国家电网电力业务基础知识.ppt

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1、电力业务基础知识,汇 报 提 纲,电力系统电力企业电力系统运行电力系统计算电力系统计算机应用,一、电力系统,一、电力系统“电力系统模型”,单线图,一次能源,一、电力系统“电力系统模型”,单线图,一、电力系统“电力系统模型”,电力网,其中还包括为保证其安全可靠运行的继电保护和安全自动装置、调度自动化和相应的辅助装置。,三相A黄，B绿，C红。,一、电力系统“三相交流电”,三相对称三相不对称（电源对称但负荷不对称断开、短路）,一、电力系统“中性点接地”,若单相接地：未接地两相对地电压升高，可继续运行（2h），接地点电流3倍，可能引发“间歇性弧光”，,变压器消弧线圈,一、电力系统“厂站接线图”,一、电

2、力系统“真实的电力系统”,一、电力系统“真实的电力系统”,一、电力系统“在信息系统中的电力系统”,一、电力系统“最复杂的人造系统之一”,电能不能大量储存，生产过程“光速”连续，发、输、变、配电与用电瞬间完成。电能生产和消费随时保持平衡，发电容量满足负荷的变化。系统任何一点发生故障，会瞬间影响全系统，因此要求电力系统进行快速控制。电能和一般的商品的显著区别。,2004年我国新增装机容量4000万千瓦，总装机容量44000万千瓦，发电量21870亿kW.h，均居世界第二。,一、电力系统“电压等级”,国标GB156-80额定电压规定的电压等级：3、6、10、35、110、220、330、500、75

3、0 kV等。配电网按电压等级分类：0.4kV10kV特高压：1000kV及以上。百万伏级交流和正负800千伏直流。超高压：330、500、750 kV。高压35kV、110kV、220kV中压：310 kV。低压：0.4kV及以下。,一、电力系统“一次和二次”,一次：厂站设备分为一次设备和二次设备。一次设备（也称主设备）是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关（刀闸）、母线、电缆和送电线路等。二次：二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，包括继电保护和自动装置、测量仪表、通信、自动化系统等。,DMIS,一、电力系统“一次和

4、二次”,二次设备通过电压互感器（PT）和电流互感器（CT）与一次设备取得电的联系。一次设备连接而成的回路称为一次回路，二次设备连接而成回路称为二次回路。大二次系统：指用先进的计算机、通信、网络、自动控制等技术所建的，集传统各专业于一体的，无法分清专业界限的，为电网一次设备服务的各类二次系统的总称。,“二次重于一次”复杂，不稳，系列难题,一、电力系统“保护和自动装置”,二、电力企业,二、电力企业“几个重量级的电力企业（单位）”,两大电网公司：国家电网公司、中国南方电网公司。五大发电集团：中国华能集团公司(华能)、中国大唐集团公司(大唐)、中国电力投资集团公司(中电投)、中国华电集团公司(华电)、

5、中国国电集团公司(国电)。电监会：国家电力监管委员会。,二、电力企业“国家电网公司”,国调（国家电力调度通信中心）,生技处,网调、省调、地调、县调,信息办（信息中心，科信部）,二、电力企业“区域电网公司（网公司）”,网间联络线,二、电力企业“省级电网公司（省公司）”,二、电力企业“地区电网”,二、电力企业“所辖电网规模”,容量单位万千瓦,二、电力企业“调度（通信）中心内部”,中心领导：主任、副主任、总工、副总工。调度处（水调处）运方处市场处保护处自动化处：管EMS、TMR、DMIS等。通信处（移出）,二、电力企业“电力领域厂商”,南瑞（国网南京自动化研究院，现改名为“国网电力科学研究院”）：信

6、息系统分公司（信息所）。电科院（科东）：中电普华（信息所）。泰豪（深圳）。浙江雷鸟（杭州）。,三、电力系统运行,三、电力系统运行“基本运行要求”,安全、稳定、持续、可靠供电。优质电能：电能质量电压、频率、波形、三相对称性。经济：降低损耗，减少燃料，节约成本。环保。,电压：v（t）=Vm sint 电流：i（t）=Im sin（t-）功率（瞬时）：p（t）=v（t）i（t）2f：角频率：电压和电流间的相位差（相位角）,三、电力系统运行“一些电路基本概念交流电”,正弦波形,感性电路电流滞后电压，容性电路电流超前电压。,发电机迟相运行和进相运行：迟相运行（定子电流滞后端电压一个角度，向系统供有功和无

7、功。）进相运行（定子电流超前端电压一个角度，向系统供有功和从系统吸收无功）。,三、电力系统运行“一些电路基本概念交流电”,一、电力系统“谐波（傅里叶变换）”,电路的叠加原理,视在功率：S=V I，（有效值）有功功率：P=V I cos 无功功率：Q=V I sin 功率因数：cos，=0 时为1。负荷：有功负荷，无功负荷电量：功率对时间的积分,三、电力系统运行“一些电路基本概念功率、负荷、电量”,三、电力系统运行“一些电路基本概念等值电路”,双绕组变压器,中等长度线路,电阻,电抗（感抗）,电抗（容抗）,三、电力系统运行“一些电路基本概念无功”,储能元件（电感、电容）吸收和释放电能。,充电和放电

8、的循环,三、电力系统运行“一些电路基本概念潮流”,潮流（分布）：load flow，专业术语，指系统在特定运行方式下，从电源到负荷各处的电压、电流的大小和方向以及功率的分布情况。潮流计算：指按给定的接线方式、参数和运行条件，计算系统各部分稳态运行状态参量的值。见后面的“电力系统计算”。,频率决定于发电机转速w，调频须在发电厂调整。频率变化的根本原因在于时刻存在的负荷变化，要求发电机随时跟上，这种功率平衡不断被打破又不断恢复的过程在电力系统中无时不在上演。备用容量很重要，一般15%-20%！,三、电力系统运行“频率与负荷”,对其引发的频率偏移调整称为“一次调整”，调发电机的调速系统。,对其引发的

9、频率偏移调整称为“二次调整”，调发电机的调频器系统。,负荷预测和计划。请谭素梅介绍发电计划。,负荷曲线电力系统重要曲线96点（5分钟），288点。,三、电力系统运行“电压与无功”,改变发电机端电压调压（通过发电机自动励磁调节器改变转子电流）。但调0-5%范围，远方负荷难以满足。调变压器分接头。就地并联补偿：无功不足电压偏低，就地满足无需远地输送。静电电容器、调相机等无功补偿设备。就地串联补偿：串联电容器组，一般用于配电线路。,电压合格率,三、电力系统运行“稳定stability电力系统事故（故障）”,电力系统稳定本质上是同步发电机间并列运行的稳定性。若各发电机不能同步运行，系统将失去稳定。稳定

10、以系统中任一发电机是否失步为判据。,三、电力系统运行“稳定”,电力系统稳定分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定、电压稳定（广义）、频率稳定（广义）。静态稳定小扰动、恢复原状态；暂态稳定大扰动、进入新状态；动态稳定大扰动（几秒钟内）、调节后保持（自动调节装置作用，切机切负荷，使得稳定性影响延长到更长时间后才能充分显现）。,风偏：架空线路因风吹摆动引起的线间距变化，导致线路电抗变化。,三、电力系统运行“稳定稳定限额”,确定稳定限额是确保电网稳定运行的重要工作，重点考虑发生各种故障时如何确保稳定。调度部门每年要出年度稳定运行规定。电网发生变化需要重新修订稳定限额，如新增发电机组、新的输变电工程投运。检修

11、时还有临时限额。,三、电力系统运行“稳定稳定限额”,正常方式下：假设某一线路、主变或母线发生故障，需关注和控制的相关线路、主变或母线的限额（万KW，含气温、上送和下受等），需调整相关保护的跳闸时间，并指出这时的监控重点和监控单位等。检修或特殊检修方式下：安排检修会导致电网进入一种运行方式，假设在此方式下某一线路或主变发生故障，需关注和控制的限额，需调整相关保护等。确定稳定限额时还须考虑安全自动装置：需要假设一些安全自动装置的动作时间。,三、电力系统运行“稳定N-1”,N-1准则指正常方式下系统中任意一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开后，系统应能保持稳定运行和正常供电，各元件不

12、过负荷，电压和频率在允许范围。N-1准则用于单一元件无故障断开条件下系统的静态安全分析，或单一元件故障断开后的系统稳定性分析即动态安全分析。,三、电力系统运行“经济线损和网损”,线损,三、电力系统运行“运行方式”,Operation planning of electric power system是调度部门编制的有关电力系统生产和运行的技术方案。有年/月/日运行方式，有正常/检修/事故后运行方式等。特殊运行方式：如水电大发。运行方式是运行接线方式、发电机出力配置、负荷水平（预测）、联络线电力电量交换、检修计划、电压调整措施、自动装置整定、保护整定、水库计划、主要线路限额（送电极限表）、稳定措

13、施、事故紧急限电序位表、对自动化和通信的要求等的总称。年度运行方式：从负荷预测和有功功率、无功功率平衡开始，然后进行短路容量、功率分布、稳定、经济调度、内部过电压、可靠性分析等专题计算，在计算分析的基础上结合运行经验编制年度运行方式。,一、电力系统“检修”,“到期必修，修必修好”，“状态检修”。大修，小修。修试。,一、电力系统“电力生产业务”,工作票和操作票调度操作票和变电站倒闸票,一、电力系统“调度管辖范围”,如省调，分省调管辖设备和省调许可设备。包括地区输电线路、站内设备和电厂设备。如江苏省电网中500kV变电站的调度管辖范围是华东网调，220kV及以下归江苏省调管辖。,四、电力系统计算,

14、潮流计算：指按给定的接线方式、参数和运行条件，计算系统各部分稳态运行状态参量的值。通常给定的运行条件有：系统中各电源和负荷节点的功率、枢纽点电压、平衡节点的电压和相位角。待求的运行状态参量有：各节点的电压和相位角、流经各元件的功率、网络的功率损耗等。,四、电力系统计算“潮流计算”,潮流计算是研究电力系统稳态运行的一种最主要的基本计算，EMS系统。可帮助我们掌握系统中各元件的运行状态，以便：发现和调整系统薄弱环节、发现元件是否过负荷、各节点电压是否符合要求、正确选择电气设备和导线截面、确定供电方案，为改进提供依据。,四、电力系统计算“潮流计算”,四、电力系统计算“状态估计”,State Esti

15、mation。“状态”：电力系统状态通常用各节点电压幅值与相角表征，但相角难以测量，因此量测量中一般仅包括节点注入有功功率、无功功率，线路有功潮流、无功潮流和节点电压幅值等量测项目。对系统某一断面的SCADA遥测和遥信信息进行实时处理：提高数据精度、补充测点与量测项目不足（如各节点电压相角）、辨识并排除错误数据等，然后送入实时数据库后续计算基础。,四、电力系统计算“短路电流计算”,为校验各厂站的开关等电气设备、架构和接地网等能否耐受短路故障冲击。一般计算出厂站母线三相短路容量，再同设备、架构和接地网的设计标准比较。,四、电力系统计算“安全分析 SA”,预想事故，计算，分析，检验系统安全水平（系

16、统处于安全状态还是警戒状态？）。静态安全分析：对预想事故通过实际运行方式的模拟（如支路或发电机开断等），经计算分析，提出预防性对策。暂态安全分析：进行预想事故下的快速暂态稳定计算，判断其是否会失稳。,系统功率的重新分配可能造成系统局部的过负荷。,四、电力系统计算“其它”,负荷预测：包括短期负荷预测和超短期负荷预测。BPA软件：运方在必要时需要生成bpa文件，送入BPA软件（电科院开发）进行稳定计算。,五、电力系统计算机应用,五、电力系统计算机应用“电力二次系统逻辑结构”,“计算机监控系统”“调度数据网络”：包括各级调度自动化系统（SCADA/EMS）、变电站自动化系统、换流站计算机监控系统、发

17、电厂计算机监控系统、配电网自动化系统、微机保护和安全自动装置、水调自动化系统和水电梯级调度自动化系统、电能量计量计费系统（TMR）、电力市场交易系统等；“调度数据网络”包括各级电力调度专用数据网络、用于远程维护及电能量计费等的拨号网络、各计算机监控系统接入的本地局域网络等。,五级调度网调：大电厂、跨省500KV及以上线路及变电所；省调：一般电厂、220KV及以上线路及变电所；地调：110KV及以下线路及变电所，配电网；,五、电力系统计算机应用“电力二次系统安全防护体系”,五、电力系统计算机应用“电力二次系统安全防护体系”,五、电力系统计算机应用“调度自动化系统”,各级调度对自动化系统要求不同,

18、SCADA,DAS/DMS,supervisory control and data acquisition遥测、遥信、总加,PAS：Power Advance Software，电力高级应用软件，EMS的重要组成部分；,DAS（Distribution Automation Sys）DMS（Distribution Management Sys）,五、电力系统计算机应用“调度自动化系统”,Open2000Open3000CC2000,Web外移TMR等也有,五、电力系统计算机应用“调度自动化系统”,五、电力系统计算机应用“电能量计量系统”,五、电力系统计算机应用“水调自动化系统”,五、电力系

19、统计算机应用“继电保护和故障录波信息系统”,五、电力系统计算机应用“变电站二次系统”,变电站综合自动化（综自装置）各种功能一体化,五、电力系统计算机应用“其它应用系统”,WAMS：WAMAPS（南瑞独创，广域监视分析保护控制（WARMAPWide ARea Monitoring Analysis Protection-control）。电力市场技术支持系统：“商品交易”。电厂二次系统：DCS（Distributed Control Sys），SIS（Supervisor Information Sys，电厂实时信息管理系统，建立在DCS之上）。生产MIS。DMIS（OMS），调度综合数据平台。

20、,五、电力系统计算机应用“调度中心调度室”,五、电力系统计算机应用“常见标准规约”,TASE.2：IEC 60870-6，调度自动化系统之间的以太网通信规约。101规约：IEC 60870-5-101，变电站监控系统与调度自动化系统主站或监控中心站之间的专线通信规约（串口）。厂站远动设备与调度自动化系统主站之间的专线通信规约（串口）。102规约：电能量计量系统纵向交换接口。大多数网省公司的的电能量计量系统用该规约对外接口。,五、电力系统计算机应用“常见标准规约”,104规约：变电站监控系统与调度自动化系统主站或监控中心站之间的以太网通信规约，以及厂站远动设备与调度自动化系统主站之间的以太网通信

21、规约。支撑网络即为电力调度数据网“实时控制VPN”。IEC 61970标准：CIM模型、CIS接口。IEC 61850标准：是一种保护和控制整体化技术，一种数字化变电站技术。客户服务器模式通信标准，用于变电站综合自动化，强调通信的可靠性和实时性。,五、电力系统计算机应用“IEC 61970：CIM模型，CIS接口，SVG图形”,五、电力系统计算机应用“CIM 模型”,变压器是一种PowerSystemResource（PSR）,变压器线圈,重数（Multiplicity）在关联的两端都有显示,CIM中的拓扑连接信息ConnectivityNode（CN）是拓扑描述的关键,CN是导电设备的端点通

22、过零阻抗连接在一起的点，而且可以是一个TopologicalNode（TN，即母线）的一个成员，而一个TN又是一个TopologicalIsland的成员。TN和TI是动态建立的，由拓扑连接关系和实际开关位置动态决定。,一个开关合上可将两个TI合并为一个TI,五、电力系统计算机应用“CIM 模型中的拓扑连接信息”,关联ConductingEquipmentTerminal和TerminalCN表达了实际电力系统网络已建立的拓扑关系。对于连接CN的每一个Terminal，它与其它连接同一个CN的Terminals之间的关联确定了ConductingEquipment的电气连接。,电厂（Subst

23、ation）,VoltageLevel,发电机（SynchronousMachine）,Terminal,五、电力系统计算机应用“电力系统SVG图形”,五、电力系统计算机应用“电力系统SVG图形”,XML文件：描述图形的通用标准，位置大小，通过ResourceID与CIM关联。样例图及代码。EMS生成：如Open3000。其它系统应用：江苏DMIS、南网DMIS，免除二次作图。,五、电力系统计算机应用“国调 E 语言”,E语言是在CIM/XML基础上的一种高效数据模型语言。与XML 一样，E语言采用文本格式，但已非XML文件。E语言将电力系统传统的数据描述方法与CIM的面向对象方法结合起来。在E语言中，类（Class）、属性（Attribute）和对象（Object）分别对应于传统的表（Table）、字段（Field）和记录（Record）。E语言非常简洁，仅定义了几个符号。Electric、Efficient、Easy。,五、电力系统计算机应用“E 语言”,这就是XML的浪费之处据验证，E语言能压缩一个数量级以上。,江苏电网CIM达：34MB用IE显示要：10 分钟耗用内存近：740 MB,介绍完毕,知识回顾Knowledge Review,