调度自动化实验报告分析.docx
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调度自动化实验报告分析
调度自动化实验报告
学院电气信息学院
专业电气工程及其自动化
学生姓名
学号 年级2011级
指导教师周步祥
教务处制表
二Ο一四年六月八日
目录
实验一电力系统数据采集与实时监控实验3
一、实验目的3
二、原理与说明3
三、实验项目与方法6
四、实验步骤8
五、实验分析12
六、实验总结12
实验二电力系统正常运行潮流分布与调整实验13
一、实验目的13
二、原理与说明题13
三、实验内容13
四、实验数据整理及结果分析15
五、思考题16
六、总结16
附录：
实验截图
实验一电力系统数据采集与实时监控实验
一、实验目的
1）掌握组建电网仿真实验系统的方法与步骤。
2）掌握数据采集和实时监控SCADA的作用、基本功能、实现原理和操作方法。
3）掌握表征发电厂和变电站当前运行状态的参数类型和特点、获取方式、表现形式。
如母线电压、有功功率、无功功率、电流和开关状态等。
4）掌握厂站终端的结构、特点和主要功能。
5）掌握改变发电厂和变电站当前运行方式的控制命令信息的类型和特点、下发方式。
二、原理与说明
电力系统是由许多发电厂、输电线路、变电站、配电线路和各种形式的负荷组成的。
电力系统调度中心担负着整个电力网的调度任务，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。
电力系统调度中心必须具有两个功能：
第一是与所辖电厂、变电站及上级调度等进行测量读值、状态信息及控制信号的远距离、高可靠性的双向交换，简称为电力系统监控系统，即SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）；另一个是本身应具有的协调功能（安全监控及其它调度管理与计划等）。
系统结构如图1-1。
RTU结构及技术参数参照《TQDM-II电力系统综合组态实验系统说明书》。
TQWR-II微机型RTU具有以下特点：
1、标准的编程语言环境；
2、极强的环境适应能力，工作温度-40℃—70℃，环境湿度5%—95%RH；
3、极强的抗电磁干扰能力；
4、丰富的通信接口、支持多种通信方式、通信距离长；
5、大容量存储能力；
1.通信接口
两路RS485通信接口，可分别响应主机召唤（任一时刻仅一个RS485接口响应主机通讯）。
两路RS485通信接口都有防雷措施，输入输出之间有光电隔离器件进行隔离，以保证高质量的通讯传输。
串口通讯初始默认波特率为9600bps，8位数据位，1位停止位，无校验。
2.调度系统“四遥”功能
遥信：
本终端有48路遥信输入接口，每一路的遥信输入信号都有防雷措施和光电隔离器件进行保护，保证系统的运行稳定。
用于采集厂站设备运行状态等无源节点，并按规约传送给调度中心，包括：
断路器和隔离刀闸的位置信号、继电保护和自动装置的位置信号、发电机和远动设备的运行状态等。
遥测：
本终端共有48路电压电流信号输入，用于采集变电所电压、电流、有功功率、无功功率，功率因数等模拟信号。
遥控：
本终端有32路（对）遥控输出，用于执行调度中心改变设备运行状态的命令，如操作厂站各电压回路的断路器、投切补偿电容和电抗器、发电机组的启停等。
为了保证终端遥控的准确性和寿命，本终端的遥控输出均采用松下的继电器。
遥调：
可以通过32路遥控输出对远程的设备进行远程调试；
图1-1系统结构图
3.实验装置
发电机组控制屏G1
变电站低压模拟屏
三、实验项目与方法
本实验采用‘2MF—无穷大’系统，一次接线图如图1-2。
利用无穷大系统屏、系统升压屏、机组、机组控制屏、变压器屏、网络屏等构成电网供电系统，利用变电站低压模拟屏、负载屏等构成配电系统。
图1-2中，断路器对应顺序为：
断路器编号
对应位置
断路器编号
对应位置
101
无穷大系统屏
122
变压器T2高压侧
103
系统升压屏低压侧
211
网络屏1QF
104
系统升压屏高压侧
212
网络屏2QF
110
1#机组控制屏1QF
213
网络屏3QF
111
变压器T1低压侧
214
网络屏4QF
112
变压器T1高压侧
215
网络屏5QF
120
2#机组控制屏1QF
216
网络屏6QF
121
变压器T2低压侧
图1-2实验供电系统一次示意图
注意：
接线前务必断开所有电源以及无穷大系统出线开关。
实验接线参照图1-3，接线步骤如下：
A、接线屏上无穷大系统连接至升压变压器入端，升压变压器出端连接网络屏1QF入端，同时将网络屏3QF入端并入1QF入端；
B、1QF出端连接至线路L1入端，线路L1出端连接至2QF入端，2QF出端连接至5QF入端，5QF出端连接至线路L2入端，线路L2出端连接至6QF入端；
C、6QF出端连接至线路4QF出端，3QF出端连接至L3入端，L3出端连接至4QF入端，4QF出端连接至6QF出端；
D、接线屏上机组1连接至变压器T1入端，变压器T1出端连接网络屏5QF入端，同时机组2连接至变压器T2入端，变压器T2出端连接网络屏4QF出端；
E、低压屏进线1连接至3QF入端，低压屏进线2连接至6QF出端；低压屏出线1连接至负载1，低压屏出线2连接至负载2；
图1-3实验供电系统一次接线图
注意：
接线完毕后务必多次检查连线是否正确，特别是相序和高低压不能出错。
四、实验步骤
1.实验过程
①断路器216跳闸7
②断路器216合闸
③负载11QF合闸
④负载11QF跳闸
⑤2MF升压
⑥2MF降压
P．S．增速与减速不能做
2.事件记录
3.报警信息
五、实验分析
1.远动调度自动化系统结构及功能：
答：
调度自动化系统，其基本结构包括控制中心主站系统、厂站端（RTU）和信点通道三大部分。
根据所完成功能的不同，可以将此系统划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。
信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂、变电所采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，此外还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调下或控制命令。
信息传输子系统为信息采集和执行子系统和调度控制中心提供了信息交换的桥梁，其核心是数据通道，它经调制解调器与RTU及主站前置机相连。
信息处理子系统是整个调度自动化系统的核心，以电子计算机为主要组成部分。
该子系统包含大量的直接面向电网调度、运行人员的计算机应用软件，完成对采集到的信息的各种处理及分析计算，乃至实现对电力设备的自动控制与操作。
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、打印设备和其他输出设备，为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。
调度人员发出的遥控、遥调指令也通过此系统输入，传送给执行机构。
2.分析遥控命令的下达方式，怎样进行遥控闭锁，保证系统运行的安全性？
答：
遥控命令分：
自动和手动，下达方式选择手动时，屏幕是只显示线路始末端跳闸，需要判断具体故障点；选择自动时，屏幕显示故障周围跳闸，可以更及时地跳开线路，减少停电时间。
下达遥控命令时，仅仅依靠软件判断符合防误逻辑后，就直接出口，一般系统运行的安全性不是很高，但如果在遥控回路增加了电气闭锁硬接点，通过和遥控闭锁控制器相结合来解决集中控制中心、子站遥控操作的强制闭锁问题，就可以使系统的运行安全性提高。
六、实验总结
电网调度自动化系统是用来监控整个电网运行状态的，使调度人员可统观全局，运筹全网，有效地指挥电网安全、稳定和经济运行，是调度现代电网的重要手段。
电网调度自动化系统对电力系统的安全经济运行起着不可或缺的作用。
随着计算机技术、网络和通信技术、数据库技术等的飞速发展和电力市场的要求以及国际标准的成熟完善，调度自动化系统正在朝着数字化、集成化、网格化、标准化、市场化、智能化的方向发展。
电力系统是一个庞大复杂的系统，无论是信息的覆盖面、深度、广度等都是一般系统无法比拟的。
电力系统每天都要产生大量的与电力系统运行状态有关的信息，要充分发挥现有设备的能力，必须能及时、准确地掌握这些信息并进行快速的处理与分析。
本次实验通过了解调度自动化系统对电力系统运行状态数据的管理功能及对其进行设计，让我对调度自动化中的数据管理功能有了更深的认识，包括它的组成部分及功能，激发了我对调度自动化课程的学习兴趣。
总的来说，本次实验较为成功，基本达到了预期的目的。
实验二电力系统正常运行潮流分布与调整实验
一、实验目的
1.通过本实验，深入理解潮流分布与调整的相关原理与方法，特别是网络结构、网络特点对潮流分布的影响；超高压电网中线路首端电压幅度差与电压相角差对有功传输与无功传输的影响程度；均一网潮流分布特点；有功功率与系统频率及无功平衡与系统电压的关系等基本概念和原理。
2.掌握组建复杂电力系统的方法与步骤。
3.掌握电力系统调度自动化结构、功能。
二、原理与说明
电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的，在正常运行过程中，绝大多数时间都处于正常运行状态，此时，发电机发出的有功功率和负荷取用的有功功率以及网络损耗的有功功率之间，应随时保持平衡；系统产生的感性无功功率和负荷取用的感性无功功率以及网络损耗的感性无功功率，也随时保持平衡；系统的频率和各母线电压都在规定范围内，各支路潮流都没有超过发热极限值和运行稳定的极限值。
但是由于电力系统负荷随时随地都在发生变化，因此系统的发电出力也应随负荷的变化而变化，母线电压和输电线路的潮流也相应发生变化
电力系统调度中心的任务就是要随时掌握电力系统的实时运行情况，合理分配各发电厂和线路的潮流，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。
当系统出现异常情况，要根据当时的实际情况，提出决策和措施，指挥控制系统及时动作进行控制，以保证电力系统安全可靠运行。
三、实验内容
1.不改变网络结构的潮流分布实验
注意：
1）调节过程中，定子电流不应超过额定值4.61A。
2）发电机有功功率不应超过2kW。
（1）改变发电机的有功、无功功率对系统潮流分布的影响
改变各机组的有功、无功，观察改变前和改变后各机组及系统各断路器上的电压、电流功率等，将数据填入表2-1和表2-2中，并将结果进行比较分析。
表2-1发电机改变输出功率前系统参数
G1
G2
211
212
213
214
215
216
103
104
P（kW）
-0.18
-0.14
0.273
0.309
0.444
0.315
-0.015
0.051
0.027
-0.06
Q（kVar）
-0.07
-0.41
0.306
0.369
0.429
0.423
0.156
0.102
0.06
-1.02
U（V）
376.4
366.9
1011.5
974.8
1011.5
957.3
974.8
957.3
403.56
1011.5
cosΦ
0.93
0.32
0.67
0.64
0.719
0.60
0.095
0.447
0.41
0.058
表2-2发电机改变输出功率后系统参数
G1
G2
211
212
213
214
215
216
103
104
P（kW）
0.93
1.06
0.687
-0.765
0.774
-0.666
0.021
0.039
0.038
0.48
Q（kVar）
-0.31
-0.66
0.732
0.603
0.96
0.837
0.3
0.234
0.081
1.26
U（V）
379.3
368.7
1024.5
993.8
1024.5
971.5
993.8
971.5
404.7
1024.5
cosΦ
0.94
0.84
0.68
0.78
0.62
0.6
0.069
0.16
0.42
0.35
（2）投、切负荷对系统潮流分布的影响
通过控制低压屏、负载屏上断路器，投/切阻性、感性负荷，观察各参数的变化，并记录于表2-3和表2-4中，对数据进行比较分析。
表2-3投入负荷前系统参数
G1
G2
211
212
213
214
215
216
103
104
P（kW）
0.18
0.14
0.273
0.309
0.444
0.315
0.015
0.051
0.027
0.6
Q（kVar）
0.07
0.41
0.306
0.369
0.429
0.423
0.156
0.102
0.06
1.02
U（V）
376.4
366.9
1011.5
974.8
1011.5
957.3
974.8
957.3
403.56
1011.5
cosΦ
0.93
0.32
0.66
0.64
0.71
0.59
0.095
0.44
0.41
0.50
表2-4投入负荷后系统参数
G1
G2
211
212
213
214
215
216
103
104
P（kW）
1.01
1.26
0.912
0.77
0.837
0.834
0.054
0.066
0.012
0.33
Q（kVar）
0.23
0.76
0.831
0.648
0.876
0.756
0.213
0.246
0.08
1.53
U（V）
376.9
370.9
1025.5
979.7
1025.5
963.4
979.7
963.4
405.6
1025.5
cosΦ
0.97
0.85
0.73
0.76
0.69
0.74
0.24
0.25
0.14
0.21
（3）投、切电容器对潮流分布的影响
投、切电容器观察各参数的变化，并记录数据于表2-5和表2-6中，对数据进行比较分析。
表2-5投入负荷前系统参数
G1
G2
211
212
213
214
215
216
103
104
P（kW）
0.18
0.14
0.273
0.309
0.444
0.315
0.015
0.051
0.027
0.6
Q（kVar）
0.07
0.41
0.306
0.369
0.429
0.423
0.156
0.102
0.06
1.02
U（V）
376.4
366.9
1011.5
974.8
1011.5
957.3
974.8
957.3
403.56
1011.5
cosΦ
0.93
0.32
0.66
0.64
0.71
0.59
0.095
0.44
0.41
0.50
表2-6投入负荷后系统参数
G1
G2
211
212
213
214
215
216
103
104
P（kW）
0.75
0.95
0.579
0.6
0.636
0.597
0.018
0.027
0.032
1.11
Q（kVar）
0.27
0.69
0.711
0.504
0.849
0.711
0.165
0.207
0.068
1.2
U（V）
377.8
370.4
1017.1
992.1
1017.1
964
992.1
964
405.46
1017.1
cosΦ
0.94
0.80
0.63
0.76
0.59
0.64
0.10
0.12
0.42
0.67
2.改变网络结构的潮流分布实验
改变网络结构不调整负载量，分别退出各线路（注意：
各节点之间不能失去电气联系）。
观察网络改变前后，各机组参数的变化，并记录数据于表2-7和表2-8中。
表2-7网络改变前系统参数
G1
G2
211
212
213
214
215
216
103
104
P（kW）
0.75
0.95
0.579
0.6
0.636
0.597
0.018
0.027
0.032
1.11
Q（kVar）
0.27
0.69
0.711
0.504
0.849
0.711
0.165
0.207
0.068
1.2
U（V）
377.8
370.4
1017.1
992.1
1017.1
964
992.1
964
405.46
1017.1
cosΦ
0.94
0.80
0.63
0.76
0.59
0.64
0.10
0.12
0.42
0.67
表2-8网络改变后系统参数
G1
G2
211
212
213
214
215
216
103
104
P（kW）
0.76
0.9
0.507
0.534
0.594
0.57
0.048
0.027
0.031
1.08
Q（kVar）
0.44
0.57
0.639
0.48
0.909
0.867
0.048
0.042
0.069
1.26
U（V）
380.8
368.3
1012.1
996.6
1012.1
966.1
996.6
966.1
406.6
1012.1
cosΦ
0.86
0.84
0.62
0.74
0.54
0.54
0.70
0.54
0.40
0.65
四、实验数据整理及结果分析
1）总结组建复杂电力系统的方法与步骤。
电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的组建复杂电力系统实质就是首先建立网架结构在进行机组并网的过程需要保证发电机发出的有功功率和负荷取用的有功功率以及网络损耗的有功功率之间，应随时保持平衡；系统产生的感性无功功率和负荷取用的感性无功功率以及网络损耗的感性无功功率，也随时保持平衡；系统的频率和各母线电压都在规定范围内，各支路潮流都没有超过发热极限值和运行稳定的极限值，来调整负荷和发电容量。
2）整理实验数据，分析比较网络结构的变化和地方负荷投、切对潮流分布的影响，并对实验结果进行理论分析。
网络结构变化后将会导致线路电流的变化，进而导致网络潮流的重新分布。
地方负荷的投切也会影响网络潮流，当电网受到冲击负荷扰动时，将由原来的平衡状态过渡到新的平衡状态。
这一动态过程将使各机组的送出功率、转速等发生变化，从而造成电网的频率和功率的振荡，同时，由于冲击负荷（包括有功和无功冲击负荷）引起的无功变化，使电网电压频繁波动，这在小网运行更为突出。
当冲击负荷出现时，将产生不平衡电流，进而导致线路的功率重新分布。
3）比较各项的实验数据，分析其产生的原因。
改变发电机的有功、无功功率对系统潮流分布的影响
答：
改变发电机的有功、无功后，各节点的电压都有不同程度的升高，机组和路器上的无功也增多，除单机无穷大系统外，其余机组和断路器上的功率因数增大。
投、切负荷对系统潮流分布的影响
答：
投、切阻性负荷后，发电机的功率因数显著增大，各节点的电压也不同程度的升高，通过各机组和断路器上的电流也增大，单机无穷大系统的功率因数减小，其余断路器上的功率因数增大。
投、切电容器对潮流分布的影响
答：
投、切电容器后，发电机的有功出力增加，系统中的无功增加，各节点的电压也增加，系统整体的功率因数增加，但是增幅并不明显。
改变网络结构的潮流分布实验
答：
改变网络结构后，退出的线路为L2，断路器215的功率因数增大，其余发电机和断路器的电压和电流没有太大变化，断路器214和发电机G1的功率因数减少。
五、思考题
1）电力系统中如何实现有功功率和无功功率的调整？
答：
有功功率控制通过对原动机进行输出功率调整来达到平衡。
无功功率由发电机励磁调节系统进行控制，同时输电网设置无功补偿等
2）电力系统经济运行的基本要求是什么？
答：
电网经济运行就是指电网在供电成本率低或发电能源消耗率及网损率最小的条件下运行。
电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术。
这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论证，选取最佳运行方式、调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压器、电网改造等，在传输相同电量的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。
六、总结
本次实验让我们了解到了调度对于潮流分布的影响，在出现电力情况异常时电力调度的重要性。
实验本身不难，但是由于有很多的数据要统计，比较的繁琐，同时也要求足够的细心。
经过这次实验，我对电力系统的状态估计和电力系统的安全分析以及无功-电压优化有了更深一步的认识。
不管是对以后的学习还是工作都有很大的帮助。
附录：
实验截图
改变输出功率前
改变输出功率后
投入负荷前
投入阻性负载一QF1,QF2,QF3后
投入容性负载前
投入容性负载1中5QF1,5QF2,5QF3后
网络改变前
网络改变后断开215:
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