1、四川大學電氣信息學院 調度自動化實驗報告 薛原 1143031270調度自動化實驗報告學 院 電氣信息學院 專 業 電氣工程及其自動化 學生姓名 學 號 年級 2011級 指導教師 周步祥 教務處制表二一四年六月八日目錄實驗一 電力系統數據采集與實時監控實驗 3一、實驗目的3二 、原理與說明3三、實驗項目與方法6四、實驗步驟8五、實驗分析12六、實驗總結12實驗二 電力系統正常運行潮流分布與調整實驗13一、實驗目的13二、原理與說明題13三、實驗內容13四、實驗數據整理及結果分析15五、思考題16六、總結16附錄：實驗截圖實驗一 電力系統數據采集與實時監控實驗一、實驗目的1) 掌握組建電網仿真

2、實驗系統的方法與步驟。2) 掌握數據采集和實時監控SCADA的作用、基本功能、實現原理和操作方法。3) 掌握表征發電廠和變電站當前運行狀態的參數類型和特點、獲取方式、表現形式。如母線電壓、有功功率、無功功率、電流和開關狀態等。4) 掌握廠站終端的結構、特點和主要功能。5) 掌握改變發電廠和變電站當前運行方式的控制命令信息的類型和特點、下發方式。二 、原理與說明電力系統是由許多發電廠、輸電線路、變電站、配電線路和各種形式的負荷組成的。電力系統調度中心擔負著整個電力網的調度任務，以實現電力系統的安全優質和經濟運行的目標。電力系統調度中心必須具有兩個功能：第一是與所轄電廠、變電站及上級調度等進行測量

3、讀值、狀態信息及控制信號的遠距離、高可靠性的雙向交換，簡稱為電力系統監控系統，即SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）；另一個是本身應具有的協調功能（安全監控及其它調度管理與計劃等）。系統結構如圖1-1。RTU結構及技術參數參照TQDM-II電力系統綜合組態實驗系統說明書。TQWR-II微機型RTU具有以下特點：1、標準的編程語言環境；2、極強的環境適應能力，工作溫度-4070，環境濕度5%95%RH；3、極強的抗電磁干擾能力；4、豐富的通信接口、支持多種通信方式、通信距離長；5、大容量存儲能力；1.通信接口兩路RS485通信接口，可分別

4、響應主機召喚（任一時刻僅一個RS485接口響應主機通訊）。兩路RS485通信接口都有防雷措施，輸入輸出之間有光電隔離器件進行隔離，以保證高質量的通訊傳輸。串口通訊初始默認波特率為9600bps，8位數據位，1位停止位，無校驗。2.調度系統“四遙”功能遙信：本終端有48路遙信輸入接口，每一路的遙信輸入信號都有防雷措施和光電隔離器件進行保護，保證系統的運行穩定。用于采集廠站設備運行狀態等無源節點，并按規約傳送給調度中心，包括：斷路器和隔離刀閘的位置信號、繼電保護和自動裝置的位置信號、發電機和遠動設備的運行狀態等。遙測：本終端共有48路電壓電流信號輸入，用于采集變電所電壓、電流、有功功率、無功功率，

5、功率因數等模擬信號。遙控：本終端有32路（對）遙控輸出，用于執行調度中心改變設備運行狀態的命令，如操作廠站各電壓回路的斷路器、投切補償電容和電抗器、發電機組的啟停等。為了保證終端遙控的準確性和壽命，本終端的遙控輸出均采用松下的繼電器。遙調：可以通過32路遙控輸出對遠程的設備進行遠程調試；圖1-1系統結構圖3.實驗裝置發電機組控制屏G1變電站低壓模擬屏三、實驗項目與方法本實驗采用2MF無窮大系統，一次接線圖如圖1-2。利用無窮大系統屏、系統升壓屏、機組、機組控制屏、變壓器屏、網絡屏等構成電網供電系統，利用變電站低壓模擬屏、負載屏等構成配電系統。圖1-2中，斷路器對應順序為：斷路器編號對應位置斷路

6、器編號對應位置101無窮大系統屏122變壓器T2高壓側103系統升壓屏低壓側211網絡屏1QF104系統升壓屏高壓側212網絡屏2QF1101#機組控制屏1QF213網絡屏3QF111變壓器T1低壓側214網絡屏4QF112變壓器T1高壓側215網絡屏5QF1202#機組控制屏1QF216網絡屏6QF121變壓器T2低壓側圖1-2 實驗供電系統一次示意圖注意：接線前務必斷開所有電源以及無窮大系統出線開關。實驗接線參照圖1-3，接線步驟如下：A、接線屏上無窮大系統連接至升壓變壓器入端，升壓變壓器出端連接網絡屏1QF入端，同時將網絡屏3QF入端并入1QF入端；B、1QF出端連接至線路L1入端，線路

7、L1出端連接至2QF入端，2QF出端連接至5QF入端，5QF出端連接至線路L2入端，線路L2出端連接至6QF入端；C、6QF出端連接至線路4QF出端，3QF出端連接至L3入端，L3出端連接至4QF入端，4QF出端連接至6QF出端；D、接線屏上機組1連接至變壓器T1入端，變壓器T1出端連接網絡屏5QF入端，同時機組2連接至變壓器T2入端，變壓器T2出端連接網絡屏4QF出端；E、低壓屏進線1連接至3QF入端，低壓屏進線2連接至6QF出端；低壓屏出線1連接至負載1，低壓屏出線2連接至負載2；圖1-3 實驗供電系統一次接線圖注意：接線完畢后務必多次檢查連線是否正確，特別是相序和高低壓不能出錯。四、實驗

8、步驟1.實驗過程斷路器216跳閘7斷路器216合閘負載1 1QF 合閘負載1 1QF 跳閘2MF升壓2MF降壓PS增速與減速不能做2.事件記錄3.報警信息 五、實驗分析1. 遠動調度自動化系統結構及功能：答：調度自動化系統，其基本結構包括控制中心主站系統、廠站端（RTU）和信點通道三大部分。根據所完成功能的不同，可以將此系統劃分為信息采集和執行子系統、信息傳輸子系統、信息處理子系統和人機聯系子系統。信息采集和執行子系統的基本功能是在各發電廠、變電所采集各種表征電力系統運行狀態的實時信息，此外還負責接收和執行上級調度控制中心發出的操作、調下或控制命令。信息傳輸子系統為信息采集和執行子系統和調度控

9、制中心提供了信息交換的橋梁，其核心是數據通道，它經調制解調器與RTU及主站前置機相連。信息處理子系統是整個調度自動化系統的核心，以電子計算機為主要組成部分。該子系統包含大量的直接面向電網調度、運行人員的計算機應用軟件，完成對采集到的信息的各種處理及分析計算，乃至實現對電力設備的自動控制與操作。人機聯系子系統將傳輸到調度控制中心的各類信息進行加工處理，通過各種顯示設備、打印設備和其他輸出設備，為調度人員提供完整實用的電力系統實時信息。調度人員發出的遙控、遙調指令也通過此系統輸入，傳送給執行機構。2.分析遙控命令的下達方式，怎樣進行遙控閉鎖，保證系統運行的安全性？ 答：遙控命令分：自動和手動，下達

10、方式選擇手動時，屏幕是只顯示線路始末端跳閘，需要判斷具體故障點；選擇自動時，屏幕顯示故障周圍跳閘，可以更及時地跳開線路，減少停電時間。下達遙控命令時，僅僅依靠軟件判斷符合防誤邏輯后，就直接出口，一般系統運行的安全性不是很高，但如果在遙控回路增加了電氣閉鎖硬接點，通過和遙控閉鎖控制器相結合來解決集中控制中心、子站遙控操作的強制閉鎖問題，就可以使系統的運行安全性提高。六、實驗總結電網調度自動化系統是用來監控整個電網運行狀態的，使調度人員可統觀全局，運籌全網，有效地指揮電網安全、穩定和經濟運行，是調度現代電網的重要手段。電網調度自動化系統對電力系統的安全經濟運行起著不可或缺的作用。隨著計算機技術、網

11、絡和通信技術、數據庫技術等的飛速發展和電力市場的要求以及國際標準的成熟完善，調度自動化系統正在朝著數字化、集成化、網格化、標準化、市場化、智能化的方向發展。電力系統是一個龐大復雜的系統，無論是信息的覆蓋面、深度、廣度等都是一般系統無法比擬的。電力系統每天都要產生大量的與電力系統運行狀態有關的信息，要充分發揮現有設備的能力，必須能及時、準確地掌握這些信息并進行快速的處理與分析。 本次實驗通過了解調度自動化系統對電力系統運行狀態數據的管理功能及對其進行設計，讓我對調度自動化中的數據管理功能有了更深的認識，包括它的組成部分及功能，激發了我對調度自動化課程的學習興趣。總的來說，本次實驗較為成功，基本達

12、到了預期的目的。實驗二 電力系統正常運行潮流分布與調整實驗一、實驗目的1.通過本實驗，深入理解潮流分布與調整的相關原理與方法，特別是網絡結構、網絡特點對潮流分布的影響；超高壓電網中線路首端電壓幅度差與電壓相角差對有功傳輸與無功傳輸的影響程度；均一網潮流分布特點；有功功率與系統頻率及無功平衡與系統電壓的關系等基本概念和原理。2.掌握組建復雜電力系統的方法與步驟。3.掌握電力系統調度自動化結構、功能。二、原理與說明電力系統是由許多發電廠，輸電線路和各種形式的負荷組成的，在正常運行過程中，絕大多數時間都處于正常運行狀態，此時，發電機發出的有功功率和負荷取用的有功功率以及網絡損耗的有功功率之間，應隨時

13、保持平衡；系統產生的感性無功功率和負荷取用的感性無功功率以及網絡損耗的感性無功功率，也隨時保持平衡；系統的頻率和各母線電壓都在規定范圍內，各支路潮流都沒有超過發熱極限值和運行穩定的極限值。但是由于電力系統負荷隨時隨地都在發生變化，因此系統的發電出力也應隨負荷的變化而變化，母線電壓和輸電線路的潮流也相應發生變化電力系統調度中心的任務就是要隨時掌握電力系統的實時運行情況，合理分配各發電廠和線路的潮流，以實現電力系統的安全優質和經濟運行的目標。當系統出現異常情況，要根據當時的實際情況，提出決策和措施，指揮控制系統及時動作進行控制，以保證電力系統安全可靠運行。三、實驗內容1.不改變網絡結構的潮流分布實

14、驗注意：1) 調節過程中，定子電流不應超過額定值4.61A。2) 發電機有功功率不應超過2kW。（1）改變發電機的有功、無功功率對系統潮流分布的影響改變各機組的有功、無功，觀察改變前和改變后各機組及系統各斷路器上的電壓、電流功率等，將數據填入表2-1和表2-2中，并將結果進行比較分析。表2-1 發電機改變輸出功率前系統參數G1G2211212213214215216103104P（kW）-0.18-0.140.2730.3090.4440.315-0.0150.0510.027-0.06Q（kVar）-0.07-0.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.06-1.

15、02U（V）376.4366.91011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.561011.5cos0.930.320.670.640.7190.600.0950.4470.410.058表2-2 發電機改變輸出功率后系統參數G1G2211212213214215216103104P（kW）0.931.060.687-0.7650.774-0.6660.0210.0390.0380.48Q（kVar）-0.31-0.660.7320.6030.960.8370.30.2340.0811.26U（V）379.3368.71024.5993.81024.5971.5993

16、.8971.5404.71024.5cos0.940.840.680.780.620.60.0690.160.420.35（2）投、切負荷對系統潮流分布的影響通過控制低壓屏、負載屏上斷路器，投/切阻性、感性負荷，觀察各參數的變化，并記錄于表2-3和表2-4中，對數據進行比較分析。表2-3 投入負荷前系統參數G1G2211212213214215216103104P（kW）0.180.140.2730.3090.4440.3150.0150.0510.0270.6Q（kVar）0.070.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.061.02U（V）376.4366.9

17、1011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.561011.5cos0.930.320.660.640.710.590.0950.440.410.50表2-4 投入負荷后系統參數G1G2211212213214215216103104P（kW）1.011.260.9120.770.8370.8340.0540.0660.0120.33Q（kVar）0.230.760.8310.6480.8760.7560.2130.2460.081.53U（V）376.9370.91025.5979.71025.5963.4979.7963.4405.61025.5cos0.970.

18、850.730.760.690.740.240.250.140.21（3）投、切電容器對潮流分布的影響投、切電容器觀察各參數的變化，并記錄數據于表2-5和表2-6中，對數據進行比較分析。表2-5 投入負荷前系統參數G1G2211212213214215216103104P（kW）0.180.140.2730.3090.4440.3150.0150.0510.0270.6Q（kVar）0.070.410.3060.3690.4290.4230.1560.1020.061.02U（V）376.4366.91011.5974.81011.5957.3974.8957.3403.561011.5cos

19、0.930.320.660.640.710.590.0950.440.410.50表2-6 投入負荷后系統參數G1G2211212213214215216103104P（kW）0.750.950.5790.60.6360.5970.0180.0270.0321.11Q（kVar）0.270.690.7110.5040.8490.7110.1650.2070.0681.2U（V）377.8370.41017.1992.11017.1964992.1964405.461017.1cos0.940.800.630.760.590.640.100.120.420.672.改變網絡結構的潮流分布實驗改變

20、網絡結構不調整負載量，分別退出各線路（注意：各節點之間不能失去電氣聯系）。觀察網絡改變前后，各機組參數的變化，并記錄數據于表2-7和表2-8中。表2-7 網絡改變前系統參數G1G2211212213214215216103104P（kW）0.750.950.5790.60.6360.5970.0180.0270.0321.11Q（kVar）0.270.690.7110.5040.8490.7110.1650.2070.0681.2U（V）377.8370.41017.1992.11017.1964992.1964405.461017.1cos0.940.800.630.760.590.640.

21、100.120.420.67表2-8 網絡改變后系統參數G1G2211212213214215216103104P（kW）0.760.90.5070.5340.5940.570.0480.0270.0311.08Q（kVar）0.440.570.6390.480.9090.8670.0480.0420.0691.26U（V）380.8368.31012.1996.61012.1966.1996.6966.1406.61012.1cos0.860.840.620.740.540.540.700.540.400.65四、實驗數據整理及結果分析1) 總結組建復雜電力系統的方法與步驟。 電力系統是由許

22、多發電廠，輸電線路和各種形式的負荷組成的組建復雜電力系統實質就是首先建立網架結構在進行機組并網的過程需要保證發電機發出的有功功率和負荷取用的有功功率以及網絡損耗的有功功率之間，應隨時保持平衡；系統產生的感性無功功率和負荷取用的感性無功功率以及網絡損耗的感性無功功率，也隨時保持平衡；系統的頻率和各母線電壓都在規定范圍內，各支路潮流都沒有超過發熱極限值和運行穩定的極限值，來調整負荷和發電容量。2) 整理實驗數據，分析比較網絡結構的變化和地方負荷投、切對潮流分布的影響，并對實驗結果進行理論分析。 網絡結構變化后將會導致線路電流的變化，進而導致網絡潮流的重新分布。地方負荷的投切也會影響網絡潮流，當電網

23、受到沖擊負荷擾動時，將由原來的平衡狀態過渡到新的平衡狀態。這一動態過程將使各機組的送出功率、轉速等發生變化，從而造成電網的頻率和功率的振蕩，同時，由于沖擊負荷(包括有功和無功沖擊負荷)引起的無功變化，使電網電壓頻繁波動，這在小網運行更為突出。 當沖擊負荷出現時，將產生不平衡電流，進而導致線路的功率重新分布。3) 比較各項的實驗數據，分析其產生的原因。改變發電機的有功、無功功率對系統潮流分布的影響答：改變發電機的有功、無功后，各節點的電壓都有不同程度的升高，機組和路器上的無功也增多，除單機無窮大系統外，其余機組和斷路器上的功率因數增大。投、切負荷對系統潮流分布的影響答：投、切阻性負荷后，發電機的功率因數顯著增大，各