第1页：第1章电力系统自动化基础封面
第1章电力系统自动化基础封面
电力系统是指由进行电能生产、变换、输送、分配和消费的各种设备按照一定的技术和经济要求有机组成的统一整体。
它由发电厂、变电所、输配电线路及各种用电设备组成。
为了确保电力系统安全、优质、稳定、经济地运行，必须提高自动化水平。
电力系统自动化除包括继电保护与自动装置外，电力通信、调度自动化及自动调控设备等二次系统的种种装备都是必备的。
本章主要从现代电力系统自动化的作用及其重要组成部分来讲述电力系统自动化基础知识。
第2页：电力系统运行控制的特点
电力系统运行控制的特点
电力系统同其他的工业系统相比有着明显的特点，主要表现在以下几个方面。
- 1.电能不能大量储存电能的生产、变换、输送、分配和消费等都是在同一时间内进行的，不能大量储存。在任何时刻电力系统中发电厂生产的电能都取决于同一时刻用电设备消费的能量与输送、分配中损耗的电能之和。这是电能生产的最大特点。这个特点要求在运行时保持电源和负荷之间的功率平衡。另外，它不但要求每一时刻发出的总电能等于系统消费的总电能，而且要求所有的中间传输环节都畅通无阻，以使发出的电能有秩序地输送出去，耗尽无遗。因此，电力系统的各个设备环节之间具有十分紧密的相互依赖关系。不论生产和变换能量的原动机、发电机还是输送、分配电能的变压器、输配电线路以及用电设备等，只要其中的任何一个元件设备发生故障，就会影响电力系统正常工作。
- 2.电能供应的重要性由于电能与其他能量之间转换方便，易于进行大量生产、集中管理、远距离输送、自动控制，使用电能较使用其他能量有显著优点。因此，电能是国民经济各部门和人们物质文化生活中使用的主要能源，其供应的中断或不足将会直接影响国民经济各部门的正常运转和人们生活质量。
- 3.暂态过渡过程十分迅速电力系统中任何一处发生的电磁变化过程，都会以光速传播而影响整个电力系统，所以电力运行中发生突变所引起的电磁方面的变化过程是极其迅速的。电力系统的正常操作，如发电机、变压器、电力线路、电动机等元件的投入和退出都是在极短时间内完成的；电力系统出现的故障，如雷击引起线路闪络、导致相间短路或接地故障以及运行人员误操作造成发电机误跳闸等，都是在一瞬间完成的。因此在电力系统中要求进行快速控制和快速排除故障，否则将危及整个电力系统的安全稳定运行。
- 4.电力系统结构复杂性由于现代电力系统装机容量越来越大——多达几亿千瓦，供电距离几千公里，其中所包含的厂、站及线路的数量很大——达数百个，而且纵横联线，分布辽阔，在控制系统的分类中，它属于复杂系统。
第3页：电力系统运行控制目标
电力系统运行控制目标
- 电力系统运行控制的目标，就是始终保持整个电力系统的正常运行，安全经济地向所有用户提供合乎质量的电能。同时，在电力系统发生偶然事故的时候，能够迅速排除故障，防止事故扩大，并尽快恢复电力系统的正常运行。
- 1.保证电力系统运行的安全可靠地运行
- 2.保证电能质量
- 3.保证电力系统运行的经济性
第4页：安全运行控制的约束条件
安全运行控制的约束条件
- 保证电力系统运行的安全可靠地运行电力系统的安全运行控制可以用等式约束条件和不等式约束条件来描述。在稳态运行中，电力系统应能持续不间断地完成发电、输配电和供电的生产过程，在数量和质量上满足用户用电要求。为此，必须保证满足两种条件方程，也称为约束方程。
- (1)等式约束条件系统发出的总的有功功率和无功功率应在任一时间与总的有功和无功负荷(包括网损)相等，即
第5页：不等式约束条件
不等式约束条件
为了保证系统安全运行，有关电气设备的运行参数都应处于运行允许值范围内，即
第6页：电力系统的五种运行状态
电力系统的五种运行状态
电力系统的运行状态由两种约束条件可将系统的运行分为五种状态，即正常状态、预警状态、紧急控制状态、崩溃状态和恢复状态等。
随着运行条件的改变，电力系统将在各种状态之间进行转换，如图所示。
第7页：五种运行状态的特征与转换
五种运行状态的特征与转换
在正常运行状态下，所有等式和不等式约束条件都满足，表明发电和负荷平衡，没有设备过载，有足够的备用储备使系统能承受一定的干扰而保持在适当的安全水平。
当扰动概率增加，使系统安全水平逐步降低而进入警戒状态。
此时，虽然所有约束条件仍然满足，但是备用储备减少，某些干扰可能导致不等式约束破坏(如设备过载)，使系统安全受到威胁。
在这种状态下，应采取预防控制使系统恢复到正常状态。
采取预防控制前，如发生严重的干扰，系统进入紧急状态。
此时，不等式约束被破坏，系统安全水平为零。
但是，系统仍然完整，应启动紧急控制措施使系统至少恢复到警戒状态。
如果紧急控制措施未及时采取或失效，系统将解列和进入极端紧急状态。
在极端紧急状态中，等式和不等式约束都被破坏，系统不再完整，系统大部分负荷丧失。
紧急控制作用应尽可能多地挽救解裂后的子系统，以避免整个系统的完全崩溃。
一旦崩溃停止，如果仍有设备运行在额定容量之内，或某些设备紧跟崩溃而重新启动，则系统可能进入恢复状态。
采取恢复控制措施，重新带上所有失去的负荷和连接系统，系统可能过渡到警戒状态或正常状态则视情况而定。
第8页：衡量电能质量的三项指标
衡量电能质量的三项指标
保证电能质量衡量电能质量的标准是频率、电压和波形三项指标。
频率是电能质量标准中最严格的一项，频率允许的波动范围在我国是50±0.2 Hz（有的国家是50±0.1Hz）。
使频率稳定的关键是保证电力系统有功功率的供求数量时时刻刻都是平衡的。
电压允许偏移范围一般是额定电压的±5%左右。
能使电压稳定的关键条件是让系统中的无功功率供需平衡，并且要求在系统各个局部就地平衡，以减少大量无功功率在线路上传输。
其具体的调压措施有发电机的励磁调节、调相机和静止补偿器的调节、有载调压变压器的分接头调节以及并联补偿电容器组的投切等。
现代电力系统一般都配有无功/电压自动控制系统，以满足对电压稳定性的要求。
发电机发出电压的波形是正弦波，由于电力系统中各种电器设备在设计时都充分考虑了波形问题，在一般情况下，用户得到的电压波形也是正弦波。
如果波形不是正弦波，其中就会包含许多种高次谐波成分，这对许多电子设备会有很大的不良影响，对通信线路也会造成干扰，还会降低发电机的效率，甚至还可能造成电力系统发生危险的高次谐波谐振，使电力设备遭到严重破坏。
现代柔性电力系统中广泛应用电力电子设备装置，产生谐波的主要根源。
因此，要加强对波形的自动监测和采取有效的抑制措施。
第9页：电力系统运行的经济性
电力系统运行的经济性
电力系统运行控制的目标，除了首要关注的安全问题和电能质量问题外，还应当合理安排各类发电厂所承担的负荷，力求降低发电成本，减少网络传输损失，已获得最大的经济效益，全面地提高整个电力系统运行的经济性。
第10页：
第11页：电力系统自动化基本内容
电力系统自动化基本内容
- 自动化是指机器设备(动力)或者生产过程、管理过程，在没有人直接参与下，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标、目的或完成某种过程。自动化是自动化技术和自动化过程的简称。自动化技术主要有两个方面：
- ①用自动化机械代替人工的动力方面的自动化技术；
- ②在生产过程和业务处理过程中，进行测量、计算、控制等，这是信息处理方面的自动化技术。电力系统自动化也是自动化的一种具体形式，它是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置，通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、调节和控制，以保证电力系统安全经济地运行和具有合格的电能质量。同时，电力系统自动化是由许多子系统组成的，每个子系统完成一项或几项功能。可以将电力系统自动化内容划分为电力系统调度自动化、发电厂自动化和变电站自动化等三部分。调度自动化又可分为发电和输电调度自动化(通常称为电网调度自动化)、配电网调度自动化(通常称为配电网自动化或配电自动化)。
第12页：电网调度自动化的发展
电网调度自动化的发展
电网调度自动化系统概念的提出是在20世纪50年代中期，这标志着现代电网自动化的开始。
当时的基于模拟计算机和模拟通信信道的自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)，主要包括负荷－频率控制(LFC)和经济调度(ED)。
20世纪60年代数字计算机首次应用于电力系统控制中心，出现了电网SCADA系统。
发电厂，变电所所设的RTU将所收集到的信息通过双向信道传送给主站。
其主要运行信息可及时自动地传送给控制中心，调度员可通过遥控装置直接远距离操作发电厂、变电所开关80年代；AGC系统不再独立存在，而是以AGC软件包的形式和SCADA系统结合，形成能量管理系统(Energy Management System EMS)，很快EMS的作用已超出AGC。
第13页：电网调度自动化系统简图
电网调度自动化系统简图
电网调度自动化系统是确保电网安全、优质、经济地发供电，提高电网调度运行管理水平的重要手段，是电力生产自动化和管理现代化的重要基础。
电力调度自动化系统简图如图所示。
第14页：统一调度与分层控制
统一调度与分层控制
- (一)电网调度的特点电网调度自动化的特点是统一调度，分层控制。电力系统是一个庞大的产、供、销电能的整体。根据电力生产的特点，电网中的每一环节都必须在调度机构的统一领导下，随用电负荷的变化而协调运行。电网统一调度一般包括如下内容：
- (1)由电网调度机构统一组织全网调度计划的编制执行，其中包括统一平衡和实施全网发电、供电调度计划，统一平衡和安排全网主要发电、供电设备的检修进度，统一安排全网的主接线方式，统一布置和落实全网安全稳定措施等。
- (2)统一指挥全网的运行操作和事故处理。
- (3)统一布置和指挥全网的调峰、调频和调压。
- (4)统一协调和规定全网继电保护、安全自动装置、调度自动化系统和调度通信系统的运行。
- (5)统一协调水电厂、水库的合理运用。
- (6)按照规章制度统一协调有关电网运行的各种关系。
第15页：电网的分层控制
电网的分层控制
所谓分级管理，是指根据电网分层的特点，为了明确各级调度机构的责任和权限，有效地实施统一调度，由各级电网调度机构在其调度管辖范围内具体实施电网管理的分工。
电网分级调度体系示意图如下：
第16页：国家电网调度中心职责
国家电网调度中心职责
(三)各级调度的职责1)国家电网公司调度中心的职责
- (1)负责或协助主管部门制定有关电网调度的条例、导则、标准、规程、规则和规定等；
- (2)负责跨大区电网间联络线和直调厂发输电系统的调度管理；
- (3)掌握、监督和分析国家电网公司所辖各电网运行状况；
- (4)审查、协调各电网的月度发用电计划，并检查、监督其执行情况；
- (5)监督各电网的计划用电和水电厂、水库水位计划和执行情况；
- (6)配合有关部门制定年度发用电计划及煤耗、厂用电、线损等技术经济指标；
- (7)参加国家电网公司所管辖电网发展计划、系统设计和工程设计的审查；
- (8)承担电网调度、运行方式、继电保护、电力市场、电力通信、电网调度自动化、电力调度信息化等专业管理职能。
第17页：大区电网调度中心职责
大区电网调度中心职责
(网调)的职责
- (1)负责或协调主管部门制定有关电网调度的规程、规定等；
- (2)负责所辖电网的安全稳定运行；
- (3)制定大区主电网运行方式或核准省网与大区主电网相关联部分的运行方式；
- (4)编制全网月发电计划或省网间联络线送受电月计划和直调发电厂的月发电计划，编制下达日调度计划；
- (5)核准省网计划外送受电力，做好全网经济角度工作；
- (6)指挥管辖设备的运行操作和系统事故处理；
- (7)领导全网的频率调整和主电网的电压调整，并负责考核；
- (8)监督省内间联络线的送受电力、电量计划或省网用电计划执行情况，并指挥省网调整；
- (9)参加制定年度发用电计划和各项有关技术经济指标，批准管辖范围内主要发供电设备的检修；
- (10)负责全网计划用电和负荷管理工作；
- (11)承担所辖电网电力调度、运行方式、继电保护、电力市场、电力通信、电网调度自动化、电力调度信息化等专业管理职能；
- (12)按要求向国调和省调或地调传送实时信息。
第18页：省级电网调度中心职责
省级电网调度中心职责
(省调)的职责
- (1)负责或协调主管部门制定有关电网调度的规程、规定等；
- (2)在保证全网安全经济的前提下，负责本网的安全运行；
- (3)参加全网运行方式计算分析，负责编制本网运行方式，与网调管辖有关部分应报网调核准；
- (4)编制本网发、供电设备检修计划；
- (5)根据上级调度下达的联络线电力、电量计划和直调厂发电计划或本网的发电调度计划，编制本网和调度管辖的独立核算发电厂的发电计划；
- (6)负责互联网联络线功率调整，协助网调进行频率调整。负责所辖电网无功、电压调整；
- (7)负责管辖设备的运行、操作与事故处理；
- (8)监督本网计划用电执行情况；
- (9)承担所辖电网电力调度、运行方式、继电保护、电力市场、电力通信、电网调度自动化、电力调度信息化等专业管理职能；
- (10)按规定向网调、地调传送实时信息。
第19页：地区与县级调度中心职责
地区与县级调度中心职责
- 4)地区电网调度中心(地调)的职责
- (1)管辖范围的运行操作和事故处理；
- (2)管辖范围的设备检修许可；
- (3)监督本地区和用户的计划用电执行情况；
- (4)管辖范围的电压和无功功率调整；
- (5)按规定向省调、县调传送实时信息。5)县级电网调度中心(县调)的职责
- (1)管辖范围的运行操作和事故处理；
- (2)管辖范围的设备检修许可；
- (3)监督本地区和用户的计划用电执行情况；
- (4)按规定向地调传送实时信息。
第20页：分层控制的优点
分层控制的优点
由此可见，分层控制有如下优点：a.从电力系统调度控制的角度来看，信息可以分层采集，只需把一些必要的信息转发给上一级调度部门，如地区调度控制中心可以采集本地区的出力和负荷，并把地区出力和负荷总和后送到上一级调度部门。
对出力和负荷的控制也同样，上一级调度只对下一级调度发出出力和负荷的总指标，由下一级调度进行控制。
这样既减轻了上一级的负担，又加速了控制过程，同时减少了不必要的信息流量。
b.分层控制的电力系统中，若局部的控制系统发生故障，一般不会严重影响电力系统的其他控制部分，并且每个分层间可以部分地互为备用，从而提高了电力系统运行的可靠性。
在电力系统中，即使在紧急状态下部分电网与系统解列，也可以分别地独立运行，因为局部地区也有相应的调度自动化系统，可以对电网实现监控。
c.实现分层控制以后，可以大大地降低信息流量，因而减少了对通信系统的投资。
d.分层控制的自动化系统，结构灵活，可适应电力系统变更或扩大的需要。
总之，采用分层控制后可以使电力系统的监视和控制更加可靠有效。
第21页：电网调度自动化系统的功能
电网调度自动化系统的功能
根据电网调度自动化系统的任务和职责，电网调度自动化系统应包括如下功能：
- ①数据采集与监控(SCADA)功能。。
- ②以SCADA功能为基础而实现的自动发电控制AGC(Automatic Generation Control)功能。
- ③与AGC相配套的在线经济调度控制EDC(Economic Dispatch Control)。
- ④能量管理系统EMS(Energy Management System)。由于各级调度中心的职责不同，因而对其调度自动化系统的功能要求也不同。另外，调度自动化系统的功能也有一个层次之分，高一级功能往往是建立在某一级功能基础之上的。下面简单介绍各级电网功能的含义。
第22页：国调与大区调度中心功能
国调与大区调度中心功能
- 1)国家电网公司调度中心的功能
- (1)通过计算机数据通信，收集各大区电网和独立省网的运行信息，监视全国电网的运行工况；
- (2)进行大区互联系统的运行方式及安全分析计算，下达有关信息；
- (3)实时性或周期性统计、分析全国电网运行报表；
- (4)辅助对直调大区电网联络线及直调厂发输电系统的运行、调整、操作和事故处理。2)大区电网调度中心的功能
- (1)实现电网的数据收集、安全监控、安全分析和优化调度；
- (2)实现自动稳定控制(Automatic Stability Control，ASC)、自动发电控制(AGC)和自动电压控制功能(AVC)等所谓“3A”功能；
- (3)实时或按周期地对电网频率、电压、联络线功率控制质量(合格率)进行统计、分析和提供考核依据；
- (4)辅助对互联网联络线和直调厂、站的运行调整、操作和事故处理。
第23页：省级与地区调度中心功能
省级与地区调度中心功能
- 3)省级电网调度中心的功能
- (1)实现电网的数据收集、安全监控、安全分析和优化调度；
- (2)实现自动稳定控制、自动发电控制和自动电压控制功能；
- (3)实时或按周期地对电网频率、电压、联络线功率控制质量(合格率)进行统计、分析和提供考核依据；
- (4)辅助调度员对所辖电网进行运行调整、操作和事故处理；
- (5)与上级调度中心和地区调度中心实现计算机数据通信。4)地区电网调度中心的功能
- (1)实现数据采集、安全监控和运行分析等功能；
- (2)实现遥控功能，包括对断路器的遥控操作、变压器分接头调整、电力电容器、电抗器的投切等；
- (3)实现自动电压控制等功能，对所辖电网电压合格率等进行统计、分析和提供考核依据；
- (4)用电侧负荷管理；
- (5)辅助调度员对所辖电网进行运行调整、操作和事故处理；
- (6)实现与省级调度、县级调度间的数据通信。
第24页：县级调度中心功能与发展
县级调度中心功能与发展
- 5)县级电网调度中心的功能
- (1)实现数据采集、安全监控和运行分析等功能；
- (2)断路器的遥控操作、电力电容器的投切；
- (3)实现负荷控制功能；
- (4)向地区调度传送必要的实时信息。近年来，随着计算机通信技术、网络技术、数据库技术、面向对象技术、Internet技术以及软件标准化技术的飞速发展，电网调度自动化系统作为电力生产、输送、分配、消费一体化监视、控制的系统，其更高的开放性、可移植性、可扩展性以及可靠性要求有了技术上的保证。此外，在电力系统内部，正逐步走向以安全和经济为同等目标的开放电力市场的要求，新一代基于Internet技术、面向对象技术、通信中间件和数据库中间件技术的能量管理系统、电力市场技术支持系统、电能量计量系统需求的基础条件已经成熟，将于21世纪应用。
第25页：发电厂自动化系统构成
发电厂自动化系统构成
主要包括动力机械自动控制系统和自动发电量控制(AGC)系统和自动电压控制(AVC)系统。
火电厂需要控制的锅炉汽机等热力设备，大容量火力发电机组自动控制系统主要有计算机监视和数据系统、机炉协调主控系统和锅炉自动控制系统。
水电厂则需要控制的是水轮机、调速器以及水轮发电机力励磁控控制系统等。
一般而言，水电厂的自动化程度比火电厂要高。
第26页：变电站综合自动化
变电站综合自动化
变电站综合自动化是在变电站应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬件系统或自动化装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。
在变电站采用微机监控、微机继电保护和微机远动装置之后，人们发现，尽管这三种装置的功能不一样，但硬件配置却大体相同。
除了微机系统本身外无非是对各种模拟量的数据采集设备以及I/O回路；实现装置功能的手段(即使用软件)也基本相同；并且各种不同功能的装置所采集的量和要控制的对象也有许多是相同的，显然，微机监控、微机保护和微机远动装置等微机装置分立设置存在设备重复、不能充分发挥微机的作用以及存在设备间互联复杂等缺点。
于是自20世纪70年代末到80年代初，工业发达国家都相继开展了将微机监控、微机继电保护和微机远动功能等统一进行设计的研究——从充分发挥微机作用、提高变电站自动化水平、提高变电站自动装置的可靠性、减少变电站二次系统连接线等方面对变电站的二次系统进行全面的研究工作。
该项研究于80年代末90年初进入了实用阶段。
于是出现了变电站综合自动化，并且展现了极强的生命力。
我国变电站综合自动化研究起步于80年代末，目前已进入实用阶段。
第27页：配电自动化的主要任务
配电自动化的主要任务
- 1.2.4配电自动化配电是电力系统直接面向用户的功能，是电力系统的重要组成部分。配电网是电力生产和供应中的最后一个环节，与千家万户直接密切联系。配电系统最大的特点是供电设备极端的分散，与用户直接相关。接线方式虽然大多数为干线式，但可以分段串联，运行方式变换灵活。它的主要任务是：
- ①保证配电网重要用户的供电，控制负荷使供电、用电平衡，提高负荷的利用率；
- ②随时掌握配电网的运行状态，及时调整配电网设备的运行，使有功功率分布合理；
- ③及时调整无功功率补偿设备的运行，保证符合供电电压的质量；
- ④降低配电线路的线路功率损耗，提高配电网运行的经济性；
- ⑤发生事故时，迅速获取信息，及时处理事故，保证用户的供电并尽量缩短对用户的停电时间。
第28页：配电自动化的三种功能模式
配电自动化的三种功能模式
- 目前，在一些发达工业国家，在这方面开展了相当多的工作，例如日本、西欧、美国等都已有相当成熟的配电网自动化运行经验，并正在向光纤通信、大规模地形显示、人工智能等实用化技术方面纵深发展。我国的配电自动化采用三种基本功能模式：
- ①就地控制的馈线自动化；
- ②集中监控模式的配电自动化；
- ③集中监控模式的配电自动化与配电管理相结合的模式。对于近期采用较多的后两种模式，都采用分布式总体结构，一般分为两层(主站、远方终端)或三层(主站、子站、远方终端)。主站至子站、子站至远方终端间通过网络联在一起，形成统一的配电自动化系统。总之，配电自动化需要有有效的信息传输系统来传递配电网控制中心与大量远动终端装置之间的数据和控制信息。随着计算机技术、通信技术、控制理论及其信息处理技术的发展，配电自动化系统水平一定会有一个较大的提高。
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第30页：控制理论的应用
控制理论的应用
- 随着电力装机容量和供电区域的不断扩大，电力系统的结构和运行方式越来越复杂多变。同时对供电质量、供电可靠性和运行经济性的要求越来越高。半个世纪来，电力系统自动化理论的发展经历了三个阶段：
- ①20世纪60年代之前在经典控制理论阶段；
- ②20世纪70年代注入了控制论，形成以计算机为基础的现代控制论阶段；
- ③20世纪90年代以后注入了经济理论，从而达到电力市场的理论阶段。当今控制领域的技术仍在不断拓展，新的控制方法层出不穷。智能控制领域发展尤其迅猛，有相当部分已投入实用。智能控制最大的吸引力在于实现多变量控制而不必列出繁琐的数学模型，于是神经网络、模糊逻辑和遗传算法成为优选的方法。由于模糊技术、人工神经网络与遗传演化技术等的发展，自动控制技术已有了进一步优化的新方向，即智能技术的方向。综合各种智能方法，互补优势，能把自动控制的适应范围进一步扩大深化，将推动工业建设与生产的发展，同时也促进电力系统自动化的发展。混杂系统(hybridsystem)是系统科学领域中新提出的概念和理论。电力系统是一个标准的混杂系统，它的上层(调度中心)给出的调度决策主要是逻辑性的操作指令；而下层控制(如发电机的励磁与调速控制)主要是连续型的。如何将不同性质的上层和下层控制恰当地结合起来以达到电力系统的多目标优化控制的目的，这是一个重要理论问题和应用问题。因此，借鉴控制领域的新理论，发展起在电力系统中的运行与应用，应当具有良好的前景。自动控制从线性开环发展到闭环，使电力系统的各项控制提高到了一个新的水平。随着计算机应用的迅速发展，各项以前手算难以处理的问题，如矩阵运算、有限元法及微分方程的数字解等，都可利用计算机调用标准程序来解决。辨识、建模、在线监控等技术使自动化进入到现代化的新水平。
第31页：数字化电力系统的概念
数字化电力系统的概念
与构架电力系统是由原动机、发电机、电力网络、负荷和控制中心等组成的。
原来的电力网络是不可控的。
近年来，随着电力电子技术的发展，柔性交流输电技术(FACTS)设备引入了电力网，使电力网络也变成是可控的了。
然而在电力系统增加了灵活性的同时，也增加了它的复杂性。
图1.4表示的是两个大区域网络互联的电力系统。
在它们之上还有高一级的调度中心，这可以说是多区互联电力系统的一个一般的结构形式。
数字电力系统(Digital Power System，DPS)的涵义，是指对某一实际运行的电力系统的物理结构、物理特性、技术性能、经济管理、环保指标、人员状况、科技活动等数字地、形象化地和实时地描述与再现。
第32页：大区域电力系统结构图
大区域电力系统结构图
大区域电力系统结构如下
本页以图示或公式为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原课件图片补充本页要点。
第33页：数字电力系统的图像化思考
数字电力系统的图像化思考
。
在图的右边是一个运行中的电力系统，图的左边是一个DPS。
DPS通过实时数据通讯和通信，软跟踪这个实时的电力系统。
如上所述DPS在正常运行时给出建议，通过调度人员进行闭环；在最紧急的情况下，将紧急地不通过调度人员进行闭环，然后再“通知”调度人员，刚才进行了什么操作，产生了什么效果等。
如果没有DPS(现在的系统即是如此)，则调度管理人员在运行中是相当盲目的，发生突然故障后他们不知道电力系统中发生了什么问题，产生了什么后果，稳定域如何变化，状态点在稳定域的什么位置等。
如果发生了故障，调度人员茫然不知所措，甚至进行误操作，1996年、1997年美国西部电力系统发生事故后的情况就是如此。
如果有DPS的帮助，电力系统运行的安全和稳定性将会得到极大地提高。
第34页：电力自动化技术的发展历程
电力自动化技术的发展历程
1.3.3电力自动化系统新技术与趋势20世纪40年代将数据展现在模拟盘上，增强了调度员对实际系统运行变化的感知能力；50年代自动发电控制(AGC)将调度员从频繁的操作中解脱出来；电网调度自动化系统概念的提出是在50年代中期，这标志着现代电网自动化的开始。
以前只有远动装置及机电式的调频装置，不成为系统。
60年代初，有些电力公司利用数字计算机实现电力系统经济调度，开始了计算机在调度中的应用。
如今电力系统已经成为一个CCCPE的统一体，即计算机(computer)、控制(control)、通信(communication)和电力电子(power electronics)的产生、输送、分配装置以及电力电子装置。
当然，在21世纪，不掌握电力市场知识便很难承担电力调度工作。
自动化设备所占的投资比例虽然不大，但其重要性与主设备同样。
而且先进的自动装置不仅可以改善一次主设备的运行状况，提高其运行效率，甚至可以推迟或避免新建一些主设备，节省数额可观的一次设备投资。
电力系统产生的电能必须与消费的电能实时平衡，这只能靠自动调节和控制装置来维持。
这种平衡不仅要在正常的稳态运行时而且要在各种扰动状态下从毫秒级到分钟级都能实现这一要求。
为了满足这种调节与控制要求，电力系统自动装置可以分为正常运行自动装置、异常状态下的安全稳定控制装置及保护装置。
第35页：电力系统自动化的技术趋向
电力系统自动化的技术趋向
- 现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高，相应地，电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高由局部到整体的发展。当今电力系统的自动化技术正趋向于：
- ①由发、输电自动化向发、输、配电自动化全面发展；
- ②柔性交流输电技术(FACTS)的发展进一步提高输电、配电自动化水平；
- ③在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展；
- ④在设计分析上日益要求面对多级系统模型来处理问题；
- ⑤在理论工具上越来越多地借助现代控制理论；
- ⑥在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用；
- ⑦在研究人员的构成上日益需要多“兵种”的联合作战。
第36页：电力系统自动化的发展趋向
电力系统自动化的发展趋向
则趋向于：
- ①由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)；
- ②由高电压等级向低电压扩展，例如从EMC(能量管理系统)到DMC(配电管理系统)；
- ③由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展；
- ④由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化的发展；
- ⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变；
- ⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制；
- ⑦以提高运行的安全、经济、效率为目标、同时向管理、服务的自动化扩展，例如MIS(管理信息系统)在电力系统的应用；
- ⑧现场总线技术在变电站综合自动化系统中应用。
第37页：本章小结与思考题
本章小结与思考题
本章小结本章是全书内容的基础和概括，主要介绍了电力系统自动化的基本概念及其自动化发展历程、现状和趋势，旨在使读者了解、学习电力系统自动化控制目标和基本内容，特别是电力系统调度自动化的功能与组成，同时对该课程有一个较全面的认识。
思考题与习题1-1试述电力系统自动化的控制目标。
1-2电力系统自动化有哪些内容？1-3电力系统自动化安全控制有哪些状态？1-4何谓电力系统调度自动化？1-5何谓数字电力系统？1-6为何要设置AGC和AVC自动化装置？
