110 kV備用電源自動投切裝置自適應(yīng)模型研究

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(國網(wǎng)成都供電公司，四川 成都 610021)

0 引 言

智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，各個行業(yè)對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高，特別是一些重要的用電客戶，具有電量需求大、生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)格及自動化水平高等特點。如果突然停電，即使停電時間只有幾分鐘，都可能使整個生產(chǎn)線停產(chǎn)，而重新恢復(fù)生產(chǎn)要經(jīng)過很長時間而且操作復(fù)雜。一次突然停電還會給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，給人民生活造成極大的影響，從而使國民經(jīng)濟(jì)蒙受巨大損失。最近世界幾次大停電對社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了巨大的影響，如表1所示。

表1 近年世界重大事故損失統(tǒng)計

電網(wǎng)運行過程中，調(diào)度員在故障發(fā)生后，需要通知運行操作人員到站檢查設(shè)備，并安排相關(guān)人員事故帶電巡線，核對現(xiàn)場備自投信息與保護(hù)配置方式，再結(jié)合相關(guān)的電網(wǎng)運行方式進(jìn)行恢復(fù)供電，若相關(guān)轉(zhuǎn)供電源點負(fù)荷較重，需要較大的調(diào)整電網(wǎng)方式，過程較為復(fù)雜，耗時較長。提出了DTS備自投電網(wǎng)自適應(yīng)模型，對于局部的事故，采用電網(wǎng)備用電源自動投切裝置閉環(huán)控制模式，實現(xiàn)負(fù)荷的快速自動恢復(fù)；而對于大規(guī)模復(fù)雜事故，則采用備用電源自動投切裝置開環(huán)控制模式，提供快速恢復(fù)決策算法，自動給出恢復(fù)策略，從而有效地恢復(fù)供電，提高供電可靠性，確保智能電網(wǎng)堅強(qiáng)可靠。

1 系統(tǒng)總體框架

備用電源自動投切裝置自適應(yīng)模型控制系統(tǒng)利用主站系統(tǒng)采集的各相關(guān)變電站遙信、遙測量及保護(hù)動作信號作為備自投的充電、動作、閉鎖條件等，當(dāng)滿足動作條件時，由控制中心發(fā)出指令，以遙控操作的方式投切相關(guān)設(shè)備，實現(xiàn)備用電源的自動投入功能。

如圖1所示，備用電源自動投切裝置自適應(yīng)模型控制系統(tǒng)基于DTS模擬的EMS平臺，通過檢索模型庫生成備自投模型。備自投模型生成相應(yīng)控制策略后，由安全分析模塊對策略進(jìn)行校正，最終再通過數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(DTS模擬SCADA)系統(tǒng)下發(fā)相應(yīng)的控制策略。

圖1 系統(tǒng)總體框架

2 備自投自適應(yīng)建模理論

智能電網(wǎng)備自投應(yīng)支持自動建模功能，通過獲取實時電網(wǎng)狀態(tài)，根據(jù)變電站內(nèi)的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，智能地識別并生成不同的備自投模型。主要功能是確定系統(tǒng)當(dāng)前的運行方式從而決定采用何種備自投模型。系統(tǒng)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)分析和開關(guān)運行狀態(tài)判斷出當(dāng)前系統(tǒng)的運行方式，從而決定采用何種備自投方式。因此必須準(zhǔn)確無誤地判斷出系統(tǒng)的運行方式，防止由于方式判斷失誤導(dǎo)致的誤動和拒動。

電網(wǎng)中的備自投數(shù)量較大，為了有效降低維護(hù)工作量和出錯率，在電網(wǎng)監(jiān)控主站開發(fā)了備用自投模型的自動生成算法，該算法根據(jù)電網(wǎng)的實時狀態(tài)和站內(nèi)網(wǎng)架的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識別出不同的備自投模型。

如圖2所示為控制算法流程圖，首先遍歷DTS模型截取的EMS斷面中所有廠站，通過搜索獲取廠站中所有正在投入運行的母線，獲取母線所連接的線路，接著獲取線路上的開關(guān)狀態(tài)以及母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)。根據(jù)得到的開關(guān)狀態(tài)確定備自投是屬于進(jìn)線備自投還是分段備自投，并確定主供電源及備用電源。接著分別確定備自投的充電條件、動作條件、閉鎖條件、動作序列和判據(jù)邏輯，形成完整的備自投模型。

建立上述模型后，備自投系統(tǒng)根據(jù)備自投模型，利用模擬SCADA系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)分析功能驅(qū)動備自投模型庫。當(dāng)備自投模型滿足充電條件之后，該備自投模型投入運行；當(dāng)運行的備自投模型滿足動作條件之后，備自投模型將產(chǎn)生動作策略。由于動作策略涉及開關(guān)的操作而改變整個網(wǎng)絡(luò)的潮流，需要重新進(jìn)行一次潮流計算，判斷當(dāng)前系統(tǒng)的運行狀況，然后檢測系統(tǒng)當(dāng)前是否存在線路過載或者變壓器過載，如果存在，則取消備自投的動作策略，否則直接按照先前給出的策略下發(fā)。

圖2 控制算法流程圖

3 主站備自投建模維護(hù)工具

圖3 備自投信息管理系統(tǒng)配置圖

備用電源自動投切裝置自適應(yīng)模型全部在主站端完成建模信息的錄入，把維護(hù)工作集中到調(diào)度自動化系統(tǒng)主站進(jìn)行，可以自動適應(yīng)電網(wǎng)不同的運行方式，大大減少了維護(hù)工作量；無須在廠站端添加任何設(shè)備，節(jié)省了廠站端設(shè)備投資和運行維護(hù)費用，從而促進(jìn)了備自投功能的推廣應(yīng)用，提高了供電可靠性，如圖3所示為DTS繼電保護(hù)及自動裝置信息管理系統(tǒng)配置圖。配置一個廠站的備自投信息，包括廠站名稱、主備供電源設(shè)備名稱、備自投裝置投退標(biāo)志、動作時間等信息。

在電網(wǎng)運行過程中，相關(guān)保護(hù)信號動作需要閉鎖備自投裝置，系統(tǒng)開發(fā)了相關(guān)的閉鎖備自投功能，使得調(diào)度員在培訓(xùn)時能夠完整地體現(xiàn)電網(wǎng)實際運行情況，提高調(diào)度監(jiān)控人員的運行操作水平，如圖4所示為保護(hù)閉鎖備自投設(shè)置信息。

圖4 保護(hù)閉鎖備自投信息圖

4 幾個關(guān)鍵進(jìn)程

在DTS培訓(xùn)的過程中，需要監(jiān)測關(guān)鍵進(jìn)程是否正常運行，常用關(guān)鍵進(jìn)程如表2所示。

表2 幾個關(guān)鍵進(jìn)程

5 系統(tǒng)測試及應(yīng)用

110 kV備用電源自動投切裝置自適應(yīng)模型系統(tǒng)已在成都地調(diào)DTS系統(tǒng)中進(jìn)行了安裝，調(diào)試，并成功運行。成都電網(wǎng)110 kV變電站110 kV母線標(biāo)準(zhǔn)接線方式主要有：單母分段、單母分段帶旁路、雙母線方式。所建立的備自投系統(tǒng)根據(jù)上述各種運行方式要求，建立相應(yīng)的備自投模型。以110 kV吉祥街站為例，說明備自投系統(tǒng)的基本工作原理，吉祥街站備自投裝置動作前后的電氣接線如圖5、圖6所示，備自投裝置運行狀態(tài)為動作前投入，動作后失去備用電源后退出。

圖5 吉祥街變電站備自投裝置動作前運行方式

圖6 吉祥街變電站備自投裝置動作后運行方式

吉祥街站通過村祥線和塘祥線由新二村站和塘坎街站供電，塘祥線為備自投線路，當(dāng)備自投滿足充電條件時，讓其投入運行。通過DTS模擬設(shè)置線路故障，模擬村祥線181開關(guān)跳閘，備自投裝置啟動校驗，經(jīng)檢測，滿足投入條件，備自投裝置動作，吉祥街變電站恢復(fù)供電。

表3 備自投裝置動作前后主變壓器有功對比

表3、表4為備自投裝置動作前后110 kV吉祥街變電站、220 kV新二村變電站、220 kV塘坎街變電站主變壓器有功、相關(guān)線路有功對比。從對比中可以看出，備自投動作正常，變電站無負(fù)荷損失，有效地提高了電網(wǎng)供電可靠性。

表4 備自投裝置動作前后線路有功對比

6 結(jié) 論

根據(jù)電網(wǎng)運行特點，提出一種備用電源自動投切裝置自適應(yīng)模型，自動跟蹤電網(wǎng)運行方式的變化，在調(diào)度控制中心主站建模，實現(xiàn)對電網(wǎng)方式自動跟蹤控制，方便調(diào)度監(jiān)控人員對電網(wǎng)備自投信息的全面了解，在事故情況下，可以快速有效地切除故障，恢復(fù)供電，確保電網(wǎng)安全可靠運行。工程運用實例表明，備自投自適應(yīng)模型能夠良好地適應(yīng)電網(wǎng)方式變化，極大地提高了電網(wǎng)供電可靠性。

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