电网调度自动化用例分析模型
SCADA用例（Use Case）
动态显示更新，告警
SCADA数据
量测量/状态 变化
系统调度员
数据处理
告警，控制请求
<<extends>>
数据采集
<<uses>>
<<uses>>
调度员控制请求
<<uses>>
人-机交互 <<uses>>
<<uses>>
电力系统模型
现场控制指令
的。
电力系统紧急运行状态情况下，故障主要包括： ❖❖线路故障使线路跳闸。 ❖❖变压器故障使变压器跳开。 ❖❖线路和变压器过负荷。 ❖❖母线故障与之相连的所有线路跳闸。 ❖❖雪崩或雷击使某些线路跳闸。 ❖❖靠近发电厂的线路或设备故障。 ❖❖发电厂机组故障。
❖❖一个典型的在紧急运行情况下的数据雪崩场景例子： 具有16条出线的某220k V变电站发生母线短路，且 由于母线保护系统故障，致使线路远端的16个站的 线路的断路器因自动重合闸失败，每个断路器都动
592. 1098 4420
10
1.94
10
1.05
10
0.52
调度开展无功电压调节的一个案例
春节期间双龙变区域无功调节理论值
主要问题：电压偏高
振合光伏调节无功目标：
①杜绝无功倒送
②大部分时段电压下降至233kV以下
（1）电网负荷高峰（对应8：00-18:00）， ∆Q =10Mvar（光伏吸收无功10Mvar）
事故报告与异常报告
事故与异常包括： (1)开关事故变位； (2)声光报警； (3)事故时自动推出事故画面 (4)模拟盘显示故障， (5)事件顺序记录； (6)事故追忆；
监视与控制
监视与控制功能包括的内容如下： (1)电网系统网络图(包括地区负荷、潮流、枢纽点电压、开
关状态) (2)厂站一次实时接线图 ； (3)厂站主设备参数； (4)厂站实时数据显示： (5)日负荷曲线图及计划负荷曲线图 ； (6)电压棒图； (7)主要事件顺序显示， (8)SCADA系统运行状态图 ； (9)继电保护定值参数表 ； (10)执行遥控、遥调、校时和广播冻结电能命令； 通道监视 包括通道质量统计和信道电平监视
光伏电站输出的无功恒定 ， 即Q值（正或负）恒定
实际运行存在的问题
定功率因素控制不能补偿 电 网电压的波动，甚至会加 剧 电压的波动。
由于光伏电站AVC系统只 能 跟踪其并网点，而电网控 制 的目标是双龙变220kV关 口 的电压和功率因素，两者 无 法直接关联。实际运行时 ， 若电网电压变动大，可能 导 致调节需求超过光伏电站 的 无功调节能力。
调度开展无功电压调节的一个案例
光伏电站调节效果
振合光伏电站110kV母线电压曲线
双龙变220kV母线电压曲线
如图：光伏电站吸收无功从10Mvar增加到20Mvar时，振合光伏电站 110kV母线、双龙变220kV母线电压分别下降2.1 kV、0.7kV，电压累计 下降约4.2 kV、1.4 kV。
传送信息 3个高优先级的双点 2个高优先级的单点 4个低优先级的单点 6个低优先级带时标的保护装置信息 1个低优先级测量值文件(10k 字节) 1 00个测量值 3个双点 2个单点
1 00个测量值 4个单点 6个带时标的保护装置信息 1个大小为1 0 k字节的测量值文件
调度开展无功电压调节的一个案例
打印输出 (1)定点打印(包括负荷、电能、厂站运行参数、
日 月报表)； (2)召唤打印(内容同上) ， (3)异常及事故打印 ， (4)调度操作记录打 印； (5)画面与实时表格拷贝。 模拟盘显示 包括显示开关位置和遥测量
人─机联系
电网调度自动化实现机制
前置机系统
❖❖前置处理系统是SCADA主站系统接收远方终端的远 动信息的关口，主要完成远动信息的接收、发送和预 处理工作。
否
否
调度员潮
流模拟
校核关口电压变化 值在合格范围内
是
通知光伏电 站无功调节
电压是否合格
是
结束
调度开展无功电压调节的一个案例
理论计算结果 无功电压调节关系
无功电压近似计算公式: △U=(△Q/ Sd)* Un
电压考核点
振合光伏110kV母线 双龙变110kV正母线 双龙变220kV正母线
Sd（MVA） △Q（Mvar） △U（kV）
数据库
SCADA处理
人机联系
支撑平台
前置处理
调制解调器 远动终端
遥调 遥控 遥测
遥信
信号变换、转接或调节设备
电力系统过程
主站 通道 子站
❖❖电力系统的紧急和危急状态下传送的信息量要远远大 于正常状态下的信息量。
❖❖对于电网调度自动化系统的设计要求，是要能够满足 危急状态下对信息处理的要求。
在电力系统正常状态下，调度自动化系统需要传 送 的信息，主要包括：
人机联系用例模型
数据处理服务器
提供数据 提供图形服务
显示打印设备
提供实时数据服务
提供历史数据服务
<<uses>> <<uses>>
<<uses>>
电力系统模型
图形服务 实时数据服务
<<uses>>
历史数据服务
电力系统 运行信息
图形接口
实时数据接口 历史数据接口
调度员
操作命令
调度员工作站
人─机联系
(二)数字量 数字量包括： 1)频率；
2)电能量 3)水位量； 4)标准时钟。
(三)状态量 状态量包括： 1) 断路器与隔离开关的位置
； 2)事故跳闸总信号； 3)有载调压变压器抽头位置； 4)保护及自动装置动作信号； 5)预告信号， 6)下行通道故障信号； 7)装置主电源停电信号； 8)水轮机机组运行状态信号。
配电
用电
配网自动化
调度/配网一体化系统
国家电网调度体系
问题的引入： 1.调度自动 化的功能需 求
2.调度自动 化系统的实 现机制
国调( 1) 网调( 5+1) 省调( 28) 地调( 310) 县调( 1500)
调度员
上级调度主站 其它信息系统
变电站自动化 系统
配电自动化 系统
领域模型
调度自动化系统
双龙变220kV母线电压
227.42kV 226.89kV
利用D5000系统 调度员潮流计算 功能校核: 双龙变220kV母 线电压降低0.53 kV, 110kV正母降 低1.08 kV电压
潮流计算结果与 理论计算结果相 符。
调度开展无功电压调节的一个案例
光伏电站调节效果
定无功 策略 吸无功 10Mvar
控制服务器
提供数据
前置处理服务
提供通信处理
<<uses>>
提供控制与调节服务
<<uses>>
遥测接口
前置机 遥控接口
<<uses>>
电力系统模型
控制与调节服务
实时数据接口 发出控制命令
调度员工作站
控制与调节
控制与调节功能包括： (1)遥控断路器； (2)有载调压变压器分接头调 节 (3)励磁电压调节； (4)补偿电容器组投入与切除 ， (5)备用变压器的投入与 切除， (6)水轮机机组开停 及功率调节 (7)系统接地故 障查找； (8)负荷调节。
遥测接口
控制与调节
遥控接口
系统功能
❖❖数据收集 ❖❖数据传输 ❖❖数据处理 ❖❖控制与调节 ❖❖事故报告与异常报告 ❖❖监视与控制 ❖❖人─机联系
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数据采集用例模型
前置机
提供通信处理服务 提供规约处理服务
通信服务
<<uses>>
提供网络服务
数据处理服务器
提供数据
规约处理
<<uses>>
❖❖有一个周期性的或自发的测量值的数据流连续 地 由变电站或发电厂送往控制中心。
❖❖控制中心只送很少的开合命令和设定值命令，只 在为站内安装和维护工作或者出现过负荷情况时 才需要这样做。有些命令可能会影响潮流和拓扑 ， 从而改变测量值和双点信息。
❖❖控制中心周期性地将模拟设定值送往发电厂。 ❖❖来自各发电厂、变电站的自发的报警信号是很少
SCADA系统中的数据处理相对比较简单，主要的任务 是对RTU传来的数据进行
❖❖格式转换， ❖❖系数处理， ❖❖越限判断， ❖❖以及功率与电能量的总加计算。
❖❖ 模拟量死区，是为了减少频繁的、不必要的数据传送 而 设置的。当模拟量点值的改变小于死区值范围时， 模拟 量点的值应该不变。
控制与调节用例模型
作 了三次(分一合一分)。相关数据如表4- 1和表 4- 2所 示。
故障变电站信息
时间 在1.5s 内产生的数据:
2.5 s 内传输的数据 4.5s 内传输的数据 16 s 内传输的数据 按要求在5m in后传输的数据
按要求在1h后传输的数据
传送信息 20个高优先级的单点 40个低优先级的单点 64个低优先级的带时标的保护装置信息 32个低优先级的测量值文件.每个10k字节，
无功电压调节运行目标
（1）保证电网各级电压在规定的范围内 （2）保证双龙变220千伏关口的功率因数合格 （3）无功调节范围应不超过光伏电站的调节能力
调度开展无功电压调节的一个案例
无功电压控制策略
控制策略
定功率因素控制
定电压控制 定无功控制
特点