1、調(diào)度自動化實驗報告學 院 電氣信息學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學生姓名 學 號 年級 2011級 指導教師 周步祥 教務處制表二一四年六月八日目錄實驗一 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與實時監(jiān)控實驗 3一、實驗目的3二 、原理與說明3三、實驗項目與方法6四、實驗步驟8五、實驗分析12六、實驗總結12實驗二 電力系統(tǒng)正常運行潮流分布與調(diào)整實驗13一、實驗目的13二、原理與說明題13三、實驗內(nèi)容13四、實驗數(shù)據(jù)整理及結果分析15五、思考題16六、總結16附錄：實驗截圖實驗一 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與實時監(jiān)控實驗一、實驗目的1) 掌握組建電網(wǎng)仿真實驗系統(tǒng)的方法與步驟。2) 掌握數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控scada的作用、

2、基本功能、實現(xiàn)原理和操作方法。3) 掌握表征發(fā)電廠和變電站當前運行狀態(tài)的參數(shù)類型和特點、獲取方式、表現(xiàn)形式。如母線電壓、有功功率、無功功率、電流和開關狀態(tài)等。4) 掌握廠站終端的結構、特點和主要功能。5) 掌握改變發(fā)電廠和變電站當前運行方式的控制命令信息的類型和特點、下發(fā)方式。二 、原理與說明電力系統(tǒng)是由許多發(fā)電廠、輸電線路、變電站、配電線路和各種形式的負荷組成的。電力系統(tǒng)調(diào)度中心擔負著整個電力網(wǎng)的調(diào)度任務，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全優(yōu)質和經(jīng)濟運行的目標。電力系統(tǒng)調(diào)度中心必須具有兩個功能：第一是與所轄電廠、變電站及上級調(diào)度等進行測量讀值、狀態(tài)信息及控制信號的遠距離、高可靠性的雙向交換，簡稱為電力系統(tǒng)

3、監(jiān)控系統(tǒng)，即scada（supervisory control and data acquisition）；另一個是本身應具有的協(xié)調(diào)功能（安全監(jiān)控及其它調(diào)度管理與計劃等）。系統(tǒng)結構如圖1-1。rtu結構及技術參數(shù)參照tqdm-ii電力系統(tǒng)綜合組態(tài)實驗系統(tǒng)說明書。tqwr-ii微機型rtu具有以下特點：1、標準的編程語言環(huán)境；2、極強的環(huán)境適應能力，工作溫度-4070，環(huán)境濕度5%95%rh；3、極強的抗電磁干擾能力；4、豐富的、支持多種通信方式、通信距離長；5、大容量存儲能力；1.通信接口兩路rs485通信接口，可分別響應主機召喚（任一時刻僅一個rs485接口響應主機通訊）。兩路rs485通信

4、接口都有防雷措施，輸入輸出之間有器件進行隔離，以保證高質量的通訊傳輸。初始默認為9600bps，8位，1位停止位，無校驗。2.調(diào)度系統(tǒng)“四遙”功能遙信：本終端有48路遙信輸入接口，每一路的遙信輸入信號都有防雷措施和器件進行保護，保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。用于采集廠站設備運行狀態(tài)等無源節(jié)點，并按規(guī)約傳送給調(diào)度中心，包括：斷路器和隔離刀閘的位置信號、繼電保護和自動裝置的位置信號、發(fā)電機和遠動設備的運行狀態(tài)等。遙測：本終端共有48路電壓電流信號輸入，用于采集變電所電壓、電流、有功功率、無功功率，功率因數(shù)等模擬信號。遙控：本終端有32路（對）遙控輸出，用于執(zhí)行調(diào)度中心改變設備運行狀態(tài)的命令，如操作廠站各電壓

5、回路的斷路器、投切補償電容和電抗器、發(fā)電機組的啟停等。為了保證終端遙控的準確性和壽命，本終端的遙控輸出均采用松下的繼電器。遙調(diào)：可以通過32路遙控輸出對遠程的設備進行遠程調(diào)試；圖1-1系統(tǒng)結構圖3.實驗裝置發(fā)電機組控制屏g1變電站低壓模擬屏三、實驗項目與方法本實驗采用2mf無窮大系統(tǒng)，一次接線圖如圖1-2。利用無窮大系統(tǒng)屏、系統(tǒng)升壓屏、機組、機組控制屏、變壓器屏、網(wǎng)絡屏等構成電網(wǎng)供電系統(tǒng)，利用變電站低壓模擬屏、負載屏等構成配電系統(tǒng)。圖1-2中，斷路器對應順序為：斷路器編號對應位置斷路器編號對應位置101無窮大系統(tǒng)屏122變壓器t2高壓側103系統(tǒng)升壓屏低壓側211網(wǎng)絡屏1qf104系統(tǒng)升壓屏高

6、壓側212網(wǎng)絡屏2qf1101#機組控制屏1qf213網(wǎng)絡屏3qf111變壓器t1低壓側214網(wǎng)絡屏4qf112變壓器t1高壓側215網(wǎng)絡屏5qf1202#機組控制屏1qf216網(wǎng)絡屏6qf121變壓器t2低壓側圖1-2 實驗供電系統(tǒng)一次示意圖注意：接線前務必斷開所有電源以及無窮大系統(tǒng)出線開關。實驗接線參照圖1-3，接線步驟如下：a、接線屏上無窮大系統(tǒng)連接至升壓變壓器入端，升壓變壓器出端連接網(wǎng)絡屏1qf入端，同時將網(wǎng)絡屏3qf入端并入1qf入端；b、1qf出端連接至線路l1入端，線路l1出端連接至2qf入端，2qf出端連接至5qf入端，5qf出端連接至線路l2入端，線路l2出端連接至6qf入端

7、；c、6qf出端連接至線路4qf出端，3qf出端連接至l3入端，l3出端連接至4qf入端，4qf出端連接至6qf出端；d、接線屏上機組1連接至變壓器t1入端，變壓器t1出端連接網(wǎng)絡屏5qf入端，同時機組2連接至變壓器t2入端，變壓器t2出端連接網(wǎng)絡屏4qf出端；e、低壓屏進線1連接至3qf入端，低壓屏進線2連接至6qf出端；低壓屏出線1連接至負載1，低壓屏出線2連接至負載2；圖1-3 實驗供電系統(tǒng)一次接線圖注意：接線完畢后務必多次檢查連線是否正確，特別是相序和高低壓不能出錯。四、實驗步驟1.實驗過程斷路器216跳閘7斷路器216合閘負載1 1qf 合閘負載1 1qf 跳閘2mf升壓2mf降壓p

8、s增速與減速不能做2.事件記錄3.報警信息 五、實驗分析1. 遠動調(diào)度自動化系統(tǒng)結構及功能：答：調(diào)度自動化系統(tǒng)，其基本結構包括控制中心主站系統(tǒng)、廠站端（rtu）和信點通道三大部分。根據(jù)所完成功能的不同，可以將此系統(tǒng)劃分為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)和人機聯(lián)系子系統(tǒng)。信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)的基本功能是在各發(fā)電廠、變電所采集各種表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時信息，此外還負責接收和執(zhí)行上級調(diào)度控制中心發(fā)出的操作、調(diào)下或控制命令。信息傳輸子系統(tǒng)為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)和調(diào)度控制中心提供了信息交換的橋梁，其核心是數(shù)據(jù)通道，它經(jīng)調(diào)制解調(diào)器與rtu及主站前置機相連。信息處理子系統(tǒng)是整個調(diào)度自

9、動化系統(tǒng)的核心，以電子計算機為主要組成部分。該子系統(tǒng)包含大量的直接面向電網(wǎng)調(diào)度、運行人員的計算機應用軟件，完成對采集到的信息的各種處理及分析計算，乃至實現(xiàn)對電力設備的自動控制與操作。人機聯(lián)系子系統(tǒng)將傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的各類信息進行加工處理，通過各種顯示設備、打印設備和其他輸出設備，為調(diào)度人員提供完整實用的電力系統(tǒng)實時信息。調(diào)度人員發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令也通過此系統(tǒng)輸入，傳送給執(zhí)行機構。2.分析遙控命令的下達方式，怎樣進行遙控閉鎖，保證系統(tǒng)運行的安全性？ 答：遙控命令分：自動和手動，下達方式選擇手動時，屏幕是只顯示線路始末端跳閘，需要判斷具體故障點；選擇自動時，屏幕顯示故障周圍跳閘，可以更及時地跳

10、開線路，減少停電時間。下達遙控命令時，僅僅依靠軟件判斷符合防誤邏輯后，就直接出口，一般系統(tǒng)運行的安全性不是很高，但如果在遙控回路增加了電氣閉鎖硬接點，通過和遙控閉鎖控制器相結合來解決集中控制中心、子站遙控操作的強制閉鎖問題，就可以使系統(tǒng)的運行安全性提高。六、實驗總結電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是用來監(jiān)控整個電網(wǎng)運行狀態(tài)的，使調(diào)度人員可統(tǒng)觀全局，運籌全網(wǎng)，有效地指揮電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，是調(diào)度現(xiàn)代電網(wǎng)的重要手段。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行起著不可或缺的作用。隨著計算機技術、網(wǎng)絡和通信技術、數(shù)據(jù)庫技術等的飛速發(fā)展和電力市場的要求以及國際標準的成熟完善，調(diào)度自動化系統(tǒng)正在朝著數(shù)字化、集成化

11、、網(wǎng)格化、標準化、市場化、智能化的方向發(fā)展。電力系統(tǒng)是一個龐大復雜的系統(tǒng)，無論是信息的覆蓋面、深度、廣度等都是一般系統(tǒng)無法比擬的。電力系統(tǒng)每天都要產(chǎn)生大量的與電力系統(tǒng)運行狀態(tài)有關的信息，要充分發(fā)揮現(xiàn)有設備的能力，必須能及時、準確地掌握這些信息并進行快速的處理與分析。 本次實驗通過了解調(diào)度自動化系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理功能及對其進行設計，讓我對調(diào)度自動化中的數(shù)據(jù)管理功能有了更深的認識，包括它的組成部分及功能，激發(fā)了我對調(diào)度自動化課程的學習興趣。總的來說，本次實驗較為成功，基本達到了預期的目的。實驗二 電力系統(tǒng)正常運行潮流分布與調(diào)整實驗一、實驗目的1.通過本實驗，深入理解潮流分布與調(diào)整的相

12、關原理與方法，特別是網(wǎng)絡結構、網(wǎng)絡特點對潮流分布的影響；超高壓電網(wǎng)中線路首端電壓幅度差與電壓相角差對有功傳輸與無功傳輸?shù)挠绊懗潭龋痪痪W(wǎng)潮流分布特點；有功功率與系統(tǒng)頻率及無功平衡與系統(tǒng)電壓的關系等基本概念和原理。2.掌握組建復雜電力系統(tǒng)的方法與步驟。3.掌握電力系統(tǒng)調(diào)度自動化結構、功能。二、原理與說明電力系統(tǒng)是由許多發(fā)電廠，輸電線路和各種形式的負荷組成的，在正常運行過程中，絕大多數(shù)時間都處于正常運行狀態(tài)，此時，發(fā)電機發(fā)出的有功功率和負荷取用的有功功率以及網(wǎng)絡損耗的有功功率之間，應隨時保持平衡；系統(tǒng)產(chǎn)生的感性無功功率和負荷取用的感性無功功率以及網(wǎng)絡損耗的感性無功功率，也隨時保持平衡；系統(tǒng)的頻率和

13、各母線電壓都在規(guī)定范圍內(nèi)，各支路潮流都沒有超過發(fā)熱極限值和運行穩(wěn)定的極限值。但是由于電力系統(tǒng)負荷隨時隨地都在發(fā)生變化，因此系統(tǒng)的發(fā)電出力也應隨負荷的變化而變化，母線電壓和輸電線路的潮流也相應發(fā)生變化電力系統(tǒng)調(diào)度中心的任務就是要隨時掌握電力系統(tǒng)的實時運行情況，合理分配各發(fā)電廠和線路的潮流，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全優(yōu)質和經(jīng)濟運行的目標。當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，要根據(jù)當時的實際情況，提出決策和措施，指揮控制系統(tǒng)及時動作進行控制，以保證電力系統(tǒng)安全可靠運行。三、實驗內(nèi)容1.不改變網(wǎng)絡結構的潮流分布實驗注意：1) 調(diào)節(jié)過程中，定子電流不應超過額定值4.61a。2) 發(fā)電機有功功率不應超過2kw。（1）改變發(fā)電機

14、的有功、無功功率對系統(tǒng)潮流分布的影響改變各機組的有功、無功，觀察改變前和改變后各機組及系統(tǒng)各斷路器上的電壓、電流功率等，將數(shù)據(jù)填入表2-1和表2-2中，并將結果進行比較分析。表2-1 發(fā)電機改變輸出功率前系統(tǒng)參數(shù)g1g2211212213214215216103104p（kw）-0.18-0.140.2730.3090.4440.315-0.0150.0510.027-0.06q（kvar）-0.07-0.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.06-1.02u（v）376.4366.91011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.5610

15、11.5cos0.930.320.670.640.7190.600.0950.4470.410.058表2-2 發(fā)電機改變輸出功率后系統(tǒng)參數(shù)g1g2211212213214215216103104p（kw）0.931.060.687-0.7650.774-0.6660.0210.0390.0380.48q（kvar）-0.31-0.660.7320.6030.960.8370.30.2340.0811.26u（v）379.3368.71024.5993.81024.5971.5993.8971.5404.71024.5cos0.940.840.680.780.620.60.0690.160.4

16、20.35（2）投、切負荷對系統(tǒng)潮流分布的影響通過控制低壓屏、負載屏上斷路器，投/切阻性、感性負荷，觀察各參數(shù)的變化，并記錄于表2-3和表2-4中，對數(shù)據(jù)進行比較分析。表2-3 投入負荷前系統(tǒng)參數(shù)g1g2211212213214215216103104p（kw）0.180.140.2730.3090.4440.3150.0150.0510.0270.6q（kvar）0.070.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.061.02u（v）376.4366.91011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.561011.5cos0.930.320

17、.660.640.710.590.0950.440.410.50表2-4 投入負荷后系統(tǒng)參數(shù)g1g2211212213214215216103104p（kw）1.011.260.9120.770.8370.8340.0540.0660.0120.33q（kvar）0.230.760.8310.6480.8760.7560.2130.2460.081.53u（v）376.9370.91025.5979.71025.5963.4979.7963.4405.61025.5cos0.970.850.730.760.690.740.240.250.140.21（3）投、切電容器對潮流分布的影響投、切電容

18、器觀察各參數(shù)的變化，并記錄數(shù)據(jù)于表2-5和表2-6中，對數(shù)據(jù)進行比較分析。表2-5 投入負荷前系統(tǒng)參數(shù)g1g2211212213214215216103104p（kw）0.180.140.2730.3090.4440.3150.0150.0510.0270.6q（kvar）0.070.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.061.02u（v）376.4366.91011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.561011.5cos0.930.320.660.640.710.590.0950.440.410.50表2-6 投入負荷后系統(tǒng)參數(shù)g

19、1g2211212213214215216103104p（kw）0.750.950.5790.60.6360.5970.0180.0270.0321.11q（kvar）0.270.690.7110.5040.8490.7110.1650.2070.0681.2u（v）377.8370.41017.1992.11017.1964992.1964405.461017.1cos0.940.800.630.760.590.640.100.120.420.672.改變網(wǎng)絡結構的潮流分布實驗改變網(wǎng)絡結構不調(diào)整負載量，分別退出各線路（注意：各節(jié)點之間不能失去電氣聯(lián)系）。觀察網(wǎng)絡改變前后，各機組參數(shù)的變化，并

20、記錄數(shù)據(jù)于表2-7和表2-8中。表2-7 網(wǎng)絡改變前系統(tǒng)參數(shù)g1g2211212213214215216103104p（kw）0.750.950.5790.60.6360.5970.0180.0270.0321.11q（kvar）0.270.690.7110.5040.8490.7110.1650.2070.0681.2u（v）377.8370.41017.1992.11017.1964992.1964405.461017.1cos0.940.800.630.760.590.640.100.120.420.67表2-8 網(wǎng)絡改變后系統(tǒng)參數(shù)g1g2211212213214215216103104

21、p（kw）0.760.90.5070.5340.5940.570.0480.0270.0311.08q（kvar）0.440.570.6390.480.9090.8670.0480.0420.0691.26u（v）380.8368.31012.1996.61012.1966.1996.6966.1406.61012.1cos0.860.840.620.740.540.540.700.540.400.65四、實驗數(shù)據(jù)整理及結果分析1) 總結組建復雜電力系統(tǒng)的方法與步驟。 電力系統(tǒng)是由許多發(fā)電廠，輸電線路和各種形式的負荷組成的組建復雜電力系統(tǒng)實質就是首先建立網(wǎng)架結構在進行機組并網(wǎng)的過程需要保證發(fā)電

22、機發(fā)出的有功功率和負荷取用的有功功率以及網(wǎng)絡損耗的有功功率之間，應隨時保持平衡；系統(tǒng)產(chǎn)生的感性無功功率和負荷取用的感性無功功率以及網(wǎng)絡損耗的感性無功功率，也隨時保持平衡；系統(tǒng)的頻率和各母線電壓都在規(guī)定范圍內(nèi)，各支路潮流都沒有超過發(fā)熱極限值和運行穩(wěn)定的極限值，來調(diào)整負荷和發(fā)電容量。2) 整理實驗數(shù)據(jù)，分析比較網(wǎng)絡結構的變化和地方負荷投、切對潮流分布的影響，并對實驗結果進行理論分析。 網(wǎng)絡結構變化后將會導致線路電流的變化，進而導致網(wǎng)絡潮流的重新分布。地方負荷的投切也會影響網(wǎng)絡潮流，當電網(wǎng)受到?jīng)_擊負荷擾動時，將由原來的平衡狀態(tài)過渡到新的平衡狀態(tài)。這一動態(tài)過程將使各機組的送出功率、轉速等發(fā)生變化，從而造成電網(wǎng)的頻率和功率的振蕩，同時，由于沖擊負荷(包括有功和無功沖擊負荷)引起的無功變化，使電網(wǎng)電壓頻繁波動，這在小網(wǎng)運行更為突出。 當沖擊負荷出現(xiàn)時，將產(chǎn)生不平衡電流，進而導致線路的功率重新分布。3) 比較各項的實驗數(shù)據(jù)，分析其產(chǎn)生的原因。改變發(fā)電機的有功、無功功率對系統(tǒng)潮流分布的影響答：改變發(fā)電機的有功、無功后，各節(jié)點的電壓都有不同程度的升高，機組和路器上的無功也增多，除單機無窮大系統(tǒng)外，其余機組和斷路器上的功率因數(shù)增大。投、切負荷對系統(tǒng)潮流分布的影響答：投、切阻性負荷后，發(fā)電機的功率因數(shù)顯著增大，各節(jié)點的電壓也不同程度