李澤時

(廣東電網(wǎng)有限公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

一種STATCOM系統(tǒng)遠程控制模式調(diào)試方案研究

李澤時

(廣東電網(wǎng)有限公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

百兆級靜止同步補償裝置(即STATCOM裝置）是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和電壓平穩(wěn)的重要設備，以500 k V水鄉(xiāng)站STATCOM工程為例，詳細闡述了中調(diào)調(diào)度主站遠方控制STATCOM系統(tǒng)的通信調(diào)試方案，同時提煉總結(jié)了STATCOM裝置遠方控制模式的系統(tǒng)試驗工程經(jīng)驗。

STATCOM系統(tǒng)；遠程控制；調(diào)試方案；調(diào)度主站

0 引言

百兆級靜止同步補償裝置(以下稱STATCOM裝置）應用目前世界上最先進的電網(wǎng)動態(tài)無功補償技術(shù)。隨著國家“十一五”科技支撐重大示范項目東莞變電站STATCOM工程的完成，南方電網(wǎng)在珠三角地區(qū)開展了STATCOM系統(tǒng)第一期工程項目的落地工作。在STATCOM系統(tǒng)投入運行后，其可以應用現(xiàn)場輸入定值方式進行系統(tǒng)的控制，同時具備應用中調(diào)EMS系統(tǒng)調(diào)度主站遠方控制模式。應用中調(diào)調(diào)度主站遠方控制模式，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障情況下，調(diào)度員直接應用STATCOM系統(tǒng)遙調(diào)功能快速改變調(diào)控定值，從而實現(xiàn)快速優(yōu)化電網(wǎng)內(nèi)所有STATCOM系統(tǒng)的控制和輸出，使STATCOM系統(tǒng)應用效果最大化，是快速恢復電網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要技術(shù)手段。因而遠方控制功能是調(diào)度員直接控制STATCOM裝置運行方式和裝置輸出的一項重要技術(shù)支撐。

500 kV水鄉(xiāng)站STATCOM 工程遠程控制模式通信調(diào)試工作，主要內(nèi)容包括中調(diào)調(diào)度主站遠程IEC104網(wǎng)絡通信調(diào)試、中調(diào)調(diào)度主站遙調(diào)功能復用遠動機通信調(diào)試；遠方控制模式則包括遠方電壓模式、遠方恒無功模式及計劃曲線運行模式。在500 kV水鄉(xiāng)站STATCOM 工程遠程控制模式調(diào)試前制定標準化作業(yè)表單，在工作中總結(jié)和完善標準化調(diào)試驗收方案，快速完成了STATCOM 裝置與調(diào)度自動化系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)測試，保證了遠方控制模式下STATCOM 裝置系統(tǒng)調(diào)試的順利完成，為500 kV水鄉(xiāng)站STATCOM 順利投入運行應用作出了重要技術(shù)保障。

1 STATCOM系統(tǒng)與調(diào)度自動化系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)

依照廣東電網(wǎng)公司系統(tǒng)運行部頒發(fā)的STATCOM系統(tǒng)自動化技術(shù)規(guī)范，500 k V水鄉(xiāng)站STATCOM系統(tǒng)與調(diào)度自動化系統(tǒng)通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

STATCOM系統(tǒng)在計劃曲線運行模式下，依靠中調(diào)EMS主站通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)直接與STATCOM系統(tǒng)監(jiān)控主機進行通信，通信規(guī)約為南網(wǎng)104規(guī)約。STATCOM系統(tǒng)監(jiān)控主機直接接收中調(diào)EMS主站下發(fā)計劃曲線，在遠方控制模式下，STATCOM裝置按照計劃曲線設定電壓定值自動進行控制和輸出。

STATCOM系統(tǒng)在遠方控制模式下執(zhí)行EMS主站的遙調(diào)命令時，需要通過原有的遠動通信進行轉(zhuǎn)發(fā)。遠動機與EMS主站應用IEC101及IEC104規(guī)約，遠動機與STATCOM系統(tǒng)監(jiān)控主機應用IEC103規(guī)約進行通信。由于EMS主站應用了遠動機進行轉(zhuǎn)換，STATCOM系統(tǒng)監(jiān)控主機與中調(diào)EMS的遙調(diào)通信存在一定的不確實性，是調(diào)試工作的重點。

圖1 500 kV水鄉(xiāng)站STATCOM系統(tǒng)與調(diào)度自動化系統(tǒng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 STATCOM系統(tǒng)遠程控制模式通信調(diào)試方法

STATCOM系統(tǒng)遠程控制分為STATCOM系統(tǒng)遠方電壓計劃曲線運行模式和STATCOM系統(tǒng)遠方遙調(diào)下發(fā)定值運行模式兩種。

2.1 STATCOM系統(tǒng)遠方電壓計劃曲線運行模式通信調(diào)試

在STATCOM系統(tǒng)處于遠程控制模式時，一般情況下STATCOM系統(tǒng)運行應用電壓計劃曲線模式。STATCOM系統(tǒng)監(jiān)控主機通過電力二次安全防護系統(tǒng)接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，STATCOM監(jiān)控主機直接接入二次安防控制區(qū)。其通信結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 STATCOM系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)圖

變電站的二次安防策略及STATCOM監(jiān)控主機遠方通信網(wǎng)絡參數(shù)均由中調(diào)主站統(tǒng)一分配，完成變電站二次安防策略配置后，使用筆記本電腦直接連接二次安防控制區(qū)交換機端口，應用定向報文抓取軟件，測試EMS主站下發(fā)IEC104報文。此時抓取到的報文為測試報文，抓取測試報文成功后，應用筆記本電腦測試STATCOM通信交換機與系統(tǒng)監(jiān)控主機通信狀態(tài)，測試完成后對STATCOM監(jiān)控主機數(shù)據(jù)管理模塊列表里的“IEC104 RTU”進行配置，主要配置如下:

端口:和主站之間通訊的端口號，默認端口為2404。

所有數(shù)據(jù)、顯示APDU:設置“通訊報文”頁面顯示的內(nèi)容，如果選擇了“所有數(shù)據(jù)”，將顯示通過網(wǎng)口收發(fā)的所有數(shù)據(jù)內(nèi)容，無論是否符合規(guī)約格式；如果選擇了“顯示APDU”，則按照一定格式輸出APDU的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

IEC104設置參數(shù):開關(guān)量起始地址(遙信）:0001；模擬量起始地址(遙測）:4001；控制量起始地址(遙控）:6001；遙調(diào)量起始地址(遙調(diào)）:6201。

所有配置完成后，重啟模塊配置。可以在STATCOM監(jiān)控主機管理畫面監(jiān)測遠方IEC104通信狀況。至此，完成STATCOM系統(tǒng)遠方電壓計劃曲線運行模式通信調(diào)試。

2.2 STATCOM系統(tǒng)遠方遙調(diào)下發(fā)定值運行模式通信調(diào)試

調(diào)度主站遠方下發(fā)定值模式一般采用帶數(shù)據(jù)值的遙控命令，即遙調(diào)命令的方式實現(xiàn)。按照自動化技術(shù)規(guī)范要求，STATCOM系統(tǒng)采用復用遠動通信形式完成中調(diào)主站對STATCOM系統(tǒng)定值的下發(fā)。在500 k V水鄉(xiāng)站STATCOM工程現(xiàn)場，遠動機與中調(diào)EMS主站應用IEC101及IEC104規(guī)約通信，STATCOM系統(tǒng)則應用IEC103規(guī)約與遠動機進行通信。具體通信方式如圖3所示。

圖3 STATCOM系統(tǒng)遠程通信方式

在500 k V水鄉(xiāng)站STATCOM工程現(xiàn)場，STATCOM系統(tǒng)主機設定了專門的103通信模塊，應用虛擬測控裝置節(jié)點的方式接入遠動系統(tǒng)，對于遠動機來說就是增加了一個測控裝置。這種工程配置方式對于遠動機來說具有技術(shù)成熟、工程易于實現(xiàn)的特點。對于STATCOM系統(tǒng)來說，則需要按照測控裝置的技術(shù)規(guī)范進行配置。

在現(xiàn)場調(diào)試時，STATCOM系統(tǒng)測控裝置配置模塊中專門配置一個虛擬的遙調(diào)測控節(jié)點，對于這個遙調(diào)測控節(jié)點，只有收到中調(diào)遙調(diào)命令后才會啟動通信鏈接，由于中調(diào)EMS主站系統(tǒng)下發(fā)遙調(diào)定值時，遠動機處理具有一定的隨機性，因此存在遙調(diào)虛擬節(jié)點的節(jié)點號、串口號、間隔地址的不匹配，這樣會直接導致遙調(diào)測控節(jié)點模塊不能通信的現(xiàn)象。在現(xiàn)場調(diào)試時應用遙調(diào)報文抓取的方式，通過對遙調(diào)報文的分析，可以得出實際的節(jié)點號、串口號、間隔地址等數(shù)據(jù)，從而正確配置STATCOM系統(tǒng)遙調(diào)測控節(jié)點模塊的各個參數(shù)。在500 k V水鄉(xiāng)站STATCOM工程現(xiàn)場，應用筆記本電腦抓取遠動機與站控層通信的報文，在中調(diào)主站遙調(diào)進行時，應用報文抓取工具的過濾功能，直接抓取到的遙調(diào)報文如下(接收報文頭）:

68 2D 00 2D 00 68 01 05 C9 09 C0 00 6F 00 00 02 FF C0 00 00 00 00 00 03 00 47 00 00 00 00 00

通過對上述報文的分析，得到的遙調(diào)測控模塊配置數(shù)據(jù)如下:節(jié)點號:1；串口號:0；間隔地址:88。

配置完成后，在中調(diào)主站測試遙調(diào)功能時，登錄STATCOM系統(tǒng)主機監(jiān)控畫面的103通信模塊，可以檢測到正常的遙調(diào)報文:

接收節(jié)點數(shù)據(jù):01 03 00 00 00 00 00 00 00 00 01 51 C8 09 C0 03 00 00 00；

接收報文頭:68 2D 00 2D 00 68 01 05 C9 09 C0 00 6F 00 00 02 FF C0 00 00 00 00 00 03 00 47 00 00 00 00 00。

由此可以確認STATCOM系統(tǒng)中調(diào)主站遠方遙調(diào)下發(fā)定值運行模式通信調(diào)試完成。

3 STATCOM系統(tǒng)遠方控制模式試驗

遠方控制模式試驗的目的是檢查STATCOM遠方控制功能是否正常，STATCOM裝置能否按照中調(diào)指令進行控制和輸出。試驗分為遠方電壓控制模式試驗、遠方恒無功控制模式試驗及遠方電壓曲線控制模式試驗。試驗前應該確認:STATCOM的水冷系統(tǒng)運行正常，#1 STATCOM及#2 STATCOM處于待機狀態(tài)；各項參數(shù)按照要求設定；中調(diào)主站與STATCOM系統(tǒng)通信正?！，F(xiàn)場參數(shù)設定的方法為直接登錄STATCOM系統(tǒng)主機的裝置控制柜和系統(tǒng)控制柜調(diào)試界面，直接修改各項定值參數(shù)。

3.1 STATCOM遠方電壓控制模式試驗

500 k V水鄉(xiāng)站的STATCOM裝置直接掛接500 k V母線，遠動電壓控制與現(xiàn)場控制一樣，分為控制220 k V母線及500 k V母線兩種情況。現(xiàn)場測試方式為中調(diào)分別下發(fā)不同數(shù)值的220 kV電壓與500 k V電壓控制目標值，現(xiàn)場記錄STATCOM裝置輸出的無功值及電壓值，同時，測試中調(diào)下發(fā)電壓定值越限時STATCOM裝置的工作情況。

具體步驟:

(1）現(xiàn)場在系統(tǒng)主機控制柜畫面選擇遠方控制模式命令，中調(diào)主站下發(fā)控制目標為220 k V母線電壓值，控制目標為電壓，此時檢查和記錄STATCOM后臺顯示值是否與中調(diào)主站下發(fā)值一致。

(2）現(xiàn)場啟動STATCOM裝置運行，使STATCOM進入運行狀態(tài)。

(3）通知中調(diào)主站修改控制電壓的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場記錄各STATCOM裝置的輸出值及220 k V電壓的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場啟用“停止”命令，STATCOM退出運行(保持備用狀態(tài)）。

(4）中調(diào)主站下發(fā)控制目標為500 kV母線電壓值，控制目標為電壓，此時檢查和記錄STATCOM后臺顯示值是否與中調(diào)主站下發(fā)值一致。

(5）現(xiàn)場啟動STATCOM裝置運行，使STATCOM進入運行狀態(tài)。

(6）通知中調(diào)主站修改控制電壓的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場記錄各STATCOM裝置的輸出值及500 k V電壓的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場啟用“停止”命令，STATCOM退出運行(保持備用狀態(tài)）。

3.2 STATCOM遠方恒無功控制模式試驗

恒無功控制模式下，STATCOM按照給定的無功定值進行輸出。在遠方恒無功控制模式中，中調(diào)主站通過復用遠動通道，應用遙調(diào)命令功能下發(fā)無功定值，測試STATCOM的輸出。

具體步驟:

(1）現(xiàn)場在系統(tǒng)主機控制柜畫面選擇遠方控制模式命令，中調(diào)主站下發(fā)穩(wěn)態(tài)無功控制模式選擇、無功給定值等信息數(shù)據(jù)，檢查后臺顯示是否一致。

(2）現(xiàn)場啟動STATCOM裝置運行，使STATCOM進入運行狀態(tài)，現(xiàn)場記錄檢查STATCOM工控機后臺無功輸出數(shù)據(jù)是否與中調(diào)主站下發(fā)值一致。

(3）中調(diào)主站遙調(diào)修改控制無功值，記錄STATCOM工控機后臺無功輸出數(shù)據(jù)。

3.3 STATCOM遠方電壓曲線控制模式試驗

在遠方控制模式下，一般應用電壓曲線控制模式，系統(tǒng)按照中調(diào)給定的電壓曲線進行自動控制。電壓曲線分為500 k V電壓曲線及220 k V電壓曲線，按照電壓上下限值及今天明天計劃值，每一電壓等級可以分為4條曲線。STATCOM系統(tǒng)應用網(wǎng)絡通信，通過IEC104規(guī)約與中調(diào)主站進行通信，從而實現(xiàn)遠方電壓曲線控制模式。

具體步驟:

(1）現(xiàn)場設定遠方控制模式，中調(diào)主站下發(fā)控制目標為220 k V電壓、電壓曲線數(shù)據(jù)信息，檢查后臺是否按照給定值改變。

(2）現(xiàn)場啟動STATCOM裝置運行，使#1 STATCOM、#2 STATCOM進入運行狀態(tài)。

(3）每5 min一次記錄異常220 k V電壓、STATCOM輸出無功值，檢查是否與中調(diào)給定值一致。

(4）現(xiàn)場啟用“停止”命令，STATCOM退出運行(保持備用狀態(tài)）。

(5）中調(diào)主站下發(fā)控制目標為500 k V電壓、電壓曲線數(shù)據(jù)信息，檢查后臺是否按照給定值改變。

(6）現(xiàn)場啟動STATCOM裝置運行，使#1 STATCOM、#2 STATCOM進入運行狀態(tài)。

(7）每5 min一次記錄異常500 kV電壓、STATCOM輸出無功值，檢查是否與中調(diào)給定值一致。

(8）現(xiàn)場啟用“停止”命令，STATCOM退出運行(保持備用狀態(tài)）。

4 結(jié)語

500 kV水鄉(xiāng)站是全球首個直接掛靠500 k V母線的STATCOM 工程，也是首個嚴格按照技術(shù)規(guī)范調(diào)試驗收的STATCOM工程項目。對于自動化專業(yè)和STATCOM 遠方控制模式的技術(shù)規(guī)范下的調(diào)試驗收，缺乏有效的現(xiàn)場調(diào)試及試驗經(jīng)驗，本文總結(jié)了STATCOM 中調(diào)遠方控制模式的通信調(diào)試方法及遠控試驗實施方法，通過應用各種快速測試手段，在500 k V水鄉(xiāng)站STATCOM 工程現(xiàn)場解決多個技術(shù)難點，在短短的20個工作日完成全部STATCOM 工程自動化專業(yè)所有驗收工作，為500 k V水鄉(xiāng)站STATCOM 提前投運作出了應有的貢獻。同時，本文所述通信調(diào)試及遠方控制試驗現(xiàn)場工程實踐，極大地豐富了STATCOM 系統(tǒng)二次系統(tǒng)調(diào)試及試驗的內(nèi)容。

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[2]李春華，黃偉雄.南方電網(wǎng)200 Mvar鏈式STATCOM系統(tǒng)控制策略[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，37(3）

[3]紀勇.靜止同步補償器(STATCOM）的原理與實現(xiàn)[M].北京:中國電力出版社，2005

2014-10-15

李澤時(1975—），男，廣東東莞人，工程師，研究方向:變電站電力系統(tǒng)自動化。