任 佳

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001)

安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)策略優(yōu)化方法探討

任 佳

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001)

針對(duì)穩(wěn)控系統(tǒng)在變電站和發(fā)電廠的實(shí)際應(yīng)用情況，從降低切負(fù)荷減供比例入手，提出了安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)策略優(yōu)化方法；并結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)用中的實(shí)際案例，介紹了緊急控制監(jiān)視的實(shí)現(xiàn)方法及緊急控制風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，指出可依靠穩(wěn)控設(shè)備硬件升級(jí)或高級(jí)功能開(kāi)發(fā)應(yīng)用來(lái)改進(jìn)穩(wěn)控策略制定的科學(xué)性。

區(qū)域電網(wǎng)；安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)；策略優(yōu)化；穩(wěn)控硬件

0 引言

根據(jù)國(guó)務(wù)院第599號(hào)令《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例》，對(duì)發(fā)生的事故應(yīng)立即采取措施進(jìn)行處置。安全事故等級(jí)劃分的一個(gè)最重要的判定項(xiàng)就是事故造成電網(wǎng)減供負(fù)荷的比例。

安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱“穩(wěn)控系統(tǒng)”)采取的控制措施主要是切負(fù)荷措施。如果穩(wěn)控系統(tǒng)能夠根據(jù)電網(wǎng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，在實(shí)際切負(fù)荷前，通過(guò)評(píng)估切除負(fù)荷后電網(wǎng)的安全性及切負(fù)荷所造成的事故等級(jí)，以此優(yōu)化切負(fù)荷策略，從而在電網(wǎng)減供負(fù)荷最小的情況下保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，具有重要意義。以下通過(guò)探討穩(wěn)控系統(tǒng)策略的優(yōu)化方案，確保優(yōu)化策略的科學(xué)性，以達(dá)到保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定的最優(yōu)效果。

1 穩(wěn)控系統(tǒng)策略優(yōu)化方案

1.1 優(yōu)化思路

在調(diào)度系統(tǒng)(OPEN3000)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)本電網(wǎng)區(qū)域的第2，3道防線安穩(wěn)裝置的信息接入，并結(jié)合調(diào)度系統(tǒng)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?shí)時(shí)數(shù)據(jù)及采集的安控?cái)?shù)據(jù)，在調(diào)度系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上構(gòu)建安全穩(wěn)定緊急控制監(jiān)視及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用功能，如圖1所示。

根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)值策略的切負(fù)荷量，調(diào)整切負(fù)荷邏輯后，評(píng)估計(jì)算采用不同調(diào)整方法后的實(shí)切負(fù)荷量，并綜合評(píng)定執(zhí)行不同方法的安全穩(wěn)定裕度及事故事件等級(jí)，從而獲得最佳穩(wěn)控系統(tǒng)策略優(yōu)化方案。

圖1 安全穩(wěn)定緊急控制監(jiān)視及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

1.2 實(shí)現(xiàn)緊急控制運(yùn)行監(jiān)視功能

主要實(shí)現(xiàn)安穩(wěn)裝置的信息接入、穩(wěn)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)視以及運(yùn)行信息的綜合管理。

現(xiàn)采取以下方式實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視功能。

(1) 數(shù)據(jù)采集。采集分布在各地的安穩(wěn)裝置上送的各種信息。

(2) 通信監(jiān)視?？杀O(jiān)視安穩(wěn)裝置與調(diào)度端系統(tǒng)之間的通訊狀態(tài)，監(jiān)視裝置與裝置之間的通訊通道狀態(tài)，并提供通道報(bào)文監(jiān)視調(diào)試工具。

(3) 裝置信息監(jiān)視。可查看安穩(wěn)裝置的壓板狀態(tài)、異常信號(hào)、定值等運(yùn)行信息，還可對(duì)裝置的定值進(jìn)行手工召喚。

(4) 采集元件運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)視?？蓪?shí)時(shí)顯示安穩(wěn)裝置采集的線路、機(jī)組、主變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)和投停狀態(tài)、有功功率。

(5) 裝置事件和動(dòng)作告警。當(dāng)裝置發(fā)生開(kāi)入信號(hào)變位、壓板投退或動(dòng)作時(shí)，可產(chǎn)生告警提醒管理人員。

(6) 動(dòng)作錄波顯示。采集安穩(wěn)裝置發(fā)生動(dòng)作后上送的錄波數(shù)據(jù)，并提供專業(yè)的錄波顯示工具進(jìn)行查看。

(7) 歷史事件查詢。可存儲(chǔ)裝置發(fā)生的開(kāi)入信號(hào)變位、壓板投退等普通事件和異常、定值變化、動(dòng)作等告警信息。

1.3 實(shí)現(xiàn)在線評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估功能

主要實(shí)現(xiàn)對(duì)安穩(wěn)裝置當(dāng)值策略的在線評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在線評(píng)估當(dāng)值策略中的措施能否順利執(zhí)行；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估安穩(wěn)裝置切除負(fù)荷后能否保證電網(wǎng)的安全，并進(jìn)一步評(píng)估切除負(fù)荷后的事故等級(jí)，以便采取最優(yōu)策略。

當(dāng)發(fā)生下列2種情況造成區(qū)域電網(wǎng)安穩(wěn)系統(tǒng)切除本地負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1.3.1 上級(jí)電網(wǎng)下發(fā)切負(fù)荷控制命令(當(dāng)值策略)

根據(jù)上級(jí)電網(wǎng)提供的最嚴(yán)重故障情況下需要切除該分區(qū)的最大負(fù)荷量△Pmax，綜合考慮△Pmax和安穩(wěn)裝置的當(dāng)值策略、可切負(fù)荷量，可計(jì)算出安穩(wěn)系統(tǒng)實(shí)際切除的負(fù)荷量△P′。

基于實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)進(jìn)行安全穩(wěn)定評(píng)估和事故等級(jí)評(píng)估，通過(guò)調(diào)整切負(fù)荷動(dòng)作時(shí)間、切負(fù)荷順序等，評(píng)估計(jì)算不同方法調(diào)整后的實(shí)切負(fù)荷量△P，在安全穩(wěn)定裕度和事故事件等級(jí)滿足要求的前提下，將最大負(fù)荷量△Pmax逐步遞減顯示，得出最佳方案。需切負(fù)荷量評(píng)估表示例如表1所示。

表1 需切負(fù)荷量評(píng)估表示例

當(dāng)某電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)子站收到控制主站下達(dá)的切負(fù)荷量50 MW命令，按照切負(fù)荷當(dāng)值策略，需執(zhí)行下屬5個(gè)穩(wěn)控執(zhí)行站各切除負(fù)荷10 MW的策略。

基于實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)整切負(fù)荷動(dòng)作時(shí)間、切負(fù)荷順序等，計(jì)算各穩(wěn)控執(zhí)行站可減少的切負(fù)荷量及由此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可引發(fā)的安全事故等級(jí)，綜合評(píng)定該穩(wěn)控執(zhí)行站實(shí)際要切除的負(fù)荷量。表2舉例說(shuō)明了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后的取優(yōu)數(shù)據(jù)。

表2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后的取優(yōu)數(shù)據(jù)

通過(guò)調(diào)整切負(fù)荷動(dòng)作時(shí)間、切負(fù)荷順序等措施，表2中的控制策略3實(shí)切負(fù)荷量最小，但由于潮流重新分配，造成某線路過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)V級(jí)電網(wǎng)安全事件，所以排除策略3；策略1和策略2的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果為正常，不會(huì)產(chǎn)生電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，但考慮到策略1的實(shí)切負(fù)荷量比策略2要少，故最終選擇策略1。

通過(guò)控制策略的調(diào)整和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估取優(yōu)后，由原來(lái)5個(gè)執(zhí)行站各切除負(fù)荷10 MW，即共切除50 MW的策略，改為執(zhí)行站1先切除10 MW，執(zhí)行站2，3，4，5延遲動(dòng)作1 s，潮流重新分配后執(zhí)行站2，3，4，5切除30 MW，即前后2次共切除40 MW的策略。策略調(diào)整后，少切除10 MW的負(fù)荷，電網(wǎng)依然保持穩(wěn)定。

1.3.2 區(qū)域電網(wǎng)與主網(wǎng)解列

當(dāng)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)部或與外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)斷面發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，使得本區(qū)域電網(wǎng)與主網(wǎng)解列，導(dǎo)致安穩(wěn)裝置或第3道防線需要切除負(fù)荷。通過(guò)搜索安穩(wěn)裝置離線策略獲取所控制分區(qū)的需切負(fù)荷量△P，可計(jì)算安穩(wěn)系統(tǒng)實(shí)際切除的負(fù)荷量△P′，進(jìn)行安全穩(wěn)定評(píng)估和事故等級(jí)評(píng)估。

2 策略優(yōu)化方法

以某電網(wǎng)公司某220 kV線路為例，介紹穩(wěn)控策略優(yōu)化方法。

2.1 采集控制系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視數(shù)據(jù)

采集本電網(wǎng)區(qū)域(220 kV奮琵線及周邊區(qū)域)的第2，3道防線安穩(wěn)裝置的數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及采集的安穩(wěn)裝置數(shù)據(jù)，隨運(yùn)行方式變化靈活調(diào)整穩(wěn)控策略，以提高供電能力。

當(dāng)該電網(wǎng)220 kV奮琵線進(jìn)行單回線路檢修時(shí)(電網(wǎng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3)，為提高本片網(wǎng)的供電能力，按照當(dāng)值策略臨時(shí)開(kāi)放該線路兩側(cè)變電站奮進(jìn)、琵琶站來(lái)穩(wěn)控執(zhí)行站奮琵線的過(guò)載策略，上述站點(diǎn)穩(wěn)控裝置可切負(fù)荷量分別約為300 MW和330 MW。因此，開(kāi)放穩(wěn)控過(guò)載策略后，斷面安奮甲乙+奮琵運(yùn)行線由650 MW提高至950 MW，斷面安象甲乙+奮琵運(yùn)行線由650 MW提高至980 MW。

圖3 220 kV奮琵單回線檢修時(shí)部分電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后調(diào)整策略取優(yōu)

當(dāng)奮琵單回線檢修時(shí)，大方式下，安象甲乙線雙跳，安奮甲乙線、奮琵運(yùn)行線均過(guò)載，潮流如圖4所示。采用下面方法優(yōu)化穩(wěn)控系統(tǒng)控制邏輯，通過(guò)協(xié)調(diào)琵琶、奮進(jìn)穩(wěn)控執(zhí)行站動(dòng)作次序，可減少切負(fù)荷量300 MW，減少3個(gè)110 kV站、1個(gè)110 kV電廠失壓，具體方法如下。

2.2.1 優(yōu)化前的運(yùn)行方式

安象甲乙雙跳，安奮甲乙線過(guò)載，奮進(jìn)穩(wěn)控執(zhí)行站延時(shí)6 s動(dòng)作，切負(fù)荷量150 MW。按最小過(guò)切原則，需切除燕羅、舊基+潭頭站(鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu))3 個(gè)110 kV站300 MW負(fù)荷(老虎坑電廠失壓)。

安象甲乙雙跳，奮琵運(yùn)行線過(guò)載，琵琶穩(wěn)控執(zhí)行站亦延時(shí)6 s動(dòng)作，切負(fù)荷量222 MW。按最小過(guò)切原則，需切除和平、萬(wàn)豐站2個(gè)110 kV站240 MW負(fù)荷。

圖4 220 kV奮琵單回線檢修時(shí)安象雙跳后潮流示意

奮進(jìn)、琵琶穩(wěn)控執(zhí)行站相互獨(dú)立，不采取協(xié)調(diào)配合時(shí)，總需切5個(gè)110 kV站540 MW負(fù)荷，同時(shí)1個(gè)110 kV電廠失壓。

2.2.2 優(yōu)化后的運(yùn)行方式

采用精益化分析，協(xié)調(diào)琵琶、奮進(jìn)穩(wěn)控執(zhí)行站動(dòng)作次序，可減少切負(fù)荷量300 MW，減少3個(gè)110 kV站、1個(gè)110 kV電廠失壓。

策略優(yōu)化為：從圖4可知，安奮甲乙、奮琵運(yùn)行線鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，琵琶穩(wěn)控執(zhí)行站5 s動(dòng)作切除240 MW，安奮甲乙線過(guò)載亦可消除，奮進(jìn)站不需再動(dòng)作。如果琵琶站切負(fù)荷不能滿足預(yù)期(如負(fù)荷未切除等)，安奮甲乙線仍過(guò)載，奮進(jìn)穩(wěn)控執(zhí)行站再延時(shí)1 s動(dòng)作(即6 s)，作為后備措施再切負(fù)荷。

綜上所述，通過(guò)深入分析，不斷追根溯源，不同站點(diǎn)間的穩(wěn)控裝置采取“遠(yuǎn)方主、備動(dòng)作方式”，既能解決電網(wǎng)穩(wěn)定問(wèn)題，又可大大減少切負(fù)荷量。

3 提高穩(wěn)控策略科學(xué)性的方法

3.1 穩(wěn)控系統(tǒng)硬件升級(jí)

擴(kuò)展現(xiàn)有穩(wěn)控系統(tǒng)，將現(xiàn)有220 kV變電站穩(wěn)控設(shè)備升級(jí)為子站，在部分110 kV變電站內(nèi)新增穩(wěn)控設(shè)備，將原來(lái)切除220 kV變電站的110 kV負(fù)荷線改為切除110 kV變電站的10 kV/35 kV負(fù)荷線，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)控切負(fù)荷的精細(xì)化。通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有穩(wěn)控策略，在發(fā)生類似母線全跳的事故下，可以閉鎖現(xiàn)有穩(wěn)控裝置，避免影響備自投的效果。

3.2 高級(jí)功能開(kāi)發(fā)應(yīng)用

(1) 開(kāi)展了基于廣域信息的備自投系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用，并與現(xiàn)有穩(wěn)控系統(tǒng)相結(jié)合。在不影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，最大程度地減少損失負(fù)荷。

(2) 開(kāi)展了快速“熱倒負(fù)荷”系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。在發(fā)現(xiàn)某個(gè)區(qū)域的穩(wěn)控措施量可能超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用“先合后斷”方法，將區(qū)域內(nèi)部分負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移至相鄰區(qū)域，保證了電網(wǎng)的安全，還避免了短時(shí)間停電。

(3) 結(jié)合當(dāng)前廣域保護(hù)控制系統(tǒng)等研究熱點(diǎn)，開(kāi)展區(qū)域電網(wǎng)類似廣域保護(hù)控制等系統(tǒng)的可行性研究，從更高層面探索解決區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)問(wèn)題的方法。

1 電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).DL 755—2001電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則[S].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

2 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).DL/T 1092—2008電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

3 電力行業(yè)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 26399—2011電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導(dǎo)則[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

4 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).GB/T 22384—2008電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)檢驗(yàn)規(guī)范[S].北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2008.

5 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.DL/T 50703—2011電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

6 全國(guó)量度斷電器和保護(hù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 14285—2006繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

7 全國(guó)電力行業(yè)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).DL/T 478—2013靜態(tài)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件[S].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

8 電力行業(yè)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).DL/T 995—2006繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

9 李鴻斌.低頻減載裝置的應(yīng)用與完善[J].湖南電力，2001，21(2)：25-27.

2016-07-08。

任 佳(1986-)，男，工程師，主要從事繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和研究工作，email：w61205@qq.com。