1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)調(diào)度自動化-20121211第1章 緒論1.1 電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和調(diào)度控制的基本內(nèi)容 為了調(diào)度控制電力系統(tǒng)，需要對電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分類，并了解在不同運(yùn)行狀態(tài)下應(yīng)如何對電力系統(tǒng)實(shí)行控制。 1.1.1 電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) 等式約束條件：不等式約束條件電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)(1)正常運(yùn)行狀態(tài) (4)系統(tǒng)崩潰狀態(tài)(2)警戒狀態(tài) (5)恢復(fù)狀態(tài)(3)緊急狀態(tài)圖1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)示意圖o電力系統(tǒng)運(yùn)行的不同狀態(tài)下應(yīng)注意什么問題？（多目標(biāo)優(yōu)化）o電力系統(tǒng)分層調(diào)度有什么優(yōu)點(diǎn)？圖1.2 電力系統(tǒng)故障后系統(tǒng)崩潰過程的例子 1.1.2 電力系統(tǒng)調(diào)度控制的基本內(nèi)容電力系統(tǒng)調(diào)度控制的基本內(nèi)容 調(diào)度控

2、制的目標(biāo)：調(diào)度控制的目標(biāo)：1、滿足用戶供電需要，包括供電的數(shù)量和質(zhì)量 （電壓和頻率）；2、系統(tǒng)安全性，保證連續(xù)的系統(tǒng)功能；3、最小成本（發(fā)電和輸電）4、環(huán)境保護(hù)（對環(huán)境和生態(tài)的影響最?。?、節(jié)約燃料和其它資源。 電力系統(tǒng)調(diào)度控制是一個隨電力系統(tǒng)狀態(tài)變化的多目電力系統(tǒng)調(diào)度控制是一個隨電力系統(tǒng)狀態(tài)變化的多目標(biāo)優(yōu)化問題。標(biāo)優(yōu)化問題。 電力系統(tǒng)調(diào)度控制是在電力系統(tǒng)的不同狀態(tài)下為達(dá)到相應(yīng)的運(yùn)行目標(biāo)而進(jìn)行的工作，基本內(nèi)容分為三方面： 1、短期運(yùn)行計劃 2、瞬時運(yùn)行 3、運(yùn)行報表及事故處理 1.2 電力系統(tǒng)監(jiān)控及調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展 為了合理監(jiān)控和協(xié)調(diào)日益擴(kuò)大的電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和處理影響整個系統(tǒng)正常運(yùn)行的

3、事故和異常情況,人們在形成電力系統(tǒng)的最早階段，就注意到電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控問題，并提出必須設(shè)立電力系統(tǒng)的調(diào)度控制中心。能量管理系統(tǒng)EMS: SCADA系統(tǒng)（監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)） AGC (自動發(fā)電控制) 網(wǎng)絡(luò)分析 1.3 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 1.3.1 電力系統(tǒng)的分層調(diào)度 從理論上講，可以對電力系統(tǒng)實(shí)行集中調(diào)度控制，也可以實(shí)行分層調(diào)度控制。分層分級調(diào)度控制的優(yōu)點(diǎn)：1)便于協(xié)調(diào)調(diào)度控制2)便于提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性3)提高實(shí)時響應(yīng)的速度4)靈活性增強(qiáng)5)提高投資效率1.3.2 調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)(1)信息收集和執(zhí)行子系統(tǒng)(2)信息傳輸子系統(tǒng)(3)信息處理子系統(tǒng)(4)人機(jī)聯(lián)系子

4、系統(tǒng)圖1.3 電力系統(tǒng)調(diào)度控制自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 信息處理子系統(tǒng)完成的基本功能： 1)實(shí)時信息處理 2)離線分析 3)電能質(zhì)量的分析計算 4)經(jīng)濟(jì)調(diào)度計算 5)運(yùn)行狀態(tài)安全性的分析和校正第2章 電力系統(tǒng)調(diào)度控制自動化系統(tǒng)2.1 電力系統(tǒng)的信息收集和執(zhí)行系統(tǒng) 在一個現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中，為了能正確和及時地掌握每時每刻都在變化著的電力系統(tǒng)運(yùn)行情況，控制和協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，處理影響整個電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的事故和異常情況，保證電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須具備一個完善的電電力系統(tǒng)信息收集和執(zhí)行系統(tǒng)力系統(tǒng)信息收集和執(zhí)行系統(tǒng)，將分散在幾十公里、幾百公里以至上千公里以外的各發(fā)電廠和變電所的大量表征電力系

5、統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息，迅速、正確、可靠地送到調(diào)度控制中心，同時將控制中心的控制和調(diào)節(jié)命令傳送到各發(fā)電廠和變電所，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的自動監(jiān)視和控制。2.1.1 電力系統(tǒng)實(shí)時信息的種類和采集方法 電力系統(tǒng)調(diào)度需要采集的信息有：1)遠(yuǎn)程測量信息 (遙測 Telemetering)2)遠(yuǎn)程信號信息 (遙信 Teleindication，Telesignal)圖2.1 遙測、遙信原理圖電力系統(tǒng)運(yùn)行中主要的控制和調(diào)節(jié)信息有：1)遠(yuǎn)程切換 (遙控，Teleswitching)信息2)遠(yuǎn)程整定 (遙調(diào)，Teleadjusting)信息圖2.2 遙調(diào)、遙控原理圖 2.1.2 電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動裝置的配置與功能(1)電力系統(tǒng)

6、遠(yuǎn)動簡介 1)硬件遠(yuǎn)動裝置的構(gòu)成及工作原理 2)微機(jī)遠(yuǎn)動的構(gòu)成 3)遠(yuǎn)動信息的傳輸方式 圖2.3 微機(jī)運(yùn)動原理框圖(2)遠(yuǎn)動裝置的配置及其功能 1)遠(yuǎn)動主控機(jī)(調(diào)度端機(jī)) 2)遠(yuǎn)動終端機(jī)(廠站端機(jī)) 3)遠(yuǎn)動轉(zhuǎn)發(fā)機(jī) 梯級水電廠 火電廠群 樞紐變電站o各廠、站與調(diào)度所間的信息交換,要由遠(yuǎn)動裝置通過各種信道(或信息傳輸媒介)組成的信息傳輸系統(tǒng)來完成。圖2.4 梯級水電廠調(diào)度所遠(yuǎn)動轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)配置示意圖圖2.5 樞紐變電站TFS配置示意圖2.2電力系統(tǒng)的信息傳輸系統(tǒng)2.2.1 信息傳輸系統(tǒng)的主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (1)可用率(可靠性) (2)誤碼率(準(zhǔn)確性) (3)傳輸速度(實(shí)時性) 2.2.2 實(shí)時信息的編碼

7、電力系統(tǒng)采集到的量測信息，通常都經(jīng)變送器變換成了標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號。通過采樣開關(guān)對各收集到的量測量和信號按規(guī)定的次序逐個采樣。(1)實(shí)時信息抗干擾編碼(2)信息的表達(dá)形式和信息傳輸?shù)耐?有兩種不同的同步方式： 1)非同步方式 2)同步方式圖2.6 傳輸信息的例子 （a）非同步方式 （b）同步方式 2.2.3 調(diào)制和解調(diào) 1)振幅調(diào)制 2)頻率調(diào)制 3)相位調(diào)制圖2.7 調(diào)制方式 2.2.4 遠(yuǎn)動信息傳輸通道(1)信道媒介 目前電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)使用的信道媒介有以下幾種： 1)遠(yuǎn)動與載波電話復(fù)用電力載波信道(載波) 2)無線信道(微波) 3)光纖通信 4)架空明線或電纜傳輸遠(yuǎn)動信息圖2.8

8、遠(yuǎn)動與載波電話復(fù)用電力載波的信息傳輸系統(tǒng)圖圖2.9 微波信息傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖圖2.10 光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成示意圖圖2.11 對光源調(diào)制的示意圖(2)信道的工作方式 單工、半雙工、雙工圖2.12 信道工作方式（a) 單工 (b)半雙工 (c)雙工(3)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的基本類型 遠(yuǎn)動通信網(wǎng)絡(luò)有如圖2.13所示的以下幾種基本類型： 1)點(diǎn)對點(diǎn)配置 2)多路點(diǎn)對點(diǎn)配置 3)多點(diǎn)星形配置 4)多點(diǎn)共線配置 5)多點(diǎn)環(huán)形配置 (4)通信規(guī)約 1)CDT方式通信規(guī)約 2)Polling方式通信規(guī)約2.3 電力系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng) 現(xiàn)代電力系統(tǒng)往往跨幾個省、市，具有成百上千個發(fā)電廠和負(fù)荷點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)

9、視和控制功能需進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理，要作復(fù)雜的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分析計算和邏輯判斷，然后將結(jié)果提供給運(yùn)行人員作最后的決策，并對操作控制做出反應(yīng)。 2.3.1 設(shè)計調(diào)度自動化計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)考慮的原則 1)可靠性 2)可用性 3)可維護(hù)性 4)可擴(kuò)充性 5)高速性2.3.2 實(shí)時調(diào)度計算機(jī)系統(tǒng)的硬件配置 根據(jù)需要調(diào)度控制的對象及控制功能的要求不同，實(shí)時調(diào)度計算機(jī)系統(tǒng)的硬件配置也不同。一般有下列幾種配置形式： 1)無備用的單機(jī)系統(tǒng) 2)雙(多)重化系統(tǒng) 3)分布式系統(tǒng)圖2.18 單機(jī)系統(tǒng)的不同設(shè)計方法圖2.19 典型的調(diào)度計算機(jī)雙機(jī)系統(tǒng) 圖2.20 分布式系統(tǒng)配置 2.3.3 調(diào)度計算機(jī)系統(tǒng)的基本硬件配置

10、1)中央處理器： 中央處理器CPU是計算機(jī)的控制中心。2)內(nèi)存：微機(jī)內(nèi)存基本配置現(xiàn)已達(dá)128MB，還可擴(kuò)充到256MB以上；中、小型機(jī)內(nèi)存可達(dá)幾百M(fèi)B。3)外存：外存主要用于存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、歷史文件、數(shù)據(jù)庫等。4)輸入/輸出(I/O)設(shè)備：包括CRT、鍵盤、打印機(jī)、大屏幕顯示器、大屏幕投影儀、繪圖儀、音響設(shè)備及各模擬量、數(shù)字量和開關(guān)量等的輸入輸出裝置、計算機(jī)間接口、主機(jī)與通訊網(wǎng)接口、計算機(jī)與遠(yuǎn)動接口等。2.3.4 調(diào)度計算機(jī)系統(tǒng)的基本軟件 實(shí)時調(diào)度計算機(jī)系統(tǒng)的軟件有以下特點(diǎn): 1)軟件系統(tǒng)龐大復(fù)雜，執(zhí)行速度要求很高。 2)一般采用分時操作系統(tǒng),例如VMS各任務(wù)有自己的優(yōu)先級，分時地被執(zhí)

11、行。 3)有很強(qiáng)的人機(jī)聯(lián)系能力。 4)控制功能可以不斷改進(jìn)和增加，可修改原有程序或增加新程序而不影響其他程序。軟件分三類： (1)系統(tǒng)軟件 (2)支撐軟件 (3)應(yīng)用軟件 按計算用輸入數(shù)據(jù)的性質(zhì)及計算結(jié)果的適應(yīng)性,應(yīng)用程序可分為三類： 1)動態(tài)程序 2)準(zhǔn)動態(tài)程序 3)靜態(tài)程序(4)電力系統(tǒng)高級管理與分析軟件主要有以下幾種：1)管理信息系統(tǒng)(MISManagement Information System)2)能量管理系統(tǒng)(EMSEnergy Management System)3)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)(DTSDispatcher Training Simulator)2.4 人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng) 電力

12、系統(tǒng)采用調(diào)度自動化系統(tǒng)后，要求調(diào)度人員利用這一系統(tǒng)全面、深入和及時地掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，做出正確的決策和發(fā)出各種控制命令，以保證電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 2.4.1 調(diào)度員控制臺 調(diào)度員控制臺是調(diào)度人員對電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制的交互型人機(jī)聯(lián)系設(shè)備。(1)屏幕顯示器(2)操作鍵盤(3)屏幕游標(biāo)定位部件(4)音響報警裝置(5)語音輸入輸出裝置2.4.2 調(diào)度員工作站2.4.3 模擬屏2.4.4 記錄設(shè)備 1)趨勢記錄儀 2)繪圖儀 3)畫面拷貝機(jī)2.5 SCADA系統(tǒng)2.5.1 SCADA系統(tǒng)的基本功能(1)數(shù)據(jù)采集(2)數(shù)據(jù)預(yù)處理 1)測量合理性校驗 2)遙測值變化率合理性校驗 3)測值的

13、平滑濾波 4)開關(guān)變位可信性校驗(3)信息顯示和報警 對電力系統(tǒng)監(jiān)視的內(nèi)容一般有： 電能質(zhì)量監(jiān)視 安全限制監(jiān)視 開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視 停電監(jiān)視 計劃執(zhí)行情況監(jiān)視 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視 保護(hù)和自動裝置監(jiān)視圖2.21 CRT顯示的系統(tǒng)接線圖(4)調(diào)度員遙控?fù)u調(diào)操作(5)信息統(tǒng)計、儲存和打印(6)事故追憶和事故順序記錄(7)調(diào)度控制系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視和控制 2.5.2 SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行原理 (1)查詢問答方式 (2)數(shù)據(jù)輸入 (3)控制輸出 (4)數(shù)據(jù)庫 (5)人機(jī)接口 (6)外部接口圖2.22 當(dāng)前電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與通訊的工作模式 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)包含哪些部分？具體含義是什么？ 談一下你對微機(jī)遠(yuǎn)動系統(tǒng)的

14、認(rèn)識？第3章 電力系統(tǒng)狀態(tài)估計3.1 概述 在電力系統(tǒng)信息的收集和傳輸過程中，由于測量裝置、各種變換設(shè)備和傳送設(shè)備的誤差，或故障失靈，以及在傳送過程中的各種外界干擾，使未經(jīng)處理的原始數(shù)據(jù)具有不同程度的誤差和不可靠性。狀態(tài)估計一般可分為如下四個步驟： 1)假設(shè)數(shù)學(xué)模型 2)狀態(tài)向量的估計計算 3)檢測 4)識別圖3.1 狀態(tài)估計的步驟 o3.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的表征與可觀察性o3.3 最小二乘估計o3.4 靜態(tài)最小二乘估計的改進(jìn)o3.5 支路潮流狀態(tài)估計法o3.6 電力系統(tǒng)的遞推狀態(tài)估計o3.7 不良數(shù)據(jù)的檢測o3.8 不良數(shù)據(jù)的殘差搜索辨識法o3.9 不良數(shù)據(jù)的估計辨識法o3.10 電力系統(tǒng)

15、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)時分析o3.11 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)辨識的基本概念 3.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的表征與可觀察性 電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)可以用節(jié)點(diǎn)電壓模值、電壓相角、線路有功與無功潮流、節(jié)點(diǎn)有功與無功注入等物理量來表示。圖3.2 形線路元件模型圖 用測量量來估計系統(tǒng)狀態(tài)存在若干不正確或不準(zhǔn)確的因素，概括有以下內(nèi)容： 1)數(shù)學(xué)模型不完善 2)測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差 3)隨機(jī)誤差 3.3 最小二乘估計 前面已經(jīng)提及，所謂靜態(tài)估計就是用一定的統(tǒng)計學(xué)準(zhǔn)則，通過測量向量z求出狀態(tài)向量x,且使之盡量接近其真值x。 圖3.3 加權(quán)最小二乘估計框圖 圖3.4 節(jié)點(diǎn)注入對H陣影響示意圖圖3.5 信息矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖 3.4 靜態(tài)最小二乘

16、估計的改進(jìn) 3.4.1 快速解耦狀態(tài)估計3.4.2 正交變換法圖3.8 s1、s2向量及其正交向量s3示意圖圖3.9 含誤差時向量s1、s2的交叉圖3.5 支路潮流狀態(tài)估計法 由J.F.Dopazo等人提出的支路潮流狀態(tài)估計法，是早期應(yīng)用于美國AEP電力公司的一種較為成功的算法。圖3.10 輸電線與變壓器等值電路3.6 電力系統(tǒng)的遞推狀態(tài)估計前面幾節(jié)討論的是屬于靜態(tài)估計的方法。3.7 不良數(shù)據(jù)的檢測 電力系統(tǒng)的測量信息如果誤差不大，測量系統(tǒng)的配置恰當(dāng)，則用以上所介紹的狀態(tài)估計方法可以得到滿意的實(shí)時數(shù)據(jù)庫。3.7.1 J(x)檢測法3.7.2 加權(quán)殘差檢測法3.7.3 標(biāo)準(zhǔn)化殘差檢測法3.8 不

17、良數(shù)據(jù)的殘差搜索辨識法 通常對不良數(shù)據(jù)辨識的基本思路是：在檢測出不良數(shù)據(jù)后，應(yīng)進(jìn)一步設(shè)法找出這個不良數(shù)據(jù)并在測量向量中將其排除，然后重新進(jìn)行狀態(tài)估計。1)加權(quán)殘差搜索法。2)標(biāo)準(zhǔn)化殘差搜索法。圖3.13 殘差搜索辨識法程序流程框圖3.9 不良數(shù)據(jù)的估計辨識法 不良數(shù)據(jù)的估計辨識是我國發(fā)展起來的一種新方法，這種方法具有較好的辨識多個不良數(shù)據(jù)的功能，實(shí)時性也較好，因此近年來已得到了進(jìn)一步的發(fā)展。 3.10 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)時分析 電力系統(tǒng)運(yùn)行的在線分析計算中許多程序都是以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣隨網(wǎng)絡(luò)的結(jié)線而變化。 o3.10.1 廠站的結(jié)線分析圖3.14 廠站接線圖與相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖

18、3.10.2 網(wǎng)絡(luò)接線分析3.11 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)辨識的基本概念 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析需將網(wǎng)絡(luò)圖用數(shù)學(xué)方式來描寫，通常用各種矩陣來表示。 1)鄰接矩陣 2)關(guān)聯(lián)矩陣 3)關(guān)聯(lián)矩陣 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)包含哪些部分？具體含義是什么？ 談一下你對微機(jī)遠(yuǎn)動系統(tǒng)的認(rèn)識？ 簡述SCADA系統(tǒng)的基本功能及其運(yùn)行原理。 o什么是電力系統(tǒng)狀態(tài)估計？為什么要進(jìn)行電力系統(tǒng)狀態(tài)估計o電力系統(tǒng)狀態(tài)估計分為哪幾個步驟？o不良數(shù)據(jù)的檢測和辨識主要有有哪些方法？第4章 電力系統(tǒng)的安全分析和控制4.1 概述 在電力系統(tǒng)中任一地點(diǎn)發(fā)生故障，均將在不同程度上影響整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 1)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計方面的因素2)電力系統(tǒng)設(shè)備元

19、件上的問題3)繼電保護(hù)方面的問題4)電力系統(tǒng)運(yùn)行的通訊和信息收集系統(tǒng)5)運(yùn)行人員的作用6)運(yùn)行計劃管理上的問題4.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全分析 電力系統(tǒng)事故的發(fā)生可能是突然的(如雷擊)，也可能是較緩慢的。為了使電力系統(tǒng)的運(yùn)行置于自動裝置的控制下，應(yīng)盡可能對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)展作出合理的預(yù)測。 4.2.1 安全分析的功能及內(nèi)容 (1)故障定義 (2)故障篩選 (3)故障分析 圖4.1 安全分析程序總框圖4.2.2 電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析(1)靜態(tài)安全分析的內(nèi)容 1)計算電力系統(tǒng)中由于有功不平衡而引起的頻率變化 2)校核在斷開線路或發(fā)電機(jī)時電力系統(tǒng)元件是否過負(fù)荷、母線電壓是否越限(2)直流潮流法1)

20、直流潮流法的原理圖4.2 直流潮流等值電路 (a)交流等值電路 (b)直流等值電路 圖4.3 直流潮流法網(wǎng)絡(luò)圖2)斷開一條支路后的安全分析(3)P-Q分解法 1)P-Q分解法潮流計算2)P-Q分解法安全分析(4)等值網(wǎng)絡(luò)法圖4.5 外部系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò) o電網(wǎng)運(yùn)行以什么為主要目標(biāo)？o圖4.5等值發(fā)電機(jī)和等值負(fù)荷如何求得？o校正電源有何作用？o等值網(wǎng)絡(luò)法與直流潮流法、P-Q分解法各有什么用途？為什么要求取等值網(wǎng)絡(luò)？o靜態(tài)安全分析和動態(tài)安全分析各研究什么內(nèi)容？ 4.2.3 電力系統(tǒng)動態(tài)安全分析o動態(tài)安全分析是分析電力系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)想故障時是否會失去穩(wěn)定。(1)李雅普諾夫方法(2)模式識別法模式識別的具體工

21、作大致可以分為以下幾個步驟： 確立樣本 求取特征量 確定判別式 樣本集測試圖4.6 電力系統(tǒng)及其特征量平面示意圖4.3 電力系統(tǒng)安全控制對策 對預(yù)想事故進(jìn)行安全評定時，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于正常不安全狀態(tài)，就須要采取控制措施使系統(tǒng)恢復(fù)到正常安全狀態(tài)，這稱為安全性提高，也稱為安全性控制。 4.3.1 靈敏度矩陣4.3.2 校正控制的數(shù)學(xué)模型 (1)有功過負(fù)荷的調(diào)整 (2)過電流的調(diào)整 (3)節(jié)點(diǎn)過電壓的調(diào)整4.3.3 控制變量變化量u的求解4.3.4 線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型4.3.5 電力系統(tǒng)安全控制對策 (1)電力系統(tǒng)有功安全校正對策分析(2)電力系統(tǒng)無功安全校正對策分析4.3.6 電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流簡介1

22、)全系統(tǒng)發(fā)電燃料總耗量(或總費(fèi)用)2)有功網(wǎng)損 4.4 電力系統(tǒng)的安全控制 4.4.1 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)的安全控制 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時的控制分為常規(guī)調(diào)度控制和安全控制。4.4.2 電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)的安全控制 電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)是電力系統(tǒng)受到大干擾后出現(xiàn)的異常運(yùn)行狀態(tài)。 (1)電力系統(tǒng)頻率的緊急控制圖4.9 頻率變化曲線圖4.8 電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)自動控制示意圖(2)電力系統(tǒng)電壓的緊急控制(3)線路或變壓器斷開和過負(fù)荷(4)穩(wěn)定控制 1)切除部分機(jī)組圖4.10 雙回線聯(lián)接的系統(tǒng)示意圖圖4.11 快速切除機(jī)組示意圖圖4.12 聯(lián)跳切機(jī)時等效發(fā)電機(jī)的功能特性曲線2)電氣制動圖4.13 電氣制動示意圖

23、圖4.14 電氣制動的作用3)快速關(guān)閉汽門4)自動重合閘5)采用快速勵磁系統(tǒng)6)汽輪機(jī)的旁路閥門控制7)串聯(lián)電容器的切換8)調(diào)節(jié)直流輸電的功率9)切除部分負(fù)荷10)再同步控制11)解列4.4.3 電力系統(tǒng)恢復(fù)狀態(tài)的安全控制 通過緊急狀態(tài)的安全控制，事故已被抑制，系統(tǒng)已穩(wěn)定下來，這時電力系統(tǒng)處于恢復(fù)狀態(tài)。但是，系統(tǒng)中的很多元件(發(fā)電機(jī)、線路和負(fù)荷)被斷開。 恢復(fù)狀態(tài)控制應(yīng)包括以下幾個方面: 1)確定系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài) 2)維持現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運(yùn)行 3)恢復(fù)因事故被斷開的設(shè)備的運(yùn)行 4)重新并列被解列的系統(tǒng)圖4.15 恢復(fù)狀態(tài)控制流程圖示例 o電力系統(tǒng)安全控制包含哪幾方面的內(nèi)容？o電力系統(tǒng)頻率的緊急控制

24、應(yīng)采取哪些措施？o舉例說明電力系統(tǒng)發(fā)生故障時為什么會出現(xiàn)振蕩？緊急狀態(tài)下常用的穩(wěn)定控制措施有哪些？o舉例說明電氣制動的原理。o舉例說明什么是就地聯(lián)跳切機(jī)和遠(yuǎn)方切機(jī)。第5章 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電能質(zhì)量的控制o5.1 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的任務(wù)及調(diào)整準(zhǔn)則o這一節(jié)將著重從電力系統(tǒng)調(diào)度和運(yùn)行的角度來討論電力系統(tǒng)調(diào)頻的任務(wù)及調(diào)整準(zhǔn)則。圖5.1 電力系統(tǒng)負(fù)荷變化圖5.2 電力系統(tǒng)負(fù)荷綜合的頻率靜態(tài)特性圖5.3 聯(lián)合系統(tǒng)o5.2 電力系統(tǒng)的自動調(diào)頻方法和自動發(fā)電控制o對于現(xiàn)代電力系統(tǒng)僅靠手動調(diào)頻是很難維持電力系統(tǒng)的頻率在允許范圍內(nèi)的。o5.2.1 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的方法o(1)積差調(diào)節(jié)法的原理圖5.4 積差調(diào)頻

25、過程 o說明積差調(diào)頻法的原理。o什么是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行？在例5.1題目中，當(dāng)總負(fù)荷為600MW和450MW時，試分別確定發(fā)電廠間功率的經(jīng)濟(jì)分配（不考慮線損）。o5.2.2 自動發(fā)電控制o(1)自動發(fā)電控o(2)AGC的控制方式o(3)AGC對機(jī)組的功率分配o(4)AGC的實(shí)現(xiàn)圖5.5 自動發(fā)電控制總體結(jié)構(gòu)示意圖o5.3 電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行o電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的是在給定的系統(tǒng)運(yùn)行方式下，以保證整個系統(tǒng)安全可靠和電能質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)為前提，在系統(tǒng)中并列運(yùn)行的機(jī)組間合理地分配出力，使全電力系統(tǒng)達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)性(如發(fā)電成本為最小)。o5.3.1 火電廠間有功功率的經(jīng)濟(jì)分配o在電力系統(tǒng)中，當(dāng)機(jī)組的總?cè)萘看?/p>

26、于負(fù)荷功率時，應(yīng)如何分配各機(jī)組的出力，使在滿足一定的約束條件下(如每臺機(jī)組的極限功率)發(fā)電成本為最小。o5.3.2 水、火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配o5.4 電力系統(tǒng)無功功率及電壓的控制o壓值也是供電質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。o電壓及無功功率的自動調(diào)節(jié)，應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)是：o1)根據(jù)供電的要求，保證用戶的供電電壓在允許范圍之內(nèi)；o2)有效地利用無功電源及調(diào)壓措施，使無功功率盡可能就地平衡，合理分配，以減少因遠(yuǎn)距離輸送無功功率而引起的線路損耗(某些情況下，遠(yuǎn)距離輸送無功功率，甚至在技術(shù)上是不能實(shí)現(xiàn)的)；o3)根據(jù)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸電穩(wěn)定性的要求，應(yīng)保持樞紐點(diǎn)電壓在規(guī)定水平。圖5.6 輸電系統(tǒng)圖1)電力系

27、統(tǒng)內(nèi)各重要樞紐點(diǎn)的電壓在預(yù)先給定的容許變化范圍之內(nèi)，即2)在被控制的電力系統(tǒng)內(nèi)使線損達(dá)到最小,即3)可用的電壓一無功功率調(diào)節(jié)設(shè)備的狀態(tài)在運(yùn)行的許可范圍之內(nèi)，即第6章 能量管理系統(tǒng)簡介o6.1 概述oSCADA系統(tǒng)為及時準(zhǔn)確地獲取電力系統(tǒng)的實(shí)時信息并對電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控提供了可能。o6.1.1 EMS的技術(shù)發(fā)展o6.2 EMS的設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用圖6.1 能量管理系統(tǒng)與配電管理系統(tǒng)圖6.2 能量管理系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展圖6.3 能量管理系統(tǒng)與其他計算機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)系oEMS總體結(jié)構(gòu)如圖6.4所示，它主要由六個部分組成。計算機(jī)、操作系統(tǒng)、支持系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集、能量管理(發(fā)電控制和發(fā)電計劃)和網(wǎng)絡(luò)分析。o在EMS的實(shí)現(xiàn)過程中，用戶方需要做大量的協(xié)調(diào)、驗收、試運(yùn)行、維護(hù)和培訓(xùn)工作：o1)技術(shù)數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)o2)應(yīng)用軟件的驗收o3)試運(yùn)行o4)人員培訓(xùn)圖6.4 EMS