电力系统基础知识

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网络等值
短路电流
暂态稳定
能量管理系统和调度员培训仿真系统的关系
调度员培训模拟 调度室 电力系统 模型 电 力 系 统 模 型 教员 系统 教员 学 员 调度室模型 网络分 析 发电控 制 网络分 析 发电控 制 调 度 员 电力系统
电 力 系 统
数据收 数据收 集 集 软件平台 硬件平台
WAMS的应用功能及数据流程 的应用功能及数据流程
• 力率S=P+jQ
电力系统运行参数-电压、电流
• 电压过低-设备无法正常运行 • 电压过高-损坏用电设备 • 电流过大-损坏发供电设备
电力系统运行参数-频率
• • • • • 全网统一50HZ 偏差允许在正负0.05HZ f=50HZ 发电、用电平衡 f 偏大 ,发电大于用电,要减少发电。 f 偏小, 发电少于用电,要增加发电或 者甩负荷
能量管理系统给谁用
• 供电局的调度人员通过能量管理系统监视和 控制整个电网 • 方式通过对电网运行的历史数据,确定未来 一段时间电网的运行方式。
– 运行方式:在考虑电网安全、稳定、经济运行的 前提下确定电网接线方式,出力和负荷的安排以 及检修等。通过开关、刀闸的分合改变实际运行 方式
• 规划部门通过电网运行的历史数据,规划未 来电源、电网的建设。 • 能量管理系统是DMIS等其他系统的数据源。
电力系统运行参数-负荷
• 工业用电
– 电动机、电冶炼等
• 民用
– 照明、空调、热水器……
电力系统的功率分布-潮流分析
变电站 P+jQ
P+jQ P+jQ
wk.baidu.com
P+jQ 变电站 ~ P+jQ P+jQ P+jQ 变电站 P+jQ P+jQ
变电站
P+jQ P+jQ ~
变电站
变电站
电能质量
• • • • 频率 电压 谐波 三相电流、电压不对程度
能量管理系统是什么
• 采集远程变电站、电厂的数据,对一、二次设备进行 监视 • 对变电站、电厂进行控制。 • 对采集的数据进行二次处理,包括统计、计算。 • 对原始数据和经过二次处理的数据展现出来。譬如通 过图形、报表等形式、告警、音响、短信等手段。 • 对原始数据进行高级分析并进行必要的控制调节,包 括状态估计、潮流计算、负荷预报、自动发电控制、 电压无功优化、安全调度、经济调度等。
发电厂种类
• 火电厂
– 燃料有油、煤、天然气 – 原理:燃料烧水,水变冷,汽推动汽轮机, 汽轮机轴带动发电机轴转动发电。布置结 构上是水平布置
• 水电厂(站)
– 靠水库的落差推动水轮机,水轮机带动发 电机发电。布置结构上是垂直布置。
发电厂种类
• 抽水蓄能电站
– 河上下游有下蓄水库/蓄水池,低负荷时, 水从下库用机组存到上库,作为抽水机; 高峰用电时,上库放水,机组发电。
模拟屏
调度员培训仿真子系统
DTS服务器 DTS工作站
PAS服务器
SCADA/AGC
数据库镜像
历史数据服务器
II区交换机 (已有)
网关工作站
磁盘阵列
1 1
调度自动化系统
1 1
主 交 换 机
WEB服务器 物理隔离 数据采集 服务器
GPS
报表编制子系统(PC)
III区交换机 (已有) 防火墙
外网路由器 系统管理、开发工作站 数据采集装置 RMIS/电量
EMS系统包含的内容
• SCADA(Super Control and Data Acquisition) • 通信(前置/FES) • AGC • PAS • DTS
典型能量管理系统的配置结构
江 苏 省 调 调 度 自 动 化 系 统 ( E M S ) 结 构 示 意 图
双屏调度员工作站
打印机 大屏幕控制器
• 配电网
– 高压配电网:110kV(国内)/35kV/66kV – 中压配电网:10kV/20kV(极少地区) – 低压配电网:380V/220V
电网-电力系统的层次 ~ ~ ~
升压变 电厂
输电网
降压变 大中用户
高压配电网
降压变 低压配电网
发电厂结构
• 火电厂结构 • 水电厂结构
励磁机 闸门 发电机
外网
实时数据采集子系统
管理与开发子系统
能量管理系统的典型体系结构
EMS 各应用 DMS 各应用 WAMS 各应用 …
应用层
• 满足各应用的 运行需求; • 为所有应用提 供公平服务; • 与应用相对独 立,专门的平 台开发部;
公共服务
图形 报表 权限 告警 WEB 系统 工具 工具 管理 服务 服务 管理 基于CIM/CIS的数据总线 符合IEC61970、IEC61968的集成总线
平 台 层
数据总线 集成总线
操作系统层 硬件层
Tru64 UNIX
IBM AIX
SUN Solaris
HP-UX
Windows
HP-Alpha
IBM
SUN
HP-Itanium
PC
典型能量管理系统的数据流
能量管理系统中高级应用的位置
EMS应用软件包括: 应用软件包括: 应用软件包括 数据收集级
SCADA,收集数据、监控。 ,收集数据、 总体信息,分析、控制 总体信息,分析、控制— AGC、 AGC、负荷预测等。 分析、 全面信息,分析、控制— 状态估计、调度员潮流等。 状态估计、调度员潮流等。 DTS模拟、培训、研究。 模拟、培训、研究。 模拟 电能质 量 安全性 经济性 稳定性
电网结构-线路
• 架空线 • 超高压线路上的分裂导线、双四线
电力系统运行参数
• • • • • • • 电压(U) 电流(I) 有功(P) P 无功(Q) 频率(f) 负荷(L) 功角(φ)
电力系统运行参数-功率
• 直流功率 P= UI • 交流功率
– 有功P=UI cosφ – 无功Q=UI sin φ – 三项有功P= 3 UIcos φ
D
安全稳定在线定量分析 基于综合信息的电网事故分析 预防控制在线辅助决策 事故时三态数据 整合和管理 紧急控制在线预决策 数据汇集 状态估计 低频振荡在线抑制和预防
怎么办 ?
B
故障信息 管理系统 EMS系统
状态估计实 时数据
C
事故处理辅助决策支持 事故恢复辅助决策支持
配网系统在整个电力自动化系统中的 位置
水库
水轮 机 调节阀 蓝线表 示水流
电网结构-变电站
• 变电站的主要一次设备
– – – – – – – 变压器(两卷变、三卷变、自耦变) 母线 开关 刀闸 电容器:并接在母线上以提高电压。 电抗器:并接在母线上以降低电压。 避雷针
电网结构-接线图
电网结构-接线图
电网结构-接线图
• 接线图中设备 – 开关 – 刀闸 – 变压器 – 一母 – 二母 – 旁母 • 典型接线方式 – 1母+2母+旁母 – 2/3接线方式 • 旁路代概念和过程
能量管理级 高 级 应 用
网络分析级 培训模拟级
能量管理系统的高级应用软件
数据收集 实时模式 自动发电控制 安全约束调度 预想故障分析
状态估计
系统负荷预测 研究模式 发电计划 机组组合
母线负荷预测 潮 流
预想故障分析 最优潮流
安全约束调度 水电计划 检修计划 电 压 稳定 交换计划 燃料计划 调度员 培训模拟
电力系统的二次系统-四遥/五遥
• 遥测
– PT电压互感器 – CT电流互感器 – 变比
• 电压互感器变比:Kn=U1n/U2n • 电流互感器变比:Kn=I1n/I2n
• • • •
遥信 遥脉 遥控/遥调 第五遥:遥设,主要用于AGC对发电机出力 的控制。
电力系统的二次系统
• • • • 能量管理系统 电力市场营运系统 电力通信系统 各种信息管理系统
电力系统异常和事故
• 电流、电压、频率、参数越限 • 系统局部发生振荡:低频,次同步,串 联谐振 • 发电机、变压器、母线、线路短路故障, 线路断线故障。 • 线路绝缘子击穿 • 电压、频率和功角失稳
电力系统的二次系统
• • • • • • 仪表 继电保护 安全自动装置 稳定控制装置 变电站综合自动化系统 发电厂控制系统
• 其他电厂(电站)
– 核电站 – 风力电站 – 潮汐电站
电网
• 按照电压分级,电压越高,送得越远, 覆盖面越大。
V始
R I V末
V末= V始- I R P线损= I越小,末端压降就越小,线损就越小。
电网
• 输电网
– 特高压输电网:1000kV – 超高压电网:750kV/500kV/330kV(西北)/220kV – 次输电网(国外叫法):110kV
配电管理系统的主要应用
• 从EMS系统获取电网高端的实时信息和网络状 况 • 通过配电自动化系统实现对配网实时数据的 采集和网络分析 • 快速隔离故障、恢复供电。 • 通过AM/FM/GIS系统获取配网基础信息,实现 配电生产的正常运行维护 • 为调度提供停电停役管理、操作票工作票管 理、运行模拟分析等决策性的支持 • 为用电管理提供数据服务和决策支持
能量管理系统的发展方向
智能型调度 分析型调度 经验型调度 SCADA 预防性控制 EMS 正常状态 事故分析 处理决策 恢复决策
二次系统整合?
事故状态
谢谢!
电力系统基础知识
南瑞科技股份有限公司 彭晖
电力系统基础知识介绍
• • • • • • • • 电力系统的构成 发电厂结构 电网结构 电力系统主要运行参数 电能质量 电力系统异常和事故 电力系统的二次系统 能量管理系统/WAMS/DMS简介
电力系统的构成
• • • • 电力系统:发电厂+电网 电网: 输电网 + 配电网 输电网:变电站+线路 配电网:馈线、负荷开关—熔断器组合 电器、断路器、箱式变电站、自动重合 器、自动分段器、环网开关柜等
PMU 实时数据
PMU动态数据存储 PMU动态数据存储
关联的三态 历史数据
PMU子站
数据采集
辅助服务质量分析
怎么了 ?
低频振荡监视与分析 其它研究态应用 高 速 缓 存 区 电网动态运行监视
A
WAMAP 历史数据
低频振荡研究(原因和措施)
基于PMU的实时事故分析 基于PMU的实时事故分析
电网模型与参数校核
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