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智能电网调度控制系统实时监控与预警功能规范解读(下)

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-05-27

  在对中国智能电网调度控制系统实时监控与预警类应用功能研究的基础上,对近年来相关应用建设和实用化成果进行提炼总结,形成电力行业标准DL/T 1709.4-2017《智能电网调度控制系统技术规范第4部分:实时监控与预警》。分别从总体原则和接口要求、电网实时监控与智能告警、电网自动控制、电网运行分析与决策、辅助监测等方面对该规范进行解读,重点对每个应用的功能要求和核心要点进行解释说明,可进一步提高调度自动化人员对该类功能的正确使用,便于相关研究、设计、开发、建设和运行维护人员对该标准的理解。

  该类应用已不局限于对电网的监视和控制,而是在全网数据模型的基础上进行各类静态和动态安全稳定分析,并给出相应辅助决策信息,帮助调度员对电网进行调整。

  拓扑分析是后续分析应用的基础。它根据接线和断路器刀闸状态,形成母线—支路计算模型,并提供站内拓扑和带电状态分析。它可划分活电气岛和死岛,处理各类接线并支持直流换流站的分析。

  状态估计为后续应用提供合理的数据断面。它是根据参数拓扑、量测来计算母线电压幅值和相角,从而得出量测估计值。它支持交直流混合系统、稳/动态混合量测、多电气岛的计算,并支持量测误差分析和权重系数调整等。状态估计具备可观测性分析和量测预校验并能为不可观测区域生成伪量测,当量测配置不满足时能提供配置建议,当不收敛时可提供迭代信息以便运维人员分析。它支持多触发方式,具备不良数据和可疑参数辨识估计能力。当前状态估计还承担着模型及数据质量评价的重要职责,其合格率列入了各级调度的通报指标。

  潮流计算可从状态估计或案例(CASE)管理获取初始数据来计算支路潮流,并支持从调度计划获取未来方式所需数据。它支持大功率缺额后的动态潮流计算,支持计算前按系数调整不平衡功率和分配用电负荷。此外应提供迭代信息,当不收敛时自动调整给出收敛解和调整信息并提供多断面潮流分析结果,支持出力和负荷、母线电压的设置,支持设备状态调整并提供滚动模拟功能以验证潮流仿真和真实操作后的差别。

  灵敏度分析可给出:1)母线电压对机组无功、机端电压、负荷无功、无功补偿装置、变压器抽头的灵敏度。2)支路有(无)功对机组、负荷、无功补偿装置、变压器抽头的灵敏度。3)输电断面对机组有功、负荷有功的灵敏度。灵敏度分析是缓解线路或变压器过载的重要工具,在日常调度运行中对支路功率灵敏度使用尤为频繁。

  静态安全分析即“N-1”扫描,它支持实时或研究模式下多方式启动,支持单/多重和条件故障设置和故障组生成。为确保计算结果与实际一致,需支持考虑安自装置的计算,并根据不同方式自动匹配断面限额,同时支持交直流混联系统中直流故障的分析。以华北电网为例,如图4所示为调度员最为依赖的静态安全分析应用界面,它以1 min为周期运行,左侧将N-1重载和越限设备以及与其相关的开断元件和消除设备越限的灵敏度信息展示,右侧将越限厂站和设备以不同颜色的图标等直观形式显示在地理信息(geographic information system,GIS)潮流上,方便调度员统观全局。

  可用输电能力分析是计算某种负荷增长模式下满足约束的线路断面输送能力。它支持功率传输、支路和发电机开断分布系数的计算及对重要断面的定义。它以最大输电容量为目标来计算传输容量最大时机组的调整策略并提供出力策略表。该功能在实际使用较少。

  短路电流计算支持设置各类故障和参数。序网计算模型支持根据系统元件的正、负、零序参数计算网络模型并考虑变压器绕组接线方式。该模块可计算各种短路故障后的故障电流,并对结果分类排序校核短路电流是否超标(是否超开关遮断容量)。

  在线安全稳定分析(dynamic security/stability analysis,DSA)在获取模型、故障集、断面等数据校验后生成整合潮流,计算结果含机电暂态稳定分析、小扰动稳定分析、静态稳定分析、静态电压稳定分析,并可支持机电—电磁暂态混合仿线为华北DSA计算界面,它以接收的国调15min周期下发的QS文件为基础周期进行各类安全稳定相关分析计算和稳定裕度评估,在原有的方式报告或细则等离线分析计算结果支撑调控运行的基础上,继续提升拓展调度机构对电网安全稳定隐患的实时分析、掌控及防御能力。

  机电暂态稳定分析是分析系统受大扰动后同步发电机保持同步并过渡到稳态的能力,并给出暂态功角、电压和频率稳定分析结果。小扰动稳定分析能给出全网振荡模式,筛选出关键的主导振荡模式。静态电压稳定分析能分析系统经受一定扰动后各负荷节点维持原有电压水平的能力,稳定裕度评估应按给定策略通过各类约束确定稳定极限。

  DSA可在实时、研究和趋势分析模式下进行,其中研究模式可接收上级调度下发的全网数据或本级系统状态估计结果进行分析评估。研究分析模式支持独立计算和多级联合计算。趋势分析模式为近年新增功能,它是基于实时数据,从调度计划获取预测类、联络线和检修计划等数据生成未来方式后进行安稳分析和裕度评估。目前国分省三级联合计算已在实际调度工作中常态化展开。

  预防控制辅助决策应能针对安全稳定隐患,给出满足安全要求且控制代价最小的调整方案。它可支持静态安全、短路电流、机电暂态稳定、小扰动动态稳定和静态电压稳定等辅助决策,支持出力、负荷及一次设备调整等预控措施。辅助决策综合分析在汇总综合处理各类信息后给出统一的决策信息,且保证各类措施间的协调。对于无法给出统一措施时需分别给出每类稳定约束的调整措施。

  定值在线校核利用数据对当前或研究方式下变电站和断面内元件进行轮断,生成“N-k”故障集。它支持多种启动方式对主保护定值(电压电流启动定值等)、后备保护(距离保护/失灵保护等)的校核预警,可分析定值在临时检修或接线变化时的适应性。计算分析支持潮流影响的故障电流计算,支持简单及跨线故障并可设置过渡电阻和故障点。它能处理小阻抗支路等特殊结构、多重零序全线互感、任何元件的方式变更和多种变压器中性点接地等。该模块应支持故障再现分析,支持保护和安自装置的逻辑建模来模拟动作情况及元件相互作用,可模拟保护典型动作逻辑并展示以体现动作的时序性。该应用也是近年来随着继电保护专业发展提出的新要求而产生的,它推动定值分析校核计算由传统的离线模式走向实时在线模式。

  调度员培训模拟(dispatcher training simulator,DTS )可提供一次设备、保护和安自装置及调度自动化数据采集环节的仿真模型。DTS应支持各工况下系统稳态过程模拟、单/多重故障的仿真、多工况下继电保护、安自装置动作仿真和电网操作及故障下潮流和频率仿真。教员台可支持教案设置并多途径获取初始方式,支持综合令模拟并提供故障设置、培训监视控制与评估功能,支持DTS启停、快照,支持电网运行状态、仿真事件的监视及培训信息的记录并对学员量化评估。

  控制中心仿真应提供与实际一致的软硬件环境。联合反事故演习可实现基于Web交互和基于多级DTS互联的联合反事故演习功能。变电站集中监控仿真应提供变电站一、二次设备机理模型和对操作、系统故障的仿真功能,为学员提供逼真的变电站集中监控培训环境。随着国分一体化的深入,当前在国调中心的统一组织下,调控专业在实际培训中已开展了国分省三级协同联合反事故演习培训工作。

  火电机组监测可对机组脱硫、脱硝、除尘参数及数据进行校验并展示。输变电设备在线监测可对线路、杆塔等输电信息和油溶解气体等变电信息监视分析。气象监测分析使用多源气象要素信息可对未来气温、雨量、卫星云图等进行全面展示预报。

  雷电监测以画面或短信方式显示雷电活动情况并提出预/告警。水电监测应满足水电运行监测、水务综合计算、水电厂运行趋势分析的需要。新能源监测分析含运行监测和趋势分析,前者提供气象监测图、风机和光伏逆变器状态等,后者应能显示场站预测功率及发电计划并提供弃风弃光等信息。

  电能质量监视包括对频率和电压指标的统计。调度控制系统监视对核心应用的重要数据和进程、服务器工况、网络通道工况、机房物理环境及辅助设备运行工况等异常情况进行监视报警及查询。辅助监测与前三类应用共同构成有机整体,丰富完善调度控制系统的实时监控与预警信息。

  本文结合国网、南网及调度控制系统厂家近年来有关实时监控与预警类应用研发、建设取得的实用化成果,对国家能源局颁布的电力行业标准DL/T 1709.4-2017《智能电网调度控制系统技术规范第4部分:实时监控与预警》进行功能解读,对规定中总体原则和接口要求、电网实时监控与智能告警、电网自动控制、电网运行分析与决策等主要章节的关键技术和主要功能特点进行解释说明,便于从事智能电网调度控制系统的研究、设计、开发、建设和运行维护人员更好地理解本规定,推动本规范在行业内的广泛应用。

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