电网监控与调度自动化-ppt课件.ppt

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第一章概述第二章交流数据采集与处理第三章远方终端第四章变电站自动化第五章配电自动化第六章数据通信系统第七章EMS能量管理系统,电网监控与调度自动化,第一章概述,电网监控与调度自动化要求保证供电电能质量保证系统较高的安全水平提高系统运行经济性提供强有力的事故处理措施,电力系统运行状态,正常运行状态功率平衡频率、电压在允许范围内设备不过负荷足够的安全储备经济运行,正常警戒状态负荷变动单向调节累积安全储备减少运行参数临界抗干扰能力下降,警戒正常状态静、动态稳定分析调节发电机功率调整负荷改变运行方式,警戒紧急状态严重干扰短路、机组停机参数越限电压越限频率越限设备过负荷,紧急警戒状态告警紧急控制事故预案,紧急系统崩溃未及时采取措施系统失稳系统解列切发电机切除负荷维持子系统控制维持区域供电,系统崩溃恢复机组启动黑启动恢复供电系统并列,电力系统分层控制,信息,调度令,电力系统自动化系统基本构成信息就地处理系统就地、分散配置控制、保护信息集中处理系统信息采集、通信、远方控制,信息就地处理系统继电保护自动装置同步发电机并列装置电压、无功自动调节装置频率及有功功率自动调节装置低频自动减负荷装置故障测距、小接地选线备用电源自投入自动重合闸,信息集中处理系统,变电所,发电厂,调度中心,变电所,发电厂,变电所,信息集中处理系统信息采集和命令执行子系统信息传输子系统信息的收集、处理和控制子系统人机联系子系统,电力系统自动化系统基本构成信息就地处理系统-局部、事后信息集中处理系统-全局、预想、事后处理,电力系统自动化系统基本构成保证电力系统在进入电力市场时代后安全、优质、经济运行的支柱。

继电保护安全自动装置安全稳定控制系统电网调度自动化系统电力专用通信网系统电力市场技术支持系统,教学方法电力系统各种状态、现象、需求电力系统自动化系统基本构成（就地、集中）解决问题的基本方法某些问题的提出学习方法广泛阅读各种有关电力系统自动化书籍、各种资料小组讨论,第二章交流数据采集与处理,第一节电量变送器将一种电量变换为供测量用的直流电量。

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。

发电厂电量接入DCS、称ECS输入交流电压、电流、功率，输出直流电压:

05V；电流:

01mA、420mA,一、交流电流变送器，,大电流变为小电流电气隔离,经电阻变为电压信号,精密交-直流变换电路将交流电压变为05v的直流电压,恒流输出电路得到01mA或420mA直流输出信号。

精密交流直流转换,问题：

为什么不用常规的桥式整流？

实现精密整流的关键是什么？

常规的桥式整流存在管压降，转换非线性。

实现精密整流关键是运算放大器的虚短虚断,直流采样,直流采样的主要问题？

谐波问题；测相位问题。

二、电能变送器,二、电能变送器

（一）功率与电能的关系三相电路的瞬时功率为P（t），则该电路的有功电能W就是P（t）的时间积分，即设在时间t0t1内的平均功率为Pav则在时间t0t1之间的电能量等于该时间内平均功率与时间的乘积。

三相有功功率变送器输出电压U0与有功功率P成正比，U0=K1P,

（二）计数脉冲与电能的关系若将U0进行电压频率（U/f）变换，使之成为与U0成正比，频率为f的脉冲信号，即f=K2U0在时间t0t1内，计得以f为频率的脉冲数为N，则N/（t1-t0）代表在时间t0t1内频率f平均值fav。

因此可求得相应时间内U0的平均值U0av，即,一、交流采样过程,第三节微机变送器与交流采样,二、交流采样原理：

Ts=T/N,二、交流采样原理：

采样定理：

完整表达输入信号的充要条件：

数值计算与滤波需要。

滤除第n次波要求对该次波每周至少等距采样两次或以上。

三、微机变送器的工作过程：

输入信号经相应的TVm或TAm变换成05V交流电压信号；输入到多路模拟电子开关。

由选择多路信号中一路输出；采样保持器进行采样及保持；AD转换器将采样保持器输出的模拟电压转换成数字量；CPU读AD输出数据；,三、微机变送器的工作过程：

CPU再发地址选择输入信号；这种过程在一个交流信号周期内重复（l+m）N次CPU对一周期内每路输入信号的N个采样值，进行数据处理，并计算出线路上的各种电气量值。

四、微机变送器硬件,第四节电力系统数据预处理滤波交流信号采样、变换的两侧均进行滤波原因是：

出于两个方面的考虑，并简化电路和利用计算机计算能力，在输入侧设置由RC电路组成的模拟式低通滤波器，滤除高次谐波，在计算机程序中相应包含用于去除低次滤波的计算子程序。

（一）模拟式滤波由采样定理，消除某次谐波必须有效采集信息，即有足够采样频率。

但频率不能太高，影响输入路数。

输入侧模拟式滤波器作用是消除掉输入信号中的较高次谐波（包括干扰），保留有用信号，一般采用简单而有效的RC低通滤波器构成。

滤波器同时还作浪涌电压保护，防止浪涌电压进入通道内部，破坏信息处理设备。

（一）模拟式滤波,传递函数为,频率特性为,

（二）数字式滤波（滤除低次谐波）非递归滤波,举例：

设一模拟信号,要求保留的基波部分，滤除的谐波（7次）部分。

若对采样，采样频率=3500Hz，则对于基波，每周期有70个采样值；对于7次谐波，则每周期有10个采样值。

现将相对于基波一周期的70个采样值分成7组，每组10个采样值求取平均值。

令y（k）是x（t）连续10个采样值的平均值，即,非递归滤波,为两个分量组成，因此可有,由于是350Hz的正弦波，采样频率为3500Hz，恰好是每周期10次采样，因而计算式中的第二部分必然等于零。

对于50Hz的基波，上述计算可得到7个分组值，每个分组值恰好分别等于对基波进行每周期7次采样的各个采样值，并且不包含任何7次谐波成分。

第五节标度变换,0101011011100101-86.2A,第五节标度变换例如被测电流的满量程为1500A，经变换后的满量程结果为2047。

当电流在01500A范围内变化时，模/数转换的输出在02047之间变动，两者呈线性比例关系。

设遥测量的实际值为S，模/数转换后的值为D，因为S和D呈线性比例关系，所以可以以满量程的对应关系来求出标度变换系数K。

对于12位模/数转换器，D=2047，则S/D=S/2047。

第五节标度变换例如幅值为1500A的电流，可得各个遥测量都有对应的标度变换系数K，均以确定的形式存储器的遥测系数区中，待需要时读取。

标度变换系数K在遥测系数区中以两个字节存放，其格式为F1F2N1N20/1S/D小数点标志移位标志正/负11位标度变换系数1500A的电流的遥测系数K=0000010111011100,在经过模/数转换得到某个遥测量的11位二进制数，需乘上系数得到有量纲的实际值，考虑乘法运算后的精度，标度变换系数K应具有11位的有效位。

但在某些场合，根据S/D所得的K系数并不具有11位有效位，因此需要预先对K进行处理。

例如某电流的幅值满量程为150A，则这一系数的有效位仅有8位，当模/数转换的结果与之相乘后，有效位数减少了。

为了保证有效位数，可以将被测量预放大，例如上例放大10倍，在十进制数显示时相应将小数点向左移1位，即可显示原值。

如将150A的满量程值放大10倍后成为1500，系数K即有11位有效位数。

在1500转换成二进制数后，与K相乘，并在二十进制转换后，将小数点向左移一位，即为150.0A的表达。

遥测量用四位十进制D3D2D1D0显示。

用小数点标志F1F2来设定小数点位置，其内容由通信双方约定。

例如小数点设在最低位D0之前，把F1F2置为01。

例如幅值为150A的电流，可得0100010111011100,F小数标志位,但在S/D小于0.5时，对应的二进制仍会出现有效位数不足11位的情况。

例如满量程值为300A的电流实际有效位为9位，而300不能扩大10倍，使S/D1而不符合要求。

解决方法是将转换S/D时计算到小数点后13位，然后将S/D左移2位成为0.10010110000B作为标度变换系数的遥测系数部分，并在N移位标志上设置相应值。

在乘系数运算后再将乘积右移相应位数，使数值还原。

标度变换系数中的N移位标志部分的设置方法可以是N1N2=00，系数未位移；N1N2=01，系数左移了1位；N1N2=10，系数左移了2位；N1N2=11，系数左移了3位。

满量程值为300A的电流的遥测系数0010010010110000,从上所述，标度变换过程共由三部分组成。

当一个遥测量经A/D变换且计算后，相应从遥测系数区取出相应的标度变换系数与之相乘把乘积右移N位若需显示，则在二十进制转换后，根据F1F2标上小数点，完成标度变换。

第三章远方终端,运方终端（RemoteTerminalUnit）运方终端RTU采集所在发电厂或变电站表征电力系统运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中心发往所在发电厂或变电站的控制和调节命令。

安装于馈线上的远方终端称为FTU。

安装于配电变压器上的远方终端称为TTU。

运方终端（RemoteTerminalUnit）,第一节远方终端的功能1遥测（Tele-measurement）模拟交流量：

电压、电流、功率、频率；电能计数脉冲（CounterPulse）；已转换成数字量的模拟量（digitalMeasuredValue）；事故追忆（故障录波）特点：

随时间变化；可比较数值大小。

由RTU向调度中心传送。

第一节远方终端的功能2遥信（Tele-indication、Tele-signalization）断路器、隔离器的位置状态；继电保护和自动装置的动作状态；发电机组、远方设备的停/投状态；事件顺序记录（SOE）。

特点：

开关量，用“0”和“1”表达；无大小。

由RTU向调度中心传送。

第一节远方终端的功能3遥控（Tele-command）断路器、隔离开关“合”或“分”命令；整组投切补偿电容器和电抗器；发电机组的开停等等。

特点:

从调度中心向RTU发出改变运行设备状况的命令。

第一节远方终端的功能4遥调（Tele-adjusting）改变变压器分接头的位置调电压；分组投切补偿电容器；改变机组有功和无功调节器整定值，增减出力；对继电保护、自动装置整定值的设定（包括投退）。

特点：

调度中心向RTU发调整运行参数命令。

第一节远方终端的功能5其他功能电力系统统一时钟对时；远方信息转发；适合多种规约的数据远传。

第二节远方终端硬件与软件配置一、单CPU的RTU硬件和软件配置硬件,单CPU总线BUS多I/O口输入/输出,第二节远方终端硬件与软件配置一、单CPU的RTU硬件和软件配置软件一个主程序：

对整个系统的初始化和人机联系多个中断服务程序：

完成RTU的输人和输出功能实时时钟中断服务程序；A/D结束中断服务程序；字节发送空中断服务程序；字节接收满中断服务程序等。

第二节远方终端硬件与软件配置二、多CPU的RTU硬件和软件配置硬件,总CPU：

管理、协调、通信子CPU：

数据采集或执行命令,第二节远方终端硬件与软件配置二、多CPU的RTU硬件和软件配置软件,程序自恢复（Watch-dog）功能决定着RTU的运行状态，必须放在最高优先级别；实时时钟中断要求CPU及时响应；与调度中心的通信必须保持连续进行；慢变数字量输入中断安排在较低的中断优先级；打印机中断安排在最低级。

三、中断与中断优先权子单元CPU中断请求响应请求，执行中断服务程序,第三节遥测信息采集模拟量、数字量、脉冲量三大类一、模拟量信息采集与遥测,中间变换器TV、TATV:

输入电网母线电压互感器二次侧电压（0100V），把该电压变换为微机装置能够接受的成正比峰值为05V的交流电压，并实现交流电网与微机装置的电气隔离。

TA：

输入电网设备的电流互感器二次侧电流（05A），将该电流信号变换成较小的电流后使之在电阻R上形成峰值为05V的交流电压