吳鳴鳴，羅志偉

（湖州電力局調(diào)度所， 浙江 湖州 313000）

基于EMS的湖州電網(wǎng)可視化智能預(yù)警系統(tǒng)

吳鳴鳴，羅志偉

（湖州電力局調(diào)度所， 浙江 湖州 313000）

由于湖州電網(wǎng)存在 N－2 引發(fā)小系統(tǒng)穩(wěn)定的隱患， 為確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行， 掌控電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定冗裕度，構(gòu)建了基于 EMS 湖州電網(wǎng)可視化智能調(diào)度預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有 “500 kV N－2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估” 及 “全網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)中斷全黑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估” 兩大功能， 可根據(jù)當(dāng)前的負(fù)荷水平、 運(yùn)行方式、 設(shè)定的安全限額、事故方式進(jìn)行智能預(yù)警，調(diào)度運(yùn)行人員可根據(jù)系統(tǒng)的預(yù)警信號(hào)及提示信息，了解當(dāng)前電網(wǎng)安全級(jí)別，準(zhǔn)備或執(zhí)行相關(guān)防范措施， 為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了積極作用。

電網(wǎng)；智能；預(yù)警；調(diào)度

湖州電網(wǎng)處于浙江電網(wǎng)北部末端，在第2座500 kV 變電所投運(yùn)之前， 存在 500 kV N－2 事故引發(fā)小系統(tǒng)或“全黑”事故的隱患， 一旦發(fā)生， 后果不堪設(shè)想。 為此， 在湖州電網(wǎng)裝設(shè)了 500 kV 線(xiàn)路 N－2事故跳閘方式下聯(lián)切負(fù)荷的湖州電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。

為實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定冗裕度，避免發(fā)生小系統(tǒng)及 “全黑” 事故，又啟動(dòng)建設(shè)了基于EMS的湖州電網(wǎng)可視化智能調(diào)度預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)分別通過(guò)受電斷面潮流與 220 kV 聯(lián)絡(luò)線(xiàn)路限額（及安全穩(wěn)定裝置聯(lián)切負(fù)荷）的比較， 受電斷面潮流與小系統(tǒng)內(nèi)低周減載與低周解列的比較，從而對(duì)湖州電網(wǎng) 500 kV N－2 后的安全級(jí)別及系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)全部中斷后的全黑風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估，為調(diào)度運(yùn)行人員進(jìn)行電網(wǎng)安全穩(wěn)定預(yù)控提供輔助決策并進(jìn)行預(yù)警。

1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元的構(gòu)成

1.1 湖州電網(wǎng)的邊界聯(lián)絡(luò)

湖州電網(wǎng)邊界聯(lián)絡(luò)圖如圖1所示。湖州電網(wǎng)主要由 2 回 500 kV 線(xiàn)路王含 5435、 含店 5436線(xiàn)， 及 2 回 220 kV 線(xiàn)路瓶莫 2238 線(xiàn)、 瓶林 2444線(xiàn)，以電磁環(huán)網(wǎng)方式與外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)。正常方式受電斷面潮流水平達(dá) 600 MW 以上， 一旦 500 kV 王含 5435、 含店 5436 出現(xiàn) N-2 （同桿并架線(xiàn)路），受電斷面潮流全部轉(zhuǎn)移至 220 kV 通道， 將面臨事故聯(lián)鎖反應(yīng)從而引發(fā)小系統(tǒng)事故。小系統(tǒng)內(nèi)低周減載負(fù)荷若能滿(mǎn)足負(fù)荷缺額，則小系統(tǒng)可以穩(wěn)定， 反之， 小系統(tǒng)面臨 “全黑”。

圖1 湖州電網(wǎng)與外界聯(lián)絡(luò)

1．2 各監(jiān)測(cè)單元的構(gòu)成

（1）受電斷面潮流（PDM）：王含 5435+ 含店5436+瓶林 2444+瓶莫 2238 四線(xiàn)潮流。

（2）220 kV 通道限額（PX）：瓶莫 2238 線(xiàn)限額為 310 MW（改造后為 560 MW）， 瓶林 2444 線(xiàn)限額為 350 MW。當(dāng) 4 回線(xiàn)或 3 回線(xiàn) （指停 500 kV主變或線(xiàn)路單一元件） 均運(yùn)行時(shí)， PX 按 （瓶莫2238 線(xiàn)（指未改造 + 瓶林 2444 線(xiàn)）限額 560 MW設(shè)置； 當(dāng) 4 回線(xiàn)中僅 2 回 220 kV 線(xiàn)運(yùn)行時(shí)， PX取小線(xiàn)徑線(xiàn)路限額； 當(dāng) 4 回線(xiàn)中僅 2 回 500 kV線(xiàn)運(yùn)行時(shí)， PX 取 0。

（3）穩(wěn)控切負(fù)荷（PW）： 為安穩(wěn)系統(tǒng)聯(lián)切負(fù)荷實(shí)時(shí)有功值，要求系統(tǒng)投入時(shí)顯示所投入的各輪次負(fù)荷數(shù)值；裝置不投時(shí)，PW 自動(dòng)置零。設(shè)置系統(tǒng)投退狀態(tài)的軟壓板，由調(diào)度員根據(jù)裝置實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行人工干預(yù)。

（4）低電壓切負(fù)荷（PD）：為低電壓切負(fù)荷實(shí)時(shí)有功值，要求系統(tǒng)投入時(shí)顯示所投入的各輪次負(fù)荷數(shù)值；裝置不投時(shí)，PD 自動(dòng)置零。 目前未配置。

（5）低周缺負(fù)荷（PZ）： 8 輪次低周減載負(fù)荷實(shí)時(shí)值。

（6）低周解列電源（PL）： 3 輪次聯(lián)切小電源有功值。

2 小系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在線(xiàn)判斷

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的界面

圖2為某一時(shí)刻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的界面圖，圖2左半部份為 500 kV N-2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在線(xiàn)監(jiān)測(cè)， “預(yù)警狀態(tài)” 紅燈亮， 說(shuō)明斷面潮流大于 220 kV 限額；右側(cè)“相對(duì)安全”紅燈亮， 說(shuō)明“斷面潮流與 220 kV 限額的差額”小于“安穩(wěn)系統(tǒng)減負(fù)荷（低電壓減載目前沒(méi)有投入）， 即一旦發(fā)生 500 kV N-2， 不會(huì)造成小系統(tǒng)后果。

圖2下部為外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)中斷全黑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在線(xiàn)監(jiān)測(cè)， “系統(tǒng)全黑高?！奔t燈亮， 說(shuō)明當(dāng)該時(shí)刻如發(fā)生聯(lián)絡(luò)線(xiàn)全部中斷事故，系統(tǒng)負(fù)荷缺額大于“網(wǎng)內(nèi)低周減載低周解列的差額”， 將面臨全小系統(tǒng)“全黑”事故。

圖2右側(cè)列中為各構(gòu)成單元的實(shí)測(cè)負(fù)荷數(shù)，點(diǎn)擊后可鏈接至圖3， 圖3詳細(xì)列表各單元的負(fù)荷組成情況，便于查詢(xún)。

2.2 500 kV N-2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估判斷

500 kV N-2 的安全裕度關(guān)鍵在于 220 kV 通道限額，以及安全穩(wěn)控系統(tǒng)及低電壓切負(fù)荷的投入與否，因此可通過(guò)以下關(guān)系式表達(dá)。

（1）當(dāng) PDM＜PX 時(shí)， 則“系統(tǒng)安全”紅燈亮，受電斷面潮流小于 220 kV 通道限額，系統(tǒng)相對(duì)安全， 即 500 kV 雙線(xiàn)跳閘， 系統(tǒng)安全。

圖2 500 kV N-2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在線(xiàn)監(jiān)測(cè)界面

（2）當(dāng) PDM≥PX 時(shí)， 則“系統(tǒng)預(yù)警” 紅燈亮，受電斷面潮流大于或等于 220 kV 通道限額， 系統(tǒng)預(yù)警， 即 500 kV 雙線(xiàn)跳閘， 220 kV 線(xiàn)路過(guò)載。

（3）令△P1=PDM-PX： △P1 即斷面潮流超過(guò) 220 kV 限額的數(shù)值。

1）如△P1＜（PD+PW）， 則“系統(tǒng)相對(duì)安全” 紅燈亮， 斷面潮流與 220 kV 線(xiàn)路限額的差值小于安穩(wěn)系統(tǒng)及低壓切負(fù)荷之和，系統(tǒng)相對(duì)安全，不會(huì)造成小系統(tǒng)。

2）如△P1≥（PD+PW）， 則“小系統(tǒng)預(yù)警” 紅燈亮， 斷面潮流與 220 kV 線(xiàn)路限額的差值大于或等于安穩(wěn)系統(tǒng)及低壓切負(fù)荷之和，在 500 kV雙線(xiàn)跳閘后， 220 kV 線(xiàn)路過(guò)載， 安穩(wěn)裝置切負(fù)荷后仍過(guò)載，面臨小系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

（4）如｛（PDM）-（PD+PW）｝＜（PZ-PL）， 則：“小系統(tǒng)穩(wěn)定”紅燈亮，小系統(tǒng)后負(fù)荷缺額小于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統(tǒng)可維持穩(wěn)定。即湖州電網(wǎng)小系統(tǒng)后，經(jīng)低周解列、低周減載動(dòng)作切除部分小電源及負(fù)荷后，小系統(tǒng)功率可平衡。

（5）如｛（PDM）-（PD+PW）｝≥（PZ-PL）， 則：“全黑預(yù)警”紅燈亮，小系統(tǒng)后負(fù)荷缺額大于或等于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統(tǒng)面臨“全黑”風(fēng)險(xiǎn)。 即湖州電網(wǎng)小系統(tǒng)后， 經(jīng)低周解列、低周減載動(dòng)作切除部分小電源及負(fù)荷后，小系統(tǒng)功率不能平衡，頻率將進(jìn)一步下降，面臨小系統(tǒng)“全黑”。

（6）△P2=（PDM-PX）-（PD+PW）， 即 500 kV雙線(xiàn)跳閘后安穩(wěn)裝置切除四輪負(fù)荷， 為避免 220 kV 超限跳閘，而必須切除的負(fù)荷值。

（7）△P3=｛（PDM）-（PD+PW）｝-（PZ-PL）， 即小系統(tǒng)低周減載及低周解列動(dòng)作后，仍存在負(fù)荷缺額，為避免頻率崩潰而必須切除的負(fù)荷值。

2．3 外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)中斷全黑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在線(xiàn)判斷

在湖州電網(wǎng)與外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)削弱時(shí)，不排除多種偶然因素的組合造成聯(lián)絡(luò)線(xiàn)全部中斷的可能。因此有必要進(jìn)行聯(lián)絡(luò)線(xiàn)中斷后孤立小系統(tǒng)是否會(huì)“全黑”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，可以通過(guò)以下邏輯關(guān)系進(jìn)行描述。

（1）如 PDM＜（PZ-PL），則“小系統(tǒng)可穩(wěn)定”紅燈亮，即小系統(tǒng)后負(fù)荷缺額小于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統(tǒng)可維持穩(wěn)定。

（2）如 PDM≥（PZ-PL），則“系統(tǒng)全黑高?！奔t燈亮，即小系統(tǒng)后負(fù)荷缺額大于或等于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統(tǒng)面臨 “全黑”風(fēng)險(xiǎn)。

（3）如△P4=PDM-（PZ-PL）， 即小系統(tǒng)低周減載及低周解列動(dòng)作后仍存在負(fù)荷缺額，為避免頻率崩潰而必須切除的負(fù)荷值。

3 結(jié)語(yǔ)

基于 EMS的湖州電網(wǎng)可視化智能調(diào)度預(yù)警系統(tǒng)，可隨時(shí)反映湖州電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，并為電網(wǎng)調(diào)度及變電生產(chǎn)運(yùn)行人員實(shí)時(shí)提供電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息，調(diào)度運(yùn)行人員可根據(jù)系統(tǒng)信息，進(jìn)行不同級(jí)別的事故預(yù)防響應(yīng)，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定預(yù)控提供了有效的輔助決策工具。該系統(tǒng)的構(gòu)建，不僅提高了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的管理效率，還有效地完善了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的事先預(yù)控機(jī)制。

但由于系統(tǒng)判據(jù)均為代數(shù)不等式，且均基于穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)及理想的自動(dòng)裝置動(dòng)作情況，未考慮

圖3 實(shí)時(shí)控制策略界面

事故方式下暫態(tài)過(guò)程，以及不同的負(fù)荷缺額與頻率下跌速度的關(guān)系，因此系統(tǒng)基于各種故障所生成的預(yù)警信息可能偏樂(lè)觀(guān)，在具體應(yīng)用中還需準(zhǔn)確識(shí)別各種預(yù)警信息所蘊(yùn)含的電網(wǎng)運(yùn)行信息，采取相關(guān)防范措施。

[1]國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則 [M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[2]史興華. 供電 企業(yè)實(shí) 時(shí)/歷史 數(shù)據(jù)庫(kù) PI典 型應(yīng) 用 案 例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[3]王世禎.電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)[M].吉林：東北電力大學(xué)出版社，1997.

（本文編輯：楊 勇）

Intelligent Visualization Early-warning System of Huzhou Power Grid Based on EMS

WU Ming-ming， LUO Zhi-wei
（Huzhou Electric Power Bureau， Huzhou Zhejiang 313000， China）

An intelligent visualization early-warning system for dispatching of Huzhou electric grid based on EMS is built to ensure safe and reliable operation of power grid and control the safety and stability redundancy in view of hidden danger of small system caused by N－2 in Huzhou Power Grid at present.The system has two functions∶First,risk evaluation of 500 kV N－2.Second,interruption risk evaluation of connecting lines of thewhole grid.Intelligentearly warning is available according to the present load,operationmode,safety limit and accident.And dispatchers can know the present security level of grid based on early-warning signal and hint and prepare or implement precautionary measures， and it plays an active role in safe and stable operation of power grid.

power grid； intelligent； early-warning； dispatching

TM734

：B

： 1007-1881（2010）07-0008-03

2010-03-16

吳鳴鳴（1973-）， 女， 浙江湖州人， 工程師， 從事電力系統(tǒng)運(yùn)行管理工作。