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1、第十三讲 调度自动化,马 静 Office:J5B309 Tel:15801659769 Email:,North China Electric Power University,page2,2019/9/29,静态状态估计,North China Electric Power University,page3,2019/9/29,电力系统状态估计必要性,数据不齐全 为使数据齐全必须所有厂站均安装RTU，这将使RTU数量、远动通道、变送器的数量大大增加，设备投资相当昂贵，目前不齐全。,数据不精确 数据采集和传送的每个环节如CT、PT、变送器、A/D转换都会产生误差，这些误差会使相关数据变的相互
2、矛盾，不便取舍。,受干扰会出现错误数据 干扰总是存在的，尽管采取了滤波和抗干扰的方法等措施，但个别错误仍再所难免，这里所说的错误不是误差，而是完全不合理的数据。,North China Electric Power University,page4,2019/9/29,状态估计的作用,提供母线上电压幅值、相角和功率的估计值 完成网络拓扑分析 完成不良数据的检测去除 完成遥测和遥信功能的检测 提高量测系统的可观测性 母线负荷预测模型的维护等,North China Electric Power University,page5,2019/9/29,状态估计与潮流计算的区别,状态估计在剔除不良数据
3、后进行，相当于多次潮流计算。 潮流计算建立在状态估计上，状态估计比潮流计算更准确。 潮流计算是状态估计的特例，当原始数据少到与未知数据相同时，二者相同。,North China Electric Power University,page6,2019/9/29,状态估计定义,系统中能够表征系统特性所需的最小数目的变量称为状态变量。 状态估计是利用实时量测系统的冗余度来提高精度和自动排除随机干扰所引起的错误数据，估计出系统运行状态。 1970年F.C.Schweppe等人提出电力系统最小二乘状态估计算法,70年代初期，Larson和Debs在绑那维尔电力公司展开卡尔曼逐次滤波状态估计的研究,No
4、rth China Electric Power University,page7,2019/9/29,状态估计,哪个对？,一个例子: (见右图) 已知电阻10欧姆，V=9.8伏，I=1.05A，确定估计电流。,North China Electric Power University,page8,2019/9/29,状态估计,最小二乘法（LS）,North China Electric Power University,page9,2019/9/29,最小二乘估计（LSE）,满足上述目标的 称为x的最小二乘估计值,对量测方程,建立目标函数，求极小值,North China Electric
5、Power University,page10,2019/9/29,最小二乘估计示例,测量值： I=1.05A=1.05p.u.， U=9.8V=0.98p.u., P=9.6W=0.96p.u. 量测方程： Z1=x+v1 Z2=Rx+v2 Z3=Rx2+v3 状态量x为电流I,North China Electric Power University,page11,2019/9/29,最小二乘估计示例,令,目标函数： Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x) 2+(0.96-x2 ) 2,North China Electric Power University,page1
6、2,2019/9/29,最小二乘估计示例,状态的估计值x=0.9917 量测的估计值： 电流I=x=0.9917p.u.=0.9917A 电压U=Rx=0.9917p.u.=9.917V 有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835W 量测容余度提高后，电流量测的估计误差：,真值 量测值 误差 估计值 误差 估计值 误差 .05 0.05 1.015 0.015 0.9917 -0.0083 例 例,North China Electric Power University,page13,2019/9/29,加权最小二乘估计,W=diag(W1,W2,Wm),新目标函数：,若事先知道量测值
7、的精度，可给精度高的仪表赋较大的权值，以提高估计精度,North China Electric Power University,page14,2019/9/29,状态估计,方法2：加权最小二乘法（WLS）,North China Electric Power University,page15,2019/9/29,电压无功综合控制,维持供电电压在规定范围内 220kV母线正常是0%-10%，故障-5%-10%。 35-110kV母线正常是-3%-7%，故障-10%-10%。 10kV母线合格范围是10-10.7kV。 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。,North C
8、hina Electric Power University,page16,2019/9/29,电压无功综合控制,保持电力系统稳定和合适的无功平衡 主输电网络实现无功分层平衡，地区供电网络应实现无功分区就地平衡。 保证在电压合格的前提下使电能损耗最小 为了达到以上目标，必须增强对无功功率和电压的调节能力，充分利用现有的无功补偿设备和调压设备，合理优化调控。 发电厂：励磁系统；变电站：调相机和静止无功补偿器（少），并联电容器和分接头（多）,North China Electric Power University,page17,2019/9/29,无功可控设备,North China Elect
9、ric Power University,page18,2019/9/29,变电站VQC装置原理,九区图,North China Electric Power University,page19,2019/9/29,直流潮流法的近似处理,对于输电线ij，支路有功潮流,忽略电阻rij，则:,忽略支路对地电容,很小，令,North China Electric Power University,page20,2019/9/29,直流潮流法,支路方程:,节点方程:,B0阵的元素:,North China Electric Power University,page21,2019/9/29,直流潮流法
10、的特点,求DC潮流不需要迭代，只需求解一次方程，计算速度快 DC潮流只能计算有功潮流的分布，不能计算电压幅值，有其局限性 DC潮流要满足假设条件 (1)rijxij (2)相邻母线的相角差很接近 (3)各母线的电压在额定值附近 (4)支路对地电容很小,North China Electric Power University,page22,2019/9/29,外网等值,网络划分,等值网络法保留待研究系统的全部网络结构，而对外部系统则进行尽可能的简化。 外部系统的节点数与线路数目都比待研究系统大很多，因此等值网络法可以大大降低安全分析中导纳矩阵的阶数与状态变量的维数。 有利于减少计算机的容量和提
11、高每次分析运算速度。,等值作用：,North China Electric Power University,page23,2019/9/29,预想事故分析,预想事故分析是针对预先设定的电力系统元件（如线路、变压器、发电机、负荷和母线）的故障及其组合，确定他们对电力系统安全运行产生的影响。主要功能： 按调度员的需要方便的设定预想故障。 快速区分各种故障对电力系统安全运行的危害程度。 准确分析严重故障后的系统状态，并能方便而直观的展示结果。,North China Electric Power University,page24,2019/9/29,预想事故分析,自动故障选择 定义：按元件退出运
12、行(开断)对系统安全性影响的严重程度排序 被开断的元件 串联支路输电线和变压器 并联支路发电机和负荷 严重程度指标 有功支路过负荷 节点电压越界 丢失负荷,North China Electric Power University,page25,2019/9/29,预想事故分析,基态网络,开断,元件,North China Electric Power University,page26,2019/9/29,预想事故分析,支路（线路，变压器）开断 网络结构发生变化，迭代矩阵改变，注入功率不变,发电机，负荷开断 网络结构不变化，只改变注入功率,实际电力系统中，一个元件故障引起自动装置或继电保护动
13、作，引起连锁反应，动作的元件不只一个，而是多个，动作也不局限于开断，也有投运（如备用电源自投）。此时应综合考虑动作元件，修正迭代矩阵和注入功率。,North China Electric Power University,page27,2019/9/29,变电站自动化基本含义,变电站自动化定义：,IEC T57技术委员会正式采用的术语,变电站二次设备按功能分为四大模块: 继电保护及自动装置; 仪器仪表及测量控制; 远动; 当地监控。 变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控
14、制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。,North China Electric Power University,page28,2019/9/29,变电站综合自动化的特点,利用微机和大规模集成电路组成的自动化系统代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏。,利用微机保护代替常规保护。,能采集完整的运行信息，利用计算机的高速计算与逻辑判别能力实现监视、控制、运行报告等功能。,功能综合化、结构微机化、监视屏幕化、运行管理智能化。,North China Electric Power University,page29,2019/9/29,变电站自动化的基本内容,电气量的采集和电气设备(如断路器
15、)的状态监视、控制和调节。,实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站正常运行和安全。,发生事故时，由继电保护、安全自动装置和故障录波器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切除故障设备和完成事故后的恢复操作。,高压电气设备本身的在线检测信息,变电站自动化的内容,North China Electric Power University,page30,2019/9/29,变电站自动化的基本内容,输电线路保护,电力变压器保护,母线保护,电容器保护,自动重合闸,继电保护构成,1、继电保护的功能,North China Electric Power University,page31,2019/9
16、/29,变电站自动化的基本内容,通信功能,对时功能,存储各种保护整定值功能,故障自诊断、自闭锁和自恢复功能,1、继电保护的功能,North China Electric Power University,page32,2019/9/29,变电站自动化的基本内容,实时数据采集 与处理：,运行监视功能：,变电站的运行工况和设备状态进行自动监视，即对变电站各种状态量变位情况的监视和模拟量的数值监视,2、监视控制的功能,North China Electric Power University,page33,2019/9/29,变电站自动化的基本内容,事故顺序记录与事故追忆功能,控制与安全操作闭锁功能
17、,谐波的分析和监视功能,2、监视控制的功能,故障测距与录波功能,North China Electric Power University,page34,2019/9/29,变电站自动化的基本内容,无功和电压自动控制,自动低频减载,备用电源自投控制（BZT）,小电流接地选线,3、自动控制装置功能,North China Electric Power University,page35,2019/9/29,变电站自动化的基本内容,变电站自动化系统的现场级通信,变电站自动化系统必须兼有RTU的全部功能 1 能够将所采集的模拟量和状态量信息，以及事件顺序记录等远传至调度中心； 2 能接收调度中心下达的各种操作、控制、修改定值等命令,4、远动及数据通信功能,