發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行及輔助服務(wù)管理數(shù)據(jù)質(zhì)量分析系統(tǒng)的應(yīng)用

周傅峻1,林彤1,劉常龍2

（1.浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 樂清 325609；2.濟(jì)南山高電力軟件開發(fā)有限公司，濟(jì)南 250014）

介紹了發(fā)電廠并網(wǎng)輔助服務(wù)管理系統(tǒng)的總體功能和在某廠的具體應(yīng)用。分析了該廠系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的質(zhì)量情況。運(yùn)行實(shí)踐表明，該系統(tǒng)可通過對(duì)兩個(gè)細(xì)則地解析，得出詳盡的系統(tǒng)需求分析，為非電廠側(cè)引起的數(shù)據(jù)異常提供免考核依據(jù)。此外，可根據(jù)機(jī)組的AGC或者負(fù)控狀態(tài)，優(yōu)化設(shè)定機(jī)組控制參數(shù)，提高控制品質(zhì)，減輕輔機(jī)的運(yùn)行壓力。該系統(tǒng)對(duì)提高電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性具有實(shí)際意義。

兩個(gè)細(xì)則；輔助服務(wù)；數(shù)據(jù)挖掘；數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

0 引言

輔助服務(wù)是指為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證電能質(zhì)量，除正常生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)，包括：一次調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、備用和黑啟動(dòng)服務(wù)等[1]。電廠自動(dòng)化數(shù)據(jù)上送給遠(yuǎn)方調(diào)度主要是通過IEC60870-5-104標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的[2]，其傳輸方式是以太網(wǎng)傳輸[3]。發(fā)電廠NCS系統(tǒng)一般配有兩個(gè)獨(dú)立的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，采用并行方式工作。兩個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)AK都配有一個(gè)獨(dú)立網(wǎng)卡，接在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上連接省調(diào)的多個(gè)主站SCADA SERVER。電廠側(cè)常出現(xiàn)以下現(xiàn)象：調(diào)度反映收到的遙信遙測(cè)刷新慢，甚至還出現(xiàn)疑似丟數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，特別是華東電監(jiān)局依據(jù)國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家電監(jiān)會(huì)的相關(guān)規(guī)定制定的《華東區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則(試行)》[4]和《華東區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定實(shí)施細(xì)則(試行)》[5]簡(jiǎn)稱“兩個(gè)細(xì)則”實(shí)施以后，對(duì)于遙測(cè)、遙信提出了更高要求，如果考核基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量不夠理想，將造成電廠不必要的考核損失。因此，電廠側(cè)需要一套針對(duì)兩個(gè)細(xì)則考核通道數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析系統(tǒng)，把與電廠考核相關(guān)的通道數(shù)據(jù)報(bào)文記錄下來，利于異常情況下的原因分析，提高考核結(jié)果的客觀公正。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為保證系統(tǒng)無縫順利接入，系統(tǒng)直接從升壓站NCS接口機(jī)的HUB上監(jiān)聽通道數(shù)據(jù)，如圖1所示。

1.2系統(tǒng)功能

電廠兩個(gè)細(xì)則考核通道數(shù)據(jù)質(zhì)量分析系統(tǒng)運(yùn)行在NCS網(wǎng)絡(luò)，采集遠(yuǎn)動(dòng)裝置和調(diào)度主機(jī)之間的104規(guī)約數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，同時(shí)該系統(tǒng)不與NCS網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點(diǎn)（包括遠(yuǎn)動(dòng)裝置）建立104連接，保證該網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)可以將實(shí)時(shí)監(jiān)視的報(bào)文存儲(chǔ)，同時(shí)轉(zhuǎn)化成用戶級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便離線分析，其功能包括：

1）數(shù)據(jù)監(jiān)視采集模塊

數(shù)據(jù)監(jiān)視采集模塊通過偵聽、過濾網(wǎng)絡(luò)上的104規(guī)約報(bào)文，將過濾過后的原始報(bào)文存入數(shù)據(jù)庫(kù)，全天侯記錄。

2）規(guī)約數(shù)據(jù)解析模塊

規(guī)約數(shù)據(jù)解析模塊解析原始規(guī)約報(bào)文數(shù)據(jù)。報(bào)文逐幀逐字節(jié)至位以純中文方式按照規(guī)約文本的含義進(jìn)行透徹解

析?？梢愿鶕?jù)原始報(bào)文數(shù)據(jù)還原出相應(yīng)的真實(shí)數(shù)據(jù)，如：遙信、遙信變位及遙測(cè)值、遙測(cè)變化、遙控、遙調(diào)等，并可選擇對(duì)還原的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)?？赏瑫r(shí)監(jiān)聽通道上、下行報(bào)文。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System structure

3）多通道自動(dòng)判斷

系統(tǒng)具備104通道自動(dòng)判別功能，可根據(jù)監(jiān)聽到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別正在運(yùn)行的通道，作為考核系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，保證了數(shù)據(jù)的全面和連續(xù)性。

4）數(shù)據(jù)挖掘分析功能

系統(tǒng)將NCS和DCS遙測(cè)數(shù)據(jù)放到同一維度進(jìn)行挖掘分析，可根據(jù)數(shù)據(jù)偏差是否達(dá)到設(shè)置門檻進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警；系統(tǒng)根據(jù)考核業(yè)務(wù)劃分了多種OLAP數(shù)據(jù)挖掘的維度，包括：機(jī)組、時(shí)間（年-月-日-時(shí)-分-秒）等。通過數(shù)據(jù)挖掘來發(fā)現(xiàn)機(jī)組是否具有規(guī)律性的薄弱點(diǎn)，如：是否存在某時(shí)間段數(shù)據(jù)質(zhì)量較差的現(xiàn)象、分別統(tǒng)計(jì)不同轉(zhuǎn)速段下的數(shù)據(jù)質(zhì)量、分別統(tǒng)計(jì)不同負(fù)荷段下的數(shù)據(jù)質(zhì)量等。

5）可生成電廠和省調(diào)端數(shù)據(jù)的差異表，為申請(qǐng)免考提供依據(jù)

由于電廠和省調(diào)間數(shù)據(jù)交換量的急劇增加，電廠端都存在著AGC/負(fù)控指令因通道擁塞而滯后甚至丟失的現(xiàn)象。在目前華東電監(jiān)局實(shí)施“兩個(gè)細(xì)則”考核的大形勢(shì)下，對(duì)電廠來說，指令的滯后或者丟失意味著不必要的經(jīng)濟(jì)損失，而指令的丟失現(xiàn)象又不可能在短時(shí)間內(nèi)得到徹底解決。因此，如果能獲取電廠和省調(diào)端指令差異表，并以此作為免考的依據(jù)，則可以避免電廠不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

電廠端接受的指令數(shù)據(jù)由規(guī)約系統(tǒng)捕捉指令報(bào)文并加以翻譯而來，為電廠端接受省調(diào)指令的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，調(diào)度端指令數(shù)據(jù)取自 “兩個(gè)細(xì)則”考核系統(tǒng)安置在電廠的客戶端電腦，負(fù)控指令數(shù)據(jù)從考核系統(tǒng)頁面導(dǎo)出，AGC指令數(shù)據(jù)從“調(diào)節(jié)精度考核明細(xì)”頁面導(dǎo)出，該數(shù)據(jù)為調(diào)度進(jìn)行考核計(jì)算時(shí)的依據(jù)。

考核類型系統(tǒng)可將省調(diào)考核系統(tǒng)導(dǎo)出的遙調(diào)指令數(shù)據(jù)與電廠實(shí)際接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比：找出數(shù)據(jù)差異類型，包括：指令丟失、指令滯后、指令偏差較大、指令滯后并偏差較大等，為免考提供依據(jù)。

表1 數(shù)據(jù)篩選功能和項(xiàng)目Table 1 Data filtering functions and

兩個(gè)細(xì)則針對(duì)遙信信號(hào)的抖動(dòng)、誤動(dòng)考核相當(dāng)嚴(yán)厲，出錯(cuò)一次就會(huì)造成較大電量扣罰。系統(tǒng)將遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷出遙信信號(hào)的抖動(dòng)、誤動(dòng)，提供有力的免考依據(jù)。

6）判斷機(jī)組的AGC/負(fù)控狀態(tài)并引入控制回路

目前雖然省調(diào)在電廠安裝了指令下發(fā)終端，可反映AGC或負(fù)控狀態(tài)，但其作用僅供監(jiān)視用。如果DCS根據(jù)機(jī)組的AGC或負(fù)控狀態(tài)，相應(yīng)選擇預(yù)置機(jī)組控制參數(shù)，一方面可提高機(jī)組的運(yùn)行效率，減輕輔機(jī)的運(yùn)行壓力，從而提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性；另一方面可通過切換調(diào)節(jié)速率等參數(shù)提升機(jī)組應(yīng)對(duì)“兩個(gè)細(xì)則”考核的能力，減少考核電量。

通過對(duì)連續(xù)15min的遙調(diào)指令分析來判斷機(jī)組的AGC/負(fù)控狀態(tài)，并將其引出供控制使用。DCS可根據(jù)機(jī)組的AGC/負(fù)控狀態(tài)，優(yōu)化設(shè)定機(jī)組控制參數(shù)，提高控制品質(zhì)；當(dāng)判斷出機(jī)組處于AGC模式時(shí)，由于負(fù)荷波動(dòng)頻繁但幅度較小，可強(qiáng)化一次風(fēng)機(jī)的作用，弱化給煤機(jī)的作用，提高機(jī)組的運(yùn)行效率，減輕輔機(jī)的運(yùn)行壓力。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

在減少誤考核方面，通過該套系統(tǒng)可以方便地查詢實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)記錄情況。由于調(diào)度系統(tǒng)和電廠方數(shù)據(jù)通訊之間有時(shí)會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包或兩端數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象，該情況下通過系統(tǒng)可以方便地辨別篩選出來，以申請(qǐng)免考，下面舉實(shí)例說明。

實(shí)例：某電廠機(jī)組在不同時(shí)間段里出現(xiàn)實(shí)際負(fù)荷與遙調(diào)指令偏差大、Q2考核電量高的異?，F(xiàn)象，如表2所示。

表2 機(jī)組實(shí)際出力與計(jì)劃出力對(duì)比Table 2 Unit actual efforts and planning output

通過分析系統(tǒng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)電廠幾臺(tái)機(jī)組都投在AGC模式下運(yùn)行，而調(diào)度下發(fā)系統(tǒng)中AGC指令為5～15min變化一次，由此分析系統(tǒng)判斷調(diào)度遙調(diào)指令投在MGC方式，該方式下根據(jù)考核規(guī)則Q2是不進(jìn)行考核的。但實(shí)際在“兩個(gè)細(xì)則”考核中卻判斷機(jī)組都投在AGC方式下，對(duì)每臺(tái)機(jī)組都進(jìn)行了Q2（總計(jì)127.61MW）的考核。憑該依據(jù)成功避免了一次因系統(tǒng)異常產(chǎn)生的誤考核。

3 結(jié)束語

系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄分析通訊通道數(shù)據(jù)功能，為電廠留下第一手的數(shù)據(jù)資料，為非廠側(cè)原因的異常情況提供有力的免考依據(jù)。系統(tǒng)具備電廠和省調(diào)遙調(diào)指令對(duì)比功能，生成指令差異表，從而判斷出電廠接收省調(diào)遙調(diào)指令是否存在問題，協(xié)助電廠提高兩個(gè)細(xì)則考核服務(wù)能力。此外，將AGC和負(fù)控信號(hào)區(qū)分并引入DCS，可實(shí)現(xiàn)機(jī)組優(yōu)化設(shè)定控制參數(shù)功能，提高控制品質(zhì)，減輕輔機(jī)的運(yùn)行壓力。該系統(tǒng)對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性具有實(shí)際意義。

[1]丁明,安玲,齊先軍．電力市場(chǎng)環(huán)境下考慮系統(tǒng)可靠性的備用調(diào)度[J]．繼電器,2007,35(15)：14．

[2]遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分：傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)[S]

[3]．遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分：傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子

[4]集的IEC 60870-5-101的網(wǎng)絡(luò)訪問[S]．華東電監(jiān)會(huì)．華東區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則(試

[5]行)[R]．2009,1．華東電監(jiān)會(huì)．華東區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則(試行)[R]．2009,1．

投稿日期：2014-5-4

The Application of Grid Parallel Operation and Auxiliary Services Management Data Quality Analysis System

Zhou FuJun1,Lin Tong1,Liu ChangLong2
（1 Zhejiang Energy Yueqing Power Generation Co., Ltd, Yueqing zhejiang 325609 China; 2. Jinan mountain high power software development co., LTD Jinan Shandong 250014 China）

The paper introduces a grid operation and auxiliary services management data quality analysis system and the specific application environment of the Power Plant，it analyzes the quality of the data that system requires． After a period of trial running it shows that through the analysis of two rules the system can get the requirements analysis of the system in detail and offer free appraisal base for the data exceptions of no-power plant side. In addition, According to the signal of AGC or load-control, optimal setting control parameters, to improve the control quality, reduce the operating pressure of the auxiliary, the system could be used to improve operation maintenance efficiency and economy of the power plant.

two rules；auxiliary services；data mining；data quality analysis

TM76

A

Doi：10.3969/j.issn.1671-1041.2014.03.009

周傅峻，男，本科，從事發(fā)電廠設(shè)備管理工作。