安全穩(wěn)定控制系統策略優(yōu)化方法探討

任 佳

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001)

安全穩(wěn)定控制系統策略優(yōu)化方法探討

任 佳

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001)

針對穩(wěn)控系統在變電站和發(fā)電廠的實際應用情況，從降低切負荷減供比例入手，提出了安全穩(wěn)定控制系統策略優(yōu)化方法；并結合電網運用中的實際案例，介紹了緊急控制監(jiān)視的實現方法及緊急控制風險的評估方法，指出可依靠穩(wěn)控設備硬件升級或高級功能開發(fā)應用來改進穩(wěn)控策略制定的科學性。

區(qū)域電網；安全穩(wěn)定控制系統；策略優(yōu)化；穩(wěn)控硬件

0 引言

根據國務院第599號令《電力安全事故應急處置和調查處理條例》，對發(fā)生的事故應立即采取措施進行處置。安全事故等級劃分的一個最重要的判定項就是事故造成電網減供負荷的比例。

安全穩(wěn)定控制系統(簡稱“穩(wěn)控系統”)采取的控制措施主要是切負荷措施。如果穩(wěn)控系統能夠根據電網的當前運行狀態(tài)，在實際切負荷前，通過評估切除負荷后電網的安全性及切負荷所造成的事故等級，以此優(yōu)化切負荷策略，從而在電網減供負荷最小的情況下保證電網安全穩(wěn)定運行，具有重要意義。以下通過探討穩(wěn)控系統策略的優(yōu)化方案，確保優(yōu)化策略的科學性，以達到保證電力系統穩(wěn)定的最優(yōu)效果。

1 穩(wěn)控系統策略優(yōu)化方案

1.1 優(yōu)化思路

在調度系統(OPEN3000)的基礎上，實現對本電網區(qū)域的第2，3道防線安穩(wěn)裝置的信息接入，并結合調度系統電網的網絡拓撲、實時數據及采集的安控數據，在調度系統平臺基礎上構建安全穩(wěn)定緊急控制監(jiān)視及風險評估應用功能，如圖1所示。

根據當前電網運行實時數據，結合當值策略的切負荷量，調整切負荷邏輯后，評估計算采用不同調整方法后的實切負荷量，并綜合評定執(zhí)行不同方法的安全穩(wěn)定裕度及事故事件等級，從而獲得最佳穩(wěn)控系統策略優(yōu)化方案。

圖1 安全穩(wěn)定緊急控制監(jiān)視及風險評估流程

1.2 實現緊急控制運行監(jiān)視功能

主要實現安穩(wěn)裝置的信息接入、穩(wěn)控系統運行狀態(tài)的在線監(jiān)視以及運行信息的綜合管理。

現采取以下方式實現電網穩(wěn)控系統的運行監(jiān)視功能。

(1) 數據采集。采集分布在各地的安穩(wěn)裝置上送的各種信息。

(2) 通信監(jiān)視。可監(jiān)視安穩(wěn)裝置與調度端系統之間的通訊狀態(tài)，監(jiān)視裝置與裝置之間的通訊通道狀態(tài)，并提供通道報文監(jiān)視調試工具。

(3) 裝置信息監(jiān)視?？刹榭窗卜€(wěn)裝置的壓板狀態(tài)、異常信號、定值等運行信息，還可對裝置的定值進行手工召喚。

(4) 采集元件運行數據的監(jiān)視。可實時顯示安穩(wěn)裝置采集的線路、機組、主變壓器的運行數據和投停狀態(tài)、有功功率。

(5) 裝置事件和動作告警。當裝置發(fā)生開入信號變位、壓板投退或動作時，可產生告警提醒管理人員。

(6) 動作錄波顯示。采集安穩(wěn)裝置發(fā)生動作后上送的錄波數據，并提供專業(yè)的錄波顯示工具進行查看。

(7) 歷史事件查詢?？纱鎯ρb置發(fā)生的開入信號變位、壓板投退等普通事件和異常、定值變化、動作等告警信息。

1.3 實現在線評估和風險評估功能

主要實現對安穩(wěn)裝置當值策略的在線評估和風險評估。在線評估當值策略中的措施能否順利執(zhí)行；風險評估安穩(wěn)裝置切除負荷后能否保證電網的安全，并進一步評估切除負荷后的事故等級，以便采取最優(yōu)策略。

當發(fā)生下列2種情況造成區(qū)域電網安穩(wěn)系統切除本地負荷時，應考慮進行風險評估。

1.3.1 上級電網下發(fā)切負荷控制命令(當值策略)

根據上級電網提供的最嚴重故障情況下需要切除該分區(qū)的最大負荷量△Pmax，綜合考慮△Pmax和安穩(wěn)裝置的當值策略、可切負荷量，可計算出安穩(wěn)系統實際切除的負荷量△P′。

基于實時工況數據進行安全穩(wěn)定評估和事故等級評估，通過調整切負荷動作時間、切負荷順序等，評估計算不同方法調整后的實切負荷量△P，在安全穩(wěn)定裕度和事故事件等級滿足要求的前提下，將最大負荷量△Pmax逐步遞減顯示，得出最佳方案。需切負荷量評估表示例如表1所示。

表1 需切負荷量評估表示例

當某電網穩(wěn)控系統子站收到控制主站下達的切負荷量50 MW命令，按照切負荷當值策略，需執(zhí)行下屬5個穩(wěn)控執(zhí)行站各切除負荷10 MW的策略。

基于實時工況數據，通過調整切負荷動作時間、切負荷順序等，計算各穩(wěn)控執(zhí)行站可減少的切負荷量及由此風險評估可引發(fā)的安全事故等級，綜合評定該穩(wěn)控執(zhí)行站實際要切除的負荷量。表2舉例說明了風險評估后的取優(yōu)數據。

表2 風險評估后的取優(yōu)數據

通過調整切負荷動作時間、切負荷順序等措施，表2中的控制策略3實切負荷量最小，但由于潮流重新分配，造成某線路過載風險引發(fā)V級電網安全事件，所以排除策略3；策略1和策略2的風險評估結果為正常，不會產生電網安全風險，但考慮到策略1的實切負荷量比策略2要少，故最終選擇策略1。

通過控制策略的調整和風險評估取優(yōu)后，由原來5個執(zhí)行站各切除負荷10 MW，即共切除50 MW的策略，改為執(zhí)行站1先切除10 MW，執(zhí)行站2，3，4，5延遲動作1 s，潮流重新分配后執(zhí)行站2，3，4，5切除30 MW，即前后2次共切除40 MW的策略。策略調整后，少切除10 MW的負荷，電網依然保持穩(wěn)定。

1.3.2 區(qū)域電網與主網解列

當區(qū)域電網內部或與外網聯絡斷面發(fā)生嚴重故障時，使得本區(qū)域電網與主網解列，導致安穩(wěn)裝置或第3道防線需要切除負荷。通過搜索安穩(wěn)裝置離線策略獲取所控制分區(qū)的需切負荷量△P，可計算安穩(wěn)系統實際切除的負荷量△P′，進行安全穩(wěn)定評估和事故等級評估。

2 策略優(yōu)化方法

以某電網公司某220 kV線路為例，介紹穩(wěn)控策略優(yōu)化方法。

2.1 采集控制系統運行監(jiān)視數據

采集本電網區(qū)域(220 kV奮琵線及周邊區(qū)域)的第2，3道防線安穩(wěn)裝置的數據信息，并結合調度系統內的電網網絡拓撲、實時數據以及采集的安穩(wěn)裝置數據，隨運行方式變化靈活調整穩(wěn)控策略，以提高供電能力。

當該電網220 kV奮琵線進行單回線路檢修時(電網結構見圖3)，為提高本片網的供電能力，按照當值策略臨時開放該線路兩側變電站奮進、琵琶站來穩(wěn)控執(zhí)行站奮琵線的過載策略，上述站點穩(wěn)控裝置可切負荷量分別約為300 MW和330 MW。因此，開放穩(wěn)控過載策略后，斷面安奮甲乙+奮琵運行線由650 MW提高至950 MW，斷面安象甲乙+奮琵運行線由650 MW提高至980 MW。

圖3 220 kV奮琵單回線檢修時部分電網結構示意

2.2 風險評估后調整策略取優(yōu)

當奮琵單回線檢修時，大方式下，安象甲乙線雙跳，安奮甲乙線、奮琵運行線均過載，潮流如圖4所示。采用下面方法優(yōu)化穩(wěn)控系統控制邏輯，通過協調琵琶、奮進穩(wěn)控執(zhí)行站動作次序，可減少切負荷量300 MW，減少3個110 kV站、1個110 kV電廠失壓，具體方法如下。

2.2.1 優(yōu)化前的運行方式

安象甲乙雙跳，安奮甲乙線過載，奮進穩(wěn)控執(zhí)行站延時6 s動作，切負荷量150 MW。按最小過切原則，需切除燕羅、舊基+潭頭站(鏈式結構)3 個110 kV站300 MW負荷(老虎坑電廠失壓)。

安象甲乙雙跳，奮琵運行線過載，琵琶穩(wěn)控執(zhí)行站亦延時6 s動作，切負荷量222 MW。按最小過切原則，需切除和平、萬豐站2個110 kV站240 MW負荷。

圖4 220 kV奮琵單回線檢修時安象雙跳后潮流示意

奮進、琵琶穩(wěn)控執(zhí)行站相互獨立，不采取協調配合時，總需切5個110 kV站540 MW負荷，同時1個110 kV電廠失壓。

2.2.2 優(yōu)化后的運行方式

采用精益化分析，協調琵琶、奮進穩(wěn)控執(zhí)行站動作次序，可減少切負荷量300 MW，減少3個110 kV站、1個110 kV電廠失壓。

策略優(yōu)化為：從圖4可知，安奮甲乙、奮琵運行線鏈式結構，琵琶穩(wěn)控執(zhí)行站5 s動作切除240 MW，安奮甲乙線過載亦可消除，奮進站不需再動作。如果琵琶站切負荷不能滿足預期(如負荷未切除等)，安奮甲乙線仍過載，奮進穩(wěn)控執(zhí)行站再延時1 s動作(即6 s)，作為后備措施再切負荷。

綜上所述，通過深入分析，不斷追根溯源，不同站點間的穩(wěn)控裝置采取“遠方主、備動作方式”，既能解決電網穩(wěn)定問題，又可大大減少切負荷量。

3 提高穩(wěn)控策略科學性的方法

3.1 穩(wěn)控系統硬件升級

擴展現有穩(wěn)控系統，將現有220 kV變電站穩(wěn)控設備升級為子站，在部分110 kV變電站內新增穩(wěn)控設備，將原來切除220 kV變電站的110 kV負荷線改為切除110 kV變電站的10 kV/35 kV負荷線，實現穩(wěn)控切負荷的精細化。通過改進現有穩(wěn)控策略，在發(fā)生類似母線全跳的事故下，可以閉鎖現有穩(wěn)控裝置，避免影響備自投的效果。

3.2 高級功能開發(fā)應用

(1) 開展了基于廣域信息的備自投系統開發(fā)應用，并與現有穩(wěn)控系統相結合。在不影響電網穩(wěn)定運行的前提下，最大程度地減少損失負荷。

(2) 開展了快速“熱倒負荷”系統的開發(fā)應用。在發(fā)現某個區(qū)域的穩(wěn)控措施量可能超過相關標準時，采用“先合后斷”方法，將區(qū)域內部分負荷快速轉移至相鄰區(qū)域，保證了電網的安全，還避免了短時間停電。

(3) 結合當前廣域保護控制系統等研究熱點，開展區(qū)域電網類似廣域保護控制等系統的可行性研究，從更高層面探索解決區(qū)域電網穩(wěn)定控制系統問題的方法。

1 電網運行與控制標準化技術委員會.DL 755—2001電力系統安全穩(wěn)定導則[S].北京：中國電力出版社，2001.

2 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.DL/T 1092—2008電力系統安全穩(wěn)定控制系統通用技術條件[S].北京：中國電力出版社，2008.

3 電力行業(yè)繼電保護標準化技術委員會.GB/T 26399—2011電力系統安全穩(wěn)定控制技術導則[S].北京：中國標準出版社，2011.

4 中國電力企業(yè)聯合會.GB/T 22384—2008電力系統安全穩(wěn)定控制系統檢驗規(guī)范[S].北京：中國質檢出版社，2008.

5 住房和城鄉(xiāng)建設部.DL/T 50703—2011電力系統安全自動裝置設計技術規(guī)定[S].北京：中國計劃出版社，2012.

6 全國量度斷電器和保護設備標準化技術委員會.GB/T 14285—2006繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程[S].北京：中國標準出版社，2007.

7 全國電力行業(yè)繼電保護標準化技術委員會.DL/T 478—2013靜態(tài)繼電保護和安全自動裝置通用技術條件[S].北京：中國電力出版社，2014.

8 電力行業(yè)繼電保護標準化委員會.DL/T 995—2006繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2006.

9 李鴻斌.低頻減載裝置的應用與完善[J].湖南電力，2001，21(2)：25-27.

2016-07-08。

任 佳(1986-)，男，工程師，主要從事繼電保護現場維護和研究工作，email：w61205@qq.com。