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chenjinfeng88

    
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发表于:2020-12-03 11:25:00
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电力系统调度自动化的发展

  现代社会经济生活的发展,不断增加对能量的需求.当前社会所需要的大部分能量是以电能的形式提供的.随着工农业生产的发展和人民物质和文托生活水平的不断提高,发电设备容量也相应增大,同时也扩大了供电的范围.电力系统从单个发电机组<或发电厂)对邻近用户供电所形成的孤立电网逐步发展成为大型联台的电力系统,以满足这种不断增长的电能需求,这是世界各国电力系统发展的共同趋势。大规模联合电力系统的优越

性是:能更经济合理地利用水力、火力和原子能等能源,以解决能源资源与负荷分布地域间的不平衡}可以利用时差和季节差错开负荷高峰,减少总的系统装机容盘;有利于采用大容量机组,节省建设投资和运行费用,以提高投资效益和运行经济性{便于在发生故障时,各地区间出力的相互支援,提高系统运行的可靠性等.目前,世界上已出现了总装机容量达几十万兆瓦,供电范围纵横几千公里的巨大电力系统.我国目前已形成华北.东北.华东、华中.西北,西南和华南七个踌省的区域电力系统.随着跨区交、直流超高压输电线路的建设,将逐步形成华中一华东,西北一华北、西南一华南等联合电力系统,东北也将和华北联网,并为进一步形成全国统一的电力系统打下基础.

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  随着电力系统的不断扩大,系统的结构和运行方式也越来越复杂而多变。提高供电质盈(电压和频率)和电力系统运行的经济性和可靠性已成为电力系统发展的重大问题.为了保证供电质量,必须时刻监视电力系统各部分的电压和频率,并迥过各种调节手段和装置自动(或手动)地连续调节有功或无功电源。或者通过网络结构的变化和负荷的切换来保证供电质量.巨大电力系统在运行中的经济性越来越显得重要,以我国目前的电力工业

为倒,1987年的年发电量已超过4900亿kWh,在实际运行中如能通过对一次能源的合理调度,机组的含理启停和负荷分配,减少网络的损耗等,都能节约大量能源,其经济效益是十分巨大的。巨大电力系统运行中的可靠性或安全性近年来巳被认为是头等重要的问题.因为,在电力系统中任一地点发生故障,均将在不同程度上影响整个电力系统的正常运行.特别是在主要干线或发电厂附近发生故障时.如不能及时而正确地处理,将使事故扩大,波及电力系统其它正常运行部分,以致造成大面积停电。其在政治、经济和人民生话上所造成的影响将是十分巨大的。六十年代以来,国际上出现了多次大面积停电事故,如1977年7月13日美国纽约电力系统在事故发生59min后"全市停电,前后延续25H影响九百万居民的供电.根据最保守的估计,这攻停电带来的直接和间接经薪损失约三亿五千

万美元.

  如上所述,电力系统在地域上分布辽阔,甚至超越国界、洲界,但在运行上却是联在.一起的.同时,电力系统又是生产,传输、分配.消费电能的连续过程,是当代社会中最复杂的工业过程,所以,电力系统的发展对运行的安全、经济和供电质量提出了越来越高的要求 人们再也不能应用电力系统发展初期所使用的简单的人工就地调节发电设备出力和电压,以及人工就地进行操作和单个设备的就地自动控制(如自动谪节励磁.自动切除故障线路等)来达到对现代化电力系统运行的要求了.为了合理监视、控制和协调日益扩大的电力系统的运行方式和及时处理影响整个系统正常运行的事故异常情况,人们在形成电力系统的最早阶段,就注意到电力系统的远程监视和控制问题.并提出必须设立电力系统的调度控制中心.在开始阶段.由于通讯设备等技术装备的限制(如只有电话),调度人员需要花费很多的时间才能掌握有限的代表电力系统运行状态的信息.为了保证电力系统运行的可靠性,在事故情况下,除了继电保护装置、电源和负荷的紧急控制装置外,差不多完全依靠调度人员和发电厂、变电所的运行人是根据这些有限的信息和运行经验,作出判断,再进行电力系统的调度和操作.在这一’发展阶段.电力系统的很大一部分监视和控制功能是由电力系统中所属发电厂和变电所的运行人员直接来完成的.所以,在这一阶段,电力系统监视和控制的快速性和正确性都受到一定的限制.

  随着电力系统的避一步扩大和复杂化,要求调度人员利用原有的技术装备,在很短前时间里掌握这样复杂多变的电力系统运行状态,并作出正确的判断是裉困难的,甚至是不可能的.远动技术和通讯技术的发展,使电力系统的实时信息直接进入调度控制中心成为可能。调度人员可根据这些信息迅速掌握电力系统的运行状态,及时地对电力系统运行方式的改变作出决定,并能及时发现和迅速地处理所发生的事故。但是,在复杂的事故情况下,要求调度人员能及时地掌握和分析这么多信息,并迅速地作出正确的判断往往是很困难的.在某些情况下,反而由于大量信息的出现,使调度人员不知所措,以致延误了事故处理的时间,甚至会作出错误的决定,导致事故的进一步扩大.同时,无人值班的发电厂和变电所的发展也加重了调度控制中心的任务.因此,电力系统的运行实践向人们提出了使电力系统监视和控制进一步自动化的要求。在六十年代.开始应用数字式远动设备来代替传统的模拟式远动设备.使信息的收集和传输技术在精度、速度和可靠性上都有了一个很大的提高,使调度控制中心能正确,迅速而经济地得到调度控制用的电力系统实时数据.远动装置从1对1发展为1对N的集中控制方式,使统一处理收集到的信息成为可能,并为信息与计算机的联系提供了方便.电子计算机和图象显示技术在电力调度控自动化系统控制中心的应用。使电力系统的监视和控制大为改观.在开始阶段,计算机与相应的远动装置及通讯设备组成的系统,主要用来完成电力系统运行状态的监视(包括信息的收集、处理和显示)、远距离开关操作、自动出力控制及经济运行,以及制表、记录和统计等功能,一般称为监视控制和数据收集系统(SCADA--Supervisory Control and Data Aquisifion).如上所述.自六十年代后期国际上出现很多太面积停电事故以后,电力系统运行的安全性已成为人们注意的中心.解决电力系统运行的安全问题,除了要从电力系统的结构、设备的质量及其维护,各种保护措施和自动装置等方面进行努力以外,关键在于加强全系统的安全监视、分析和控制,在出现任何局部教障后,能迅速处理和恢复正常运行,不使任何局部的故障扩大为全系统的事故。同时,应尽可能做到 防患于未然。,即应在计算和分析当前运行状态的基础上估计出各种可能发生的故障,预先采取措施,以尽可能涟免事故的发生和发展.就当前的技术水平而言,对电力系统的安全控制要求能做到自动控制功能和人工控射功能的合理配合,使运行人员成为整个电力系统控制系统的有机组成部分.这个控制系统不仅能综观全局,完整地了解全系统当前的运行情况,同时在计算机及其外围设备的帮助下,能保证在正常和事故情况下及时而正确的作出控制的决定.这种包括SCADA功能、安全控制功能以及其它调度管理和计划功能的系统称为能量管理系统(EMS---Energy ManagWnentSystem).利用这些先进的自动化系统,运行人员已从过去以记录为主的状态转变为较多地进行分析。判断和决策,而由计算机取代日常的记录事务。此外,近一、二十年来,由于电子计算机及其附属设备价格的相对大幅度下降,使电网调度自动化所花费的投资可在很短的时问内回收,例如,有人估计使用计算机后经济调度的效果,可使调度自动化所增加的投资在3~5年内回收,而防止事故的发生和扩大所减少的损失则是不可估量的。根据美国l9家公司的统计,电网调度自动化的投资平均3.8年即可回收,而系统使用年限平均为I3.7年.最少8年,最多达20年。因此,电网调度自动化是一硬投资少、见效快,能提高电力系统安全运行水平并获得较大经济效益的有力措格.

  目前世界上已有200多个电力系统应用了以计算机为核心的先进的自动控制系统,几乎全部或部分承担了调度人员可能涉及的所有各方面工作,大大减轻了运行人员的劳动强度并提高了运行水平,成为实现电力系统自动监视和控制不可缺少的手段。我国自六十年代末就在华北,东北、华东电同的调度控制中心开始应用电子计算机,并子1978年8月在京.津、唐电阿第一攻实现了国产电子计算机对电网进行实时安全监视.近年来,我国在引进国外先进技术(包括设备)和自行设计与开发前基础上,各跨省电力系统及一部分省级和地区电力系统也进行了电力系统调度和控制自动化的研究和实践,不同程度地实现了信息的采集、传输,处理.监视、显示、打印等功能.在第七个五年计划期回(1986一一1990年),要求6个大区调度所、23省级调度所以及50个地区调度所实现不何程度的用计算机监视和控制的自动化调度系统.可以预期,在不远的将来,我国电力系统自动监视和控制水平将会很快接近和赶上世界先进水平,使我国电力系统的运行水平大大提高一步。




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