第一章概述本課程的主要內(nèi)容-電力系統(tǒng)運(yùn)行及監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化-電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能一、 主要內(nèi)容交流數(shù)據(jù)采集與處理一一這是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度的基礎(chǔ)-遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU一一這是電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度的最小功能單元-變電站自動(dòng)化一一電網(wǎng)中有許多變電站，變電站的自動(dòng)化是電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度的一個(gè)基本系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化一一電網(wǎng)向用戶供電，為了保證供電質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性，需要提高配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平，保證優(yōu)質(zhì)服務(wù)。配電網(wǎng)自動(dòng)化就是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)服務(wù)的基礎(chǔ)-數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一一實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與信息交流的基礎(chǔ)-EMS能量管理系統(tǒng)一一這是調(diào)度自動(dòng)化的核心或最高目的二、 電力系統(tǒng)運(yùn)行及監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)-電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的地位與作用-電力系統(tǒng)的分層控制-電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展-調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)與電力市場(chǎng)-調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)（一）、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)一般認(rèn)為電力系統(tǒng)滿足了電能質(zhì)量要求就可認(rèn)為處于正常運(yùn)行狀態(tài)。它滿足兩個(gè)條件，滿足功率平衡二°其中％扁一第i言發(fā)電的有捌.率與壬姻希廠2Q{i=0 P,，的一箱個(gè)灰街或那&前肓加奉與無姻筆滿足節(jié)點(diǎn)電壓和傳輸線功率要求E<fgP4p/P-fpnun』『應(yīng)胃廠耕gwOgiidn.<CV，Q/心簡(jiǎn)寫表示為：E表示滿足整個(gè)系統(tǒng)有功、無功功率平衡的等式I表示滿足節(jié)點(diǎn)電壓約束、支路約束的不等式電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的幾種描述（1） 正常狀態(tài)：滿足E，I；用（E，I）表示（2） 緊急狀態(tài)：滿足E，不滿足I；用（E，D表示（3） 崩潰狀態(tài)：E，I都不滿足；用（￡，D表示

（4）事故后恢復(fù)狀態(tài)：滿足I,不滿足￡；用（E, I）表示電力系統(tǒng)五種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換上述五種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換見圖。it*蛀行秋窘.（二）、電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的地位與作用慎便狀會(huì) K1上述五種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換見圖。it*蛀行秋窘.（二）、電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的地位與作用慎便狀會(huì) K1!明姓恢瓠時(shí)田尸烘電kJ出于。卜界干撼建畫4,豐、下房越原__；urn緊乏權(quán)悉、hj素㈱"電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及其電能的質(zhì)量與電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平有很密切的關(guān)系。局部信息的自動(dòng)化雖然可以快速反應(yīng)電力系統(tǒng)的變化，但不具有全局功效，不能從全局的角度對(duì)系統(tǒng)的安全性作出全面而精確的評(píng)價(jià)。電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)又稱為信息集中處理的自動(dòng)化系統(tǒng)。借助局部信息的集中處理，可以在某種程度上對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全局性地預(yù)測(cè)與判斷、分析與處理可能出現(xiàn)的運(yùn)行情況。（三）、電力系統(tǒng)的分層控制我國(guó)電網(wǎng)實(shí)行五級(jí)分層調(diào)度管理：國(guó)家調(diào)度控制中心、大區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度控制中心、省電網(wǎng)調(diào)度控制中心及地、縣電網(wǎng)調(diào)度控制中心。如圖1-2所示。信息分層采集，逐級(jí)傳送，命令也按層次逐級(jí)下達(dá)。國(guó)家調(diào)度機(jī)構(gòu)國(guó)家調(diào)度(國(guó)調(diào))機(jī)構(gòu)通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與各大區(qū)電網(wǎng)控制中心相連，協(xié)調(diào)、確定大區(qū)電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線潮流和運(yùn)行方式，監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)和分析全國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行情況，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，對(duì)所轄樞紐變電、換流站和特大型電廠進(jìn)行監(jiān)視控制。其主要任務(wù)包括：在線收集各大區(qū)電網(wǎng)和有關(guān)省網(wǎng)的信息，監(jiān)視大區(qū)電網(wǎng)的重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)工況及全國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行概況，并做統(tǒng)計(jì)分析和生產(chǎn)報(bào)表。進(jìn)行大區(qū)互連系統(tǒng)的潮流、穩(wěn)定、短路電流及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信校核計(jì)算結(jié)果的正確性，并向下傳達(dá)。處理有關(guān)信息，參與電網(wǎng)規(guī)劃及各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)制定和審查，作中期、長(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析。網(wǎng)調(diào)(大區(qū)級(jí)調(diào)度)網(wǎng)調(diào)按統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理的原則，負(fù)責(zé)跨省大電網(wǎng)的超高壓線路的安全運(yùn)行，并按規(guī)定的發(fā)用電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和運(yùn)行水平。其主要任務(wù)包括：實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及有實(shí)用效益的安全分析。進(jìn)行負(fù)荷預(yù)計(jì)，制定開停機(jī)計(jì)劃和水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日分配計(jì)劃，閉環(huán)或開環(huán)的指導(dǎo)自動(dòng)發(fā)電控制。省(市)間和有關(guān)大區(qū)電網(wǎng)的供/受電量計(jì)劃編制和分析。進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算、通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信校核各種分析計(jì)算結(jié)果的正確性并上報(bào)、下傳。進(jìn)行大區(qū)電網(wǎng)繼電保護(hù)定值計(jì)算及其調(diào)整試驗(yàn)。大區(qū)電網(wǎng)中系統(tǒng)性事故的處理。大區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)性的檢修計(jì)劃安排。統(tǒng)計(jì)、報(bào)表及其他業(yè)務(wù)。省級(jí)調(diào)度網(wǎng)調(diào)按統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理的原則，負(fù)責(zé)省內(nèi)電網(wǎng)的安全運(yùn)行監(jiān)控、操作、事故處理和無功/電壓調(diào)整，并按規(guī)定的發(fā)用電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和運(yùn)行水平。其主要任務(wù)包括：實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及有實(shí)用效益的安全分析。進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，負(fù)責(zé)省網(wǎng)的安全運(yùn)行，編制省網(wǎng)的運(yùn)行方式，制定開停機(jī)計(jì)劃和水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日分配計(jì)劃，閉環(huán)或開環(huán)的指導(dǎo)自動(dòng)發(fā)電控制。地區(qū)間和有關(guān)省網(wǎng)的供/受電量計(jì)劃編制和分析。進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算、通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信校核各種分析計(jì)算結(jié)果的正確性并上報(bào)、下傳。地區(qū)調(diào)度負(fù)責(zé)區(qū)內(nèi)電網(wǎng)的安全運(yùn)行監(jiān)控，遙控、遙調(diào)操作、事故處理和無功電壓調(diào)整，與省調(diào)和縣調(diào)交換實(shí)時(shí)信息。負(fù)責(zé)所轄地區(qū)的用電負(fù)荷管理及負(fù)荷控制?？h級(jí)調(diào)度縣級(jí)調(diào)度(縣調(diào))主要監(jiān)控110KV及以下農(nóng)村電網(wǎng)的運(yùn)行，其主要任務(wù)有以下幾點(diǎn)：指揮系統(tǒng)的運(yùn)行和倒閘操作。充分發(fā)揮本系統(tǒng)的發(fā)供電設(shè)備能力，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行和對(duì)用戶連續(xù)供電。合理安排運(yùn)行方式，在保證電能質(zhì)量的前提下，使本系統(tǒng)在最佳方式下運(yùn)行。我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度的基本原則：統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理、分層控制統(tǒng)一調(diào)度。涵義和內(nèi)容如下：（1） 電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一組織全網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃（或稱電網(wǎng)運(yùn)行方式）的編制和執(zhí)行，其中包括統(tǒng)一平衡和實(shí)施全網(wǎng)發(fā)電、供電調(diào)度計(jì)劃，統(tǒng)平衡和安排全網(wǎng)主要發(fā)電、供電設(shè)備的檢修進(jìn)度，統(tǒng)一安排全網(wǎng)的主接線方式，統(tǒng)一布置和落實(shí)全網(wǎng)安全穩(wěn)定措施等。（2） 統(tǒng)一指揮全網(wǎng)的運(yùn)行操作和事故處理。（3） 統(tǒng)一布置和指揮全網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)壓。（4） 統(tǒng)一協(xié)調(diào)和規(guī)定全網(wǎng)繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和調(diào)度通信系統(tǒng)的運(yùn)行。（5） 統(tǒng)一協(xié)調(diào)水電廠水庫(kù)的合理運(yùn)用。（6） 按照規(guī)章制度統(tǒng)一協(xié)調(diào)有關(guān)電網(wǎng)運(yùn)行的各種關(guān)系。在形式上，統(tǒng)一調(diào)度表現(xiàn)為，下級(jí)調(diào)度必須服從上級(jí)調(diào)度分級(jí)管理 是指根據(jù)電網(wǎng)分層的特點(diǎn)，為了明確各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的責(zé)任和權(quán)限，有效地實(shí)施統(tǒng)一調(diào)度，由各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)在其調(diào)度管理范圍內(nèi)具體實(shí)施電網(wǎng)調(diào)度管理的分工。由于信息可以分層采集，局部的控制一般不會(huì)嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的其他控制部分;而且分層后可以降低信息流量，使得分層控制的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，便于擴(kuò)展。*統(tǒng)一調(diào)度與分級(jí)管理之間的關(guān)系：電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理是一個(gè)整體，統(tǒng)一調(diào)度以分級(jí)管理為基礎(chǔ)，分級(jí)管理是為了有效地實(shí)施統(tǒng)一調(diào)度。目的都是為了有效地保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，最終目的是為了維護(hù)社會(huì)的公共利益。分層控制（1） 電力系統(tǒng)調(diào)度組織結(jié)構(gòu)一般都是分層的。分層控制和調(diào)度組織結(jié)構(gòu)是相適應(yīng)的。（2） 系統(tǒng)可靠性提高（3） 系統(tǒng)響應(yīng)改善此外，采用調(diào)度分層控制還便于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能擴(kuò)充、系統(tǒng)升級(jí)和分期投資。（四）、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展早期階段實(shí)時(shí)性差，硬件設(shè)施不夠，不能實(shí)現(xiàn)有效管理電網(wǎng)。運(yùn)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用 實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息直接進(jìn)入調(diào)度控制中心。完成了電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、遠(yuǎn)距離開關(guān)操作以及制表記錄和統(tǒng)計(jì)等功能，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA:SupervisoryControlAndDataAcquisition）o以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用微機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，促進(jìn)了遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的重大變化，出現(xiàn)了稱為能量管理系統(tǒng)（EnergyManagementSystem,簡(jiǎn)稱EMS）的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。也就是目前常說的電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建立我國(guó)國(guó)家電力信息網(wǎng)作為電力工業(yè)市場(chǎng)化運(yùn)作所必需的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施已建設(shè)成為基于IP交換技術(shù)的四級(jí)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)上開通的業(yè)務(wù)主要有調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、電子郵件服務(wù)、WWW服務(wù)、域名解析服務(wù)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、視頻點(diǎn)播系統(tǒng)等，同時(shí)承載著實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)和管理信息業(yè)務(wù)。世界上典型的調(diào)度管理模式（1）統(tǒng)一電網(wǎng)、統(tǒng)一調(diào)度是當(dāng)今世界調(diào)度管理的主流模式，分兩個(gè)層次的統(tǒng)一。一、局部電網(wǎng)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，是電網(wǎng)運(yùn)行的基本組織形式。二、國(guó)家電網(wǎng)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，是電網(wǎng)運(yùn)行的先進(jìn)組織形式，是生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系相適應(yīng)的合理選擇，世界上大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，如西歐、北歐、東歐以及亞洲等絕大多數(shù)國(guó)家、南美洲國(guó)家（2）聯(lián)合電網(wǎng)、統(tǒng)一調(diào)度這是一種由于不同所有權(quán)屬的電網(wǎng)逐步互連而出現(xiàn)的調(diào)度模式。如美國(guó)的PJM電網(wǎng)，包括賓州、新澤西州、馬里蘭州等6個(gè)州11個(gè)公司組成。（3）聯(lián)合電網(wǎng)、聯(lián)合調(diào)度這種模式為數(shù)不多，特點(diǎn)是無專設(shè)調(diào)度機(jī)構(gòu)或只有形同虛設(shè)的調(diào)度機(jī)構(gòu)，如北美電網(wǎng)（包括美國(guó)、加拿大和墨西哥一部分），西歐、東歐電網(wǎng)（UCPE）、北歐電網(wǎng)（NORDEL）這種聯(lián)合電網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度的最大弊端就是抵御事故的能力較差。（五） 、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)與電力市場(chǎng)電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)是支持電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備、各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用軟件的有機(jī)組合。主要由以下子系統(tǒng)組成：（1） 能量管理系統(tǒng)（EMS）（2） 交易管理系統(tǒng)（TMS：TradeManagementSystem）（3） 電能量計(jì)量系統(tǒng)（TMR：TeleMeterReadingSystem）（4） 結(jié)算系統(tǒng)（SBS：Settlement&BillingSystem）（5） 合同管理系統(tǒng)（CMS：ContractManagementSystem）（6） 報(bào)價(jià)處理系統(tǒng)（BPS：BiddingProcessSystem）（7） 市場(chǎng)分析與預(yù)測(cè)系統(tǒng)（MAF：MarketAnalysis&ForecastSystem）（8） 交易信息系統(tǒng)（TIS：TradeInformationSystem）（9） 報(bào)價(jià)輔助決策系統(tǒng)（BSS：BiddingSupportSystem）（六） 、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)隨著信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)違法犯罪行為在不斷增加，信息安全問題已經(jīng)引起了政府部門和企業(yè)的高度重視。電力生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)事關(guān)國(guó)計(jì)民生，電力系統(tǒng)及其信息的安全和保密都很重要。要保證電力系統(tǒng)的控制系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)絕對(duì)物理隔離，根據(jù)需要建立專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。兩種業(yè)務(wù)應(yīng)當(dāng)隔離。信息安全是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)概念，僅僅解決局部或個(gè)別子系統(tǒng)的安全問題是不夠。三、電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能-自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能（一） 變電站自動(dòng)化（RTU，RemoteTerminalUnit）（二） 配電網(wǎng)管理系統(tǒng)（DSM，DistributionManagementSystem）（三） 能量管理系統(tǒng)（EMS）（一）、自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng) 就是設(shè)置在發(fā)電廠和變電站中的遠(yuǎn)動(dòng)終端。與主站配合可實(shí)現(xiàn)四遙功能。信息傳輸子系統(tǒng)分為模擬傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)信息的采集處理和控制子系統(tǒng)人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)(二)、電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能變電站自動(dòng)化(SubstationAutomation)變電站綜合自動(dòng)化采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)方式、分層控制?；竟δ埽和ㄟ^分布于各電氣設(shè)備的RTU對(duì)運(yùn)行參數(shù)與設(shè)備狀態(tài)的數(shù)字化采集處理、繼電保護(hù)微機(jī)化、監(jiān)控計(jì)算機(jī)與各RTU和繼保裝置的通信，完成對(duì)變電站運(yùn)行的綜合控制、完成遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳與控制中心對(duì)變電站設(shè)備的遙控及遙調(diào)，實(shí)現(xiàn)變電站的無人值守。配電網(wǎng)管理系統(tǒng)(DSM)是一種對(duì)變電、配電到用電過程進(jìn)行監(jiān)視、控制、管理的綜合自動(dòng)化。主要包括：配電自動(dòng)化系統(tǒng)(DAS)主要有數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、遠(yuǎn)方終端(RTU)、饋線終端(FTU：FeederTerminalUnit)等地理信息系統(tǒng)(GIS：GeographicInformationSystem)配電網(wǎng)重構(gòu)、電壓/無功優(yōu)化等配電信息管理系統(tǒng)(MIS：ManagementInformationSystem)需方管理(DSM：DemandSideManagement)能量管理系統(tǒng)(EMS)是電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制的硬件及軟件的總稱。是電力系統(tǒng)調(diào)度的基本形式。 主要包括：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA):主要有數(shù)據(jù)采集DA(DataAcquisition)、數(shù)據(jù)預(yù)處理及報(bào)警(Calculation&Alarm)、事件順序記錄SOE(Seque