷變化時，系統(tǒng)頻率和電壓值在規(guī)定的范圍之內(nèi)，并向系統(tǒng)用戶供應(yīng)合格的電能。 警戒狀態(tài)：當電力系統(tǒng)中的某些電力設(shè)備的備用容量減少到使電力系統(tǒng)的安全水平不能承受正常干擾的程度時，電力系統(tǒng)進入預警狀態(tài)。特點：滿足所有等式和不等式約束條件。但是備用儲備減少，某些干擾可能導致不等式約束破壞(如設(shè)備過載)，使系統(tǒng)安全受到威脅。應(yīng)采取的調(diào)度措施：應(yīng)采取預防控制使系統(tǒng)恢復到正常狀態(tài)。電力系統(tǒng)是不安全的。 緊急狀態(tài): 一個處于正常或警戒狀態(tài)的電力系統(tǒng)，如果受到嚴重干擾，比如短路或大容量電機組的非正常退出工作，系統(tǒng)可能進入緊急狀態(tài)。特點：某些不等式約束條件遭到破壞，等式約束條件仍能滿足。此時，系統(tǒng)是危險的。應(yīng)采取的調(diào)度措施：采取緊急控制措施，應(yīng)盡快消除故障的影響，爭取使系統(tǒng)恢復到警戒或正常狀態(tài)。崩潰狀態(tài)：在緊急狀態(tài)下，如不能及時消除故障，電力系統(tǒng)可能失去穩(wěn)定。為了不使事故擴大并保證對重要用戶的供電，自動解列裝置動作，將一個并聯(lián)運行的電力系統(tǒng)解列成幾部分。特點：解列后的各子系統(tǒng)中等式與不等式約束條件均不成立。 通過自動裝置或調(diào)度人員的控制，在崩潰系統(tǒng)大體穩(wěn)定下來以后，可使系統(tǒng)進入恢復狀態(tài)。將已解列的系統(tǒng)重新并列。根據(jù)實際情況可恢復到預警狀態(tài)或正常狀態(tài)。電力系統(tǒng)運行狀態(tài)及轉(zhuǎn)換框圖第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能（四）正常運行狀態(tài)（包括警戒狀態(tài)）的安全控制為了保證電力系統(tǒng)正常運行的安全性。 1.在編制運行方式時就要進行安全校核； 2.在實際運行中，要對電力系統(tǒng)進行不間斷的嚴密監(jiān)視，對電力系統(tǒng)的運行參數(shù)如頻率、電壓和線路潮流等不斷地進行調(diào)整，始終保持盡可能的最佳狀態(tài)； 3.還要對可能發(fā)生的假想N-1事故進行后果模擬分析； 4.當確認當前屬警戒狀態(tài)時，可對運行中的電力系統(tǒng)進行預防性的安全校正。 第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能（五）緊急狀態(tài)時的安全控制 緊急狀態(tài)的安全控制可分為三大階段。 •第一階段的控制目標是事故發(fā)生后快速而有選擇地切除故障，這主要由繼電保護裝置和自動裝置完成，目前最快可在一個周波內(nèi)切除故障。 •第二階段的控制目標是防止事故擴大和保持系統(tǒng)穩(wěn)定，這需要采取各種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。 •第三階段是在上述努力均無效的情況下，將電力系統(tǒng)在適當?shù)攸c解列。第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能（六）恢復狀態(tài)時的安全控制 重大事故后的電力系統(tǒng)恢復過程是一個有序的協(xié)調(diào)過程。 •首先要使各獨立運行部分的頻率和電壓都正常，消除各元件的過負荷狀態(tài)。 •然后再將各解列部分重新并列，并逐個恢復停電用戶的供電。 第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能四、調(diào)度員培訓仿真系統(tǒng) 現(xiàn)代大電力系統(tǒng)對運行的安全可靠性提出了越來越高的要求。這就要求電力系統(tǒng)運行操作人員必須具備豐富的專業(yè)知識、經(jīng)驗和能力。調(diào)度員培訓仿真系統(tǒng)是培訓電力系統(tǒng)運行操作人員的有效工具。 DTS作為調(diào)度EMS的功能子系統(tǒng)，應(yīng)能對電力系統(tǒng)的動態(tài)行為進行逼真的模擬，嚴格模擬調(diào)度室中人機會話和操作過程，表現(xiàn)調(diào)度EMS的全部功能。 可見，DTS應(yīng)從SCADA系統(tǒng)取得電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，并且與實際電網(wǎng)調(diào)度的環(huán)境完全一致，受訓學員在真實的操作環(huán)境中接受調(diào)度培訓、進行“準實戰(zhàn)”考核，能夠盡快熟悉其所在電網(wǎng)的特性和薄弱環(huán)節(jié)，掌握保證電能質(zhì)量和防止重大事故的能力，積累迅速正確判斷和處理各種故障的經(jīng)驗。 第六節(jié) EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能 DTS的主要功能有： 1、正常運行條件下的操作培訓； 2、緊急狀態(tài)下的事故處理培訓； 3、事故后電力系統(tǒng)的恢復操作培訓 4、預防性操作及操作后分析重演； 5、運行方式研究，繼電保護和自動裝置的整定配合分析。 本章小結(jié) 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的結(jié)構(gòu) 遠動終端RTU的“四遙”功能及實現(xiàn) 遠動信息傳輸通道及電力系統(tǒng)遠動通信規(guī)約 調(diào)度中心的計算機系統(tǒng) 自動發(fā)電控制 EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能本章作業(yè)： 1、調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是什么?簡述各部分的任務(wù)。 2、 簡述遠動終端(RTU)的任務(wù)。 3、簡述電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的信道有哪些類型?各種信道有何特點? 4、 我國電網(wǎng)調(diào)度自動化中常用的兩大通信規(guī)約是什么，其特點如何？ 5、 簡述電力系統(tǒng)狀態(tài)估計在EMS中的必要性及作用。 6、 電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)一般分為哪5種狀態(tài)?各狀態(tài)的概念及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系是怎樣的?EBI紅軟基地

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