電力系統自動化第一章電力系統自動化基礎-資料下載頁

　　

【正文】 進入到現代化的新水平。 Northeastern University 數字化電力系統的概念與構架 電力系統是由原動機、發電機、電力網絡、負荷和控制中心等組成的。原來的電力網絡是不可控的。近年來，隨著電力電子技術的發展，柔性交流輸電技術 (FACTS)設備引入了電力網，使電力網絡也變成是可控的了。然而在電力系統增加了靈活性的同時，也增加了它的復雜性。圖 表示的是兩個大區域網絡互聯的電力系統。在它們之上還有高一級的調度中心，這可以說是多區互聯電力系統的一個一般的結構形式。 數字電力系統 (Digital Power System， DPS)的涵義，是指對某一實際運行的電力系統的物理結構、物理特性、技術性能、經濟管理、環保指標、人員狀況、科技活動等數字地、形象化地和實時地描述與再現。如果做到了這一點，就可以說建立了該實際電力系統的數字電力系統。某個電力系統的數字電力系統包括電力系統的物理結構 (也即真實結構 )、其各組成部件 (單元 )及整體的物理性能、運行方式和運營策略、管理的模式、人員的信息等；電力系統的各個元件、各個網絡、各節點的實時狀態變量；各種自動控制裝置的動作特性 (包括繼電保護裝置 )；發電廠、變電站的主要設備的“健康”狀態；經濟結構、市場信息。 Northeastern University 數字化電力系統的概念與構架 21世紀，中國的電力市場的概念更加明確。將來的電價類似股票那樣要波動的、變化的，比如半個小時刷新一次電價。電力市場的出現提出了新的問題，這就是這里所說的“經濟結構和市場的信息”包含的內容。影響電力系統安全的特殊自然環境比如某一條超高壓線路正處于落雷區或者臺風襲擊中，可能造成災害，數字電力系統應能及時提示運行人員給予特別關注，以免發生重大災難。 21 世紀，我國環保指標和環保問題被提到非常重要的位置，關系到是否能夠可持續發展的問題。我國環境保護法將對于不能達到環保要求的工廠、企業給予重罰。環保設備的水平和設備情況，也應該由 DPS 實時地通報。電力系統的各個環節的實時效率，包括熱力系統、汽輪機、發電機系統、網絡損耗、用戶、電壓等環節的效率，數字電力系統也應實時顯報。重要的信息比如人才的信息、科教活動的信息在數字電 力系統上應該有所記錄和通報。有了數字電力系統，就可以不斷地對電力系統的安全穩定性進行再評估、再調整、以達到最佳的安全運行狀態。 Northeastern University 數字化電力系統的概念與構架 Northeastern University 數字化電力系統的概念與構架 圖 給出了數字電力系統的圖像化思考。在圖的右邊是一個運行中的電力系統，圖的左邊是一個 DPS。 DPS通過實時數據通訊和通信，軟跟蹤這個實時的電力系統。如上所述 DPS 在正常運行時給出建議，通過調度人員進行閉環；在最緊急的情況下，將緊急地不通過調度人員進行閉環，然后再“通知”調度人員，剛才進行了什么操作，產生了什么效果等。如果沒DPS(現在的系統即是如此 )，則調度管理人員在運行中是相當盲目的，發生突然故障后他們不知道電力系統中發生了什么問題，產生了什么后果，穩定域如何變化，狀態點在穩定域的什么位置等。如果發生了故障，調度人員茫然不知所措，甚至進行誤操作， 1996 年、 1997 年美國西部電力系統發生事故后的情況就是如此。如果有 DPS 的幫助，電力系統運行的安全和穩定性將會得到極大的提高。 Northeastern University 數字化電力系統的概念與構架 Northeastern University 電力自動化系統新技術與趨勢 20 世紀 40 年代將數據展現在模擬盤上，增強了調度員對實際系統運行變化的感知能力； 50 年代自動發電控制 (AGC)將調度員從頻繁的操作中解脫出來；電網調度自動化系統概念的提出是在 50年代中期，這標志著現代電網自動化的開始。以前只有遠動裝置及機電式的調頻裝置，不成為系統。 60 年代初，有些電力公司利用數字計算機實現電力系統經濟調度，開始了計算機在調度中的應用。在 1965 年美國東北部大停電后，多數電力公司意識到依靠遠動裝置在模擬盤上顯示信息的方式已遠不能滿足復雜電網安全運行的要求，便開始把計算機系統的應用從以考慮經濟為主轉移至以安全為主，出現了所謂電網 SCADA 系統。隨著計算機技術、控制技術、通信技術和電力電子技術的不斷發展，“電力系統自動化”無論其內涵或外延都發生了巨大的變化。如今電力系統已經成為一個 CCCPE 的統一體，即計算機 (puter)、控制 (control)、通信 (munication)和電力電子 (power electronics)的產生、輸送、分配裝置以及電力電子裝置。當然，在 21 世紀，不掌握電力市場知識便很難承擔電力調度工作。 Northeastern University 電力自動化系統新技術與趨勢 現代社會對電能供應的“安全、可靠、經濟、優質”等各項指標的要求越來越高，相應地，電力系統也不斷地向自動化提出更高的要求。電力系統自動化技術不斷地由低到高由局部到整體的發展。當今電力系統的自動化技術正趨向于： (1) 由發、輸電自動化向發、輸、配電自動化全面發展； (2) 柔性交流輸電技術 (FACTS)的發展進一步提高輸電、配電自動化水平； (3) 在控制策略上日益向最優化、適應化、智能化、協調化、區域化發展； (4) 在設計分析上日益要求面對多級系統模型來處理問題； (5) 在理論工具上越來越多地借助現代控制理論； Northeastern University 電力自動化系統新技術與趨勢 (6) 在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用； (7) 在研究人員的構成上日益需要多“兵種”的聯合作戰。 整個電力系統自動化的發展則趨向于： (1) 由開環監測向閉環控制發展，例如從系統功率總加AGC(自動發電控制 )； (2) 由高電壓等級向低電壓擴展，例如從 EMC(能量管理系統 )到 DMC(配電管理系統 )； (3) 由單個元件向部分區域及全系統發展，例如 SCADA(監測控制與數據采集 )的發展和區域穩定控制的發展； (4) 由單一功能向多功能、一體化發展，例如變電站綜合自動化的發展； (5) 裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展，例如繼電保護技術的演變； (6) 追求的目標向最優化、協調化、智能化發展，例如勵磁控制、潮流控制； (7) 以提高運行的安全、經濟、效率為目標、同時向管理、服務的自動化擴展，例如 MIS(管理信息系統 )在電力系統的應用； (8) 現場總線技術在變電站綜合自動化系統中應用。 Northeastern University 本 章 小 結 本章是全書內容的基礎和概括，主要介紹了電力系統自動化的基本概念及其自動化發展歷程、現狀和趨勢，旨在使讀者了解、學習電力系統自動化控制目標和基本內容，特別是電力系統調度自動化的功能與組成，同時對該課程有一個較全面的認識。 思考題與習題 11 試述電力系統自動化的控制目標。 12 電力系統自動化有哪些內容？ 13 電力系統自動化安全控制有哪些狀態？ 14 何謂電力系統調度自動化？ 15 何謂數字電力系統？ 16 為何要設置 AGC和 AVC 自動化裝置？