电力系统运行与控制中,调度环节负责保证电力系统安全稳定经济运行。为了帮助读者对我国的电网调度自动化技术发展情况有一个全面的了解,编写人员以多年以来积累的培训讲义为基础,编撰了本书。本书共十一章,包括电网调度相关知识、支撑平台、数据采集、电网控制技术、网络分析、预测技术、调度计划技术、安全校核、在线安全稳定分析、调度员培训模拟、智能电网调度相关标准体系。本书为科普类图书,是系列图书之一。可供从事电力规划、设计、生产、调度、维护等工作的各类电力人员使用,各大专院校教师和学生亦可参考使用。
电力系统由发电、变电、输电、配电、用电、调度和通信七个环节构成。其中,调度在电力系统运行与控制中的作用类似大脑的角色,负责保证电力系统安全、稳定、经济运行的任务。我国已形成特高压交直流混合运行的特大电网,三华同步电网已成为世界上最大的同步电网。特大电网的运行与控制,以及节能环保和大规模新能源并网发电的要求,使得电网调度运行工作面临巨大的挑战,需要电网调度自动化技术的有力支撑。中国电力科学研究院在20世纪60年代便开始了电力系统调度自动化技术的研究开发工作。在于尔铿、周京阳教授级高级工程师的带领下,在电力系统经济调度、状态估计、电力市场等方面取得了开拓性的成果,多次获国家科技进步奖,并出版了《电力系统状态估计》、《能量管理系统(EMS)》等多部专著。本书编写人员均为长期从事电力系统调度自动化工作的科研工作者,具有长期的科研开发和工程实施经验,并长期从事智能电网调度技术的培训工作。希望通过本书的介绍,让广大读者对我国电网调度自动化技术发展情况有一个全面的了解。本书分为十一章,各章编写人员及主要内容如下:第一章由李强负责编写,介绍了当前和未来电网的发展情况,智能电网调度的概念、发展过程和国产化历程,智能电网调度控制系统的建设思路、总体框架和四大类应用的基本情况,最后介绍了智能电网调度技术的最新研究情况。第二章由狄方春负责编写,介绍了典型调度自动化系统的软硬件部署和关键技术,较为详细地介绍了先进支撑平台的架构、技术要求和功能模块,最后介绍支撑平台技术的研究情况和发展趋势。第三章由黄运豪和狄方春负责编写,介绍了实时数据采集与处理的基本情况,实时数据采集及交换的作用、功能和技术特点,稳态监控的作用、功能和技术特点。第四章由于汀和李时光负责编写,概要介绍了电网控制应用的基本情况,自动发电控制的基本功能和技术特点,省级电网自动电压控制的要求、功能和技术特点,与上下级AVC的协调控制,地区电网自动电压控制的要求、功能和技术特点,与省级AVC的协调控制。第五章由郎燕生、李强、戴赛和赵昆负责编写,概述了网络分析的基本情况,介绍了电力系统状态估计、调度员潮流、静态安全分析、灵敏度分析、短路电流计算、可用输电能力、在线外网等值、安全约束调度等应用功能的作用、基本功能、常用算法和技术特点。第六章由崔晖和丁强负责编写。介绍了电力负荷预测使用的数学模型,电力负荷预测使用的基本算法情况和技术特点,超短期负荷预测、短期负荷预测、中长期负荷预测、母线负荷预测的作用、基本功能和技术特点。第七章由崔晖和丁强负责编写,介绍了调度计划的基本情况,安全约束发电计划、多周期滚动发电计划、多级协调发电计划、新能源接入下的发电计划、申报发布、计划分析与评估、检修计划、并网电厂考核、辅助服务补偿、结算管理模块的作用、基本功能和技术特点。第八章由戴赛和张传成负责编写,介绍了静态安全校核、稳定计算校核、稳定裕度评估等应用的基本概念,及其模块构成和功能特点,并以三华电网联合静态安全校核为实例,使读者有一个更为形象的了解。第九章由李刚和谢昶负责编写,对在线安全稳定分析应用进行概要阐述,使读者对在线安全稳定分析应用有一个全面的认识,对在线数据整合、并行计算、在线安全稳定分析、稳定裕度评估、调度辅助决策功能的作用、原理、方法和特点进行介绍。第十章由潘毅负责编写,介绍了调度员培训仿真的功能定位,电力系统仿真、控制中心仿真和教员台控制等三大部分的构成、原理、特点和实现方法。第十一章由李强、潘毅和梁威负责编写,介绍了智能电网调度的标准体系情况,电网调度相关国际标准、国家和行业标准、企业标准的工作组织及标准制修订情况。本书为电网调度自动化技术的普及类图书,可供从事电力规划、设计、生产、调度、维护等工作的电力专业人员及相关院校的师生阅读。本书是在培训讲义的基础上编撰而成,虽经多次修改,但由于编者水平有限,难免有错误和内容编排不合理之处,欢迎广大读者批评指正。编 者2017年3月
李强，1966年出生，1986年毕业于北京农业工程大学电力系统及其自动化专业，1994年和2005年分别获得中国电力科学研究院硕士学位和博士学位。现为高级工程师，中国电力科学研究院硕士研究生导师，电力自动化所总工程师，国家电网公司优秀专家人才，国家电网运行与控制技术标准专业工作组秘书长，国家电网公司电网节能经济调度技术科技攻关团队核心骨干成员。长期从事电力系统调度自动化、电网自动控制、网络分析、调度员培训模拟、电力系统实时动态监测、基于云计算的智能电网在线分析等方面的研究开发工作。主持或主要参与多项国家973、863和国网公司科技项目，主持或主要负责完成了20余项国、网、省、地级调度中心EMS高级应用软件开发与工程项目，是国网公司科技项目大电网在线分析软件分析计算能力提升及多级协同计算架构研究、智能电网调度技术支持系统在线集中运维关键技术研究与开发、PMU动态性能提升及检测技术研究的项目负责人。是国网公司首批攻关团队项目基于云计算技术的智能电网在线分析系统研究与开发项目第二负责人，研究开发成果在各级电力调度控制中心得到推广应用。获授权发明专利2项，省部级和国网公司级科技进步奖各1项，地市级科技进步奖20余项。作为主要编写人编写完成国标1项、行标1项，参与编写企标3项。在核心期刊和国际会议上发表科技论文30余篇。
前言第一章 电网调度相关知识………………………………………………………………… 1第一节 电网特点……………………………………………………………………… 1第二节 智能电网调度………………………………………………………………… 5第三节 智能电网调度控制系统 …………………………………………………… 11参考文献 ……………………………………………………………………………… 19第二章 支撑平台 ………………………………………………………………………… 20第一节 支撑平台典型硬件、软件部署 …………………………………………… 20第二节 支撑平台架构 ……………………………………………………………… 22第三节 支撑平台功能 ……………………………………………………………… 23第四节 总结与展望 ………………………………………………………………… 34参考文献 ……………………………………………………………………………… 35第三章 数据采集 ………………………………………………………………………… 38第一节 远方终端 …………………………………………………………………… 38第二节 数据采集功能 ……………………………………………………………… 41第三节 通信规约基础知识 ………………………………………………………… 44第四节 数据处理功能 ……………………………………………………………… 46第五节 系统监视功能 ……………………………………………………………… 48第六节 告警功能 …………………………………………………………………… 49第七节 其他功能 …………………………………………………………………… 50第八节 总结与展望 ………………………………………………………………… 51参考文献 ……………………………………………………………………………… 51第四章 电网控制技术 …………………………………………………………………… 52第一节 自动发电控制 ……………………………………………………………… 52第二节 省级电网自动电压控制 …………………………………………………… 60第三节 地区电网自动电压控制 …………………………………………………… 66第四节 总结与展望 ………………………………………………………………… 73参考文献 ……………………………………………………………………………… 74第五章 网络分析 ………………………………………………………………………… 75第一节 网络拓扑分析 ……………………………………………………………… 76第二节 状态估计 …………………………………………………………………… 79第三节 调度员潮流 ………………………………………………………………… 86第四节 静态安全分析 ……………………………………………………………… 90第五节 灵敏度分析 ………………………………………………………………… 98第六节 短路电流计算……………………………………………………………… 100第七节 可用输电能力……………………………………………………………… 103第八节 在线外网等值……………………………………………………………… 105第九节 安全约束调度……………………………………………………………… 108第十节 总结与展望………………………………………………………………… 110参考文献……………………………………………………………………………… 111第六章 预测技术………………………………………………………………………… 112第一节 预测技术分类……………………………………………………………… 112第二节 新能源发电能力预测……………………………………………………… 113第三节 负荷预测基本概念与发展历程…………………………………………… 117第四节 系统负荷预测……………………………………………………………… 120第五节 母线负荷预测……………………………………………………………… 127第六节 总结与展望………………………………………………………………… 136参考文献……………………………………………………………………………… 136第七章 调度计划技术…………………………………………………………………… 138第一节 调度计划概述……………………………………………………………… 138第二节 发电计划发展过程………………………………………………………… 143第三节 安全约束经济调度………………………………………………………… 146第四节 安全约束机组组合………………………………………………………… 156第五节 多级多周期发电计划……………………………………………………… 164第六节 大规模新能源接入下的发电计划………………………………………… 167第七节 总结与展望………………………………………………………………… 171参考文献……………………………………………………………………………… 171第八章 安全校核………………………………………………………………………… 173第一节 概述………………………………………………………………………… 173第二节 智能断面生成……………………………………………………………… 174第三节 静态安全校核功能………………………………………………………… 180第四节 稳定分析校核……………………………………………………………… 188第五节 考虑间歇性能源随机性的输电裕度控制………………………………… 192第六节 总结与展望………………………………………………………………… 195参考文献……………………………………………………………………………… 196第九章 在线安全稳定分析……………………………………………………………… 198第一节 概述………………………………………………………………………… 198第二节 数据整合…………………………………………………………………… 201第三节 分布式并行计算…………………………………………………………… 206第四节 在线安全稳定分析………………………………………………………… 209第五节 稳定裕度评估……………………………………………………………… 218第六节 预防控制辅助决策………………………………………………………… 225第七节 总结与展望………………………………………………………………… 234参考文献……………………………………………………………………………… 235第十章 调度员培训模拟………………………………………………………………… 237第一节 概述………………………………………………………………………… 237第二节 电力系统仿真……………………………………………………………… 242第三节 控制中心仿真……………………………………………………………… 248第四节 教员台控制………………………………………………………………… 249第五节 调度员培训模拟的应用…………………………………………………… 253第六节 总结与展望………………………………………………………………… 258参考文献……………………………………………………………………………… 259第十一章 智能电网调度相关标准体系………………………………………………… 260第一节 概述………………………………………………………………………… 260第二节 相关国际标准……………………………………………………………… 267第三节 相关国家和行业标准……………………………………………………… 275第四节 相关企业标准……………………………………………………………… 278第五节 总结与展望………………………………………………………………… 280参考文献……………………………………………………………………………… 281
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