特大型电网高级调度中心关键技术PDF电子书下载

第一篇 高级调度中心总体架构 3

1 智能电网 3

1.1 美国智能电网概述 3

1.1.1 美国智能电网的背景 3

1.1.2 美国智能电网的概念和特征 5

1.1.3 美国智能电网相关技术 7

1.1.4 美国智能电网建设的现状 10

1.1.5 美国智能电网标准 12

1.2 欧洲智能电网概述 13

1.2.1 欧洲智能电网的背景 13

1.2.2 欧洲智能电网的概念和特征 15

1.2.3 欧洲智能电网的相关技术 15

1.2.4 欧洲智能电网建设的现状 21

1.3 中国智能电网概述 22

1.3.1 中国智能电网的背景 22

1.3.2 中国智能电网的内涵和特征 23

1.3.3 中国智能电网的发展计划和路线 24

2 高级调度中心 25

2.1 高级调度中心的建设背景 25

2.2 高级调度中心的内涵和特征 26

2.3 高级调度中心的国内外研究和实践 26

2.3.1 美国PJM调度控制中心AC2研究 26

2.3.2 智能电网调度技术支持系统 27

2.3.3 华东电网广域动态信息监视分析保护控制（WAMAP） 28

2.3.4 江苏电网安全稳定实时预警及协调防御系统（EACCS） 29

2.3.5 时空协调的大停电防御框架 29

2.3.6 南方电网综合防御系统框架的构思 30

2.3.7 三维协调的新一代电网能量管理系统 31

2.3.8 智能控制中心 32

2.3.9 CIGRE 21世纪的EMS架构 34

2.4 高级调度中心的总体架构 34

2.4.1 高级调度中心的体系架构 34

2.4.2 高级调度中心的关键技术 36

参考文献 38

第二篇 高级调度中心风险防控技术 38

1 智能监测 43

1.1 概述 43

1.1.1 系统架构 43

1.1.2 发展方向 45

1.2 智能操作辅助决策系统 46

1.2.1 简介 46

1.2.2 功能概述 47

1.2.3 实现方式 47

1.2.4 发展方向 50

1.2.5 多智能体操作票系统运行示例 52

1.3 故障定位和智能报警 53

1.3.1 研究意义 53

1.3.2 故障定位实现方式 54

1.3.3 发展趋势 58

1.4 基于电网运行状态的电网监测 59

1.4.1 概述 59

1.4.2 研究现状 60

1.4.3 发展方向 65

1.5 广域测量技术 66

1.5.1 概述 66

1.5.2 基于系统同调性的PMU最优布点 70

1.5.3 广域测量数据 74

1.6 基于广域测量电网动态监测 77

1.6.1 广域测量技术的应用 77

1.6.2 广域测量技术的展望 81

1.6.3 WAMAP阐述 82

1.7 智能监测展望 87

2 动态安全评估 88

2.1 概述 88

2.1.1 电力系统稳定性 88

2.1.2 暂态安全性 88

2.2 暂态功角稳定定量评估 88

2.2.1 直接法简介 89

2.2.2 直接法的应用 95

2.2.3 EEAC简介 95

2.2.4 EEAC的应用 105

2.3 暂态电压和频率的定量分析方法 108

2.3.1 暂态电压安全定量分析方法 108

2.3.2 暂态频率安全定量分析方法 111

2.4 静态电压安全稳定评估 113

2.4.1 静态电压安全评估 113

2.4.2 电压稳定的模态分析原理 116

2.5 动态电压安全稳定评估 119

2.5.1 动态电压稳定性介绍 119

2.5.2 动态电压安全稳定评估方法 120

2.6 小干扰稳定性评估 121

2.6.1 评估方法简介 122

2.6.2 基于特征值方法的小干扰稳定性评估 123

2.6.3 小干扰稳定性问题的特性 124

2.7 安全稳定极限 125

2.7.1 静态和暂态安全稳定极限 125

2.7.2 静态电压稳定极限（PV曲线） 127

2.7.3 静稳定极限 129

2.7.4 动稳定极限 131

2.8 在线安全稳定评估 132

2.8.1 实现在线安全稳定评估的关键因素 133

2.8.2 工程应用 134

3 控制辅助决策 137

3.1 概述 137

3.2 问题的数学描述 138

3.3 静态安全稳定控制辅助决策 138

3.3.1 概述 138

3.3.2 静态安全校正控制 139

3.3.3 静态安全预防控制 140

3.4 暂态安全稳定控制辅助决策 141

3.4.1 概述 141

3.4.2 基于李雅普诺法的直接法 141

3.4.3 基于数值仿真法的算法 142

3.4.4 基于EEAC的方法 142

3.4.5 暂态电压安全预防控制 143

3.4.6 基于安全稳定模式的暂态安全稳定预防控制 144

3.4.7 暂态安全稳定预防控制方法比较 147

3.5 动态安全稳定控制辅助决策 148

3.5.1 概述 148

3.5.2 低频振荡在线控制辅助决策 148

3.6 安全稳定协调控制辅助决策 149

3.6.1 概述 149

3.6.2 综合协调暂态安全稳定与静态电压稳定的预防控制 150

3.6.3 基于安全稳定模式的大电网在线静态安全与暂态安全稳定协调的预防控制 150

3.7 并行计算机群方式下的控制辅助决策计算方法 152

3.7.1 预防控制分析计算流程 152

3.7.2 基于大规模机群的预防控制分析计算并行化 153

3.7.3 基于小规模机群的预防控制分析计算并行化 154

3.8 计及最优潮流的控制辅助决策 154

3.8.1 动态安全调度 154

3.8.2 暂态稳定性约束的最优潮流 154

3.9 技术和应用发展方向展望 155

3.9.1 拓展控制辅助决策面向的安全稳定范围 155

3.9.2 自适应外部环境的智能辅助决策 155

4 安全稳定控制 157

4.1 概述 157

4.2 大电网安全稳定控制系统架构 157

4.2.1 安全稳定控制系统的设置原则 157

4.2.2 国内外安全稳定控制系统的典型架构 158

4.2.3 大电网安全稳定控制系统架构 165

4.2.4 安全稳定控制系统的离线策略制定 166

4.3 安全稳定在线预决策控制 167

4.3.1 在线预决策控制的技术基础 167

4.3.2 EEAC和稳定控制 168

4.3.3 控制策略的优化制定 169

4.3.4 在线暂态稳定控制系统的总体结构 170

4.3.5 在线暂态稳定控制系统工程应用 172

4.4 第三道防线的优化配置与整定 172

4.4.1 低频低压减载 172

4.4.2 高频切机 174

4.4.3 过载联切 175

4.5 基于广域信息的电网解列控制 176

4.5.1 概述 176

4.5.2 不同执行时机的解列控制 177

4.5.3 解列控制的关键技术 178

4.5.4 自适应解列控制系统的体系结构 179

4.5.5 应用前景 180

4.6 安全稳定控制技术的展望 181

4.6.1 现代电力系统的特点 181

4.6.2 特高压发展对系统安全稳定控制的影响 181

4.6.3 合理的安全稳定控制结构 181

4.6.4 具有优化功能的自适应稳定控制 182

4.6.5 高速的信息处理能力和抗干扰能力 182

4.6.6 高速、实时的通信和数据整合能力 183

4.6.7 很强的互换性和互操作性 183

5 在线智能挖掘 184

5.1 概述 184

5.2 AO的基本工作原理 185

5.3 海量样本的产生和获取 187

5.3.1 主题定义 187

5.3.2 海量样本产生 187

5.4 电网安全的特征选择 188

5.4.1 特征选择新方法 189

5.4.2 算例研究 189

5.5 电网安全运行的决策树 190

5.5.1 判定树 190

5.5.2 回归树 192

5.6 电网安全运行的规则生成 193

5.6.1 修正型精细规则 194

5.6.2 基于决策树的精细规则提取方法 195

6 安全风险评估 196

6.1 概述 196

6.1.1 运行风险的基本含义 196

6.1.2 运行风险评估与可靠性评估的区别与联系 197

6.2 随机过程简介 197

6.2.1 随机过程的基本概念 197

6.2.2 马尔可夫过程 198

6.3 元件停运模型 200

6.3.1 时变的元件停运模型 200

6.3.2 常见的电力系统设备停运模型 201

6.4 系统状态选择 204

6.4.1 解析法 204

6.4.2 模拟法 205

6.5 在线运行风险评估 206

6.5.1 在线运行风险指标 206

6.5.2 平台建设 208

6.6 基于运行风险的调度决策 211

6.6.1 基于风险定量化的“三道防线”协调 211

6.6.2 基于风险的预防控制决策 212

6.6.3 基于风险的检修计划制定 213

6.7 工程应用与前景分析 214

6.7.1 工程实例——金华电网 214

6.7.2 恶劣天气条件下的风险评估 215

参考文献 220

第三篇 高级调度中心运营优化技术 220

1 频率控制技术 233

1.1 频率控制目标 233

1.1.1 频率控制需考虑的因素 233

1.1.2 国内外频率控制简介 234

1.2 频率控制技术 236

1.2.1 频率控制技术简介 238

1.2.2 一次调频 240

1.2.3 二次调频 243

1.2.4 三次调频 244

1.2.5 发电机频率保护 245

1.2.6 低频减载 245

1.3 频率性能评价 246

1.3.1 评价要求 246

1.3.2 国际评价标准 247

1.3.3 国内评价标准 253

1.3.4 频率性能评价体系 253

2 无功电压控制技术 259

2.1 概述 259

2.2 发展历史 260

2.2.1 国外研究历史 260

2.2.2 国内应用现状 262

2.3 控制模式 264

2.3.1 两级电压控制模式 265

2.3.2 三级电压控制模式 265

2.3.3 基于软分区的控制模式 267

2.4 控制中心主站技术 269

2.4.1 自适应动态分区方法 269

2.4.2 三级电压控制技术 270

2.4.3 二级电压控制技术 271

2.5 电厂控制 274

2.5.1 系统结构 274

2.5.2 主站与电厂子站的协调策略 274

2.5.3 电厂子站内部协调策略 275

2.6 变电站控制 276

3 经济调度技术 278

3.1 经济调度和机组组合的传统模型和算法 279

3.1.1 火电经济调度的传统模型 279

3.1.2 水火电经济调度问题 283

3.1.3 机组组合的传统模型 285

3.2 安全约束经济调度和安全机组组合的模型与算法 287

3.2.1 有功安全经济调度问题 287

3.2.2 安全约束机组组合问题 290

3.2.3 电力市场环境下的SCED和SCUC 292

3.2.4 国外应用现状 294

3.2.5 国内应用前景 294

3.3 节能调度 295

3.3.1 发电机组的能耗指标和环保指标 296

3.3.2 节能调度的数学模型 298

3.3.3 节能调度与经济调度的比较 301

3.3.4 节能调度的国内、外应用现状及展望 302

4 输电服务技术 304

4.1 概述 304

4.2 可用输电能力 305

4.2.1 研究背景 305

4.2.2 国内外研究现状 308

4.2.3 可用输电能力计算方法 311

4.2.4 概率可用传输能力 317

4.3 输电阻塞管理 321

4.3.1 输电阻塞定义及其影响 321

4.3.2 输电阻塞的经济性影响 322

4.3.3 输电阻塞管理的内容及方法 323

4.3.4 阻塞调度与阻塞消除 324

4.4 网损优化 327

4.4.1 网损的来源及其计算 327

4.4.2 国内外网损管理研究现状 328

4.4.3 网损的分摊 329

4.4.4 降低网损的措施 331

4.5 输电服务技术的应用 334

4.5.1 ATC及其在电网调度中的应用 334

4.5.2 输电阻塞管理与网损优化的应用 336

5 辅助服务的应用 338

5.1 辅助服务概述 338

5.1.1 辅助服务的定义和主要内容 338

5.1.2 国内外辅助服务的研究现状 338

5.1.3 辅助服务对电网安全性和经济性的影响 340

5.2 调频 341

5.2.1 定义与分类 341

5.2.2 AGC服务的成本来源 341

5.2.3 AGC服务的成本分析和补偿 342

5.2.4 AGC市场竞争模式 344

5.2.5 电力市场对AGC运营的影响 345

5.3 调峰 346

5.3.1 定义与分类 346

5.3.2 调峰的成本分析与补偿 347

5.3.3 电力市场中调峰权及其交易机制 349

5.3.4 国内调峰方式及其存在的问题 350

5.3.5 国外调峰的现状与发展 350

5.4 无功调节 352

5.4.1 无功调节的定义与分类 352

5.4.2 电力市场环境下的无功获取方法 353

5.4.3 无功调节服务的成本分析 354

5.4.4 无功服务的成本分摊问题 356

5.4.5 无功调节服务存在的问题 357

5.5 备用 358

5.5.1 定义与分类 358

5.5.2 备用的获取 359

5.5.3 备用的成本 359

5.5.4 备用的定价 361

5.6 黑启动 363

5.6.1 概述 363

5.6.2 黑启动的成本分析与补偿 364

5.6.3 黑启动研究存在的问题 366

5.7 应用和展望 367

参考文献 370

第四篇 高级调度中心应用支撑技术 370

1 新一代调度系统体系架构 379

1.1 概述 379

1.1.1 体系架构的概念和发展过程 379

1.1.2 新一代调度系统架构的目标 381

1.2 技术参考框架 383

1.2.1 面向服务的应用集成架构 383

1.2.2 用户界面层 384

1.2.3 数据服务层 388

1.2.4 网络通信层 389

1.2.5 安全管理层 390

1.2.6 平台无关层 394

1.3 业务交互的典型场景 396

1.3.1 典型场景的概念 396

1.3.2 典型场景分析举例 399

1.4 体系架构需求分析 399

1.4.1 建模需求分析 399

1.4.2 互操作和集成需求分析 400

1.4.3 数据管理需求分析 401

1.4.4 安全和可靠性需求分析 402

1.4.5 系统和网络管理需求分析 403

2 信息可视化技术 404

2.1 概述 404

2.1.1 电网信息可视化的意义与研究目标 404

2.1.2 电力系统可视化的信息基础 405

2.1.3 国内外研究现状及研究内容 405

2.2 在线监控可视化 407

2.2.1 网络结构可视化 407

2.2.2 支路数据可视化 408

2.2.3 节点数据可视化 409

2.3 电力系统运行安全状态的可视化技术 413

2.3.1 电能平衡可视化 413

2.3.2 预先控制可视化 413

2.3.3 紧急控制和恢复控制 417

2.3.4 WAMAP可视化展示 419

2.4 电力系统运行趋势可视化技术 419

2.4.1 历史数据反演 420

2.4.2 历史趋势分析 420

3 状态估计及其发展 421

3.1 概述 421

3.1.1 状态估计的发展过程 421

3.1.2 实时数据的误差和状态估计 422

3.2 基于最小二乘法的静态状态估计 423

3.2.1 量测方程 423

3.2.2 加权最小二乘状态估计模型 424

3.2.3 Newton法解加权最小二乘估计问题 424

3.2.4 快速分解状态估计算法 426

3.2.5 坏数据辨识 427

3.2.6 不良数据的检测 430

3.2.7 不良数据的辨识 431

3.3 状态估计新进展 433

3.3.1 抗差状态估计 433

3.3.2 动态状态估计 436

3.3.3 广义状态估计 437

3.3.4 基于RTU和PMU量测的混合状态估计 440

3.3.5 分层、分布式状态估计 443

3.3.6 华东应用展望 449

4 信息和通信安全技术 453

4.1 概述 453

4.1.1 电力系统信息和通信安全的重要性 453

4.1.2 电力系统信息和通信安全研究现状 454

4.2 安全相关基本概念 456

4.2.1 完整性 456

4.2.2 保密性 456

4.2.3 身份和认证 456

4.2.4 抗否认性 457

4.2.5 消息认证 457

4.2.6 会话管理 457

4.2.7 授权 457

4.2.8 加密 457

4.3 安全体系设计的研究 458

4.3.1 风险管理方法 458

4.3.2 遵循安全设计指南 459

4.3.3 形式化验证方法 461

4.3.4 “发现修改”方法 461

4.3.5 预防性安全设计方法 462

4.3.6 信息系统安全工程 462

4.3.7 安全需求分析方法 463

4.3.8 可生存系统的分析设计 464

4.4 电力系统数据和通信安全技术 465

4.4.1 电力系统数据通信协议简介 465

4.4.2 数据通信安全需求 465

4.4.3 传输层通信协议安全 465

4.4.4 IEC 60870-5系列通信协议安全 467

4.4.5 IEC 61850通信协议安全 471

4.4.6 安全网络管理技术 472

5 数据仓库和数据挖掘技术 474

5.1 概述 474

5.2 基本概念 474

5.2.1 数据仓库 474

5.2.2 数据挖掘 475

5.2.3 数据挖掘的主要算法 476

5.3 数据挖掘技术在智能调度中的应用 478

5.3.1 调度信息化方面 478

5.3.2 调度自动化方面 478

5.4 电力负荷预测数据挖掘系统 480

5.4.1 数据仓库结构 480

5.4.2 数据仓库的多维建模技术 481

5.4.3 基于改进ID3算法的数据挖掘技术 482

5.5 基于关联规则的保护故障模式数据挖掘系统 482

5.5.1 故障信息数据挖掘系统的组成 483

5.5.2 数据挖掘系统的架构设计 483

5.5.3 故障数据分析 484

5.5.4 故障信息数据仓库的设计 485

5.5.5 基于关联规则的数据挖掘技术 486

6 调度中心的综合数据服务 488

6.1 概述 488

6.2 调度中心信息流分析 489

6.3 综合数据平台系统结构 491

6.4 调度中心的数据管理 494

6.5 调度中心的数据服务 497

7 电力系统建模技术 501

7.1 概述 501

7.2 图模库一体化建模技术 502

7.2.1 元件模板的定义 502

7.2.2 元件实例的生成 502

7.2.3 元件模型的入库 503

7.3 基于公共信息模型CIM的建模和互操作技术 504

7.3.1 基于CIM的建模 504

7.3.2 电力系统模型的互操作 505

7.4 分布式建模 509

7.4.1 外网等值技术 509

7.4.2 模型拼接技术 510

7.4.3 潮流匹配技术 512

7.4.4 模型调试技术 514

参考文献 518

第五篇 新技术展望 527

1 新能源接入电网 527

1.1 新能源概述 527

1.1.1 新能源发展现状 527

1.1.2 新能源的发展前景 529

1.2 新能源发电技术 529

1.2.1 常见的新能源发电技术 529

1.2.2 世界各国对新能源发电技术的政策及要求 534

1.2.3 新能源接入电网对电力系统的影响 535

1.2.4 新能源发电技术发展展望 535

1.3 大规模风电接入电网及其影响分析 536

1.3.1 风力发电特点 537

1.3.2 风力发电系统和发电机组的类型 537

1.3.3 各国对风力发电并网技术协定 539

1.3.4 大规模风电接入对电网运行的影响 539

1.3.5 大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策 542

1.4 新能源的未来发展趋势 543

2 智能变电站 546

2.1 概述 546

2.1.1 从常规变电站到智能变电站 546

2.1.2 智能变电站与高级智能调度的关系 548

2.2 IEC 61850标准 548

2.3 智能变电站的体系结构 552

2.3.1 数字化变电站的一般结构 552

2.3.2 智能变电站结构 553

2.4 智能变电站综合信息采集平台 554

2.4.1 数字化电气量测系统 555

2.4.2 IEEE 1588 555

2.4.3 IEC 62439-3 556

2.4.4 集成式智能电子装置 559

2.5 广域测量、保护与控制系统 560

2.5.1 广域自动化系统 560

2.5.2 基于广域信息的常规保护 561

2.5.3 广域安全稳定紧急控制系统 562

2.6 智能故障定位与事故分析系统 562

2.6.1 现有事故分析系统中存在的问题 562

2.6.2 统一信息建模 563

2.6.3 同步采样 563

2.6.4 数据中心 563

2.6.5 智能故障定位与事故分析系统架构 564

2.7 状态监视技术 565

2.7.1 状态监视系统现状 565

2.7.2 状态信息采集 565

2.7.3 状态信息建模 566

2.7.4 状态信息传输 566

2.7.5 状态信息融合与挖掘 566

2.8 智能变电站系统可靠性 567

2.8.1 可靠性和可用性 567

2.8.2 提高智能变电站可靠性的基本途径 568

2.8.3 可靠性分析方法 568

参考文献 574