鄭春瑩,龔向陽,李豐偉
(寧波電業(yè)局,浙江 寧波 315010)
電網(wǎng)發(fā)生惡性頻率事故時(shí),低頻減載裝置能按頻率下降情況自動(dòng)切除部分次要負(fù)荷,使頻率迅速恢復(fù)到正?;蚪咏K剑谴_保電網(wǎng)安全運(yùn)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(yùn)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(fù)荷分配方案的通知》中規(guī)定,各輪次負(fù)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(shí),電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)越來越強(qiáng),負(fù)荷轉(zhuǎn)移頻繁,不同輪次間的負(fù)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(duì)低頻減載的監(jiān)測(cè)僅限于每月15日5點(diǎn)與10點(diǎn)的典型日斷面數(shù)據(jù),未能實(shí)時(shí)全面地反映電網(wǎng)的低頻減載配置情況,給電網(wǎng)運(yùn)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(yùn)行的可能性。從增強(qiáng)小系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的角度出發(fā),需要在正常運(yùn)行方式及檢修運(yùn)行方式下對(duì)特定區(qū)域的低頻減載配置容量進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(cè)及輔助分析系統(tǒng),加強(qiáng)對(duì)低頻減載的分輪次分區(qū)域監(jiān)測(cè),為檢修運(yùn)行方式提供輔助決策。
系統(tǒng)采用4層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(shí)時(shí)告警系統(tǒng),負(fù)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(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)告警、各類報(bào)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(bào)表平臺(tái)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于PI數(shù)據(jù)庫,邏輯關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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)。
系統(tǒng)的界面友好,能夠在Web首頁實(shí)現(xiàn)寧波電網(wǎng)低頻減載分輪次分區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),顯示內(nèi)容包括:
(1)寧波全網(wǎng)各輪次實(shí)時(shí)投入負(fù)荷和投入率,共8個(gè)輪次。
(2)當(dāng)日各輪次負(fù)荷投入率曲線和統(tǒng)調(diào)負(fù)荷曲線對(duì)比圖。
(3)指定某個(gè)分區(qū),顯示該縣(市、區(qū))各輪次的投入負(fù)荷以及所占負(fù)荷比。
(4)通過選擇變電站,顯示該變電站區(qū)域的各輪次負(fù)荷與所占負(fù)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(shí)際負(fù)荷明細(xì)。
利用系統(tǒng)的智能分析功能,依據(jù)各變電站的負(fù)荷特性,制定低頻減載各輪次切負(fù)荷計(jì)劃方案,科學(xué)分配各種負(fù)荷特性的變電站和線路,并通過模擬驗(yàn)證方案的可行性,保障低頻減載各輪次計(jì)劃的合理性。
系統(tǒng)提供任意給定時(shí)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(fù)荷曲線進(jìn)行比較。該時(shí)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(gè)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(duì)長(zhǎng)時(shí)間段的歷史投入率的統(tǒng)計(jì)分析,可以比較客觀地反映該輪次總體投入率。例如對(duì)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(jìn)行分析,認(rèn)為該輪次分配方案總體投入率偏高,計(jì)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(fù)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(jì)算功能,可以統(tǒng)計(jì)任意指定區(qū)域的投入負(fù)荷比,在制定低頻減載分配方案時(shí)能參考各供區(qū)負(fù)荷,按負(fù)荷比例調(diào)整,如按每個(gè)縣局占全網(wǎng)的負(fù)荷比或每個(gè)220kV變電站占全網(wǎng)的負(fù)荷比來分配各區(qū)域的低頻投入負(fù)荷。
在電力系統(tǒng)發(fā)生故障造成部分線路停運(yùn)時(shí),某些區(qū)域會(huì)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(fù)荷需求,就需要進(jìn)行切負(fù)荷操作。此時(shí),原有的智能分配計(jì)劃可能無法滿足實(shí)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(duì)于孤島系統(tǒng),如何將所有線路合理地劃分成若干個(gè)輪次進(jìn)行切負(fù)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(cè)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(fù)荷投入率,輔助運(yùn)行人員對(duì)孤島系統(tǒng)各輪次低頻減載計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化。
例如在檢修方式下寧波電網(wǎng)故障時(shí),有可能造成華舜電廠帶220kV通濟(jì)、陽明、溪鳳3個(gè)變電站孤島運(yùn)行。當(dāng)區(qū)域負(fù)荷超電廠供電能力時(shí),低頻減載必須匹配動(dòng)作,故對(duì)該區(qū)域的低周配置容量要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如2010年10月15日10∶00,通濟(jì)、陽明、溪鳳3個(gè)變電站供區(qū)負(fù)荷為545.36 MW,該區(qū)域低周投入統(tǒng)計(jì)如表1所示。
表1 通濟(jì)、陽明、溪鳳區(qū)域低頻減載統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)能對(duì)負(fù)荷投入率超上/下限的輪次提供實(shí)時(shí)告警,使運(yùn)行人員能及時(shí)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。
通過設(shè)置所轄區(qū)域內(nèi)每個(gè)變電站每條線路的低頻減載裝置投入和結(jié)束時(shí)間,可以實(shí)現(xiàn)低頻減載裝置臺(tái)帳的自動(dòng)建立和維護(hù),還能自動(dòng)生成多種類型的低頻減載統(tǒng)計(jì)報(bào)表,滿足多種分析需求和上報(bào)需求,節(jié)省了大量人力。
對(duì)每條線路設(shè)置減載投入和結(jié)束時(shí)間,有助于保存歷史數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)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(duì)低頻線路區(qū)域進(jìn)行設(shè)定,可為特定區(qū)域的低頻投入容量統(tǒng)計(jì)提供可能。對(duì)于縣調(diào)用戶,通過CIM中的線路名稱編號(hào)和E文件(由SCADA系統(tǒng)向PI系統(tǒng)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一格式文件)中的測(cè)點(diǎn)編號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)聯(lián),避免了人工搜索測(cè)點(diǎn)號(hào),使系統(tǒng)維護(hù)變得簡(jiǎn)單直觀,便于該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。
當(dāng)供電系統(tǒng)檢修時(shí),應(yīng)確保低頻減載仍滿足浙江省電力公司的考核要求(負(fù)荷投入率在100%~140%)。通過本系統(tǒng)的檢修預(yù)測(cè)功能,可將調(diào)度部門制定的月度檢修計(jì)劃導(dǎo)入系統(tǒng),根據(jù)實(shí)際檢修時(shí)間確定基準(zhǔn)時(shí)間,并依此自動(dòng)計(jì)算負(fù)荷投入率。如果預(yù)測(cè)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(shí)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(yùn),則可采用9月20-23日為基準(zhǔn)時(shí)間的數(shù)據(jù)計(jì)算得出負(fù)荷投入率(見表2)。計(jì)算方法為:以9月20-23日中每天的某一個(gè)時(shí)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(fù)荷。若某一天的負(fù)荷投入率過低(<100%),在報(bào)表中(見表3)就會(huì)以藍(lán)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(zhǔn)數(shù)據(jù)
低頻減載裝置在線監(jiān)測(cè)及輔助分析系統(tǒng)建立在PI實(shí)時(shí)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(hù)計(jì)劃導(dǎo)入管理、實(shí)時(shí)告警、報(bào)表系統(tǒng)等模塊。調(diào)度運(yùn)方人員通過該系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行方式、檢修方式的制定及安排,監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析及調(diào)整。從業(yè)務(wù)層面上來說,該系統(tǒng)是一個(gè)行之有效的輔助工具,極大地提高了運(yùn)行人員低頻減載業(yè)務(wù)的日常維護(hù)和管理的效率。
表3 低頻減載檢修預(yù)測(cè)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(shí)為寧波電力主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、防止事故的擴(kuò)大提供了重要的保證。
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