電力係統動化,除了常規自動化(發電機自動調速、自動並列、自動調壓、自動按頻率減負荷等外,還有一個重要內容就是調度自動化,也可稱之為電力係統的實時調度8本章對這個問題作簡單介紹。
第一節電力係統自動化調度簡介
隨著電力工業的飛速發展和電力係統的不斷擴大―,要調度整個電力係統的安全經濟運行,將畢一項非常複雜而繁重的任務,僅靠人工是很難完成的。因此實現係統調度的自動化是當前急需解決的問題。在實現調度自動化以前,調度中心不能直接控製電力係統的運行,整個電力係統的運行狀態(線路潮流分布、中樞點電壓、發電廠的出力情況、故障情況時的設備狀態等),均由各發電廠、變電站用電話向值班人員彙報,值班人員依據彙報的情況來指揮整個電力係統的運行和事故的處理。
這種調度方式既費時間又易出錯,特別是在事故情況下,調度人員往往需要相當長的時間多次聯係,才能搞清事故的原因,待著手處理時,事故過程已經全部結束,有時還會由於處理不及時而導致事故的擴大,這對電力係統的安全經濟運行威脅很大,給人民的生命財產也帶來很大損失。然而電力係統實現調度自動化後,能利用自動化手段觀察、監視、計算、控製和調整整個係統的運行方式,使其在正常及事故情況下都能實現安全、經濟運行,並能保證供給合格的電能。
我國電力係統調度自動化的研究工作開始較早,在50年代,遠動技術就開始應用於電力生產。遙信、遙測技術能夠通過幾百公裏,甚至幾千公裏以外的測量儀表,將輸電設備的運行狀態、發電機組的出力、係統潮流油分布、中樞點電壓的高低等運行參數,及時傳送到中心調度,使調度人員能及時地、準確地了解和掌握係統發、供電設備的運行情況。它是觀察和監視電力係統運行的十分有效的手段和有利工具。直至今日,電力係統的自動監視和運行分析,仍以可靠的遠動信息為基礎。如果遠動信息不可靠,就可能使調度人員錯誤的判斷,甚至導致錯誤的決策,給整個電力係統的安全經濟運行帶來很大的危害。直到60年代末微處理機以及基於微機的遠方終端的出現,才使調度中心的信息數量和精確度有了很大提高,而屏幕顯示裝置的采用,更使調度人員的眼界大大地擴大了。到目前為止,這些裝置已成為電力係統計算機監控係統不可缺少的重要組成部分。
70年代,使用計算機監控電力係統愈來愈多,技術水平也愈來愈高。大型快速計算機的應用,為電力係統自動化調度的實現提供了可靠的保證。它能夠通過在線計算,並經過對幾種不同運行方式的比較,為調度人員選擇最優運行方式提供可靠的依據。當電力係統在運行中因出現某種異常情況而導致係統安全水平降低時,計算機又能及時發出報警,以引起調度人員的注意,並經過計算選擇後提供新的運行方式供調度人員參考選用它既是調度人員的參謀,又可對整個電力係統的運行情況進行嚴密監視,因此能用它來對整個電力係統進行實時調度,開辟了電力係統調度自動化的新局麵。但是,貝前調度自動化的任務還遠沒有完成,有許多事情還需要人工去做。當前我國絕大多數電力係統隻龍作到實時監視和測量,而自動控製則剛剛起步,就整個調度自動化水平來講,還較為落後。
電力係統調度自動化的優點很多,大致歸納有以下幾點:
利用配有屏幕顯示器的計算機可以隨時監視整個電力係統的運行情況。當發生事故時,屏幕顯示器除了報警外,還立即推出事故設備所在廠站的畫麵,顯示出設備的狀態,打出光字牌,使調度人員能從屏幕顯示器上看到事故的範圍,設備的狀態,事故後係統的潮流變化等情況,並及時進行處理,有助於防止事故擴大和縮短處理事故的時間,有利於對停電用戶能夠盡快供電。利用計算機還可以模擬電力係統在各種運行方式下的事故,也就是安排運行方式時的事故預想,並能提供發生事故時的處埋方法,讓調度人員分析比較,選擇較為安全的運行方式,從而提高了電力係統安全運行的可靠性。
利用計算機實現實時經濟調度,可以使整電力係統在經濟運行方式下運行,達到合理利用資源,降低發電成本,降低磨損等。
保證電能質量合格。電能的質量有兩個指標:一是頻率,二是電壓。利用計算機控製係統,既可以實現自動調頻,維持係統頻率在允許的偏差範圍內;又能夠實現無功電壓的自動控製,使係統的電壓偏差值不超過允許範圍;此外,對聯絡線功率也能夠進行自動控製,使其在計劃值運行。計算機監控係統完成以上任務的速度比人工電話聯係要快的多,從而保證了電能的質量在每時每刻都能達到合格。
實際運行記錄的自動化。計算機控製係統可以自動記錄正常情況下電力係統的各種參數並完成抄表打印工作,大大減輕了調度人員的勞動強度,在事故情況下,還能夠自動記錄事故發生和處理全過程的各種參數,有助於分析事故,吸取經驗教訓。總之,電力係統調度自動化,作為一種新技術在電力係統中得到了愈來愈廣泛的應用。
第二節調度的主要任務
電力係統調度的主要任務概括來講就是指揮整個電力係統的運行和操作,用戶(生產單位、城鄉居民等)提供可靠經濟的合格電能,並能在電力係統發生事故盡快切除故障,重新擬定新的運行方式,對停電用戶盡快恢複供電。調度的任務具體有以下幾點;
一、充分發揮本係統內發供電設備的能力,保證有計劃地滿足係統用電負荷的需要
近年來,由於我國電力供需矛盾非常突出,嚴重的缺電局麵在短期內不可能有根本好轉,所以充分發揮係統內發供電設備的能力,多發多供和計劃供電已成為目前電力調度主要在。為了保證此任務的完成,調度中心利用自動化手段對:係統內設備的運行情況以及備省區電網的用電負荷進行監視即:把係統內各發電廠、變電站、輸電線路的挺送電能力和各省區電網的計劃分配電力:全部輸入計算機係統,一旦出現越限電機組減少出力、輸電設備過負荷、各省區電網超計劃用電等上,計算機監控係:立即發出報警,並能在屏幕顯示器上清楚地顯示出越限單位、越限設備、越限數寒,使調度人員能夠及時進行處理(調整運行方式、修改用電計劃、向超用電單位警告並采取強製手段拉閘限負荷等。
二、合理利用資源,使整個電網在最經濟方式下運行
已成型的電力係統(即廠址布局、燃料種類及運輸途徑、輸電線路的電壓等級等都已定型)來講,其經濟性主要取決於調度方案。,對水電廠來講,調度人員主要運角計算機編製出水庫調度圖,根據調度圖來安排水電廠的運行方式,使水電廠在不同的時期(豐水期、枯水期都能運行在最佳水位。由於它的周期較長所以一般不作為無時砮濟調度的內容。而對火電廠來講,大容量機組比小容量機組效率高;高溫高壓機組比中溫中壓機組效率高;離燃料基地近的電廠比遠離煤礦、油礦的電廠發電成:本小,對輸電線路,遠距離大負荷的輸逸,高壓電比低壓輸電經濟得多。調度人員利用計算機監控係統根據電力係統內用電負荷的不斷變化,及時調整係統內發電機組的出力和輸電網絡潮流的分布,使效率高、發電成本小的機組多發,並通過改變電力係統運行方式,減少功率的交換,從而保證整個係統在最經濟的方式下運行。
三、使電力係統有較高的安全水平,保證電力係統的安全運行和對用戶的連續傲電
要保證電力係統的安全經濟運行,首先必用承受事故衝擊能力強的運行方式。電力係統事故的發生既有內因,也有外因。內因包括誤操作,采用了不合理的運符方式,設備在製造中的缺陷,檢修質量不合格等因素。外因包括雷雨等自然災害。不發生事故的電力係統是沒有的但在安排係統運行方式時,經過分析和計算而選用一種能夠經得起事敵衝擊的運行方式,在計算機應用於調度工作後是能夠實現的。計算機可以模擬出各種事敵情況下的運行方式,供調度人員分析對比,逸用對係統影響最小的最佳方案來安排係統運行,這樣就能夠大大減輕電力係統發生事故後所造成的損失,將事故限製在局部範圍內,從而保證了主係統的安全運行。在事故發生後,調度人員的主要任務就是及時地采取強有力理措施,調度整個係統-調整運行方式,盡快恢複對停電用戶的供電,把事故造成的損失降至最小。目前我國電力係統中心調度處理事故的方法仍以人土為主,通過調度人員和發電廠、變電站值班人員的電話聯係來完成。計算機監控係雜隻能給調度人員提供事故發生時的實時信息和事故發生後的設備現狀,使係統恢複正常的過程縮短,但還不能直接控製事故處理的整個過程。要達到事故處理的完全自動化,仍是一項十分艱巨的任務。