TA的每日心情 | 开心 2017-10-29 19:02 |
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电子图书
| 电子图书名: |
调度自动化讲义 |
| 编者: |
吴文传,张伯明 |
| 内容简介: |
清华大学调度自动化讲义 |
| 所属专业方向: |
调度自动化 |
| 出版社: |
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| 来源: |
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第一章 绪论....................................................................................................... 1
- @& D+ C+ f8 {# ^. S, v0 a* v 1.1 现代电力系统的特点.................................................................................... 1 % G8 e* ~/ B' P3 @
1.2 电力系统调度的主要任务............................................................................. 2 % _7 o- U+ t. a' J& j8 j. n/ C; ]
1.2.1 保证系统运行的安全水平................................................................. 2 ) m7 s# B1 e ^: J% w- J
1.2.2 保证供电质量.................................................................................. 2 " Q1 p; w, I* c+ o
1.2.3 保证系统运行的经济性.................................................................... 2 . t; ^: {" j: o. u% K; Z1 j
1.2.4 保证提供有效的事故后的恢复措施.................................................. 3 . m7 K/ s' f x3 k; H8 u; X3 }( H6 T
1.3 电力系统调度体制和现代调度自动化系统的发展......................................... 3 + L; C5 c' S3 u& i! k
1.3.1 我国的电力系统的分区分级调度...................................................... 3
) J t5 e( @' w1 P 1.3.2 调度自动化系统的发展.................................................................... 5
8 u6 I! M+ h: N" Q- u 1.4 调度自动化系统的基本结构......................................................................... 7 9 f" C- ~' Q, u
1.4.1 信息采集和控制执行子系统............................................................. 7
6 p2 A0 ^# {2 @0 M 1.4.2 信息传输子系统............................................................................... 7
' |5 Z" W- M @. c% h K, Z9 a 1.4.3 信息处理子系统............................................................................... 8 & d; R m: S) G
1.4.4 人机联系子系统............................................................................... 8
# X; B' D; k# [第二章 子站系统——变电站自动化................................................................. 10
2 e8 C; d+ O! w* c* g6 `# O 2.1 引言........................................................................................................... 10 + p% B) a+ g5 z
2.2 变电站自动化的基本内容........................................................................... 11
8 Z- a6 U$ m) H+ _9 A) _9 j5 x, R/ q 2.2.1 继电保护的功能............................................................................. 11
1 M: _% f, N5 A 2.2.2 监视控制的功能............................................................................. 12
# ], Z$ _- ^' F, S: q/ U 2.2.3 自动控制装置功能......................................................................... 15
, z& t! M7 i7 p4 k 2.2.4 远动及数据通信功能...................................................................... 16
- ?/ Q5 Q" i, ` ~. P 2.3 变电站自动化的结构.................................................................................. 16 + W- d5 V( E: d' O; h. H
2.3.1 变电站自动化的设计原则和要求.............................................. 16 ( a# _' ?' @+ E. ]
2.3.2 集中式变电站自动化系统............................................................... 17 # ?" K. A9 w* Q! L( \5 E+ f
2.3.3 分层分布式结构集中组屏的变电站自动化系统.............................. 18
0 X1 x' x/ ^; j 2.3.4 分散分布式与集中相结合的变电站自动化系统.............................. 19
! j6 z+ T4 c+ C! r 2.4 变电站自动化的发展.................................................................................. 20
3 ~/ i" y3 `7 b5 ]% D9 i4 |# D第三章 电力系统数据采集与通信..................................................................... 22
9 b o! l5 B5 Q9 N0 d& B, O8 Y 3.1 引言........................................................................................................... 22 * Z; {3 c. E; D- C4 `- ]! d
3.2 开关量输入电路......................................................................................... 22
8 k: t+ ?) c2 b8 ^: ~3 n 3.2.1 隔离电路........................................................................................ 23 # D ]( u3 e( G4 i
3.2.2 滤波去抖电路.......................................................................... 24
' j J% c2 G, i- R- Q 3.2.3 驱动控制................................................................................. 24 % |. M1 B! B+ \: M& C
3.2.4 地址译码电路.......................................................................... 25 & k7 f5 [. b+ q6 ^ W" M
3.2.5 输入/输出的控制方式.............................................................. 26
0 v2 F. R5 h) h 3.3 开关量输出电路......................................................................................... 26 % U: r4 A, N) c( [% F6 u, m% X/ R
3.4 模拟量输入电路......................................................................................... 27
: R% a8 ^4 ^- P) n2 q4 ^ 3.4.1 基于逐次逼近型A/D 转换的模拟量输入电路............................ 27 + ~1 X2 b+ T5 j) }* u
3.4.2 电压/频率变换的模拟量输入电路............................................ 31 # w" J9 B8 m9 A! [2 ]9 R7 O
3.5 模拟量输出电路......................................................................................... 32
! ?, s6 G8 P4 e7 m$ n 3.6 交流采集基本算法...................................................................................... 33 ' t( m& e) q3 D
第四章 电力系统数据通信................................................................................ 35 / d/ |; ~/ ]; m# _' L9 J
4.1 引言........................................................................................................... 35 / _! h/ f6 O! g# C
4.1.1 电力系统远动通信的基本功能................................................. 35 + G: D# z: N4 p& _6 { M
4.1.2 电力系统远动通信的基本结构................................................. 35 % `* x, e# g/ P, S+ X% W" W
4.1.3 数据通信的基本原理............................................................... 36
' H6 l( l' ^9 y4 ~9 J2 W 4.1.4 远动通信配置的基本类型........................................................ 39
4 o) F% F' e- s7 W% B4 Y9 _; U 4.2 信息传输与信道......................................................................................... 39 4 \0 X! k: |: _" v6 U+ S6 K. E; L
4.2.1 电力系统传输信道................................................................... 40
1 U" g4 T5 {; ]# `9 u 4.2.2 多路复用................................................................................. 43 ; R3 E N8 {# \8 t$ b
4.2.3 数字调制与解调....................................................................... 44
2 v, _' v* j1 A' O/ Q 4.3 差错控制.................................................................................................... 46
0 I( P# e% W/ Y 4.3.1 概述........................................................................................ 46
7 |' ]( r, s% J/ c 4.3.2 差错控制方式.......................................................................... 46
+ Q Y0 ?4 {9 R 4.3.3 奇偶校验................................................................................. 47
: N1 ^& A) Q$ D. u- a) ] 4.3.4 线性分组码.............................................................................. 47
- `- S' B+ A. D! S 4.3.5 循环码..................................................................................... 48 s, ~# q: V5 t( x+ v. ?9 T
4.4 通信协议.................................................................................................... 49
" o: O, A# X/ L7 H% y3 t/ o1 Q7 P( M 4.4.1 物理层..................................................................................... 49
; X8 f# ~2 S5 ]8 L, n5 \ 4.4.2 链路层HDLC............................................................................. 50
4 b* \& |4 [; e, U, \ 4.4.3 远动信息传输的基本模式及其规约.......................................... 50 % @7 F7 W0 X. g1 ^- w- J0 d
4.4.4 IEC 国际相关标准.................................................................... 54 9 T9 V/ s( m. E; ^( V
第五章 主站系统——SCADA/EMS 系统.......................................................... 57 + |" A% O- ^- B7 G @* r$ [
5.1 引言........................................................................................................... 57 ) B, z! t! x8 \+ S/ ^
5.2 调度自动化的硬件结构.............................................................................. 57 0 U: i0 J3 \- {' N d1 _
5.2.1 集中式系统.................................................................................... 57
2 y! Z5 o0 N5 ^) l7 K, N0 H 5.2.2 分布式系统.................................................................................... 58
% m8 k; E" e2 J! \. s# o) ? 5.3 调度自动化系统的系统软件....................................................................... 59 . |- z5 j( l2 K8 _
5.3.1 操作系统........................................................................................ 60
0 `4 [% i6 A9 k 5.3.2 开发支持环境................................................................................ 60 & Y: y" ^: L* Z! H
5.4 调度自动化系统的应用支持平台................................................................ 60 $ F1 Y) h2 M4 D
5.4.1 任务调度与实时通信子系统........................................................... 60 ; O, v& @4 Y' F% V7 T1 ^
5.4.2 数据库管理系统............................................................................. 60
/ h3 b) T. }0 \* f1 K/ w w! T 5.4.3 图形系统........................................................................................ 63
: z) V* }( `" V4 Y- g8 S, \ 5.5 SCADA 系统.............................................................................................. 64 & V! `, F* \+ \; I3 x: W
5.5.1 SCADA 系统基本功能................................................................... 64
" C- |0 r( g7 C( i; Y 5.5.2 SCADA 数据库.............................................................................. 69 4 v# P# B" o7 ?# @- }
5.5.3 SCADA 系统的评价指标................................................................ 70 1 H" \; }' a6 J x; i
5.6 EMS 应用软件基本功能(PAS).................................................................... 71 7 Q3 [4 L4 x! F$ d! m; y/ b) K
5.6.1 网络拓扑分析和动态着色............................................................... 71 1 x! t6 p* [& |9 m* N9 H
5.6.2 实时状态估计................................................................................ 71
- e& Z: ]/ b8 _4 l2 l* U 5.6.3 超短期负荷预测............................................................................. 72
2 N, c o, D. W+ W8 { 5.6.4 短期负荷预测................................................................................ 72 5 o! U9 K% [: g4 C) C( e
5.6.5 在线潮流和静态安全评定............................................................... 72
* ? E0 D/ U6 Q8 q' ~9 { 5.6.6 自动故障选择................................................................................ 72 ) @' X( ?1 `$ w$ s
5.6.7 校正对策分析(安全约束调度).................................................... 73
2 v+ ?. u: q% J# C" F" `$ @ 5.6.8 灵敏度分析.................................................................................... 73
4 Q* s* ?/ ^2 l" k' Y 5.6.9 最优潮流........................................................................................ 73 / {3 d% r0 f! ?7 h& v3 b
5.6.10 在线故障计算与继电保护定值校核.......................................... 73
, v0 B' W( `8 X3 l 5.6.11 静态电压稳定分析功能............................................................ 73
* P4 ]# P' Y, R 5.6.12 在线动态安全评定功能............................................................ 74
) l: N7 L, ~5 O- C 5.7 电网与电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护................................ 74
" }+ ~! ^2 l2 p: H 5.8 EMS 系统的发展方向——标准化和组件化................................................ 74
9 c; j$ o. P1 E/ f% Y: m0 U$ M 5.8.1 开放系统........................................................................................ 75 0 g1 a, i- V! @" p/ Z" s% t
5.8.2 CORBA 简介................................................................................. 76
2 \2 n' S: t2 Q6 a+ ~4 x! | 5.8.3 概要分析........................................................................................ 76 0 k/ D. j+ D. b/ }6 Y# b
5.8.4 主要优点........................................................................................ 77
2 m$ H: q* a ?: S2 C( [$ z 5.8.5 CORBA 的基本框架....................................................................... 77 8 G& Q G" Q1 R9 I, L9 `8 S I+ K
5.8.6 IEC61970 标准.............................................................................. 78
$ [, }+ d+ [, v1 @第六章 电力系统实时网络状态分析—状态估计............................................... 81 ( d- S+ X9 N+ J. r8 p' {& z
6.1 引言........................................................................................................... 81
' R, I' k3 Y; _) k9 r( N3 ~ 6.1.1 什么是状态.................................................................................... 81 / S3 w# m" I( w6 z% s
6.1.2 谁决定状态.................................................................................... 81
& _# b \$ E: B. x9 }, f9 ^8 b# \8 l 6.1.3 厂站的典型接线方式...................................................................... 81 - h3 h7 l( h& U8 T; q3 f7 J! I
6.2 网络拓扑(Topology)的实时确定............................................................ 82 / ~+ o2 i o* v5 G/ s
6.2.1 厂站的结线分析............................................................................. 83 1 q' \4 b( f! l, R+ X$ b5 V
6.2.2 网络的结线分析............................................................................. 83 + k( R- K/ J+ C U# I) Z
6.3 电力系统静态状态估计.............................................................................. 86
) Q- u5 A! l' n4 C 6.3.1 概述............................................................................................... 86
# u" a9 W" p4 Z 6.4 量测系统可观测性分析的拓扑方法............................................................. 88 4 i A+ \3 c& A( [* U
6.4.1 对量测系统分析的一些基本认识.................................................... 88 $ E! P. U0 C( \" X' W/ P. I5 P
6.4.2 可观测性分析的步骤...................................................................... 89 : Q8 C+ d# @3 N; a' E. {5 P
6.4.3 利用边界注入量测合并量测岛....................................................... 89
6 D6 J Q; P, X 6.4.4 基于潮流定解条件的可观测性分析................................................ 93
# K, c( E4 D: e; d* G [4 |7 | 6.4.5 实时数据的误差和不良数据........................................................... 96
/ |+ O# y# q: p1 g 6.4.6 状态估计问题的数学描述............................................................... 97 ' G- h: F' h( H7 F. B& K- C
6.5 电力系统静态状态估计的算法.................................................................. 100
2 E/ G$ t5 e* D0 ^* x6 s) t 6.5.1 Newton 法解加权最小二乘估计问题............................................ 100
; H# c( Y' `+ R( ]. g( Y: J 6.5.2 快速分解状态估计算法FDSE...................................................... 106
h9 E: u/ P1 ? 6.5.3 稀疏矩阵技术的应用.................................................................... 108 ) [! K6 u% f4 e$ o/ D
6.5.4 状态估计和常规潮流的关系......................................................... 112
/ G E2 L4 R/ L+ C3 z1 C 6.6 电力系统状态估计中不良数据的检测和辨识............................................ 113 1 a/ v1 M& I7 G; \$ F3 R
6.6.1 概述............................................................................................. 113
: h3 H Y' p @$ O: R. o 6.6.2 残差方程—量测误差和残差之间的关系....................................... 114 # u! c' L9 V- ?9 j' @
6.6.3 不良数据的检测(Bad Data Detection).......................................... 117 % S& `. f B( E; M
6.6.4 不良数据的辨识........................................................................... 122
, q+ }% W( |5 c+ o+ n7 r1 ^ A第七章 电力系统实时静态安全分析............................................................... 132 ' ?' e' s$ ?8 W" O) {; e4 z
7.1 绪言......................................................................................................... 132
, i {0 W: Y' X, {3 d' A( o 7.1.1 电力系统运行的安全性和可靠性.................................................. 132
6 t5 Q: s7 U/ a5 Y9 C t' n9 y$ O 7.1.2 电力系统运行状况的数学模型..................................................... 132
' [0 _& |1 H4 l5 W* P 7.1.3 电力系统实时运行状态的分类..................................................... 133 a( ~. D+ g# q6 i; S, H
7.1.4 电力系统安全控制的分类............................................................. 134
2 b4 y3 H+ T( B4 r0 L$ M; ^; a" a 7.1.5 安全控制功能的总框图................................................................ 135 % k* r1 i* b3 G
7.2 电力系统静态安全分析中的潮流算法....................................................... 136 $ o+ w- K' K3 A% l# `
7.2.1 直流潮流法简介........................................................................... 137 & q$ K' V$ c2 e6 p
7.2.2 Newton-Raphson 法潮流计算...................................................... 137
. x) Q3 |- z3 V/ s! r: f 7.2.3 快速解耦潮流计算....................................................................... 139
' Q0 t- W' g2 O8 Z% s# m" K 7.3 电力系统静态安全评定............................................................................ 139 & e. t$ m0 n! m- f. D, O2 ?3 ~
7.3.1 矩阵求逆辅助定理....................................................................... 140
2 S& [' z4 Y5 M 7.3.2 快速分解法交流开断潮流的计算.................................................. 141 3 Y8 n" B3 Z6 Q
7.3.3 发电机开断的模拟....................................................................... 144 - w [4 l, k1 T r+ G
7.4 安全控制对策........................................................................................... 146
8 `! K5 k6 A) M# r$ s, W5 a 7.4.1 灵敏度矩阵.................................................................................. 146 ! n. l3 Q% }$ M0 d! d. t
7.4.2 校正控制的数学模型.................................................................... 148
" I+ |" _' s8 t" W& q ?u 9 o% [7 i6 F% C8 p! w* Z" O
7.4.3 控制变量变化量 的求解........................................................... 150 . J. u, ?3 J# Y; O8 u8 n
7.4.4 线性规划的数学模型.................................................................... 150 9 b4 C9 f2 E: U
7.5 电力系统安全控制对策............................................................................ 151 6 M3 T+ l6 d2 F _- J
7.5.1 电力系统有功安全校正对策分析.................................................. 151
$ J/ l# T! r4 }- l. g 7.5.2 电力系统无功安全校正对策分析.................................................. 152 J3 s5 N0 V# H% f/ D
7.6 电力系统最优潮流简介............................................................................ 154
+ S5 b9 O/ m; O' F8 S" t9 C: C第八章 电力系统短期负荷预测...................................................................... 156 ! M3 g5 G, d! `( W: m/ J1 V
8.1 引言......................................................................................................... 156
# J0 R, j' y; f5 u8 w, G 8.2 短期负荷预测的基本概念......................................................................... 156
7 `8 \6 e# e- |, j* W7 ~ 8.2.1 负荷分类...................................................................................... 156
" z. H: t U3 O 8.2.2 短期负荷预测一般过程................................................................ 158
2 m5 S# I+ j. u& K# e 8.3 负荷预测的基本原则................................................................................ 159 6 A+ Z0 M% |' l/ ?; h
8.4 几种常用的负荷预报方法......................................................................... 159
6 s: ]& _5 @1 ~ 8.4.1 常用算法分类.............................................................................. 159
2 k! _2 z) Z. O' A3 A% y 8.4.2 平均值外推法.............................................................................. 160 ' _- k7 X2 |* U; c* n( F
8.4.3 指数平滑法.................................................................................. 161
) J) c5 ?# Q, A8 Y- y" E 8.4.4 序列回归分析方法....................................................................... 162 ) L! d7 i5 C8 R- L) T0 c& R$ a
8.4.5 人工神经网络方法....................................................................... 163
- S8 Z; {# z) f2 V 8.4.6 灰色系统法.................................................................................. 165
+ e$ {/ i; W* ` I' M) P; w* C 8.4.7 综合预测算法.............................................................................. 167
! z: e: ~; r. o3 F% A- f) _ 8.5 扩展短期负荷预测.................................................................................... 172 . o5 n! z. ~" _( j9 O2 K
第九章 自动发电控制(AGC )...................................................................... 175
6 I+ ] ]5 E9 q* a) w% ` 9.1 引言......................................................................................................... 175
. D% j1 V) I/ H8 M. D 9.2 电力系统负荷的频率特性......................................................................... 175 ( K* {0 x4 z" X J8 N6 Y
9.3 发电机组的功频特性................................................................................ 176
& } J# [/ [3 o9 ]9 ~" E2 R 9.4 电力系统的频率特性................................................................................ 178
- |3 q0 @* K- Y9 Y 9.5 电力系统调频方式和自动调频准则........................................................... 180
% ~- Z2 Z9 w* l 9.5.1 简单的调节方式........................................................................... 180 3 a) k/ T9 d9 O* ?6 R% }
9.5.2 联合电力系统的自动调频............................................................. 181
6 T2 _% g8 m _+ r& G0 [1 J! D- ? 9.5.3 自动发电控制(AGC) .................................................................... 182 1 W% X5 a: _9 P. y0 Z
9.6 AGC 总体结构......................................................................................... 183 " V+ a1 ~4 N0 q9 T# P
9.7 AGC 系统性能评价指标........................................................................... 184 5 x; F( M+ G* ?
9.7.1 A1、A2 标准简介........................................................................ 184 , ?) f& U [! @/ t
9.7.2 CPS1、CPS2 标准简介............................................................... 185
" U+ Q- p. C Q1 [6 K 9.7.3 CPS 系列标准较A 系列标准的优越性......................................... 186
# Y' X" U( u. Y, N R6 `第十章 调度员培训仿真系统(DTS)............................................................ 187
0 Y& `- Y9 Z- @7 S k- @7 V 10.1 引言....................................................................................................... 187
! q% M; N2 o1 a. K' F! S 10.2 基本概念................................................................................................ 187 0 B8 c7 g& S9 N U: ]1 O
10.3 DTS 的结构分类.................................................................................... 188
8 X7 N. V: n/ k 10.4 DTS 的基本功能.................................................................................... 189 ! j: p3 L3 a- w: ?4 u
10.4.1 仿真支持功能........................................................................ 189
' O. C! \5 G8 {4 d0 l 10.4.2 电力系统模型仿真................................................................. 191 6 `% @3 L% |2 m3 R t
10.4.3 控制中心模型功能仿真.......................................................... 196
% D( q; J* j' v 10.5 动态潮流基本原理.................................................................................. 196
4 O7 B/ N) V; U* G3 g 10.5.1 动态模型的计算..................................................................... 197
# u) k. ]; G) S9 z 10.5.2 潮流计算与频率偏差的关系................................................... 200 9 o# t+ g" p& Y/ X$ Z5 |5 J2 M
10.5.3 考虑加速功率的潮流计算方法............................................... 200 2 \3 D( I H8 f) M. _) ~ P
10.5.4 发电机单元与网络单元数学模型的衔接................................. 202
/ E$ C" F& e& Z
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