鄭春瑩，龔向陽，李豐偉

（寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010）

0 引言

電網(wǎng)發(fā)生惡性頻率事故時，低頻減載裝置能按頻率下降情況自動切除部分次要負荷，使頻率迅速恢復(fù)到正?；蚪咏Ｋ?，是確保電網(wǎng)安全運行的重要防線。調(diào)度部門制定的低頻減載分配方案應(yīng)滿足任何運行條件下的低頻減載投入率均在合格范圍并保證減載地的分布合理。浙江省電力公司頒發(fā)的《2010年浙江電網(wǎng)按頻率減負荷分配方案的通知》中規(guī)定，各輪次負荷投入率控制在100%～140%。

近年來寧波電網(wǎng)建設(shè)力度加大，主網(wǎng)及配網(wǎng)的接線變化頻繁。同時，電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)越來越強，負荷轉(zhuǎn)移頻繁，不同輪次間的負荷轉(zhuǎn)移極易造成低頻減載配置容量不足或超限，尤其是寧波電網(wǎng)對低頻減載的監(jiān)測僅限于每月15日5點與10點的典型日斷面數(shù)據(jù)，未能實時全面地反映電網(wǎng)的低頻減載配置情況，給電網(wǎng)運行帶來一定的安全隱患。

寧波電網(wǎng)以220kV接入的電廠較多，電源支撐比較薄弱，因此要考慮“N-1”后電廠帶部分變電站形成小系統(tǒng)運行的可能性。從增強小系統(tǒng)運行可靠性的角度出發(fā)，需要在正常運行方式及檢修運行方式下對特定區(qū)域的低頻減載配置容量進行監(jiān)測和分析。為此，開發(fā)了基于PI數(shù)據(jù)庫的寧波電網(wǎng)低頻減載在線監(jiān)測及輔助分析系統(tǒng)，加強對低頻減載的分輪次分區(qū)域監(jiān)測，為檢修運行方式提供輔助決策。

1 系統(tǒng)構(gòu)架及界面

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用4層結(jié)構(gòu)設(shè)計，由客戶層、應(yīng)用層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)源層組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

（1）客戶層：通過客戶端瀏覽器和客戶端實時告警系統(tǒng)，負責(zé)處理與用戶（地調(diào)用戶、縣調(diào)用戶）之間的交互。

（2）應(yīng)用層：包括了系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)模塊，如參數(shù)設(shè)置、檢修設(shè)置、實時在線監(jiān)測、實時告警、各類報表等。

（3）業(yè)務(wù)邏輯層：是基于應(yīng)用層各業(yè)務(wù)模塊的邏輯算法，通過系統(tǒng)服務(wù)端和在線報表平臺基礎(chǔ)框架，提供上下層之間的數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)。

（4）數(shù)據(jù)源層：實時數(shù)據(jù)存儲于PI數(shù)據(jù)庫，邏輯關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲于SQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，分別通過API與ADO.net技術(shù)獲取數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)界面

系統(tǒng)的界面友好，能夠在Web首頁實現(xiàn)寧波電網(wǎng)低頻減載分輪次分區(qū)域的實時監(jiān)測，顯示內(nèi)容包括：

（1）寧波全網(wǎng)各輪次實時投入負荷和投入率，共8個輪次。

（2）當日各輪次負荷投入率曲線和統(tǒng)調(diào)負荷曲線對比圖。

（3）指定某個分區(qū)，顯示該縣（市、區(qū)）各輪次的投入負荷以及所占負荷比。

（4）通過選擇變電站，顯示該變電站區(qū)域的各輪次負荷與所占負荷比。

（5）按給定的區(qū)域、變電站和整定值，顯示各變電站低頻減載投入線路的實際負荷明細。

2 系統(tǒng)功能

2.1 低頻減載計劃的智能分析

利用系統(tǒng)的智能分析功能，依據(jù)各變電站的負荷特性，制定低頻減載各輪次切負荷計劃方案，科學(xué)分配各種負荷特性的變電站和線路，并通過模擬驗證方案的可行性，保障低頻減載各輪次計劃的合理性。

系統(tǒng)提供任意給定時間段的歷史斷面數(shù)據(jù)匯總，生成各輪次的低周投入率曲線，并與總負荷曲線進行比較。該時間段可以是一天，如春節(jié)、國慶等特殊節(jié)假日，也可以是一個月。圖2所示為某年9月的49.00 Hz/20 s輪次投入率曲線。

圖29月低頻投入率

通過對長時間段的歷史投入率的統(tǒng)計分析，可以比較客觀地反映該輪次總體投入率。例如對圖2所示的49.00 Hz/20 s輪次九月份全月投入率數(shù)據(jù)進行分析，認為該輪次分配方案總體投入率偏高，計劃退出110kV莊橋變電站低頻減載線路。模擬莊橋變電站低頻退出后的該輪次9月投入率曲線見圖3，可見莊橋變電站低頻減載退出后該輪次負荷投入率有所下降，但仍保持在合格范圍，并未越下限，故此方案是可行的。

圖3 調(diào)整后的9月低頻投入率

此外，由于該系統(tǒng)提供了完善的計算功能，可以統(tǒng)計任意指定區(qū)域的投入負荷比，在制定低頻減載分配方案時能參考各供區(qū)負荷，按負荷比例調(diào)整，如按每個縣局占全網(wǎng)的負荷比或每個220kV變電站占全網(wǎng)的負荷比來分配各區(qū)域的低頻投入負荷。

2.2 孤島系統(tǒng)的輔助決策

在電力系統(tǒng)發(fā)生故障造成部分線路停運時，某些區(qū)域會失去與主網(wǎng)的聯(lián)系，形成孤島系統(tǒng)。如孤島內(nèi)的電廠發(fā)出的有功無法滿足負荷需求，就需要進行切負荷操作。此時，原有的智能分配計劃可能無法滿足實際需求，需要通過系統(tǒng)的輔助決策功能為調(diào)度操作提供幫助。

對于孤島系統(tǒng)，如何將所有線路合理地劃分成若干個輪次進行切負荷，是低頻減載的關(guān)鍵所在。利用基于PI數(shù)據(jù)庫的低頻減載在線監(jiān)測及輔助分析系統(tǒng)，可以查看各輪次中上述特殊供電區(qū)域變電站線路的負荷投入率，輔助運行人員對孤島系統(tǒng)各輪次低頻減載計劃進行優(yōu)化。

例如在檢修方式下寧波電網(wǎng)故障時，有可能造成華舜電廠帶220kV通濟、陽明、溪鳳3個變電站孤島運行。當區(qū)域負荷超電廠供電能力時，低頻減載必須匹配動作，故對該區(qū)域的低周配置容量要進行監(jiān)測。如2010年10月15日10∶00，通濟、陽明、溪鳳3個變電站供區(qū)負荷為545.36 MW，該區(qū)域低周投入統(tǒng)計如表1所示。

表1 通濟、陽明、溪鳳區(qū)域低頻減載統(tǒng)計

2.3 負荷投入率的實時預(yù)警

系統(tǒng)能對負荷投入率超上/下限的輪次提供實時告警，使運行人員能及時發(fā)現(xiàn)異常。通過系統(tǒng)設(shè)置越限門檻值，一般留有2%～3%的裕度。

2.4 臺帳、報表的自動建立和維護

通過設(shè)置所轄區(qū)域內(nèi)每個變電站每條線路的低頻減載裝置投入和結(jié)束時間，可以實現(xiàn)低頻減載裝置臺帳的自動建立和維護，還能自動生成多種類型的低頻減載統(tǒng)計報表，滿足多種分析需求和上報需求，節(jié)省了大量人力。

對每條線路設(shè)置減載投入和結(jié)束時間，有助于保存歷史數(shù)據(jù)時自動去掉新增的變電站和線路，從而獲取正確的歷史斷面數(shù)據(jù)。對低頻線路區(qū)域進行設(shè)定，可為特定區(qū)域的低頻投入容量統(tǒng)計提供可能。對于縣調(diào)用戶，通過CIM中的線路名稱編號和E文件（由SCADA系統(tǒng)向PI系統(tǒng)傳輸實時數(shù)據(jù)的統(tǒng)一格式文件）中的測點編號實現(xiàn)自動關(guān)聯(lián)，避免了人工搜索測點號，使系統(tǒng)維護變得簡單直觀，便于該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

2.5 檢修計劃的負荷投入率預(yù)測

當供電系統(tǒng)檢修時，應(yīng)確保低頻減載仍滿足浙江省電力公司的考核要求（負荷投入率在100%～140%）。通過本系統(tǒng)的檢修預(yù)測功能，可將調(diào)度部門制定的月度檢修計劃導(dǎo)入系統(tǒng)，根據(jù)實際檢修時間確定基準時間，并依此自動計算負荷投入率。如果預(yù)測值與考核要求存在偏差，則提示調(diào)度部門調(diào)整檢修設(shè)置，從而避免因同一時間同一輪次變電站檢修過于集中造成投入率偏低。

例如，某110kV變電站需要在11月10-13日因檢修而全部停運，則可采用9月20-23日為基準時間的數(shù)據(jù)計算得出負荷投入率（見表2）。計算方法為：以9月20-23日中每天的某一個時間斷面數(shù)據(jù)為依據(jù)，減去該變電站所有的低頻線路負荷。若某一天的負荷投入率過低（＜100%)，在報表中（見表3）就會以藍色字體顯示，說明該次檢修設(shè)置不夠合理，可以考慮投入檢修備用容量。若投入率過高（＞140%），則以紅色顯示。

表2 9月20-23日48.75/0.5輪次的基準數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

低頻減載裝置在線監(jiān)測及輔助分析系統(tǒng)建立在PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)上，提供了Web顯示、調(diào)度參數(shù)管理、線路管理、月度維護計劃導(dǎo)入管理、實時告警、報表系統(tǒng)等模塊。調(diào)度運方人員通過該系統(tǒng)可以方便地進行電網(wǎng)運行方式、檢修方式的制定及安排，監(jiān)控電網(wǎng)運行各項數(shù)據(jù)并進行分析及調(diào)整。從業(yè)務(wù)層面上來說，該系統(tǒng)是一個行之有效的輔助工具，極大地提高了運行人員低頻減載業(yè)務(wù)的日常維護和管理的效率。

表3 低頻減載檢修預(yù)測表

該系統(tǒng)為下年度各輪次低頻線路的分配提供了理論依據(jù)，同時為寧波電力主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行、防止事故的擴大提供了重要的保證。

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