毕业论文电网调度自动化系统体系结构设计.docx

1、毕业论文电网调度自动化系统体系结构设计毕业论文-电网调度自动化系统体系结构设计四川大学网络教育学院本科生（业余）毕业论文（设计）题 目 电网调度自动化系统体系结构设计 办学学院 四川大学电气信息学院 教学部（校内/校外） 校 外 专 业 电气工程及其自动化 年 级 指导教师 学生姓名 学 号 2008年 02月25日调度自动化系统体系结构设计学生： 指导教师： 摘 要电力调度自动化系统在电力系统的运行生产中，起着举足轻重的作用，正确地对电网的调度自动化系统进行设计，将使电能的生产、传送、分配和使用获得最大的技术经济效益，并为电力系统的发展提供重要的数据和依据。现代的调度自动化系统包括三种含义：

2、采集和变换信息、通信设备传送信息和调度中心使用信息。调度自动化系统收集、处理电网运行实时信息，通过人机联系系统把电网运行状况集中而有选择的显示出来进行监控。调度人员可以借此统观全局，集中全力指挥全网安全、经济和优质运行，同时极大地提高电网安全运行水平，提高电网事故的处理效率，减少停电损失。本次调度自动化体系结构设计，将以调度自动化毕业设计任务书为基础，在指导教师的指引下，充分展现学生通过课堂学习对调度自动化系统体系功能的理解，达到增进知识、提高实际工作能力的目的。关键词：调度自动化；体系结构；设计The System Structure Design Of DispatchingAutomat

3、ion SystemStudent:HuangXiaoGeng Supervisor：Tenghuan AbstractsPower Dispatching Automation System plays a very important role in the power system production. Correctly design for electrical network Dispatching Automation System, will make production、deliver、 distribution and use of electricity to get

4、 biggest technical and economic benefits, and offer important data and basis for the development of power system. Modern Power Dispatching Automation System include three kinds of meaning: Gather and Transform information、communication equipment to deliver information and Dispatching Center uses inf

5、ormation. Dispatching Automation System collect、handle the operation information of electrical network of real time, Through man-machine monitoring system, concentrate and selectively display the operation condition of electrical network. Dispatcher can find out overall situation, concentrate to pay

6、 full attention commander completely electrical network safe、economic and high quality operation, at the same time raise maximumly the handling of electrical network that runs at safety level and raises the accident of electrical network efficiency, reduce the loss of power failure. This Dispatching

7、 Automation System architecture design, will be taking The Graduate Design Assignment of Dispatching Automationas foundation ,under the guidance of guidance teacher ,fully show off the students comprehention on passing through classroom study of Dispatching Automation System systematic function, arr

8、ive at the purpose of promotion knowledge and improving actual working ability. Keywords: dispatching automation，system structure，design.前言第一章 设计依据第二章 设计目标第三章 设计原则第四章 设计内容4.1电网结构4.2调度自动化系统功能4.3基准厂站布置4.4基准厂站的主接线设计4.5信息的组织原则4.6基准站信息的组织和信息量4.7调度中心主站计算机系统结构4.8调度自动化系统的技术指标第五章 结 论附图： 附图1：毕业设计基准变电站B主接线图 附图

9、2：毕业设计基准变电站C主接线图前 言随着电网的发展和自动化程度的提高，调度自动化系统已成为调度员实施生产指挥和控制电网运行必不可少的工具。但在实际运行过程中，由于调度自动化系统自身也可能出现各种异常情况，如:自动化系统故障、网络中断、数据采集通道中断、系统软件异常等，倘若发生异常情况而没有及时发现，则可能导致调度人员无法进行正常的调度指挥，严重时可能影响整个电网的安全运行，造成巨大的经济损失。为保障自动化系统安全、稳定、连续、有效的运行，南方电网有限公司汕头供电分公司调度开发了自动化综合监控系统。该系统是以运行和管理为出发点，针对目前电力系统自动化的需求和特点，并且考虑到电力系统自动化未来的

10、发展，而开发研制的一套自动化综合监控系统。该系统的投运，机构要预先通过大量的计算分析，制定对付意外事故的安全措施，装设安全自动装置和继电保护设备，做好事故预想和处理预案，防范于未然。一旦电网发生故障，调度就要按地区电网实际情况并参考处理预案，迅速、准确地控制故障范围，保证电网正常运行，并避免对电力用户供电造成影响；遇到严重事故时，为保证主网安全和大多数用户的正常供电，调度将根据具体情况采取紧急措施，改变发输电系统的运行方式，或临时中断对部分用户的供电。故障消除后，调度要迅速、有序地尽快恢复供电，尽量减少用户停电时间。该系统是针对调度自动化机房设备集中、运行环境要求高而设计的，集成了全方位的监测

11、、报警和控制设备，实现了对机房环境的实时监控;同时通过与EMS系统、电能量自动采集系统、MIS系统互联，进行实时交互通信，监视自动化系统中各节点、进程和通道的运行状态，通过对各种实时数据的分析处理，对系统频率异常、联络线潮流不平衡、重要厂站数据不刷新等异常情况进行实时监视，真正实现了“数据级监视报警”。报警信息可通过电话、传呼、短信等多种方式及时通报值班员及相关责任人，并具有远程WEB查询、监控等功能。实现了自动化系统环境及运行状态的自动监控，提高了自动化系统的运行管理水平。调度自动化系统的另一重要任务是，保证电能质量，保持频率、电压、波形合格。这就必须时刻保持发电和用电的瞬时平衡。由于电能不

12、易大量贮存，而用户的用电是随机的，要时刻保持供需平衡，就要求调度必须提前预计社会用电需求，并依此进行事前的电力电量平衡，编制不同时段的调度计划和统一安排电力设施的检修和备用。在实际运行过程中调度一方面要依靠先进的调度自动化通信系统，密切监视发电厂、变电站的运行工况和电网安全水平，迅速处理时刻变化的大量运行信息，正确下达调度指令；另一方面要实时调整发电出力以跟踪负荷变化，满足用电需求。在实际的调度过程中，还需要综合考虑国家能源政策和环保政策，以及电源分布、负荷需求、电网结构以及防汛、环保等因素，按照公平、公正的原则合理安排发电，实现发电资源的优化利用，以提高国家电力能源利用效益。为贯彻国家电力体

13、制改革方针，在具有竞争能力的市场主体下，汕头电力电网调度自动化系统就必须依靠科技，利用现代信息技术、电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，加强科学管理，提高管理档次，把公司办成一个以盈利为目标，最大限度满足电力市场需求的电力网架结构，将电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，改进供电质量，加强企业管理的有效性，因此电网调度实现自动化势在必行。 本次调度自动化体系结构设计，将以调度自动化毕业设计任务书为基础，在指导教师的指引下，充分展现学生通过课堂学习对调度自动化系统体系功能的理解，达到增进知识、提高实际工作能力的目的。第一章设计依据(

14、1)地区电网调度自动化设计技术规程，DL 5002-91；(2)电力系统调度自动化设计技术规程，DL 5003-91；(3)地区电网调度自动化功能规范；(4)地区电网调度自动化系统基本指标；(5)IEC60860-5-101基本远动配套标准；(6)电网调度自动化系统运行管理规程；(7)电力系统实时数据通信应用层协议；(8)地区电网数据采集及监控系统通用技术条件；(9)地区电网调度自动化系统实用化验收细则；(10)电网调度自动化文件汇编；(11)实现变电站无人值班对调度自动化系统的基本要求；(12)电网调度自动化毕业设计任务书；(13)电网调度自动化毕业设计指导书。 电网调度自动化是为电网调度管

15、理服务的，因此调度自动化系统设计应与调度管理体制相一致。现代化电网调度自动化系统应与统一调度分级管理相适应。这样可节省通道和提高投资效益。在实现电网分层控制时各级调度应组成信息交换网，信息一般采用逐级传送方式。本次调度自动化系统体系结构毕业设计不涉及调度管理体制方面的内容，仅从技术的角度进行考虑，以毕业设计任务书作为设计依据，电网网络接线示意图如下：第二章设计目标 新一代的电网调度自动化系统应考虑到Internet/Intranet技术对电力企业的影响，在设计、开发时应以SCADA功能为基础，DA/DMS、AM/FM/GIS、MIS及其他子系统为扩展功能的、具有一体化平台的网络化、多功能系统。

16、系统的硬件方面：优先采用最新的、高可靠性的微型计算机硬件技术，作为系统工作站、服务器的硬件平台。有条件的也可采用最新的RISC或UNIX工作站系统。系统的软件方面：调度自动化系统的操作系统采用新一代的MicrosoftWindowsNT/2000；数据库采用高性能的商用关系型数据库，如MSSQLServer，Oracle，Sybase等，使系统软件配置标准、规范；系统的输出形式采用MicrosoftOffice的Excel等优秀工具软件，使报表系统更加方便易用；软件结构采用网络分布式的客户/服务器模式。本次调度自动化系统体系结构设计本着学以致用、加深电力系统调度自动化知识的理解和结合学生工作实

17、践经验的原则，在指导老师的引导下，达到以下设计目标： 、充分理解现代调度自动化系统包括的含义；、熟悉调度自动化系统的功能；、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范；、掌握调度自动化系统的设计原则；、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选择的方法和原则；、掌握调度信息的组织和信息量的估算；、掌握调度中心主站计算机系统的结构；、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标；、掌握电网结构分析的基本知识。 第三章设计原则本次电网调度自动化系统体系结构设计必须遵循以下原则（本次毕业设计侧重系统的体系结构）：（1）稳定性：应用于电网中的调度自动化系统，稳定性是第一位的。落后的系统会增加技术人员掌握的难度，甚至

18、导致系统无法发挥作用；（2）实用性：坚持人机对话简洁、明了、方便的原则，且能完成调度系统与MIS系统之间的信息共享；（3）易维护：系统的硬件设计与选择应具有通用性，系统的软件设计应具有远程维护功能；（4）先进性；（5）可扩性；(6)伸缩性：根据用户应用系统的需要和投资状况，系统应能灵活地选择软硬件配置，并具有跨多硬件平台的特点，系统的规模可从单台机器到多台机器、单种机型到多种机型任选；(7)灵活性：组成系统的各功能模块，多数要能做到即装即用；(8)安全性：系统硬件采用冗余设计，保证系统的不间断可靠运行；由操作系统、数据库以及应用软件的操作等级三方面来满足严格的安全操作要求。(9)系统有统一的模

19、块化电网描述数据库；(10)系统必须能够进行高效的实时数据处理；(11)系统要有友好方便的人机界面；(12)系统要有功能强大的电子报表软件，具有灵活的报表处理功能，并能做到图文并茂；（13）系统对大量的历史数据具有强大的归纳分析和趋势预测功能。 第四章 设计内容41电网结构根据调度自动化毕业设计任务书，本设计的电网结构地理拓扑图如图2-1所示：该网络是由2个220/110/10KV变电站、11个110/10KV变电站构成110KV电网，其中变电站A、B是220/110/10KV变电站，变电站C是监控中心，变电站D的出线数最多，而变电站M是终端变电站。电网结构分析如下：站名ABCDEFGHIJK

20、LM出线数2446442222321备注220kV监控中心出线数最多一般一般一般一般一般一般一般一般终端42调度自动化系统功能现代的调度自动化系统包括三种含义：采集和变换信息、通信设备传送信息和调度中心使用信息。调度自动化系统收集、处理电网运行实时信息，通过人机联系系统把电网运行状况集中而有选择的显示出来进行监控。调度人员可以借此统观全局，集中全力指挥全网安全、经济和优质运行。调度自动化系统安全监控功能的实现，同时极大地提高电网安全运行水平，提高电网事故的处理效率，减少停电损失。各类地调在考虑调度自动化系统时，应使其具有数据采集和监控(SCADA)的功能，但在具体实施过程中应根据调度职责范围、

21、调度自动化现状、基础设备自动化条件，按照由低至高、由易到难的原则恰当确定总体功能。各类地调应该逐步实现遥控和遥调功能，有条件时可建设无人值班遥控变电站。但遥控、遥调功能实现取决于调度的需要、良好的一次设备、高可靠性的远动终端和通道等因素，其中良好一次设备和通道对于众多地调来说不是短期内可以解决的。各类地调应本着稳妥可靠的方针，经过试点逐步的实现遥控、遥调的功能。调度自动化系统的功能，分为以下四级：、直接控制，用于减少停电事故；、优化控制，用于提高技术经济效益；、适应控制，使系统具有事故适应能力；、综合控制，对系统进行全面管理，提高经济效益。系统的功能级别越高，电力系统运行特性和经济效益也愈高；

22、对信息的传送和处理能力的要求也愈高。要设计、监理好一个调度自动化系统，并要使它的功能充分发挥出来，使一项非常重要的任务，需要对电力系统的运行特性和要求有清晰的了解，又要在信息的传送、处理和计算机的应用方面，综合地规划和设计。调度自动化系统的四级功能见下表：调度自动化系统功能第一级：直接控制1、运行参数的安全检测和控制2、自动发电控制3、运行安全的分析4、无功和电压控制第二级：最优控制1、经济调度控制2、发电计划控制（水火电出力最优计划）3、系统运行安全最优控制4、负荷管理第三级：适应控制1、短期负荷预测（发电计划控制）2、系统能量管理3、系统紧急控制4、系统恢复控制第四级：综合控制1、最优潮流

23、控制2、系统动态过程控制3、系统可靠性控制4、长期负荷预测（结构控制）5、系统发展规划控制6、总效益核算控制电力调度自动化系统在电力系统的运行生产中，起着举足轻重的作用，正确地对电网的调度自动化系统进行设计，将使电能的生产、传送、分配和使用获得最大的技术经济效益，并为电力系统的发展提供重要的数据和依据。随着ERP不断发展，电力调度自动化系统与ERP之间的联系越来越紧密，形成能量管理系统EMS，它包括SCADA、发电计划、发电控制、网络分析和调度员培训仿真系统等丰富的电力生产软件管理功能。为了保证系统正常必须有一个完善的管理手段，对各个调度控制台及类人员赋予不同使用范围及使用权限。一般根据业务需

24、要至少应有3个等级，如：1） 操作员级：可以进行全部操作。2） 调度员级：级系统受理外的其他操作。3） 其他运行管理人员级：只能调看画面，修改相关表格。43基准厂站布置本设计中基准厂站的选择以满足调度自动化系统（ADS）的平均冗余度不小于2，且每个厂站的冗余度均不小于2为前提，按照枢纽站选为基准厂站、出线多的厂站选为基准厂站、重要厂站选为基准厂站等选择基准站的原则进行选择，并对以下的选择方案进行比较：为了保证每个厂站的冗余度均不小于2，则与终端站连接的厂站必须选为基准厂站，因此变电站D必须选为基准站。方案编号123基准站ABCDGBDKGBCDG冗余度A322B323C444D423E333F

25、433G222H222I333J232K222L222M222平均冗余度2.772.462.54结果备选备选备选以上三个基准厂站的选择方案均能够满足平均冗余度不小于2，且每个厂站的冗余度均不小于2的前提。但根据最优方案判据，选择基准厂站数量少的方案，因此首先淘汰方案1，方案2与方案3比较而言，所选的基准厂站数量一致，但方案2的平均冗余度比方案3略小，且方案3把监控中心站C作为基准厂站，而方案2则把监控中心站C作为一般厂站，因此，方案3比方案2好，本设计选用方案3作为基准站的选择方案。根据基准厂站布置选择的结果，方案3作为基准厂站的布置方案，其选择的基准厂站有变电站A、B和水电厂C、D，结合本次

26、毕业设计的目的和要求，选择比较具有代表性的变电站A和水电厂C作为电气主接线设计和遥测、遥信信息表设计的对象，达到增进相关知识学习和强化记忆的目的。44根据毕业设计指导书的主接线图设计原则，变电站A和水电厂C的主接线基本情况如下表：序号项 目变电站B水电厂C1220KV出线路数2回0回2110KV出线路数6回（预留2回）6回（预留2回）310KV出线路数8回8回4主变压器台数2台2台5备 注220KV变电站监控中心电气主接线图见附图：1、毕业设计基准变电站B主接线图 2、 毕业设计基准变电站C主接线图 45信息的组织原则 根据相关调度自动化设计技术规程，信息的组织和信息量的计算，可参照如下规定：

27、4.5.1 有人值班厂站的远动信息4.5.1.1属地调直接调度管辖的220kV及以上电压等级输变电部分的远动信息可参照部颁DL500391电气系统调度自动化设计技术规程的有关部分进行设计。4.5.1.2 发电厂、变电站应向直接调度的地调传送下列遥测量：（1）发电厂总有功功率、总无功功率及有功电能量；（2）调相机组总无功功率；（3）跨地区联络线有功功率、无功功率及分别计算的双向有功电能量；（4）110kV输电线路的有功功率或电流；（5）35kV输电线路的电流或有功功率；（6）旁路断路器的测量内容与同级电压线路相同；（7）三绕组变压器两侧有功功率和电流；（8）双绕组变压器的单侧有功功率和电流；（9

28、）计量分界点的变压器加测无功功率和双向有功电能量；（10）母联、分段、分支断路器电流；（11）10110kV系统电压监视点电压。4.5.1.3 根据调度的需要在设备的可能条件下，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥测量的一部分：（1）梯级水电厂上下游水位；（2）当发电厂单机容量超过地区电网总负荷的5%且不小于50MW时，加测单机有功功率和无功功率；（3）110kV输电线路的无功功率；（4）10kV重要线路的电流；（5）35kV及以上电压等级用户直配线路有功功率，必要时加测有功电能量。4.5.1.4 发电厂、变电站应向直接调度的地调传送下列遥信量：（1）厂、站事故总信号；（2）调度范围的断

29、路器位置信号；（3）110kV联系线主要保护（一般为高频、距离、零序保护）和重合闸动作信号；（4）枢纽变电站110kV母线保护动作信号。4.5.1.5 根据调度需要和设备可能，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥信量的一部分： （1）发电机、变压器、调相机内部故障总信号；（2）发电机由发电转调相运行方式的状态信号；（3）有载调压变压器抽头位置信号（无条件时可给出上下限位置信号）；（4）自动调节装置运行状态信号（如中小型水电厂发电机功率成线调节装置等）；（5）影响系统安全运行的越限信号（如过电压、过负荷，这些信号也可在调度端整定）；（6）110kV旁路断路器主要保护（一般为高频、距离、零序

30、保护）和重合闸动作信号。4.5.1.6 根据调度需要和设备可能，地调可向直接控制的发电厂、变电站传送下列遥控、遥调命令：（1）重要的110kV以下断路器的分合；（2）成组程控装置的投切；（3）无功补偿装置断路器的投切（包括电容器组、电抗器等）；（4）有载调压变压器抽头位置调整；（5）成组控制装置整定值调节。对于有人值班的厂站，遥控调的主要目的是提高地区电网安全运行。对电网安全运行需要而又具备可控条件的设备，可以按遥控调方式进行设计。这类设备一般在地区电网调度自动化设计中统一考虑。4.5.2 无人（少人）值班厂站的远动信息目前，随着电网自动化水平的提高，110kV及以下厂、变电所实现无人值班不仅可行，而且是电网发展的必然趋势，新建或改造变电所，通过装设在调度中心微机监控、观察变电所自动化系统，减少了人为失误，各厂站均装设RTU，RTU将采集数据传送至调度中心：降低了出错的机率，增强了设备运行的可靠性，简化了生产管理环节。通过优化系统结构，提高变电所自动化水平，降低了电力建设造价，推动了电网科学运行管理的