电业局调度自动化项目可行性研究报告.doc
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1、第一章 绪论1.1研究背景第27届全国电网调度运行工作会议以来,随着电力体制改革工作的不断深入、全国联网进程的加快、三峡首批机组的相继投产、调度机构的达标创一流工作的深入开展,以及全国电力二次系统安全防护工作的开展,我国的电网调度自动化专业的各项工作取得了较大的进展。电网调度自动化系统的通道数量质量以及厂站信息的质量和设备的运行的可靠性和管理技术不断提高,调度自动化主站相关系统的建设、运行和应用及管理水平也普遍提高,标准化、规范化及其应用工作不段深入,电力二次系统安全防护和管理工作取得了初步成效,电网调度自动化系统和其管理系统在电网的安全、优质、经济运行中发挥的作用越来越大。与此同时,调度自动
2、化系统的内涵和外延已经发生了较大的变化,调度自动化专业正面临着新的形势、要求和发展机遇。由于电网调度自动化机构近年来业务发展较快,投入运行的系统和提供信息内容也越来越多,为了满足功能的完善和扩充及安全需要,必须对原有系统做出改造和扩充。现代化管理以信息化作为一个最基本、最直观的衡量标准,全面实现调度生产运行、控制、管理等各个环节的信息化,是调度系统信息化的工作目标。由于需要对调度生产管理工作的各个环节实现信息化的管理,因此决定了调度信息化工作与电网调度系统各个专业、特别是与调度自动化专业的密切关系。如何构建一个支持和服务于电网调度生产运行管理各个专业和部门的综合信息化工作平台,最大限度地实现信
3、息的共享,提高调度生产管理的效率,调度系统将成为一项非常重要的工作。随着计算机技术、控制技术及信息技术的发展,电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制、地理信息技术将迅速进入电力系统自动化领域,而信息技术和管理技术的发展,不仅会推动电力系统监测控制的发展,也会推动电网调度自动化向更高水平发展。电网调度自动化系统的功能将更加强大,更加完善,更加实用,在电网运行中发挥更大的作用。1.2研究的目的和意义.实现变电站综合自动化,可提高电网的安全、经济运行水平,减少基建投资,并为推广变电站无人值班提供了手段。随着电网复杂程度的增加,各级调度中心要求更多的信息,以便及时掌握电网及变电站的运行情
4、况,为提高变电站的可控性,要求采用更多的远方集中控制、集中操作和反事故措施等。利用现代计算机技术、通讯技术等,提供先进的技术装备,可改变传统的二次设备模式,实现信息共享,简化系统,减少电缆,减少占地面积。电网调度自动化理论研究是实践的前提,本人在分析了调度自动化发展趋势及前景,深入研究了电网调度自动化理论部分。现以XX市电业局实现电网调度自动化这一项目,运用所学专业知识和工作经验,对此项目进行研究和设计管理,本论文对电力工作人员,尤其是电网调度自动化工作人员有一定的参考价值。1.3国内外研究及实践现状1.3.1国内研究及实践现状针对当前的电力系统还不完善的现实,国网适时提出了建立电力市场技术支
5、持系统的总体功能要求,阐述了电力市场技术支持系统的基本构成、主要功能及各子系统相互之间的关系,发电侧电力市场由电能量计量系统、交易管理系统、结算系统、合同管理系统、即时信息系统、数据网络系统、发电报价系统组成。电力市场的技术支持系统与EMS分设并相互交换信息,是十分成熟的技术方案1。目前,山东、浙江、上海等电力市场试点单位的技术支持系统的建设工作已经初具规模,能够满足发电侧电力市场初期的需要。浙江中调还积极开发了厂、站端的电量采集装置ERTU,性能达到国内先进水平。其他网、省调也积极地为即将开展的电力市场做准备,在开展模拟市场的工作中,西北网调,广东、内蒙、辽宁、湖南、四川、安徽、甘肃等省调在
6、电力市场中发挥着重要作用,成为电网经营的核心成员,为电网创造了巨大的经济效益2。现在发电厂、变电站自动化监控系统大部分总装机容量250MW以上水电厂、单机容量200MW以上火力发电机组及220千伏变电站已配备了计算机监视/控系统,分布控制系统(DCS)已成为发展方向。单机容量100200MW的火力发电机组,尤其是国产125MW、200MW 和 部分300MW机组。通过热控系统及相关工艺设备的技术改造,改善机组的可控性和运行安全性,提高机组自动调节的投入率和保护动作的正确率,为实现电网AGC功能创造了条件3。 现有大中型水电厂正在逐步实现机组实时监控,快速启停、转换、调节,事故诊断和处理,实现远
7、方操作,实现水电厂的无人值班。大部分220千伏及以上变电站已实现计算机监控,实现少人值班;110千伏及以下变电站和有条件的220千伏变电站尤其是城市变电站逐步实现无人值班,大部分抽水蓄能电站采用计算机监控系统。发电厂、变电站的监控数据均可提取出来为加工、分析提供基础数据4。调度自动化系统的应用大大提高了生产过程自动化水平,减少了运行人员,显著提高了劳动生产率,具有非常明显的经济效益。由于大部分使用的监控系统采用了国外的先进技术,因此某些单项指标基本达到了国际水平,但在整体应用上差距还很大。目前全国32个网省(市、区)调,240个地调和500多个县调都已配备了计算机监控系统。国调、网调、省调的自
8、动化系统已达100%,地调自动化系统已装备90%,县调自动化系统已装备35%。29个网省局、170个地区供电局、110个县电业局的调度自动化系统的安全监视功能(SCADA)通过了实用化验收。以此为基础在能量管理系统(EMS)、配电管理系统(DMS)以及在具有自主版权的支持软件平台和高级应用软件开发和工程化应用方面,进行了卓有成效的工作,取得了很大进展,有些成果达到国外同类产品的先进水平5。电网调度自动化系统的投入运行,实现了大电网的区域电力调度,促进了电网安全、优质、经济的运行和劳动生产率的提高,具有显著的经济效益。电力工业管理体制改革的进一步深化,电力事业的发展,不断对电网调度自动化提出新的
9、要求,电网的运行和控制越来越依赖于完善、先进和实用的调度自动化系统和管理技术。同时,现代科学技术日新月异,许多新理论、新方法、新器件不断出现,也为电网调度自动化技术的不断进步和设备的不断更新提供了技术和物质的保证。现代电网调度自动化系统的内涵也在不断丰富、发展,不仅包括EMS、DMS以及电能量自动计量系统、水调自动化系统,还将包括电力市场技术支持系统等有关内容6。随着变电站综合自动化的发展进程,无人值班、无人值守变电站不断增多,生产现场的可视化及环境监控问题,如防火、防盗、防渍、防爆等就显得不容忽视,而远动系统传统的四遥功能遥测、遥信、遥控、遥调却不能达到这一目的。于是,具备警戒作用的遥视功能
10、便成为现代远动系统的一项新内容。现代计算机技术、多媒体技术和通信技术的发展,已能成熟地实现图像、声音信号的数字化,以及对音像信号的处理和远距离传送,从而使远动系统增加遥视在技术上成为可能。遥视功能主要是实现在调度中心观看生产现场的实景,同时还应具备警戒甚至能启动安全设施的功能,如启动消防系统、排水系统、音响警告非法闯人者等7。电力市场的发展对远动技术的要求:要实现电力的市场竞争,除立法、组织、经营、管理的改革外,电力系统自动化和信息化是支持电力市场发展的技术手段,这时远动技术将面临重大变革。如预报竞争入网电价及用电要求、用电量申报、电价变动实行对用户电费透明等8。而且,管理和自动化的信息都要求
11、图声并举。因此,自动化的终端和渠道将和管理信息系统(M15)的终端和渠道共同实现宽带联网,以便能及时可靠地处理用户和供电点之间的各种信息传递,使电网能公开开放,电力供需之间能自由选择,实现快速查询、处理的服务机制。1.3.2国外研究及实践现状国际上最新的调度方面技术是把调度自动化和变电站自动化作为一个大系统一体考虑,总体来说较为成熟领先,综合IEC61970和IEC61850标准9。采用的技术如下:工业IT技术全面采用;IEC61850、IEC61970国际技术标准;嵌入式硬件和软件技术;纯面向对象技术;SOA(Service Oriented Architecture)面向服务架构;丰富互联
12、网应用程序RIA(Rich Internet Application)的智能客户端技术;实时对象(内存)数据库;实时信息总线(面向WAN/LAN);集成路由器、防火墙、SSL(数字加密)等一般我们将GIS系统划到配电自动化系统中,国外配调一体化的系统也有,GIS系统一般包括:AM(Automated Mapping)/FM(Facilities Management)/GIS(Geographic Information System),电力系统的设备管理和分析设计人员一般需要面对两类资料:一类是地图,在地图上标注的地物和地理坐标紧密联系在一起,如变电站、用户、杆塔等电力设备或设施位置,称为空
13、间定位数据;另一类是电力设备或设施运行情况与潮流分布等数据,它们和地理坐标无法直接联系,是非空间定位数据,称为属性数据。GIS系统的主要功能就是能综合分析与检索空间定位数据,利用数据库技术把地物的空间定位数据与属性数据一一对应起来,从而提高调度员与设备维护人员了解设备工况与处理设备故障的能力。自动绘图(AM)就是通过扫描仪、数字化仪等输入设备将地理图形输入计算机;设备管理(FM)就是在地理背景图上绘制各种电力设备或设施,以检索其坐标位置和包括实物图片在内的全部有关技术档案。当某个监控端打开某监控Server(变电站的)端监视控制画面以后,该监控端便能够获知所有该监控Server下的事件,报警,
14、监测值等信息,同时,也可以对该监控Server下的设备进行控制;当某个监控端打开控制中心Server端的监视控制画面以后,该监控端能够接收到所有该网络中所有监控Server下的事件,报警,监测值等信息,如要对某个变电站进行控制,通过对该变电站图形的点击,直接打开一个新的插口而成为该监控Server的远程客户端,和该站的当地监控后台一样进行控制操作。因此在Web SCADA中使各子站的集中监视控制,非常方便10。1.4 研究的主要内容和方法1.4.1研究的主要内容本论文以电网调度自动化项目的特点为出发点,以XX市电业局调度自动化工程为研究对象,结合设计管理一般研究与实施过程,把所学到的科学分析方
15、法和实践操作方法应用于本项目的可行性研究中,在借鉴成功实例经验基础上,发现不足和不完善的地方,采取新的措施和方案加以改造和创新。研究确定了XX电业局调度自动化项目设计原则及标准,提出了XX电业局调度自动化项目主站及子站设计方案,并从组织措施、基础数据采集及技术支持角度提出了切实可行的技术方案。1.4.2研究的主要方法本文以项目管理理论与方法为依托,综合运用系统分析分析方法及定性分析与定量分析相结合的方法,对XX市电业局调度自动化工程项目方案进行了设计。1系统分析方法 运用系统的观点和方法对XX市电业局调度自动化项目设计的技术和管理问题进行了全面系统的分析。XX市电业局调度自动化项目在选择调度定
16、位、技术支持、图形界面、原有设备利用、系统增容等方面采用系统分析的方法论证其技术员方案,不仅满足于现有的工作需要,还可适应将来发展需要。2定性分析与定量分析相结合 本文以调度自动化理论和XX电业局电网实际情况为基础,对XX电业局调度自动化项目主站设计和子站设计方案进行定量分析,摸清原有子站的设备情况,对原有子站进行评估,对主站设备进行定性和定量分析,对主站设备进行评估,对项目的管理问题和管理方案进行可行性分析。第二章 电力调度自动化相关理论2.1电网监控与调度自动化在电力系统中的地位与作用现代电网调度自动化监控地位和作用非常重要,其基本内容有:调度中心为了掌握电网正常运行工况、异常及事故状态,
17、为了安全、经济调度和控制提供依据,必须对电网实现以保证安全运行为中心的运行监视,所以称为安全监视。按部颁有关法规、规程的要求和调度的需求,主要内容为:网调、省调要监视电网的频率、电压、潮流、发电与负荷容量、电量、水情河水位等参数;监视断路器、隔离开关、带负荷调压变压器调压分接头以及发电机组等设备的自动调节装置的工作位置状态,主要保护河岸11全自动装置的动作状态等信息。地、县调和集控站运行监视的内容相对少一些,但对于大型的地调,所需的信息量仍然较多。运行监视的内容通过屏幕显示、动态调度模拟屏、打印、拷贝、记录及绘图等多种手段完成。电网经济调度的任务是在满足运行安全和供电质量要求的条件下,尽可能提
18、高电网运行的经济性,合理地利用现有能源和设备,以最少的燃料消耗(或费用、成本),保证安全发供电12。因此,网调和省调要在按规定保证电网的频率和电压质量的前提下,使发电煤耗、水耗及网损最小,即发电成本最低,同时又能保证一定的备用容量,因而网调和省调要进行负荷预测,实现经济负荷与最佳负荷分配,制定发电机华语负荷曲线提供依据;实现水库经济调度与最优潮流分配,为在最佳水能水量综合利用的条件下,使水耗与网损最小。对于地调,则以实现负荷管理及其经济分配为基本内容,还要定时进行电压水平和无功功率分配的优化运算,用以提高电压质量、降低网损,在尖峰负荷时要平衡馈线负荷以降低线损,在有条件的地区电网内,还要实现降
19、压变压器的经济运行,以实现小型梯级水电厂的经济运行等内容13。经济调度的各种内容,需要同运行监视、自动控制、安全分析密切结合才能付诸实施。进行安全分析是对电网在正常和异常运行的状态进行分析及对事故发生前的状态预测和事故发生后的状态分析,是保证电网安全稳定运行的重要内容。当电网发生事故后,在实现事故顺序记录、事故追忆等功能的基础上,通过分析,跟踪事故的发展、参数的变化,保护和自动装置及断路器的动作情况,从而提出事故处理的对策,以达到缩短事故处理时间,防止事故扩大的目的。在地区电网发生事故时,还可以通过对配电网的故障分析和实现在线预操作,及时处理事故,改善地区电网的安全运行水平。此外,通过调度员的
20、培训模拟,进行事故预想与事故演习,有效地提高调度人员运用调度自动化系统处理事故的临战能力14。电网调度自动控制是在运行监视的基础上,对电网的安全与经济运行实施调节或控制。控制信号自上而下发送给厂、所或下级调度。这类控制范围很广,但主要是对断路器及其它发送发变电设备,例如,发电机、调相机、带负荷调压变压器、电力补偿设备等,通过调度人员实现遥控、遥调或自动实现相应的闭环控制或调节。上述电网调度自动化基本内容是紧密相关的,不论哪一级调度中心都必须以实现电网的全面运行监视为前提,根据各自的特点和需要,积极充实完善,以达到实现电网调度自动化的目的。2.2 调度自动化系统的基本结构和基本功能2.2.1调度
21、自动化的基本结构电网调度自动化从整体方面看主要由调度主站(调度中心)、厂站端、通信三大部分组成,系统结构如图2-1所示:市调度通讯网 厂站 厂站 县调度 通讯网站 通讯网络县调度 厂站厂站 图2-1电网调度自动化系统结构图电网调度自动化系统按基本功能划分为7个子系统: 1.数据与信息的采集系统: 前置机、远动终端、调制解调器、变送器。2.数据与信息的处理系统:主控计算机、外存储器、输入输出设备、计算机信道接口。 3.数据与信息的传输系统: 主站与厂站通信:有线、载波、光纤、短波、微波及卫星地面站。主站与主站通信:有线、光纤、微波及卫星地面站15。4.人机联系系统: 彩色屏幕显示器、打印机、拷贝
22、机、记录仪表、绘图机、调度模拟屏、调度台。 5.监控对象的相关系统: 发电机组的成组自动操作与功率自动调节装置、机炉协调控制器、带负荷调压变压器分接头、电压与电流互感器、断路器的控制与信号回路、继电保护与按全自动装置的出口信号回路。 6.不停电电源系统: 交直流整流器、直交流逆变器、配套的直流蓄电池组。 7.安全环保系统: 防雷与接地、防火与灭火、防电磁干扰与防静电干扰、防噪声与防震、空调与净化、防盗与防鼠。2.2.2电网调度自动化系统硬件构成电网调度自动化系统硬件主要由前置服务自、主服务器、WEB服务器、通讯服务器等主要硬件构成,服务器主要是按工作方式进行分类。1.主/备前置通讯机通讯前置机
23、负责数据采集、规约解释、数据处理以及接收并处理系统的控制命令。2.主/备服务器 服务器存放整个系统的实时数据、历史数据及应用数据,为主/备前置通讯机、调度员工作站、后台工作站提供数据库服务,充当应用服务器。服务器另外对各工作站的工作状态进行监控,管理计算机网络设备和SCADA系统终端设备(如打印机、显示器、投影仪等),监控系统的任务进程,提供事件/事故报警,监视网络通讯等。 3.WEB浏览服务器 本系统中配置WEB服务器提供WEB主页实时画面公布。这种方式使得网上的工作站无需任何专用程序支持,使用Windows内置的IE浏览器即可浏览实时数据16。 4.Nport通讯服务器 Nport Ser
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