廣域備自投技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用分析

● 廣東電網(wǎng)有限責任公司肇慶供電局 陳仲鐸

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模日益擴大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，用戶對供電的質(zhì)量和可靠性要求也越來越高。在現(xiàn)代電網(wǎng)中，電網(wǎng)接線一般采取閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行，配置備用電源自動投入裝置（以下簡稱備自投）作為提高供電可靠性的有效手段。

常規(guī)備自投基于就地的信息，解決處于開環(huán)點的變電站備用電源自動投入問題，但無法適應(yīng)運行方式的變化，解決復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜控制問題。在單電源串行供電的情況下，如果供電線路發(fā)生故障，常規(guī)備自投不能對停電廠站進行恢復(fù)供電。

網(wǎng)絡(luò)備用電源自投控制系統(tǒng)（以下簡稱廣域備自投）是就地備自投裝置的擴展，基于廣域信息（通過通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或EMS系統(tǒng)獲取的信息），實現(xiàn)兼?zhèn)浔镜貍渥酝豆δ艿淖詣涌刂葡到y(tǒng)。在工作電源因故消失后，廣域備自投能夠迅速啟動、識別“失電母線（失電區(qū)域）”，確定相應(yīng)的備自投模式，發(fā)出控制序列命令，斷開工作電源，投入備用電源或其他正常工作電源，提高供電可靠性。

1 廣域備自投的框架

廣域備自投系統(tǒng)基于EMS平臺，通過建模工具定義廣域備自投模型。生成相應(yīng)的備自投控制策略后，由EMS的網(wǎng)絡(luò)分析模塊對策略進行校正，最終再通過SCADA系統(tǒng)下發(fā)相應(yīng)的控制策略。

廣域備自投的框架如圖1所示。

圖1 廣域備自投的框架

2 廣域備自投模型定義

對于每一個備自投單元，廣域備自投系統(tǒng)定義了其模型。首先為其確立基本定義屬性，包括備自投的名稱、所在廠站、投退狀態(tài)、閉鎖狀態(tài)以及動作延時。投退狀態(tài)標志備自投是否在使用，退出狀態(tài)則備自投不起作用。閉鎖狀態(tài)標志則備自投不能動作，動作延時表示自備自投條件成立開始計時，即動作條件成立無閉鎖量。延時時段內(nèi)有閉鎖量或動作條件轉(zhuǎn)為不成立，則此次備自投動作撤銷。在屬性定義的基礎(chǔ)上，每個備自投單元又由充電條件、動作條件、閉鎖條件和動作序列等定義組成。

完整的廣域備自投模型如圖2所示。

圖2 廣域備自投的模型

其中動作條件由動作邏輯和一系列動作條件組成，每個動作條件表示由測點名對應(yīng)測點的值與定值按比較類型判定，比較條件成立后延時指定延時時間，此條動作條件成立，即動作滿足判定要達到指定延時時間才有效，延時計時由條件成立開始。每條動作條件表示一個邏輯事件，對所有動作邏輯事件按邏輯表達式進行邏輯計算，條件成立整個動作條件成立。動作條件的組成可以由通過數(shù)據(jù)采集得到的遙信、遙測、保護信號及安穩(wěn)信號，以及通過EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能得到相應(yīng)的測點定值，其中采集數(shù)據(jù)信息可以是備自投所在廠站內(nèi)的，也可以是其它廠站內(nèi)的。閉鎖條件和充電條件的定義與動作條件的定義類似，若閉鎖條件成立則備自投進入閉鎖狀態(tài)，而充電條件用于判斷備自投是否帶電，可在系統(tǒng)運行前判斷備自投是否具備投運的條件。同一個備自投的不同運行方式可以根據(jù)充電條件來判別。

動作序列定義包括測點名、動作、延時。動作為要執(zhí)行的遙控狀態(tài)，延時指執(zhí)行此條動作前需要等待時間。

維護人員可以根據(jù)測點模型和相應(yīng)的邏輯關(guān)系式定義備自投的充電條件、動作條件和閉鎖條件，并定義備自投投入時的動作序列。直接使用人們習(xí)慣的邏輯表達式來描述邏輯關(guān)系，使得維護和使用更加方便。維護人員可以自由增加、刪除、修改備自投模型。

3 廣域備自投模型管理

廣域備自投模型的屬性和參數(shù)較多，廣域備自投系統(tǒng)設(shè)計了一系列的備自投模型管理機制，盡可能地避免因備自投模型錯誤（屬性錯誤、參數(shù)錯誤、邏輯關(guān)系錯誤等）而導(dǎo)致廣域備自投發(fā)生“拒動”或“誤動”的現(xiàn)象。

按照建模原則，在主站側(cè)通過EMS系統(tǒng)可以獲取實時電網(wǎng)狀態(tài)，對全網(wǎng)的所有沒有備用電源的廠站進行搜索，從其電源側(cè)出發(fā)進行搜索獲得與其相連的處于同一電氣島的廠站。判斷該電氣島是否具有備用電源，如果其存在備用電源，則根據(jù)該集合內(nèi)的廠站形成串行供電模型。

通過定期掃描模型的充電條件確定模型的投退狀態(tài)。運行方式改變后，不滿足充電條件的備自投會自動退出運行，滿足充電條件的備自投模型會自動投入運行。同時，系統(tǒng)定期掃描有沒有網(wǎng)架拓撲變化而使模型變更或者新模型生成，如時有通過告警信號的方式提醒調(diào)度員或運行人員人工確認更新。

4 模型校驗

（1）維護人員可以根據(jù)測點模型和相應(yīng)的邏輯關(guān)系式定義備自投的充電條件、動作條件和閉鎖條件，并定義備自投投入時的動作序列，自由增加、刪除、修改備自投模型。通過上述方式，根據(jù)備自投建模原則及標準最終實現(xiàn)對備自投模型的人工校驗和維護。

（2）當廣域備自投系統(tǒng)自動建模完成時，可通過備自投模型差異對比校驗窗口實現(xiàn)對備自投模型的校驗過程。自動生成的模型可以與當前模型文件進行對比，輸出前后2個模型的差異（新增、刪除及備自投策略發(fā)生變化的模型），并可以對比顯示出指定模型的備自投策略變化，經(jīng)人工確認后方可裝載替換。

（3）廣域備自投模型具有模型鎖定的功能，防止已通過調(diào)試驗證的模型在日后自動更新時被誤修改，被鎖定的單個模型在需要修改更新前應(yīng)經(jīng)過人工解鎖。

5 廣域備自投測試方法

（1）利用模擬調(diào)試系統(tǒng)（MTS-1）模擬測試模型區(qū)域各個廠站的不同運行方式和實時數(shù)據(jù)，使測試的備自投模型滿足充電條件。

（2）在模擬調(diào)試系統(tǒng)中模擬故障變電站的電壓、電流等遙測值突變以及相關(guān)的保護信號，使模型滿足動作條件（在閉鎖測試時，使其滿足閉鎖條件）。

（3）廣域備自投控制系統(tǒng)生成控制策略，自動或由測試人員手動選擇下發(fā)執(zhí)行，控制指令通過EMS系統(tǒng)遙控功能由前置應(yīng)用下發(fā)至模擬站端，即模擬調(diào)試系統(tǒng)。

（4）經(jīng)過遙控選擇、反校和執(zhí)行步驟后，模擬調(diào)試系統(tǒng)返回遙控成功報文，并以遙信變位報文上送對應(yīng)開關(guān)的變位。

（5）在EMS系統(tǒng)畫面和告警窗上檢查開關(guān)變位情況和告警上送情況。

上述過程包括了實時數(shù)據(jù)讀取、備自投策略生成、控制指令執(zhí)行等廣域備自投控制系統(tǒng)運行控制的全過程。

6 結(jié)束語

經(jīng)過一系列嚴格的論證與現(xiàn)場實際校驗，目前肇慶地區(qū)“四會-翠竹”串廣域備自投項目已成功投產(chǎn)，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，裝置正確動作率100%，有效提高肇慶電網(wǎng)的運行可靠性。在運行實際中，還需要注意的是運行方式專業(yè)、自動化專業(yè)、調(diào)度專業(yè)等相關(guān)專業(yè)在廣域備自投系統(tǒng)投退流程中進行把關(guān)，形成閉環(huán)管理。

本文在自動建模分析的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對備自投功能的拓展，解決單電源串行供電故障下的恢復(fù)供電，這是對傳統(tǒng)意義上的備自投的重要補充。在單電源串行供電的電網(wǎng)運行方式下，當發(fā)生停電事故時生成相應(yīng)的恢復(fù)策略并自動執(zhí)行，能快速恢復(fù)負荷供電，減少了此種運行方式下停電造成的損失。