地区性电力调度自动化系统方案研究

2023-01-04

电力调度自动化系统是根据计算机产品和技术发展趋势开发的数据采集、传输, 电气设备状态遥测、遥控系统, 具有丰富的配电管理功能。能方便地与其它网络系统联网, 共享数据, 电力调度自动化系统是由主站、通道和远动终端构成的。主站是整个系统的控制与管理的中心, 收集并保存来自现场自动装置的实时数据, 录入并保存反映调度和设备状态以及用户情况的离线数据, 完成电网的实时监控功能;具备完善的实时数据、历史数据处理和报表打印功能, 实现对RTU设备的四遥的操作, 实现地区的电力调度自动化。

1 电力调度自动化系统组成及功能

1.1 电力调度自动化系统结构

(1) 信息采集和命令执行子系统。传统的信息采集和命令执行子系统, 就是指安装在发电厂和变电站的远动终端, 包括RTU屏、遥信采集屏、变送器屏和遥控执行屏等。它与安装在当地的计算机监控系统合称为调度自动化系统的子站系统。远动终端主要的功能就是四遥功能: (1) 遥测功能:采集发电厂和变电站运行的实时数据:如发电机有功出力、无功补偿, 变压器有功和无功负荷, 母线电压, 系统潮流, 线路电流等。 (2) 遥信功能:采集电力系统中继电保护的保护动作信号, 变压器、线路的断路器信号、隔离刀闸信号等。 (3) 遥控功能:执行调度端调度员从主站发出的命令, 完成对断路器、隔离刀闸的分闸和合闸操作等。 (4) 遥调功能:执行调度员对主变分接头的上升或下降操作, 及时调整发电机的有功出力和频率或发电机无功出力和电压。信息采集和执行子系统还有一些功能:如遥脉功能、事件顺序记录等。

(2) 信息传输子系统。由于电网调度自动化系统中的调度主站和厂站端的远动终端之间一般都有着较远的一段距离, 因而需要一个用于传输远动信息的通讯系统, 即信息传输子系统。信息传输子系统, 按其信道的制式不同, 可分为模拟信道和数字信道两类。对于模拟信道, 如电力线路载波信道、模拟微波信道等, 远动终端输出的数字信号必须通过调制 (数字调频、数字调相) 后, 才能在信道上传输。对于数字信道, 如数字微波信道、光纤信道等, 远动信号一般都是低速的, 必须经过数字复接设备, 才能上高速的数字信道。 (3) 信息收集、处理和控制子系统。大型的地区电力系统往往跨几个省、市, 拥有许多发电厂和大量不同电压等级的变电站, 为了实现对整个电网的监视和控制, 需要收集分散在各个发电厂和变电站的实时信息, 并对这些信息进行分析和处理, 将数据及分析处理结果, 显示给调度员或输出命令下行控制, 调度端需安装信息收集、处理和控制系统。 (4) 人机交互子系统。电网调度自动化技术的发展, 并没有使人的作用有所削弱, 恰恰相反, 高度自动化的发展要求调度人员在先进的自动化系统的协助下, 充分、深入和及时的掌握电力系统的实时运行状态, 做出正确的决策和采取相应的措施, 使电力系统更加安全、经济运行。为了有效的达到上述目的, 应该使被控制的电力设备及其控制系统 (调度自动化系统) 与调度人员构成一整体;从电力系统接收的信息, 经计算机的加工处理后, 经各种显示装置, 如模拟屏、显示器等, 反映给调度人员;调度人员根据这些信息, 做出决策后通过键盘、鼠标操作等手段, 对电力系统进行监视、控制, 这就是人机交互。

1.2 电力调度自动化系统功能

(1) 能量管理系统EMS是现代电力调度自动化系统硬件和软件的总称。电力调度自动化系统的功能, 必须与其调度的职能相匹配。各级调度的职责不同, 因而对其调度自动化系统的功能要求也不同:另外, 调度自动化的功能也有一个层次, 其高一级的功能往往建筑在某些基础功能之上的。下面简单介绍各级功能的内容和意义: (2) 数据采集和监控SACADA是调度自动化系统的基础功能, 也是地级或县级电网调度自动化的主要功能, 它主要包括以下方面: (1) 数据采集:包括数字量、模拟量、脉冲量、状态量。 (2) 信息的显示和记录:系统或厂站的主结线图、发电机或主变等的有功及无功出力、线路的潮流、负荷曲线、事件顺序记录等。 (3) 命令和控制:包括断路器的遥控分合闸、有载调压主变分接头的遥调、发电机有功和无功出力的调节。 (4) 越限告警。 (5) 建立实时和历史数据库。 (6) 数据预处理:遥测量的合理性校验、遥测量变化率的合理性校验、遥信量的正确性校验等等。 (7) 事故追忆:对事故发生前后的运行情况进行记录、打印, 为事故后的事故分析提供依据。 (3) 自动发电控制功能是以SCADA功能为基础而实现的功能。自动发电控制是为了实现以下目标:对于独立运行地区性电网, AGC的功能目标是自动控制网内各发电机组的出力, 保持电网频率为额定值。对于跨省互联电网, 各控制区域AGC的功能目标是既要承担互联电网的部分调频任务, 以共同保持电网频率为规定值, 又要保持其联络线路净交换功率为规定值, 即采用联络线偏移控制方式。 (4) 经济调度控制EDC是与AGC相配套的调度自动化系统的一项重要功能。如果说AGC功能主要是保证电网频率质量的话, 那么, EDC则是为了提高电网运行的经济性。EDC通常都同AGC相配合运行, 当系统在AGC控制下运行较长时间后, 就会偏离最大的调整范围, 这就需要按一定的周期, 启动EDC程序, 重新分配机组负荷, 恢复调频机组在正常的调节范围, 以维持电网运行的经济性。

2 电力调度自动化系统发展趋势

标准化, 电网调度自动化系统的标准化要求, 其实是为了实现系统的开放化, 具体来说就是软件的开放化。为了适应发展的要求, 分散的局部的运行系统逐渐演变成综合的全局的系统, 因此, 集中式系统运行时, 一台主机承担过重的工作, 大大影响了电网调度自动化的工作效率, 而分布式开放系统将多台计算机联成一个局域网, 各计算机承担不同的任务, 大大提高了系统的总体性能。

一体化, 就是将调度自动化系统的子功能一体化, 实现各子功能之间的功能互补。传统概念的电网调度自动化系统是面向调度员的, SCADA/EMS的各种功能都是为调度员提供方便的, 而近些年的发展则是以该系统为基础, 走出调度室, 面向调度所的各业务部门, 并面向全电力公司, 由此形成一体化系统, 也称作集成化支持系统。

信息化, 调度自动化系统不仅是电力系统的信息收集工具, 而且是信息加工处理甚至信息再创造的工具。电网实时运行的信息数据 (如电流、电压、有功、无功、电度, 频率等) 是调度管理、EMS/DMS分析计算和能量交易的基础。因此, 为了使信息数据更加安全可靠的在各部门之间达到有效利用和高度共享, 电网调度自动化系统的信息化进程必须加快。

摘要：本文分析了地区性电力调度自动化系统的结构和功能, 并阐述了电力调度的自动化系统的发展趋势。

关键词：电力调度,自动化系统方案