哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)及高級計算分析軟件的開發(fā)與應(yīng)用

董平亮/哈爾濱電業(yè)局

哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)及高級計算分析軟件的開發(fā)與應(yīng)用

董平亮/哈爾濱電業(yè)局

一、前言

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，使電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，自動化程度越來越高，同時對電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)運行提出來了更高的要求，這些都對調(diào)度人員的技術(shù)水平要求越來越高，對電網(wǎng)的運行求越來越高，也使得調(diào)度員的工作更加繁重，完全靠人的腦力勞動難以勝任，迫切需要有現(xiàn)代化手段，即有效的、具有專家水平的輔助工具。為此哈爾濱電業(yè)局與北京龍源電氣公司共同研制開發(fā)了哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)（Dispatcher Training System，簡稱DTS）及高級計算機分析軟件，并于1999年6月份開始在哈地調(diào)投入運行。目前哈地調(diào)已配置了較完備的調(diào)度自動化SCADA系統(tǒng)，調(diào)度人員實時、準(zhǔn)確地掌握了系統(tǒng)運行狀況。在此基礎(chǔ)上，借助于DTS系統(tǒng)及高級計算分析軟件、調(diào)度在運行方式分析、故障計算及分析、倒閘操作等方面的工作有了很大提高。

二、哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)DTS及高級計算機分析軟件功能

地調(diào)主要管轄輸變配電系統(tǒng)，地調(diào)DTS及高級計算機軟件應(yīng)用主要模擬電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及電磁暫態(tài)過程，而不需要模擬電力系統(tǒng)頻率變化、發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化的機電暫態(tài)過程。

針對哈地區(qū)電網(wǎng)特點，該軟件主要功能如下：

1.在線接口軟件。將DTS及高級計算機分析軟件同調(diào)度自動化主站的OPEN-2000系統(tǒng)相連，讀取在線的遙測、遙信量數(shù)據(jù)，保證了計算的實時性、真實性。

2.網(wǎng)絡(luò)拓樸軟件。根據(jù)電網(wǎng)中元件的分布與聯(lián)通的狀況，及SCADA采集到的各廠站的開關(guān)、刀閘狀態(tài)，確定全網(wǎng)的電氣聯(lián)通情況，將全網(wǎng)劃分為電氣互相分離的若干小網(wǎng)（島），每個島包含若干個由陰抗非零的支路聯(lián)通的節(jié)點，由此形成了節(jié)點、支路、島構(gòu)成的電力網(wǎng)絡(luò)模型，這也是電網(wǎng)分析計算的基礎(chǔ)。

3.動態(tài)數(shù)據(jù)庫。從SCADA系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括電網(wǎng)元件能數(shù)、節(jié)點編號等，另一種是狀態(tài)量，包括電壓、電流、有功功率、無功功率等。動態(tài)數(shù)據(jù)庫很好地將上述數(shù)據(jù)編輯、管理，為計算提供條件。

4.動態(tài)電網(wǎng)接線圖。具有圖形建模、編輯功能，隨意將各種元件畫在接線圖中，并進行編輯，經(jīng)過拓樸后可進行潮流計算、故障分析等。

5.在線潮流計算。任意設(shè)置線路、變壓器的開停狀態(tài)，求出全網(wǎng)的潮流計算分布，給出越限的范圍后，即可算出節(jié)點的電壓越限和支路的功率越限，實現(xiàn)了靜態(tài)安全分析的一部分功能。

6.狀態(tài)估計。解決不良數(shù)據(jù)、短缺數(shù)據(jù)問題，使數(shù)據(jù)庫真實全面。

7.無功控制及優(yōu)化。為保證電壓水平在允許范圍內(nèi)的條件下，可計算如何調(diào)整有載調(diào)壓變和電容器使系統(tǒng)線損最小，以指導(dǎo)電網(wǎng)經(jīng)濟運行。

改變了過去電網(wǎng)普通變壓器分接頭只根據(jù)經(jīng)驗和本變電所電壓情況來整定現(xiàn)狀，根據(jù)無功優(yōu)化的結(jié)果考慮全網(wǎng)的情況，以保證電網(wǎng)電壓有羅好的水平且線損最小。

8.網(wǎng)損計算。計算電網(wǎng)任意時刻的線損情況，分類統(tǒng)計送電線損、配電線損及其他線損以便進行經(jīng)濟性分析。

9.66 千伏消弧線圈補償度計算。當(dāng)電網(wǎng)運行方式變化，如線路投切時，電網(wǎng)電容電流會發(fā)生變化，消弧線圈補償度也會發(fā)生變化。在調(diào)整消弧線圈之前即可啟動該軟件進行線路仿真操作，計算消弧線圈補償度的變化并給出可行的調(diào)整方案。

10.電力系統(tǒng)故障計算及分析。調(diào)度人員對電力系統(tǒng)故障的處理要依據(jù)繼電保護動作情況，計算電網(wǎng)任意運行方式下，任意一點短路時，單相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路電流計算，并進行繼電保護行為分析。

11.動態(tài)操作票自動生成軟件。操作票自動生成軟件及選項生成軟件可根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)運行方式及操作任務(wù)，由人工智能原理開出正確的操作票、檢驗調(diào)度員開操作票的能力，并記錄在案。

三、哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)DTS及高級計算機分析軟件應(yīng)用

經(jīng)過近一年的使用，哈地調(diào)對上述功能進行了應(yīng)用，主要用于如下工作：

1.各種運行方式的制定及分析。調(diào)度年運行方式編制及日常計劃的安排，涉及大量運行方式的變更，尤其是春、秋檢中主要設(shè)備的投停，對系統(tǒng)影響非常大，包括電磁合環(huán)、主變并列、變壓器分接頭調(diào)整，發(fā)電機出力調(diào)整，該軟件中“運行方式分析系統(tǒng)”可以對上述各種情況進行詳細計算，包括潮流、網(wǎng)損、無功優(yōu)化計算等，使調(diào)度人員對制定的運行方式有了定量的準(zhǔn)確掌握，避免了傳統(tǒng)憑經(jīng)驗的做法。

2.電網(wǎng)故障計算及分析。調(diào)度人員對電力系統(tǒng)故障的處理要依據(jù)繼電保護動作情況。對各種故障情況下繼電保護動作行為的分析，單靠人腦無法進行。該軟件中“事故分析系統(tǒng)”能夠?qū)﹄娋W(wǎng)任意運行方式下，任意一點發(fā)生短路時，單相接地、兩相短路、三相短路的短路電流及主后備保護動作的靈敏度進行計逄，使調(diào)度人員對故障后保種保護動作有量的概念。

3.動態(tài)操作票自動生成。該軟件中的“操作管理系統(tǒng)”給出了適合各種運行方工蔗糖化的電氣倒閘操作票，可以在屏幕的網(wǎng)絡(luò)圖上進行模擬操作，操作規(guī)則軟件可判斷模擬操作的正確性。此項功能可對調(diào)度員進行培訓(xùn)、考核，并將考核結(jié)果記錄在案，同時對春秋檢的大量操作可省時省力，提高準(zhǔn)確性。

4.66 千伏消弧線圈補償度計算。哈地區(qū)電網(wǎng)66千伏系統(tǒng)中性點為小電流接地系統(tǒng)，采用消弧線圈補償。復(fù)雜的倒閘操作中消弧線圈調(diào)整是一項比較繁瑣的計算工作，既要考慮倒閘前后接線方式，又要考慮中間過程。該軟件中“消弧線圈補償度計算”將各運行方式后，即可給出幾種調(diào)整方案，使計算簡單、準(zhǔn)確。

另外該軟件具有負荷預(yù)測功能。目前已在哈地調(diào)模擬電力市場負荷預(yù)測中補步應(yīng)用，其結(jié)果具有參考、指導(dǎo)作用。

四、哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)DST及高級計算機分析軟件的特點

經(jīng)過近一年的使用，該軟件具有以下特點：

1.數(shù)學(xué)模型精確、實用性強。網(wǎng)絡(luò)拓樸、潮流計算、故障計算、網(wǎng)損計算都具有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，因此計算結(jié)果與實際非常接近。哈地區(qū)電網(wǎng)目前220千伏變電所9座，66千伏變電所127座，其中實現(xiàn)遙測、遙信功能的僅有全部220千伏變電所和24座66千伏變電所，該程序很好地解決了由于在線數(shù)據(jù)少而引起的計算不收斂或誤差過大的問題，其實用性非常強。

2.界面簡單明了、操作方便。該軟件具有先進的圖形編輯系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（包括動態(tài)數(shù)據(jù)庫及靜態(tài)數(shù)據(jù)庫）使圖形、數(shù)據(jù)的修改、增加、刪除、查詢都很方便，畫面清晰，提示明確，操作靈活。

五、結(jié)束語

哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)DTS及高級計算機分析軟件具有準(zhǔn)確、靈活的仿真功能，是計算機技術(shù)和電力系統(tǒng)理論相結(jié)合的成果。哈地調(diào)已在電力系統(tǒng)分析計算、運行方式編制、調(diào)度員培訓(xùn)等各方面進行了應(yīng)用。該軟件對提高哈爾濱電網(wǎng)調(diào)度人員的專業(yè)技術(shù)水平，提高電力系統(tǒng)運行管理水平，具有很大的實際意義，已成為哈地調(diào)不可缺少的具有專家水平的輔助工具。由于該軟件具有很好的移植性，因此具有很大的推廣價值。