基于EMS的湖州電網(wǎng)可視化智能預警系統(tǒng)

吳鳴鳴，羅志偉

（湖州電力局調(diào)度所， 浙江 湖州 313000）

基于EMS的湖州電網(wǎng)可視化智能預警系統(tǒng)

吳鳴鳴，羅志偉

（湖州電力局調(diào)度所， 浙江 湖州 313000）

由于湖州電網(wǎng)存在 N－2 引發(fā)小系統(tǒng)穩(wěn)定的隱患， 為確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠運行， 掌控電網(wǎng)運行安全穩(wěn)定冗裕度，構(gòu)建了基于 EMS 湖州電網(wǎng)可視化智能調(diào)度預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有 “500 kV N－2風險評估” 及 “全網(wǎng)聯(lián)絡線中斷全黑風險評估” 兩大功能， 可根據(jù)當前的負荷水平、 運行方式、 設定的安全限額、事故方式進行智能預警，調(diào)度運行人員可根據(jù)系統(tǒng)的預警信號及提示信息，了解當前電網(wǎng)安全級別，準備或執(zhí)行相關防范措施， 為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行起到了積極作用。

電網(wǎng)；智能；預警；調(diào)度

湖州電網(wǎng)處于浙江電網(wǎng)北部末端，在第2座500 kV 變電所投運之前， 存在 500 kV N－2 事故引發(fā)小系統(tǒng)或“全黑”事故的隱患， 一旦發(fā)生， 后果不堪設想。 為此， 在湖州電網(wǎng)裝設了 500 kV 線路 N－2事故跳閘方式下聯(lián)切負荷的湖州電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。

為實時掌握電網(wǎng)運行安全穩(wěn)定冗裕度，避免發(fā)生小系統(tǒng)及 “全黑” 事故，又啟動建設了基于EMS的湖州電網(wǎng)可視化智能調(diào)度預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)分別通過受電斷面潮流與 220 kV 聯(lián)絡線路限額（及安全穩(wěn)定裝置聯(lián)切負荷）的比較， 受電斷面潮流與小系統(tǒng)內(nèi)低周減載與低周解列的比較，從而對湖州電網(wǎng) 500 kV N－2 后的安全級別及系統(tǒng)聯(lián)絡線全部中斷后的全黑風險程度進行評估，為調(diào)度運行人員進行電網(wǎng)安全穩(wěn)定預控提供輔助決策并進行預警。

1 實時監(jiān)測單元的構(gòu)成

1.1 湖州電網(wǎng)的邊界聯(lián)絡

湖州電網(wǎng)邊界聯(lián)絡圖如圖1所示。湖州電網(wǎng)主要由 2 回 500 kV 線路王含 5435、 含店 5436線， 及 2 回 220 kV 線路瓶莫 2238 線、 瓶林 2444線，以電磁環(huán)網(wǎng)方式與外網(wǎng)聯(lián)絡。正常方式受電斷面潮流水平達 600 MW 以上， 一旦 500 kV 王含 5435、 含店 5436 出現(xiàn) N-2 （同桿并架線路），受電斷面潮流全部轉(zhuǎn)移至 220 kV 通道， 將面臨事故聯(lián)鎖反應從而引發(fā)小系統(tǒng)事故。小系統(tǒng)內(nèi)低周減載負荷若能滿足負荷缺額，則小系統(tǒng)可以穩(wěn)定， 反之， 小系統(tǒng)面臨 “全黑”。

圖1 湖州電網(wǎng)與外界聯(lián)絡

1．2 各監(jiān)測單元的構(gòu)成

（1）受電斷面潮流（PDM）：王含 5435+ 含店5436+瓶林 2444+瓶莫 2238 四線潮流。

（2）220 kV 通道限額（PX）：瓶莫 2238 線限額為 310 MW（改造后為 560 MW）， 瓶林 2444 線限額為 350 MW。當 4 回線或 3 回線 （指停 500 kV主變或線路單一元件） 均運行時， PX 按 （瓶莫2238 線（指未改造 + 瓶林 2444 線）限額 560 MW設置； 當 4 回線中僅 2 回 220 kV 線運行時， PX取小線徑線路限額； 當 4 回線中僅 2 回 500 kV線運行時， PX 取 0。

（3）穩(wěn)控切負荷（PW）： 為安穩(wěn)系統(tǒng)聯(lián)切負荷實時有功值，要求系統(tǒng)投入時顯示所投入的各輪次負荷數(shù)值；裝置不投時，PW 自動置零。設置系統(tǒng)投退狀態(tài)的軟壓板，由調(diào)度員根據(jù)裝置實際狀態(tài)進行人工干預。

（4）低電壓切負荷（PD）：為低電壓切負荷實時有功值，要求系統(tǒng)投入時顯示所投入的各輪次負荷數(shù)值；裝置不投時，PD 自動置零。 目前未配置。

（5）低周缺負荷（PZ）： 8 輪次低周減載負荷實時值。

（6）低周解列電源（PL）： 3 輪次聯(lián)切小電源有功值。

2 小系統(tǒng)風險評估在線判斷

2.1 實時監(jiān)測系統(tǒng)的界面

圖2為某一時刻監(jiān)測系統(tǒng)的界面圖，圖2左半部份為 500 kV N-2 風險評估在線監(jiān)測， “預警狀態(tài)” 紅燈亮， 說明斷面潮流大于 220 kV 限額；右側(cè)“相對安全”紅燈亮， 說明“斷面潮流與 220 kV 限額的差額”小于“安穩(wěn)系統(tǒng)減負荷（低電壓減載目前沒有投入）， 即一旦發(fā)生 500 kV N-2， 不會造成小系統(tǒng)后果。

圖2下部為外網(wǎng)聯(lián)絡線中斷全黑風險評估在線監(jiān)測， “系統(tǒng)全黑高?！奔t燈亮， 說明當該時刻如發(fā)生聯(lián)絡線全部中斷事故，系統(tǒng)負荷缺額大于“網(wǎng)內(nèi)低周減載低周解列的差額”， 將面臨全小系統(tǒng)“全黑”事故。

圖2右側(cè)列中為各構(gòu)成單元的實測負荷數(shù)，點擊后可鏈接至圖3， 圖3詳細列表各單元的負荷組成情況，便于查詢。

2.2 500 kV N-2 風險評估判斷

500 kV N-2 的安全裕度關鍵在于 220 kV 通道限額，以及安全穩(wěn)控系統(tǒng)及低電壓切負荷的投入與否，因此可通過以下關系式表達。

（1）當 PDM＜PX 時， 則“系統(tǒng)安全”紅燈亮，受電斷面潮流小于 220 kV 通道限額，系統(tǒng)相對安全， 即 500 kV 雙線跳閘， 系統(tǒng)安全。

圖2 500 kV N-2 風險評估在線監(jiān)測界面

（2）當 PDM≥PX 時， 則“系統(tǒng)預警” 紅燈亮，受電斷面潮流大于或等于 220 kV 通道限額， 系統(tǒng)預警， 即 500 kV 雙線跳閘， 220 kV 線路過載。

（3）令△P1=PDM-PX： △P1 即斷面潮流超過 220 kV 限額的數(shù)值。

1）如△P1＜（PD+PW）， 則“系統(tǒng)相對安全” 紅燈亮， 斷面潮流與 220 kV 線路限額的差值小于安穩(wěn)系統(tǒng)及低壓切負荷之和，系統(tǒng)相對安全，不會造成小系統(tǒng)。

2）如△P1≥（PD+PW）， 則“小系統(tǒng)預警” 紅燈亮， 斷面潮流與 220 kV 線路限額的差值大于或等于安穩(wěn)系統(tǒng)及低壓切負荷之和，在 500 kV雙線跳閘后， 220 kV 線路過載， 安穩(wěn)裝置切負荷后仍過載，面臨小系統(tǒng)風險。

（4）如｛（PDM）-（PD+PW）｝＜（PZ-PL）， 則：“小系統(tǒng)穩(wěn)定”紅燈亮，小系統(tǒng)后負荷缺額小于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統(tǒng)可維持穩(wěn)定。即湖州電網(wǎng)小系統(tǒng)后，經(jīng)低周解列、低周減載動作切除部分小電源及負荷后，小系統(tǒng)功率可平衡。

（5）如｛（PDM）-（PD+PW）｝≥（PZ-PL）， 則：“全黑預警”紅燈亮，小系統(tǒng)后負荷缺額大于或等于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統(tǒng)面臨“全黑”風險。 即湖州電網(wǎng)小系統(tǒng)后， 經(jīng)低周解列、低周減載動作切除部分小電源及負荷后，小系統(tǒng)功率不能平衡，頻率將進一步下降，面臨小系統(tǒng)“全黑”。

（6）△P2=（PDM-PX）-（PD+PW）， 即 500 kV雙線跳閘后安穩(wěn)裝置切除四輪負荷， 為避免 220 kV 超限跳閘，而必須切除的負荷值。

（7）△P3=｛（PDM）-（PD+PW）｝-（PZ-PL）， 即小系統(tǒng)低周減載及低周解列動作后，仍存在負荷缺額，為避免頻率崩潰而必須切除的負荷值。

2．3 外網(wǎng)聯(lián)絡線中斷全黑風險評估在線判斷

在湖州電網(wǎng)與外網(wǎng)聯(lián)絡削弱時，不排除多種偶然因素的組合造成聯(lián)絡線全部中斷的可能。因此有必要進行聯(lián)絡線中斷后孤立小系統(tǒng)是否會“全黑”的風險評估，可以通過以下邏輯關系進行描述。

（1）如 PDM＜（PZ-PL），則“小系統(tǒng)可穩(wěn)定”紅燈亮，即小系統(tǒng)后負荷缺額小于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統(tǒng)可維持穩(wěn)定。

（2）如 PDM≥（PZ-PL），則“系統(tǒng)全黑高?！奔t燈亮，即小系統(tǒng)后負荷缺額大于或等于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統(tǒng)面臨 “全黑”風險。

（3）如△P4=PDM-（PZ-PL）， 即小系統(tǒng)低周減載及低周解列動作后仍存在負荷缺額，為避免頻率崩潰而必須切除的負荷值。

3 結(jié)語

基于 EMS的湖州電網(wǎng)可視化智能調(diào)度預警系統(tǒng)，可隨時反映湖州電網(wǎng)運行風險級別，并為電網(wǎng)調(diào)度及變電生產(chǎn)運行人員實時提供電網(wǎng)風險預警信息，調(diào)度運行人員可根據(jù)系統(tǒng)信息，進行不同級別的事故預防響應，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定預控提供了有效的輔助決策工具。該系統(tǒng)的構(gòu)建，不僅提高了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的管理效率，還有效地完善了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的事先預控機制。

但由于系統(tǒng)判據(jù)均為代數(shù)不等式，且均基于穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)及理想的自動裝置動作情況，未考慮

圖3 實時控制策略界面

事故方式下暫態(tài)過程，以及不同的負荷缺額與頻率下跌速度的關系，因此系統(tǒng)基于各種故障所生成的預警信息可能偏樂觀，在具體應用中還需準確識別各種預警信息所蘊含的電網(wǎng)運行信息，采取相關防范措施。

[1]國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則 [M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]史興華. 供電 企業(yè)實 時/歷史 數(shù)據(jù)庫 PI典 型應 用 案 例[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]王世禎.電網(wǎng)調(diào)度運行技術[M].吉林：東北電力大學出版社，1997.

（本文編輯：楊 勇）

Intelligent Visualization Early-warning System of Huzhou Power Grid Based on EMS

WU Ming-ming， LUO Zhi-wei
（Huzhou Electric Power Bureau， Huzhou Zhejiang 313000， China）

An intelligent visualization early-warning system for dispatching of Huzhou electric grid based on EMS is built to ensure safe and reliable operation of power grid and control the safety and stability redundancy in view of hidden danger of small system caused by N－2 in Huzhou Power Grid at present.The system has two functions∶First,risk evaluation of 500 kV N－2.Second,interruption risk evaluation of connecting lines of thewhole grid.Intelligentearly warning is available according to the present load,operationmode,safety limit and accident.And dispatchers can know the present security level of grid based on early-warning signal and hint and prepare or implement precautionary measures， and it plays an active role in safe and stable operation of power grid.

power grid； intelligent； early-warning； dispatching

TM734

：B

： 1007-1881（2010）07-0008-03

2010-03-16

吳鳴鳴（1973-）， 女， 浙江湖州人， 工程師， 從事電力系統(tǒng)運行管理工作。