探析電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件(PAS)在電網(wǎng)的應(yīng)用

納鴻錦

（云南電網(wǎng)公司紅河供電局，云南 蒙自 661100）

1 引言

最近幾年許多電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件(Power－ApplicationSoftware，簡(jiǎn)稱 PAS)在網(wǎng)省級(jí)、大型地區(qū)級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化及能量管理系統(tǒng)(EMS)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，逐漸成為輔助電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行人員實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)調(diào)度的有力工具。隨著電網(wǎng)規(guī)模的日趨擴(kuò)大以及電力客戶對(duì)電能質(zhì)量要求的日益提高，僅僅具備“四遙”功能的調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代調(diào)度運(yùn)行管理的需要了，所以經(jīng)過(guò)充分論證和調(diào)研后，電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件（PAS）在電網(wǎng)中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越普遍和深入。

2 PAS組成

電力應(yīng)用軟件(PAS)是建立在電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視系統(tǒng)(SCADA)系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的能量管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件 (EMS)的重要組成部分，其功能主要是利用電力系統(tǒng)的各種信息，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，幫助調(diào)度人員了解和掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并提供決策依據(jù)，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性并提高其經(jīng)濟(jì)性。

3 PAS模塊功能

3.1 網(wǎng)絡(luò)建模

網(wǎng)絡(luò)建模是PAS的基礎(chǔ)模塊。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建模，將電網(wǎng)各元件的電氣連接關(guān)系填入PAS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。電網(wǎng)元件的電氣連接關(guān)系是應(yīng)用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析計(jì)算的基礎(chǔ)，必須使所建的模型和實(shí)際的運(yùn)行方式相一致，才能保證應(yīng)用軟件結(jié)果的正確性。網(wǎng)絡(luò)模塊分析也稱“網(wǎng)絡(luò)結(jié)線分析”，是一個(gè)公用的功能模塊，主要功能是依據(jù)SCADA的開(kāi)關(guān)、刀閘的遙信信息確定電網(wǎng)的電氣連接狀態(tài)，并將網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)點(diǎn)模型化為計(jì)算用母線模型，用于狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、負(fù)荷預(yù)測(cè)、故障計(jì)算、調(diào)度員模擬培訓(xùn)等。

3.2 狀態(tài)估計(jì)

狀態(tài)估計(jì)又可以稱為廣義潮流。它是能量管理系統(tǒng)中的核心應(yīng)用，也是其它高級(jí)應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。由于在數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集、傳送過(guò)程中可能存在不同程度的誤差和不可靠性。此外，由于測(cè)量裝置在數(shù)量上及種類上的限制，往往無(wú)法得到電力系統(tǒng)分析所需要的完整、足夠的數(shù)據(jù)。而狀態(tài)估計(jì)就是針對(duì)上述情況，通過(guò)對(duì)SCADA實(shí)時(shí)遙信遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得到一個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確并且完善的運(yùn)行方式，同時(shí)對(duì)SCADA實(shí)時(shí)遙信遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，提出可能不正常的遙測(cè)點(diǎn)，而且能計(jì)算出難以量測(cè)的電氣量，加強(qiáng)了全網(wǎng)的可觀測(cè)性。狀態(tài)估計(jì)提供了更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，為其他網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用提供實(shí)時(shí)的運(yùn)行方式和數(shù)據(jù)。

3.3 潮流計(jì)算

潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)運(yùn)行分析和規(guī)劃設(shè)計(jì)中最常用的工具。通過(guò)潮流計(jì)算軟件，調(diào)度員可以用它研究當(dāng)前電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)。潮流計(jì)算除給出設(shè)定方式下的潮流結(jié)果外，還計(jì)算出各線路、變壓器的有功、無(wú)功損耗，對(duì)母線電壓越限、線路過(guò)負(fù)荷及變壓器過(guò)載給出越限報(bào)警?？梢栽O(shè)置變壓器分接頭位置計(jì)算出母線電壓，也可以通過(guò)改變負(fù)荷計(jì)算潮流分布情況。運(yùn)行方式人員也可以用它來(lái)校核調(diào)度計(jì)劃的安全性和分析運(yùn)行方式的變化。

3.4 負(fù)荷預(yù)測(cè)

負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力建設(shè)、調(diào)度決策的依據(jù)，對(duì)電力系統(tǒng)控制、運(yùn)行和計(jì)劃都十分重要。負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊是依據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)，找出負(fù)荷隨各種因素的變化規(guī)律，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)可按正常日和節(jié)假日模式進(jìn)行，預(yù)測(cè)模型中可涉及氣象因素、重大事件、限電與檢修等因素對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷的影響，利用保存的系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)際值和預(yù)測(cè)值進(jìn)行預(yù)測(cè)誤差分析，自動(dòng)修正預(yù)測(cè)模型參數(shù)，可以查詢?nèi)我庖惶斓臍v史負(fù)荷數(shù)據(jù)，顯示指定日期的預(yù)報(bào)誤差。負(fù)荷預(yù)測(cè)采用了相似日法及人工神經(jīng)元的復(fù)合算法。

3.5 故障計(jì)算

故障計(jì)算軟件的作用是根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式和網(wǎng)絡(luò)元件的參數(shù)計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下系統(tǒng)故障電流的分布。計(jì)算結(jié)果可以被繼電保護(hù)人員用來(lái)整定保護(hù)定值，還可以作為運(yùn)行方式和決策人員對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行分析研究的工具，在與調(diào)度員培訓(xùn)仿真聯(lián)合時(shí)可以對(duì)調(diào)度員進(jìn)行培訓(xùn)，提高調(diào)度員的運(yùn)行水平。該故障計(jì)算軟件采用的核心算法是多口網(wǎng)絡(luò)理論，綜合阻抗矩陣和轉(zhuǎn)移阻抗矩陣。

4 應(yīng)用分析

4.1 網(wǎng)絡(luò)建模

一般要求在作圖時(shí)定義設(shè)備，這樣不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備未在圖上作圖的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除了某個(gè)設(shè)備后，應(yīng)及時(shí)刪除圖上相應(yīng)的設(shè)備，否則設(shè)備之間的連接關(guān)系會(huì)出問(wèn)題。對(duì)于T接線，可以用兩種方法處理。如果已經(jīng)定義了虛廠站，可直接作圖；如果未針對(duì)某條線路定義T接站的站名，可為全系統(tǒng)定義一個(gè)T接站，所有線路的T接端都連在T接站上。為了正確標(biāo)識(shí)T接線的連接關(guān)系，在圖上畫(huà)T接線時(shí)從首端廠站畫(huà)到末端廠站，否則有可能出錯(cuò)。

4.2 狀態(tài)估計(jì)

調(diào)度員隨時(shí)可以利用狀態(tài)估計(jì)來(lái)檢查電網(wǎng)的運(yùn)行情況，如利用越限告警表對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行越限檢查；通過(guò)潮流數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果了解系統(tǒng)中各設(shè)備相關(guān)電氣量測(cè)量及計(jì)算情況；通過(guò)遙測(cè)遙信預(yù)處理功能結(jié)合可疑數(shù)據(jù)檢查并糾正狀態(tài)可疑的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、主變壓器分接頭；隨時(shí)掌握全網(wǎng)最真實(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，并利用在此模塊中獲取的基態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)行方式數(shù)據(jù)的修改或組合，得出最符合電網(wǎng)真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)的潮流預(yù)想結(jié)果。

4.3 潮流計(jì)算

隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化較快，電網(wǎng)更加復(fù)雜，單憑經(jīng)驗(yàn)難以準(zhǔn)確估算系統(tǒng)潮流分布。利用潮流計(jì)算模塊可以在實(shí)際操作前，獲取當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)時(shí)潮流數(shù)據(jù)并進(jìn)行模擬操作，根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果，調(diào)度員再對(duì)這些潮流數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性分析，滿足要求后再下令實(shí)際操作。操作完成后還可對(duì)實(shí)際操作潮流數(shù)據(jù)和模擬操作潮流數(shù)據(jù)做誤差統(tǒng)計(jì)和分析。

4.4 負(fù)荷預(yù)測(cè)

負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊界面簡(jiǎn)單明了，操作簡(jiǎn)便，在打開(kāi)界面后只要輸入一些氣候條件、計(jì)劃?rùn)z修等邊界條件后，能很快生成預(yù)測(cè)曲線。但由于該軟件采用了相似日原理方法來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷，故歷史數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)負(fù)荷正確率有很大影響。在使用初期預(yù)測(cè)曲線誤差較大，正確率均在85%左右，運(yùn)行一段時(shí)候隨著歷史數(shù)據(jù)的積累，預(yù)測(cè)正確率將有所提高。

4.5 故障計(jì)算

故障計(jì)算軟件可以計(jì)算的故障類型包括：短路故障、接地故障、斷線故障，故障相可為單相、兩相和三相，并且故障特殊相可以為A、B、C一任相，即可以計(jì)A相、B相、C相AB相、BC相、CA相和ABC相的短路或接地故障。全圖形的操作界面，可以靈活方便地設(shè)置故障，可在廠站圖畫(huà)面點(diǎn)前景設(shè)故障，也可在列表方式下依次設(shè)置或修改故障參數(shù)，還可以將故障保存到故障庫(kù)中以便以后直接取出進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果即可以以元件列表的方式顯示，也可以顯示在廠站接線圖和系統(tǒng)單線圖上，此外還可以顯示有名值或標(biāo)么值。當(dāng)系統(tǒng)元件或網(wǎng)絡(luò)參數(shù)發(fā)生變更時(shí)應(yīng)及時(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)做相應(yīng)的修改，否則會(huì)造成計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語(yǔ)

PAS應(yīng)用軟件在電網(wǎng)的應(yīng)用，有利于自動(dòng)化人員根據(jù)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)。潮流計(jì)算、故障計(jì)算軟件計(jì)算速度快，分析結(jié)果直觀，是運(yùn)行方式安排及繼電保護(hù)管理人員的有利工具。調(diào)度員通過(guò)使用PAS軟件，不但加深了對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)概念的認(rèn)識(shí)，而且對(duì)正常操作和事故處理能力也得到了提高，使其逐漸由“經(jīng)驗(yàn)型”向“分析型”、“研究型”轉(zhuǎn)變。相信隨著進(jìn)一步對(duì)PAS使用經(jīng)驗(yàn)的積累和功能的完善，PAS軟件將為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮更大的積極作用。

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