負(fù)荷程序化控制在電網(wǎng)中的應(yīng)用

【摘要】隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，用電負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)。為了有效緩解電力供需緊張的局面，確保公司重要用戶的供電可靠性，提出了負(fù)荷拉路的程序化控制這一新的負(fù)荷控制措施。本文介紹了程序化控制設(shè)計(jì)原則及其原理，并通過(guò)其在電網(wǎng)中的應(yīng)用試驗(yàn)驗(yàn)證了負(fù)荷拉路程序控制在應(yīng)對(duì)電網(wǎng)大負(fù)荷的快速控制負(fù)荷能力，及其在遇到故障和需要急停時(shí)的可行性和有效性。負(fù)荷拉路程序化控制不僅減少了值班員的工作量，而且確保了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，為公司及電力用戶帶了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】負(fù)荷拉路;程序化控制;五防系統(tǒng)

引言

近年來(lái)隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，地區(qū)電網(wǎng)的用電負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)，為了有效緩解電力供需緊張的局面，供電公司采取加快電網(wǎng)建設(shè)、提高輸電能力等措施努力緩解電力緊張局面。盡管如此，電網(wǎng)狀況仍不容樂(lè)觀，于是全面實(shí)施錯(cuò)峰、避峰、限電和拉電等需求側(cè)缺電應(yīng)急方案和措施成為電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)緩解電力供需緊張的一個(gè)重要手段，它能夠快速有效地保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低缺電對(duì)生產(chǎn)及人民生活的影響。

1.負(fù)荷拉路

負(fù)荷拉路是指在電力系統(tǒng)中拉開供電線路斷路器，強(qiáng)行停止供電的措施。在特定的用電環(huán)境無(wú)法達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)載需求時(shí)，中斷一個(gè)區(qū)域或部分地方的電力供應(yīng)，一般多發(fā)于夏季。負(fù)荷拉路不是單一的負(fù)荷操作，需要在短時(shí)間內(nèi)按照事故預(yù)案迅速控制大量負(fù)荷。以往的負(fù)荷拉路需要按照事故預(yù)案逐一對(duì)負(fù)荷進(jìn)行拉路，反復(fù)選擇開關(guān)、輸入口令，監(jiān)控系統(tǒng)中傳統(tǒng)的單點(diǎn)遙控功能已難以滿足電網(wǎng)調(diào)度人員對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)供需平衡控制的需求。

隨著斷路器、隔離開關(guān)、接地隔離開關(guān)等一次設(shè)備電動(dòng)控制技術(shù)的逐步成熟并被普遍應(yīng)用，使得倒閘操作采用程序控制方式實(shí)現(xiàn)的條件已經(jīng)具備。負(fù)荷拉路的程序化控制是根據(jù)目前電網(wǎng)的負(fù)荷特性和日益發(fā)展的供需形勢(shì)提出的一種新的負(fù)荷控制措施，其能對(duì)倒閘操作實(shí)現(xiàn)程序化控制，即通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，自動(dòng)執(zhí)行滿足防誤操作校驗(yàn)的程序來(lái)完成系列倒閘操作，能夠更快完成應(yīng)急響應(yīng)，進(jìn)一步提高工作效率，同時(shí)，杜絕各種人為因素造成的誤操作，從根本上解決倒閘操作中的快速性與安全性之間的矛盾，其作為缺電應(yīng)急方案實(shí)施的主要技術(shù)手段，在供電部門進(jìn)行緊急拉路操作和拉閘限電操作中起到非常重要的作用。

2.程序化控制原理

負(fù)荷拉路程序化操作就是預(yù)先定義好操作序列，實(shí)際操作時(shí)完全按照預(yù)先定義序列或者根據(jù)該序列自適應(yīng)形成實(shí)際操作序列，以達(dá)到“一鍵操作”的目的。作為遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)其穩(wěn)定性和可靠性極其重要，且抗干擾能力要強(qiáng)。同時(shí)，在進(jìn)行程序操作時(shí)要實(shí)時(shí)顯示出整個(gè)操作序列的內(nèi)容，并能夠通過(guò)顏色區(qū)分已完成操作項(xiàng)、正在操作項(xiàng)和未操作項(xiàng)，以便于監(jiān)視和控制。還要注重實(shí)用性和多樣性相結(jié)合，信息按層次分流。橫向站點(diǎn)拉斷路器的程序操作可在不同受控站間同步進(jìn)行。并根據(jù)《國(guó)網(wǎng)公司防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》的要求，在設(shè)備操作回路中串入一個(gè)可控的節(jié)點(diǎn)（遙控閉鎖繼電器），從而在硬件上實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控操作強(qiáng)制性閉鎖的防誤要求。在整個(gè)程序操作過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)有意外情況時(shí)可人工干預(yù)，立即退出程序操作。這些就要求負(fù)荷拉路的程序化控制要依據(jù)可靠性、實(shí)時(shí)性、實(shí)用性、防誤性、可控性的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。作為程序化控制的實(shí)施端，調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)承擔(dān)著主要的功能實(shí)施。調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)負(fù)荷拉路程序化控制流程如圖1所示。

圖1 負(fù)荷拉路程序化控制流程

為滿足電網(wǎng)應(yīng)急情況下拉停主變、緊急減負(fù)荷、超供電拉路等措施的盡快實(shí)施，采用預(yù)先設(shè)置的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)固化調(diào)度部門核發(fā)的內(nèi)容和順序，事先已錄入預(yù)設(shè)庫(kù)中?！邦A(yù)先設(shè)置”方式操作人員根據(jù)調(diào)度人員實(shí)際布置的具體操作項(xiàng)目和順序，在五防主機(jī)的預(yù)設(shè)庫(kù)中進(jìn)行選擇并直接顯示、核對(duì)預(yù)設(shè)庫(kù)中要執(zhí)行的內(nèi)容，確認(rèn)正確并輸入操作密碼后觸發(fā)執(zhí)行。執(zhí)行過(guò)程中，自動(dòng)化系統(tǒng)每一步的操作如同“實(shí)時(shí)組合”方式，都受五防系統(tǒng)的核對(duì)與確認(rèn)。當(dāng)設(shè)備實(shí)際狀態(tài)與預(yù)設(shè)庫(kù)中變位目的不一致時(shí);被操作設(shè)備發(fā)生即發(fā)性缺陷而影響運(yùn)行安全時(shí);應(yīng)急情況下需改變操作序列或順序時(shí)等情況，需要在程序操作中設(shè)置人為干預(yù)的中斷功能。主站系統(tǒng)在程序化控制的整個(gè)序列組合定義及操作的過(guò)程中，必須確保遙控點(diǎn)號(hào)正確、遙控操作正確，防止誤操作的發(fā)生;因此防誤處理在整個(gè)操作流程中起到非常重要的作用。程序化控制防誤處理應(yīng)具有如下功能：

（1）自動(dòng)屏蔽遙控組合中的不符合要求的參控點(diǎn)，同時(shí)給出當(dāng)前狀態(tài)及屏蔽原因，以方便操作人員及時(shí)修正。

（2）重要操作點(diǎn)防誤啟動(dòng)時(shí)，在屏蔽操作的同時(shí)提示操作員，以確保整個(gè)交互式操作的順利進(jìn)行。

（3）程序化控制功能根據(jù)需要由電力調(diào)度主站系統(tǒng)的管理者決定是否開放，一旦該功能被屏蔽，則批量遙控操作失效，同時(shí)給出功能被禁止的提示。

3.程序操作驗(yàn)證

3.1 試驗(yàn)原則

為檢驗(yàn)負(fù)荷拉路程序控制在應(yīng)對(duì)電網(wǎng)大負(fù)荷的快速控制負(fù)荷能力，及其在遇到故障和需要急停時(shí)的可行性和有效性，進(jìn)一步完善負(fù)荷控制的技術(shù)手段。供電公司進(jìn)行了程序化操作試驗(yàn)。

根據(jù)《地調(diào)2014年應(yīng)急負(fù)荷控制專用序位》按順序提前輸入程序中，操作時(shí)調(diào)出此程序。為確保試驗(yàn)中對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行不造成影響，試驗(yàn)利用基建驗(yàn)收的變電站全站設(shè)備及已運(yùn)行220kV、110kV站出線的備用線路進(jìn)行。試驗(yàn)不但要對(duì)同一個(gè)變電站的設(shè)備順序下發(fā)遙控命令，還要對(duì)不同的變電站設(shè)備同時(shí)下發(fā)遙控命令，當(dāng)遇到某個(gè)開關(guān)不能執(zhí)行遙控時(shí)，不會(huì)停止，自動(dòng)下發(fā)對(duì)下一個(gè)開關(guān)的遙控命令。只有操作員點(diǎn)擊“停止”時(shí)，序列中的遙控才會(huì)停止。

3.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)由三個(gè)組成：

試驗(yàn)一：檢查順序操作時(shí)，程序化操作能力。設(shè)定3-4個(gè)變電站，同時(shí)發(fā)令，按順序進(jìn)行，執(zhí)行序列一。執(zhí)行序列一之前，將不參加試驗(yàn)的變電站，進(jìn)行遙控封鎖，在序列一順利執(zhí)行后，將其余各站遙控解封鎖。

試驗(yàn)二：檢查遇到故障時(shí)，程序的可行性。設(shè)定3-4個(gè)變電站，同時(shí)發(fā)令，不按給定順序進(jìn)行，并設(shè)置故障（將兩個(gè)開關(guān)手把設(shè)置為就地）。執(zhí)行序列二，最后做恢復(fù)作。

試驗(yàn)三：檢查程序化操作的急停功能。按照序列二，順序進(jìn)行，試驗(yàn)“停止”功能。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

為了比較程序化控制與傳統(tǒng)單點(diǎn)遙控的優(yōu)越性，更好的分析總結(jié)，我們分別將三次試驗(yàn)控制開始的時(shí)間和結(jié)果時(shí)間進(jìn)行了記錄。表1為程序化控制三次試驗(yàn)時(shí)間。

表1 負(fù)荷拉路程序化控制試驗(yàn)時(shí)間

主站 試驗(yàn)一（順序） 試驗(yàn)二（混序） 試驗(yàn)三（停止）

第一個(gè)開關(guān)動(dòng)作時(shí)間 09：39：01 10：18：21 10：43：59

最后一個(gè)開關(guān)動(dòng)作時(shí)間 09：39：51 10：19：18 10：51：24

試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）試驗(yàn)一批次操作順利，告警反饋信號(hào)均正常。

（2）試驗(yàn)二設(shè)置的三個(gè)故障致使三個(gè)開關(guān)不能正?？胤?，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)正常。

（3）試驗(yàn)三進(jìn)行“試?！痹囼?yàn)，試驗(yàn)一開始即點(diǎn)“停止”，共控出10路開關(guān)才停止?！袄^續(xù)”執(zhí)行后，程序顯示系統(tǒng)重新開始發(fā)令繼續(xù)操作。這是因順序拉路程序執(zhí)行較快，停止過(guò)程需要程序執(zhí)行時(shí)間，此問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。

在近1個(gè)月的使用過(guò)程中，我們共使用其進(jìn)行遙控開關(guān)約32次，平均操作時(shí)間僅為2.5秒/個(gè)，整個(gè)負(fù)荷拉路平均時(shí)間為1.9分鐘/組，相比實(shí)施前的11.8分鐘/組，減少用時(shí)9.9分鐘，降幅83.9%！實(shí)現(xiàn)了縮短負(fù)荷拉路的時(shí)間、增加了設(shè)備的預(yù)控能力。

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