电网监控与调度自动化作业题及答案

2025-01-23

电网监控与调度自动化作业题及答案（精选4篇）

1.电网监控与调度自动化作业题及答案篇一

第二章交流数据采集与处理

• 电量变送器

• 模拟交流量的交换 • 微机变送器与交流采样 • 电力系统数据预处理 • 标度变换第一节电量变送器

电工测量变送器（电量变送器）是一种电量变换为供测量用的另一种电量的仪器。它在电网监控系统中居首要环节，起着十分重要的作用。

在电力系统中，电量变送器可用来测量发电厂和变电站的电压、电流、有功功率、无功功率、电能和频率等各种电气量。第二节模拟交流量的变换

• 交流电流变送器 • 交流电压变送器

• 电能变送器

一、交流电流变送器在电力系统中，被测的模拟量通常具有较高的电压或较大的电流，一般不宜直接采用电量变送器测量，必须通过电压互感器或电流互感器来实现与较高电压或较大电流系统的隔离。通常电压互感器的副边额定电压为0~100V，电流互感器的副边额定电流为0~5A（少数0~1A）。所以考虑一定的裕度电量变送器的电压输入范围为0~120V；电流输入范围为0~5A或0~1A。由于微机可接受的电压比较低，且常用5V电压作为标准电压，所以电量变送器的电压输出范围一般为0~5V，电流输出范围一般为0~1mA，或4~20mA。具体参考表2-1。

（一）、交流电流变送器的接线形式

（二）、电流变送器的原理框图中间电流互感器主要起隔离作用，同时也能进一步减小输入电流值，降低后级功耗。2 精密交流—直流交换电路由线形整流电路和低通滤波器组成。恒压输出电路和恒流输出电路

（三）、交流电流变送器整体电路

二、交流电压变送器交流电压变送器与交流电流变送器原理上相似，由中间电压互感器TV，精密交流—直流变换电路、恒压输出电路和恒流输出电路组成。

三、电能变送器

电能测量实现一般有两种：

一是脉冲电能表；二是电能变送器

电能变送器是在功率变送器的基础上形成的，将功率变送器输出的直流信号变换为与之成正比的脉冲信号。

补充功率变送器的基本原理

（一）、功率与电能的关系

（二）、电能变送器的电路结构

分三个部分：

一、将电路功率转化为直流电压信号的功率变送部分；

二、将代表功率的电压信号转化为脉冲信号的U/f变换部分；

三、将脉冲信号进行分频整形输出部分。

（三）、电压、频率变送器

（四）、电能脉冲输出电路

1．分频目的是保证传输信号的可靠性，易于与干扰相区别。

2.脉冲整形目的是保证整形信号脉冲相等，便于检测和累积。3.电子开关与光电耦合器。识别功率流向和信号的电气隔离。第三节微机变送器与交流采样

模拟量变送器存在的主要问题：

（1）变压器功耗大，对测量精度有影响。（2）附加误差大（3）稳定性差

（4）响应时间较大。

改进：利用微机的运算速度快，采用交流采样，可实现多路测试，减轻互感器的负载，减小测量误差。

一、微机变送器硬件原理

主要有：交流信号输入回路、采样保持器、A/D转换器、CPU和存储器以及工频跟踪和采样时序电路等组成。

二、工频跟踪和采样脉冲的产生

在一个交流信号周期T内，若对每一路输入信号都要采样N次，那么对某一输入信号两次采样之间的时间间隔为Ts=T/N。由于实际电网频率的波动，按T=0.02s计算的Ts采样，将导致采样间隔过大或过小，从而造成附加误差。在微机变送器中，随时测量当时的交流信号周期T，则Ts将随T而变化，使每一个采样周期内都能均匀地采样。

三、采样保持器的作用与原理

采样保持器的作用是保持采样信号在一定的时间内不变，减小A/D转换器的误差。采样定理：如果f（t）是一个有限带宽的信号，最高频率为ωm，若以采样频率为ωs≥ 2ωm对f（t）采样，则离散信号可携带f（t）的全部信息。

四、A/D转换器

作用：将采样得到的模拟信号值转化为数字信号。

第四节电力系统数据预处理

一、滤波

由于谐波和各种干扰的存在，在交流被测量进入测量装置时，设置了模拟式滤波器，以消除较高次谐波。采样后也可以采用一定的算法，消除不需要的谐波。

1.模拟式滤波主要消除掉输入信号中的干扰，保留有用信号，相对提高输入信号的信噪比。一般采用简单而有效的一级或二级、单向或双向π型RC低通滤波器。

二、数字滤波

数字滤波实际上是一种算法，通过采用一定的算法将采样信号进行滤波，消弱干扰和谐波的影响。

一般有以下几种常用滤波方式：

1.低通滤波，又称递归滤波。本次计算值不仅与本次采样值有关，而且与上一个计算结果有关。

2.非递归滤波本次计算值仅与当前和过去的采样输入值有关，与过去的输出值无关。3.算术平均滤波根据交流信号一周的积分为零的原理，可实现直流量的求取。

二、交流数值的计算

对于交流采样，交流数值的计算方法很多，如傅立叶算法，沃尔什函数法，曲线拟合法。电力系统常用傅立叶算法。

傅立叶算法以傅立叶级数为基础，对于输入量为周期函数的信号来说，可以分解为直流量和各种谐波分量的傅氏级数。

为了得到其基波分量，则用sin(nωt)和cos(nωt)分别与u(t)或i(t)相乘，并在一个周期内积分，则得：

假设，一个周期采样N次，用采样值表示则为：

第五节标度变换

电力系统中的各种参数有不同的量纲和数值变换范围，如电压测量值单位为v或kv，电流的测量值单位为A或kA等。一次检测仪表的变化范围也不同，如电压互感器输出为0~100v 电流为0~5A等，所有这些信号又都经过各种形式的变换器转化为A／D转换器所能接受的信号范围，如0~5v。经A／D转换成数字量，然后再由计算机进行数据处理和运算。经A／D变换成的数字量已成为一种标么值形态，无法表明该遥测量的大小。为了显示、打印、报警及向调度传送，又必须把这些数字量转换成具有不同量纲的数值，以便于操作人员进行监视与管理，这就是标度变换。

2.电网监控与调度自动化作业题及答案篇二

1 电网调度自动化存在的问题

电网调度是电力系统得以正常运行的关键环节, 其自动化是目前电网调度不可或缺的一个全新的发展模式, 电网调度自动化部门的重要工作职责就是要保证整个电力系统的正常运行, 但是如今在我国整个电力系统中, 电网调度自动化还存在以下几个方面的问题:

(1) 电网调度自动化系统所要耗费大量的人力, 维护人员每天都要花大量的时间对系统的工作情况以及设备状态进行掌握, 工作强度较大;

(2) 系统运行极不稳定, 经常会出现突发事件, 同时在对事件处理的过程中很难对故障进行定位, 这样难以及时对系统进行恢复, 同时也无法有效的满足系统对连续性需求的要求;

(3) 在对电网调度的管理过程中, 一般都只能进行事后处理, 而无法进行有效的预防, 同时在故障处理上还要涉及到开发商、集成商、厂商以及业务部门等多发方面协调的问题。

2 综合监控系统的总体设计

针对我国电网调度自动化所存在的问题, 我国的电力系统调度自动化部门一直都进行着积极的探索, 试图寻找一个更为有效的管理监控方式来有效的实现电力系统调度自动化的监控。从20世纪90年代开始, 随着第三代开放分布式的电网调度自动化系统 (SCADA/EMS) 在整个系统中的应用, 监控系统体现出综合监控的特点, 在系统的应用上同时配备了较为完善的高级应用 (PAS) 、调度培训 (DTS) 、网络分析 (NA) , 以及相应的调度管理信息系统 (DMIS) 等, 通过这些系统在整体上的综合利用, 实现在电网调度自动化上真正的开放性。

2.1 综合监控系统功能描述

针对电网调度自动化领域的综合监控系统目前在很多省级、市级的电网调度中心都实现了应用, 系统对UPS机房、自动化机房以及配电间运行的IT系统运行性能实行了实时监控, 同时对EMS系统关键数据以及自动化应用系统的运行工作情况也实现了实时监控, 通过采用报警的方式将各种系统所出现的故障以及异常情况通知给系统值班人员, 从而实现对应用系统运行状态以及自动化机房智能在线的报警功能以及在线自动监控功能。此外, 综合监控系统还是实现了在电网调度网络环境下的安全事件管理, 通过对网络不同安全设备以及不同节点上的安全事件信息进行采集, 从而实现对监控系统在整体安全状态上的全面反映, 还通过对这些安全事件的告警情况进行分析来实现对监控系统在安全风险预警以及安全策略上的不断优化。

2.2 综合监控系统运行的网络环境

我国对全国电力二次系统提出了相关的安全防护总体方案, 每个地区的电力调度中心应当按照业务系统的系统现状、数据流程、重视程度、安全要求以及发展方向上的不同, 对业务系统的具体结构进行相应的调整, 且要做好相应的安全区的规划, 清理边界, 将系统分置于4个安全区内, 并对每个安全区之间的不同, 确定各自相应的安全等级、防护水平以及安全防护要求, 同时还要在系统中综合采用防病毒系统、入侵检测、在线备份系统以及防火墙等安全防护手段。4个安全区具体分为控制区、非控制区、生产管理区和管理信息区, 同时将控制区和非控制区作为生产区, 将生产管理区和管理信息区作为信息区, 生产区以及信息区之间是直通的, 而综合监控系统的主机只要部署在管理信息区, 同时为了便于对控制区和非控制区的设备和系统进行检测, 必须要在非控制区内部署数据采集服务器, 先要采集整个生产区的监测数据, 然后通过隔离设备所提供的网络通道将这些收集到的数据发送到信息区的综合监控主机上, 从而实现更为有效的综合监控。

3 智能电网调度自动化的自身特点

智能电网就是依靠高级传感器、健全的双路通信以及分布式计算机的分配和电力传输, 其目的就在于提高电力传送的有效性、安全性和可靠性。随着目前世界范围内信息技术等科学技术的不断发展, 西方很多先进国家都开始了对智能电网的相关研究, 美国电科院早在2001年就提出了职能电网的框架, 具体包括:用户和市场间的交互;电网具有自适应纠正和自愈能力;主动预防而不是被动地应对紧急情况;优化运动以有效地应用资源和设备;灵活适应发电方式。

智能化调度自动化同传统上的调度自动化相比, 智能化系统将会更进一步对电网全景信息的获取信息进行拓展。所谓电网全景信息就是指具备精确的时间断面、较为正确的、完整的、标准化的业务信息和电力信息。智能化系统同时还以通畅、可靠、坚强的信息交互平台以及实体电网架构为基础, 同时以服务生产的全过程为目的, 对系统中所有的运营和实施生产中的相关信息实现整合, 并且同时对电网业务流实时动态而对诊断、分析和优化实现加强, 从而为管理的人员以及电网运行提供一个更为精细、完整以及全面的电网运营状态图。此外还会对应对方案和实施方案实现控制, 同时给出相应的辅助决策支持, 从而在最大程度上实现对电网运行和管理上的准确、及时、精细和优化。

智能化电网调度自动化系统还会进一步对各级电网控制实现优化, 并且要构建出的系统组态化、功能模块化以及结构扁平化的柔性体系架构, 通过分散和集中之间的结合, 灵活对网络结构实现变换、系统效能实现最优配置、系统架构实现智能重组以及电网服务质量上的优化, 从而在整体上构建出一个跟传统电网完全不同的电网体系。由于智能化电网调度自动化在完整的输电网信息的获取上更为便利, 因此就更为容易实现对电网全寿命周期管理技术体系上的优化, 在承担电网企业社会责任的同时, 确保电网实现可持续发展和最大经济效益上的获取, 同时重视环境保护, 从而对社会能源配置实现优化, 提高能源利用效益和综合投资使用效率。

4 智能化调度自动化设想

4.1 我国智能化电站的发展目标

我国在智能化电站的发展过程中, 所要实现的目标包括: (1) 程序化操作是智能化变电站的重要组成部分, 由智能电子设备完成从原始态到目标态的一键式操作; (2) 智能告警包括监控系统告警信息的预处理、扰乱类型辨识以及电网故障诊断等功能; (3) 智能开票:根据运行操作规则以及当前电网的实际运行方式, 在对整个变电站进行全方位和整体防护基础上, 自动生成符合操作规范, 可以具体执行的操作票; (4) 与主站的无缝互联; (5) SCADA数据实时性的提高; (6) 设备的在线检测以及智能检修; (7) 广域保护。

4.2 未来职能调度自动化系统设想

未来的智能调度自动化系统将是一个庞大的智能化系统, 系统将基于高级测量体系AMI将负荷数据和系统联系起来, 高级测量体系包括智能电表、通信网络、用户室内外网等。系统将包括基于三维的GIS地理信息子系统、高级智能配网子系统、高级智能输电运行子系统, 以及智能机器人巡视子系统等。由于所有的区域性智能调度自动化系统数据能互相传输、互相兼容, 所以互动性非常强, 消除了信息孤岛。

强大的系统间冗余和组合能力使得数据能在全局范围内得到整合。可以从各个区域性系统数据库中调用所需要的电网数据, 并形成全局性的电网拓扑能以及为人工智能提供完整统一的电网模型。这样的智能系统结构扁平、多层分布、功能可组及布置灵活。构建信息交互与共享的层次架构, 避免无谓的, 甚至是有害的海量信息操作。同时, 新型的智能化信息交互平台将是坚固的、灵活的、抗攻击的、自防御的。智能化调度自动化系统将发电, 输电、配电和用户信息统一到完整的平台上, 并实现电网的双向互动供电。从用户端来说, 个性化、需求化、灵活的电能需求将可以得到实现;自有、富余、投资性电能可以用于电网补充、调配和应急。从电网侧而言, 可以实时掌握电能需求、即时掌控负荷分配、预估系统安全稳定、有效调配电能资源、合理引导用户节电、快速应对突发风险、切实提高投资效益。

参考文献

[1]鲁宗相, 王彩霞, 闵勇, 等.微电网研究综述[J].电力系统自动化, 2007 (19) :31

[2]王成山, 王守相.分布式发电供能系统若干问题研究[J].电力系统自动化, 2008 (20) :32～125

[3]于淼, 王延章, 刘继山.信息系统业务规则的设计模式[J].计算机工程, 2004 (6) :31～35

3.浅论电网调度自动化系统篇三

浅论电网调度自动化系统

作者：李燕平

来源：《科技创新导报》2011年第27期

摘要:电网调度自动化系统是以电力系统发电输电为控制与管理对象,由计算机硬件、软件、远动和信道等组成的一个复杂系统。随着电网调度自动化系统功能的日臻完善与提高,其在电网安全、经济、优质运行方面发挥了愈来愈大的作用,成为电网调度不可分割的一部分。关键词:电网调度调度自动化配电自动化

中图分类号:TM734 文献标识码:A 文章编号:1674-198X(2011)09(c)-0138-02

引言

电网调度自动化经历了几个发展阶段。早期,调度员没有办法及时地了解和监视各个电厂或线路的运行情况,更谈不上对各电厂和输电网络进行直接控制。调度员和系统内各厂站的惟一联系方式是电话。调度员根据各厂站值班人员情况汇总进行分析,花费很长时间才能掌握电力系统运行状态的有限信息。结合这些有限的“历史”信息,加上个人经验选择一种运行方式,再用电话通知各厂站值班人员进行调整控制。显然,这种落后的状况与电力系统在国民经济发展中所占的重要地位是很不相称的。电网调度自动化的发展过程

电网调度自动化发展的第一阶段是远动技术的采用。安装在各个厂站的远动装置采集各机组出力、各线路潮流、各母线电压等实时数据及各断路器等开关的实时状态,然后通过远动通道传给调度中心并直接显示在调度台和模拟屏上,调度员可以随时看到这些运行参数和系统的运行方式。

电网调度自动化发展的第二阶段是计算机在电力系统调度工作中的应用。现代电力系统的结构和运行方式越来越复杂,同时,现代工业和人民生活对电能质量和供电的可靠性的要求越来越高,人们对系统运行的经济性也越来越重视,为了全面解决这些问题,需要对电力系统中大量数据进行复杂的计算,计算机的应用满足了日益复杂的电力系统的实际需要。首先应用计算机技术进行电网离线计算,然后参与电力系统的安全监视和控制,这就是监视控制和数据收集系统(SCADA)。

电网调度自动化发展的第三阶段是在SCADA的基础上,又发展为包括许多应用功能的能量管理系统(EMS),基于UNIX(或PC／Windows)的开放分布式EMS系统,通过高级应用软件的快速计算和实时智能分析,帮助调度员对电网深层把握,及时处理电网可能发生的潜在问题,提供电网改造、扩展的技术依据。调度自动化系统

根据所完成功能的不同,调度自动化系统可划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理及运行状态的分析和控制子系统、人机联系子系统,各部分互相配合,缺一不可。信息采集和执行子系统的基本功能,是采集各种表征电力系统运行状态的实时信息。该系统还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调节或控制命令。信息传输子系统提供了信息交换的桥梁,其核心是数据通道。信息处理及运行状态的分析和控制子系统是整个调度自动化系统的核心,以计算机为主要组成部分,完成对采集到的信息的各种分析计算及处理,进而实现对电力设备的控制与操作。人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理,通过各种显示设备、打印设备和其他输入输出设备,将这些实时信息提供给调度人员使用。调度自动化系统的作用或好处有以下几方面:

(1)安全

利用显示器可随时监视电网运行状况,向调度员提供有关负荷与发电情况,电压、电流及功率潮流,电网频率及稳定极限等信息;在电网运行条件出现重要偏差时,及时自动告警,并指明或同时启动纠偏措施;当发生事故(如解列)时,可以给出显示,并指出解列处所,使事故得到及时处理,有助于防止事故扩大,减少停电损失。

(2)提高运行质量

实现自动发电控制(AGC),可以自动维持频率合格和联络线功率为事先安排的预定值;实现无功／电压自动调节,可显著提高全电网的电压质量。

(3)经济

实现在线经济调度可以合理利用一次能源,降低全系统发电成本和电网损耗。

(4)运行记录自动化

自动记录电网的正常运行情况、事故运行情况和事故的顺序事件记录,有助于减轻运行人员的重复劳动,还可用于事故分析。配电自动化系统

通常把配电系统的监视、控制和管理的综合自动化系统称为配电管理系统(DMS)。它可以是集中式的,也可以是分层分布结构的。其内容主要包括配电自动化系统(DAS),配电网络分析和优化(NA),工作管理系统(WMS)等高级应用功能。

配电自动化系统(DAS)则是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作设备的自动化系统,内容包括配电网数据采集和监控(配网SCADA)、地理信息系统(GIS)和需方管理(DSM)几个部分。

配电自动化的主要应用对象是配电网运行管理人员,其次是其他的生产技术人员,管理人员。因此对于一个配电自动化系统,首先应满足最基本生产运行需要,对于很多由其边际效益产生的功能,可以在其基本功能得到满足后再做更多的扩展。

配网SCADA与AM/FM/GIS系统的集成方式可以分为松散集成和紧密集成两种方式。在松散集成方式下,SCADA系统与AM/FM/GIS系统耦合比较松散。SCADA系统作为一个独立的平台存在,满足所有常规的调度自动化中SCADA的功能,同时将监控的对象由厂站内相对集中的设备扩充到馈线、配电站等分散的配网设备。SCADA系统和AM/FM/GIS或其他系统通过交换实时数据进行集成。在紧密集成方式下,SCADA系统与AM/FM/GIS系统是一个整体。SCADA系统只提供基本的数据采集和监控服务,即不维护运行画面,也不对网络建模,只是作为后台系统向AM/FM/GIS系统提供实时数据,同时接受AM/FM/GIS系统的命令进行遥控操作。传统的SCADA(调度自动化中的应用)比如图形、报表、曲线、告警等表示层的应用都集成在AM/FM/GIS系统中。

配网SCADA和AM/FM/GIS系统可以独立运行,因此SCADA和AM/FM/GIS不但有自己的数据库,还有各自的图形系统。为实现无缝集成,从程序设计角度考虑,SCADA和AMIFMIGIS应提供组件化的实时画面浏览控件,这样SCADA和AM/FM/GIS都能很方便地集成对方的图形系统。对于SCADA,还必须提供实时数据接口控件和实时数据检索控件,从而使AM/FM/GIS能方便地利用SCADA的实时数据实现自己的各种功能。结语

传统的电网设备功能单一,不能从系统运行全局进行优化分析,互相之间无法协调配合,更无法作出超前判断采取预防性措施。而电网调度自动化系统则有一套可靠的通信系统,是在对全系统运行信息进行采集分析的科学基础上,由计算机监控作出纵观全局的明智判断和控制决策。发展完善电网调度自动化系统,不仅是实现“一强三优”科学发展战略的现实需求,同时也是为了满足市场环境多变这个“大势”所趋。

参考文献

[1] 郭志锐.浅谈基于WEB县级电网调度自动化系统[J].黑龙江科技信息,2010(3).[2] 纪炜.对电网调度自动化系统安全性的探讨[J].广东科技,2009(2)