現代電網調度控制技術（簡體書）

本書是“輸變電裝備關鍵技術與應用叢書”《現代電網調度控制技術》分冊，共 14 章，包括緒論、支撐平臺、數據采集與交 換、電網運行穩態監控、電網運行動態監視與分析、繼電保護設備運行監視、綜合智能分析與告警、網絡分析、電網調度自動控 制、電力負荷預測、新能源發電預測、調度計劃與安全校核、調度員培訓仿真和展望。 本書可供從事調度自動化與電力系統規劃、設計、研究、製造、測試、運行和檢修的專業技術人員與管理人員學習、培訓使 用，也可供大專院校相關專業廣大師生閱讀參考，還可作為工程招標的參考技術規範。

翟明玉，南瑞集團有限公司正高級工程師。長期致力於電網自動化系統體系架構、支撐平臺、基礎應用的研發工作，系國家電網公司“大電網安全風險一體化快速感知與協同分析處置技術科技攻關團隊”團隊帶頭人、江蘇省第五期“333高層次人才培養工程”第二層次培養對象、江蘇省第十四批“六大人才高峰”創新人才團隊帶頭人、南京市有突出貢獻中青年專家、碩士生導師、研究員級高級工程師。獲國家科技進步獎二等獎1次(排名第2)、省部級科技進步獎一等獎3次、江蘇省科技進步獎三等獎和國家電網公司技術標準創新貢獻獎一等獎以及中國專利獎優秀獎各1次、江蘇省優秀軟件產品獎(金慧獎)2次，發表SCI、EI檢索論文20餘篇，已授權發明專利10余項，編著圖書2部。作為主要研發人員，先後主持或參與研發完成了D5000、OPEN-3000電網調度自動化系統，產品總體技術處於國際領先水平，在國內外實現了大規模產業化應用，實現銷售收入數十餘億元；主持了NS5000基於統一平臺的廣域協同式變電站監控系統軟件研發工作，NS5000系統實現了變電領域關鍵技術和裝備研製的重大突破，已應用於1000kV淮南變、500kV浙江溫西變等多個變電站工程。目前，正負責基於“雲理念”的電網自動化PaaS平臺研發工作，為“調控雲”和新一代調度控制系統的研發提供堅實平臺支撐，有力推動調度控制系統技術進步。

本書的特色是將新設備的關鍵技術與設備的主要結構、性能指標、產品特點等相結合，對電網生產運行和設備檢測人員具有技術指導作用，同時，對製造企業的技術人員、高等院校相關專業師生也是有實用價值的參考文獻。

目 錄
總序 前言

第 1 章 緒論 1
1.1 現代電力系統運行特點 1
1.2 調度自動化系統功能定位 2
1.3 調度自動化系統發展歷程 2
1.4 智能電網調度控制系統 4
第 2 章 支撐平臺 7
2.1 支撐平臺體系架構 7
2.1.1 支撐平臺軟件架構 7
2.1.2 支撐平臺功能模塊 8
2.2 通信子系統 9
2.2.1 服務總線 9
2.2.2 消息總線 10
2.2.3 消息郵件 11
2.2.4 工作流程 12
2.3 存儲子系統 12
2.3.1 實時數據庫 13
2.3.2 歷史數據庫 14
2.3.3 時間序列實時庫 15
2.4 運行管理子系統 17
2.4.1 時鐘同步 17
2.4.2 進程管理 18
2.4.3 資源監視 19
2.5 模型管理 20
2.5.1 模型標準 20
2.5.2 模型維護 21
2.5.3 模型共享 22
2.5.4 技術特點 23
2.6 人機界面 23
2.6.1 人機體系結構 24
2.6.2 窗口管理 24
2.6.3 圖元編輯 24
2.6.4 圖形編輯 25
2.6.5 圖形瀏覽 25
2.7 安全防護 27
2.7.1 安全防護基礎技術 28
2.7.2 結構安全 29
2.7.3 本體安全 31
2.7.4 應用安全 33
2.7.5 數據安全 34
2.7.6 安全應急 34
2.7.7 安全管理 35
2.8 案例管理 36
2.8.1 模型數據案例管理 36
2.8.2 實時數據案例管理 37
2.8.3 文件數據案例管理 37
2.8.4 案例管理功能特點 37
2.9 多態場景應用 38
2.9.1 多態場景應用配置 38
2.9.2 多態場景應用啟停 38
2.9.3 多態場景應用管理 39
2.9.4 多態場景應用展示 39
2.10 多層次備用體系 40
2.10.1 備用調控系統建設要求 40
2.10.2 備用調控系統類型 41
2.10.3 備用調控系統技術難點 42
第 3 章 數據采集與交換 44
3.1 數據采集與交換子系統基本架構 44
3.1.1 基本結構 44
3.1.2 按口值班 45
3.1.3 分布式數據采集 45
3.2 數據采集與交換子系統主要功能 47
3.3 數據傳輸 48
3.3.1 通信系統結構 48
3.3.2 穩態數據采集 49
3.3.3 動態數據采集 50
3.3.4 繼電保護設備狀態數據采集 51
3.3.5 數據交換 51
3.4 數據采集與交換系統運行監控 52
3.4.1 報文顯示工具 52
3.4.2 實時數據顯示工具 53
3.4.3 動態數據離線數據文件召喚工具 54
第 4 章 電網運行穩態監控 55
4.1 功能框架 55
4.2 SCADA 數據處理 56
4.2.1 模擬量處理 57
4.2.2 狀態量處理 57
4.2.3 計劃值處理 58
4.2.4 多數據源處理 59
4.2.5 旁路代識別與處理 60
4.2.6 對端代處理 61
4.3 SCADA 計算統計 62
4.3.1 計算功能 62
4.3.2 統計功能 63
4.4 電網運行監視 64
4.4.1 一次設備監視 64
4.4.2 穩定斷面監視 64
4.4.3 系統潮流監視 65
4.4.4 備用容量監視 65
4.4.5 故障跳閘監視 65
4.5 電力設備監控 65
4.5.1 信息分區分層處理 66
4.5.2 監控綜合智能告警 67
4.5.3 監控信號驗收 68
4.6 調度操作與控制 69
4.6.1 批量控制的分類 69
4.6.2 控制的安全保障 69
4.6.3 典型應用與發展 71
4.7 電網拓撲分析與著色 75
4.7.1 抽象建模 75
4.7.2 電網拓撲分析的應用 75
4.8 電力系統事故追憶 77
4.8.1 數據記錄 77
4.8.2 事故追憶 77
第 5 章 電網運行動態監視與分析 79
5.1 電網動態運行狀態監視 79
5.1.1 量測數據監視 79
5.1.2 量測數據分析 80
5.1.3 量測數據展示 81
5.2 低頻振盪監視 82
5.2.1 低頻振盪在線監視 82
5.2.2 低頻振盪在線分析 83
5.2.3 低頻振盪輔助決策 83
5.3 在線擾動識別 83
5.3.1 短路跳閘識別 84
5.3.2 非同期並列識別 84
5.3.3 非全相運行識別 85
5.3.4 機組故障跳閘識別 85
5.3.5 直流閉鎖識別 85
5.4 機組涉網行為監視 86
5.4.1 調速系統性能監視 86
5.4.2 勵磁系統性能監視 87
第 6 章 繼電保護設備運行監視 89
6.1 繼電保護設備模型 89
6.1.1 繼電保護設備基本模型 89
6.1.2 繼電保護統一數據模型 89
6.2 繼電保護監視數據分類 89
6.2.1 保護裝置信息 89
6.2.2 故障錄波器信息 91
6.3 繼電保護運行監視 92
6.3.1 運行狀態監視 92
6.3.2 繼電保護回路監視 92
6.3.3 裝置異常定位 96
6.4 繼電保護故障分析 97
6.4.1 功能定位 97
6.4.2 故障在線分析 97
6.4.3 波形分析 98
6.4.4 故障測距 98
6.4.5 故障報告 99
6.5 繼電保護動作邏輯回放 99
第 7 章 綜合智能分析與告警 101
7.1 電網運行綜合告警 101
7.1.1 實時監視分析類告警 102
7.1.2 預想故障分析類告警 102
7.1.3 故障告警分析類告警 102
7.2 電網在線故障診斷 103
7.2.1 三態數據特性 104
7.2.2 綜合故障診斷 105
7.2.3 特高壓直流故障診斷 106
7.3 告警訂閱推送 107
7.3.1 告警訂閱管理和發佈 107
7.3.2 故障告警訂閱 108
7.3.3 異常告警訂閱 108
第 8 章 網絡分析 109
8.1 狀態估計 109
8.1.1 基本功能 109
8.1.2 狀態估計計算 111
8.2 調度員潮流 112
8.2.1 調度員潮流計算 112
8.2.2 運行方式調整模擬114
8.2.3 潮流結果統計 115
8.2.4 交直流潮流計算 115
8.2.5 考慮自動裝置的潮流計算 116
8.3 靜態安全分析 117
8.3.1 預想故障定義及維護 117
8.3.2 兩階段預想故障掃描 118
8.3.3 掃描結果統計 119
8.3.4 GPU 靜態安全分析 119
8.4 靈敏度分析 121
8.4.1 靈敏度方法 121
8.4.2 靈敏度類型 122
8.4.3 靈敏度服務 123
8.5 短路電流計算 123
8.5.1 短路的類型和危害 124
8.5.2 短路計算的目的 124
8.5.3 短路電流計算基本原理 125
8.6 安全約束調度 128
8.6.1 基於靈敏度的反向等量配對法 128
8.6.2 基於原對偶內點法的優化潮流計算 129
8.6.3 與AGC 閉環控制 131
8.7 綜合序列分析 131
8.7.1 功能結構 132
8.7.2 基本功能 133
8.8 應用說明 133
第 9 章 電網調度自動控制 135
9.1 自動發電控制(AGC) 135
9.1.1 互聯電網多層級多區域頻率協同控制技術 135
9.1.2 特高壓交流聯絡線功率控制技術 136
9.1.3 大功率缺失下電網頻率快速控制技術 138
9.1.4 互聯電網控制性能評價方法 139
9.1.5 新能源有功自動控制技術 141
9.1.6 應用說明 142
9.2 自動電壓控制 142
9.2.1 基於分區的三級控制結構 143
9.2.2 網省級自動電壓控制 144
9.2.3 地縣級電網自動電壓控制 145
9.2.4 新能源無功電壓控制 147
9.2.5 應用說明 150
第 10 章 電力負荷預測 152
10.1 系統負荷預測 152
10.1.1 負荷預測模型 152
10.1.2 系統負荷預測算法 154
10.1.3 負荷預測新發展 157
10.2 母線負荷預測 158
10.2.1 母線負荷的定義 158
10.2.2 母線負荷的特點 158
10.2.3 母線負荷預測的方法 159
10.2.4 考慮運行方式變化 159
10.3 應用案例 159
第 11 章 新能源發電預測 161
11.1 風力發電功率預測技術 161
11.1.1 物理方法 161
11.1.2 統計方法 162
11.2 光伏發電功率預測技術 163
11.2.1 物理方法 163
11.2.2 統計方法 164
11.3 多模型組合預測技術 165
11.4 區域功率預測技術 165
第 12 章 調度計劃與安全校核 167
12.1 調度計劃業務構成 167
12.1.1 設備檢修計劃 167
12.1.2 送受電計劃 167
12.1.3 發電計劃 168
12.1.4 用電計劃 169
12.1.5 多週期遞階的調度計劃協調優化 169
12.1.6 多級調度計劃協調編制體系 170
12.2 安全約束經濟調度 171
12.2.1 SCED 優化目標 172
12.2.2 機組耗量特性 172
12.2.3 SCED 約束條件 173
12.2.4 SCED 模型求解 174
12.3 安全約束機組組合 175
12.3.1 SCUC 優化目標 175
12.3.2 SCUC 約束條件 175
12.3.3 SCUC 模型求解 177
12.4 靜態安全校核 178
12.4.1 潮流斷面生成 178
12.4.2 基態潮流校核 179
12.4.3 靜態安全分析 179
12.4.4 靈敏度分析 180
12.5 中長期優化調度 180
12.5.1 中長期機組組合問題分析 180
12.5.2 中長期機組組合優化建模 181
12.5.3 中長期機組組合優化業務流程 183
12.6 日前優化調度 183
12.6.1 日前優化調度業務流程 184
12.6.2 日前優化調度業務功能 185
12.7 實時優化調度 188
12.7.1 實時優化調度業務流程 189
12.7.2 實時發電計劃優化方法 190
12.8 多源協調優化調度 192
12.8.1 風電等間歇能源優化調度模型 193
12.8.2 抽水蓄能優化調度模型 194
12.9 案例應用 197
第 13 章 調控員培訓仿真 199
13.1 控制中心模型 199
13.1.1 電網實時監控與智能告警仿真 200
13.1.2 AGC 仿真 200 13.1.3 AVC 仿真 200
13.1.4 網絡分析仿真 200 13.1.5 調度計劃仿真 200
13.2 教員監控子系統 200 13.2.1 教案製作功能 201
13.2.2 培訓控制功能 202 13.2.3 培訓監視功能 204
13.2.4 培訓評估功能 205
13.3 電力系統模型 206
13.4 監控員培訓仿真 206
13.4.1 監控員培訓仿真應用功能 206
13.4.2 監控員 SCADA 功能仿真 211
13.4.3 電網一次、二次設備三維實景仿真與展示 211
第 14 章 展望 217
參考文獻 219
索引 223