110 kV電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)研究

史偉明

（浙江省常山縣供電局，浙江 常山324200）

我國(guó)的電網(wǎng)骨架主要由六個(gè)完整且能獨(dú)立調(diào)度的大區(qū)域電網(wǎng)組成。在這六大區(qū)域電網(wǎng)中又分省級(jí)電網(wǎng)和市級(jí)電網(wǎng)系統(tǒng)，還有各大區(qū)域的電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線，網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)是十分大的，也是十分復(fù)雜的，給電網(wǎng)的穩(wěn)定控制帶來了很大的困難，這就使得各級(jí)電網(wǎng)的穩(wěn)定問題成為最主要的問題之一。近些年隨電力技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)也得到了發(fā)展，日趨成熟。本文根據(jù)110 kV區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與要求，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想。

1 110 kV電網(wǎng)穩(wěn)定控制的特點(diǎn)與要求

1．1 穩(wěn)定控制的整體特點(diǎn)

要做好110 kV電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，最重要的一點(diǎn)就是要做好電網(wǎng)穩(wěn)定控制技術(shù)的研發(fā)，需要建立一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，一個(gè)高速運(yùn)行的硬件平臺(tái)，一個(gè)恰當(dāng)?shù)目刂撇呗院鸵粋€(gè)穩(wěn)定并且準(zhǔn)確的快速分析軟件。目前，電網(wǎng)穩(wěn)定安全控制裝置有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）主要控制對(duì)象是功角穩(wěn)定控制，還需要電壓越限等輔助性的功能；

（2）在技術(shù)上借鑒如靈敏度分析技術(shù)、靜態(tài)安全分析中的狀態(tài)估計(jì)、預(yù)想事故、SCADA數(shù)據(jù)采集技術(shù)等成熟的系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)保護(hù)技術(shù)；

（3）采用開環(huán)預(yù)測(cè)控制；

（4）采用集中管理、分區(qū)控制的模式；

（5）充分利用已有的通信通道和數(shù)據(jù)資源。

1．2 對(duì)區(qū)域子站的要求

在電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)中，區(qū)域子站不僅僅有承上的作用，還有啟下的作用。但是從目前運(yùn)行調(diào)度的技術(shù)條件及人員要求角度出發(fā)，要擁有一個(gè)自動(dòng)化程度比較高，同時(shí)功能也比較齊全的區(qū)域穩(wěn)定控制裝置，需具備如下必要條件：

（1）冗余式、完備的通訊；

（2）基于GPS的準(zhǔn)確無誤的穩(wěn)定措施執(zhí)行機(jī)構(gòu)與速度快、高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

（3）比較穩(wěn)定完善的啟動(dòng)判據(jù)，可以準(zhǔn)確快速地判斷故障的相別、線路以及類型；

（4）可維護(hù)性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)、活動(dòng)性強(qiáng)的對(duì)策表管理系統(tǒng)。

2 110 kV電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想

2．1 110 kV電網(wǎng)控制模式

根據(jù)110 kV區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與要求，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想和電網(wǎng)控制模式。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制有三個(gè)原則：一是決策功能分散；二是要盡量減少傳遞遠(yuǎn)方信息；三是以本地的信息為主。下面有三個(gè)方案可以對(duì)于該區(qū)域進(jìn)行穩(wěn)定控制。

（1）集中式控制方案：以變電所C為主站，其他A，B，D的變電所為子站，而這樣變電所C和A，B，D的變電所之間是“主從”關(guān)系。

（2）分散式控制方案：以C、D變電站為子站，A、B變電站為主，C、D變電站向A，B變電站傳送信息，這樣主站僅就地控制。

（3）分散與集中相結(jié)合式控制方案：第三種方案就是要結(jié)合集中式和分散式方案，可以得到兩種相結(jié)合式的控制方案。

在分散式方案中，如果要確定其控制策略，主站需要遠(yuǎn)方的信息，那么執(zhí)行控制命令就不僅僅需要單相的傳送信息，同時(shí)也需要傳送暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)信息。集中式方案中，主站與子站因?yàn)閷?duì)通道的依賴性很強(qiáng)，要雙向的傳遞信息?？墒侵髡臼钦麄€(gè)決策的集中點(diǎn)，一旦這樣，主站C的“決策表”就會(huì)變得復(fù)雜起來。分散與集中相結(jié)合式控制方案中，在確定其控制策略時(shí)C站的控制命令需要遠(yuǎn)方執(zhí)行，但是各個(gè)控制站不需要遠(yuǎn)方的信息，這是因?yàn)樵诿恳粋€(gè)站進(jìn)行決策時(shí)，當(dāng)?shù)氐男畔⒘渴侵饕膩碓?，因此，“決策表”就很簡(jiǎn)單了。對(duì)三種控制方案進(jìn)行比較和綜合分析，第三種方案“決策表”簡(jiǎn)單，最好還是建議使用分散與集中相結(jié)合式控制方案。

2．2 主站、子站和執(zhí)行站的硬件構(gòu)成和功能劃分

主站裝置、子站裝置和執(zhí)行站裝置的硬件結(jié)構(gòu)基本上是相同的，沒有太大的差異。如果在穩(wěn)控系統(tǒng)比較大的時(shí)候，主站裝置就需要用于與子站和執(zhí)行站相連擴(kuò)展通信接口，但是子站用于與其他站的通信接口很少，執(zhí)行站也就只需一個(gè)通信接口用于與子站或主站進(jìn)行通信。每個(gè)變電站都是由數(shù)套從機(jī)和一套主機(jī)構(gòu)成，但是有時(shí)會(huì)使用一些信號(hào)復(fù)接設(shè)備。主站主機(jī)負(fù)責(zé)與其他站的裝置通信，這樣就形成所需接收本站從機(jī)運(yùn)行方式、采集的數(shù)據(jù)、實(shí)施穩(wěn)定控制策略和判別系統(tǒng)結(jié)果等。子站的主機(jī)不僅僅要完全負(fù)責(zé)與其他站的裝置通信、實(shí)施穩(wěn)定控制策略，而且還需要接收本站從機(jī)采集的數(shù)據(jù)，把接受過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判別。從機(jī)主要進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，還要對(duì)線路進(jìn)行一個(gè)判別，并且還需要判斷故障的形式，除此之外，從機(jī)要完全執(zhí)行主機(jī)下發(fā)的一些命令；從機(jī)同時(shí)需要進(jìn)行如變壓器或線路的過負(fù)荷判別等一些系統(tǒng)運(yùn)行方式無關(guān)的穩(wěn)定控制功能的實(shí)施。

2．3 通訊方案選擇

電網(wǎng)控制系統(tǒng)由4個(gè)部分構(gòu)成：（1）參考站：參考站主要是承擔(dān)系統(tǒng)參考點(diǎn)作用；（2）調(diào)度中心：調(diào)度中心主要是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)和系統(tǒng)監(jiān)控并且調(diào)整運(yùn)行；（3）測(cè)量站：輸出命令并測(cè)量相角；（4）通訊部分：通訊部分主要是控制部件間一些數(shù)據(jù)的傳輸。

在電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)中，各穩(wěn)控站之間的通信主要通過專用光纖接口來完成的，然而不同接口方式的選擇就需要更換接口插件。如果系統(tǒng)部分的通道沒有光纖，就可以由載波通道來完成通信，這樣就可以運(yùn)用通信速率為1200 bit／s的MODEM 插件；如果系統(tǒng)采用光纖通道時(shí)，子站與主站之間通信就是64 kbit／s高速數(shù)據(jù)通道，采用同步通信方式，通道可選用專用光纖或者與PCM機(jī)復(fù)接，該裝置的通信出入口均是選用光纖的傳輸方式；一般復(fù)用通道就是要求兩側(cè)裝置的發(fā)送時(shí)鐘工作為“從－從”方式，即外部時(shí)鐘方式。只有在這樣的情況下，數(shù)據(jù)接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘是同一時(shí)的鐘源，從接收數(shù)據(jù)碼流中來的這個(gè)數(shù)據(jù)才可以更加好地完成。

3 結(jié)束語

電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)技術(shù)不斷發(fā)展并日趨完善，不同廠家生產(chǎn)出來的不同的電網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置都具有向大電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)調(diào)度中心接受和傳遞信息的功能，同時(shí)也具有交換信息的功能，其促使華北、東北、南方網(wǎng)、華中、西北和華東等六個(gè)區(qū)域的電網(wǎng)組成的大電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。

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