唐琦

(國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司,福建福州 350000)

地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)原理

唐琦

(國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司,福建福州 350000)

研究仿真系統(tǒng)是為了能適應(yīng)地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)在及未來發(fā)展變化的需要,能滿足電網(wǎng)調(diào)度人員的培訓(xùn)及聯(lián)合反事故演習(xí)需要,能滿足運(yùn)行方式、繼電保護(hù)等專業(yè)人員對(duì)電網(wǎng)的進(jìn)行研究的需求。系統(tǒng)基于已有的EMS系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)電網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)(DTS)。DTS系統(tǒng)可直接取用SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并提供必要的軟件如SCADA數(shù)據(jù)接口和狀態(tài)估計(jì)程序,與EMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接。系統(tǒng)采用開放分布式設(shè)計(jì)[1],可全面模擬地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度職責(zé)范圍內(nèi)的設(shè)備,包括:220kV、110kV、35kV、10kV等網(wǎng)架及相關(guān)的電力設(shè)備及運(yùn)行情況,可以準(zhǔn)確模擬電網(wǎng)在各種運(yùn)行方式以及事故情況下系統(tǒng)的潮流分布和變化過程,可以準(zhǔn)確地模擬各種二次設(shè)備的動(dòng)作過程,實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度值班員的培訓(xùn),以及對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)過程的分析研究。

電網(wǎng) 調(diào)度員 系統(tǒng)原理

DTS系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是仿真系統(tǒng)的真實(shí)性、一致性、靈活性、開放性和實(shí)用性。仿真范圍為地區(qū)電網(wǎng)管轄范圍,即220kV、110kV、35kV、10kV等電壓等級(jí)相應(yīng)的電源及電網(wǎng)運(yùn)行方式。實(shí)際的電網(wǎng)和調(diào)度系統(tǒng),通過遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備采集電力系統(tǒng)中各電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(如頻率、潮流、電壓、開關(guān)狀態(tài)、繼電保護(hù)信號(hào)和事故信號(hào)等),通過通信通道送到調(diào)度室的實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)上,調(diào)度員坐在調(diào)度室中,面對(duì)由數(shù)據(jù)采集監(jiān)控(SCADA)和EMS高級(jí)應(yīng)用軟件共同組成的EMS系統(tǒng),完成對(duì)實(shí)際電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析決策。而DTS系統(tǒng)就好似實(shí)際電網(wǎng)及調(diào)度系統(tǒng)的“鏡像系統(tǒng)”[2]。

附圖1給出了DTS軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。其中,“學(xué)員臺(tái)”模擬了控制中心的EMS功能,它一般是由實(shí)際EMS軟件系統(tǒng)的完整拷貝和模擬的EMS硬件系統(tǒng)所組成?！敖虇T臺(tái)”則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)仿真支持(包括:教員操作臺(tái)、教案的制作與管理、仿真過程控制、事件處理器、仿真時(shí)鐘等功能)、電力系統(tǒng)模型、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)模型以及仿真運(yùn)行評(píng)估等功能。

在“教員臺(tái)”上,電力系統(tǒng)仿真服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真,各種仿真功能的時(shí)間均嚴(yán)格統(tǒng)一在仿真時(shí)鐘下。DTS啟動(dòng)初始化時(shí),可在教案庫中指定某一教案作為電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況,而電力系統(tǒng)模型按照指定在教案初始條件中的負(fù)荷/發(fā)電曲線以及指定在事件表中的操作事件等運(yùn)行工況來運(yùn)行。各種教案由教案制作與管理模塊統(tǒng)一制作和管理。

電力系統(tǒng)模型和事件處理器一起共同構(gòu)成了電力系統(tǒng)仿真服務(wù)器。在正常情形下,事件處理器每隔5秒鐘周期性地驅(qū)動(dòng)電力系統(tǒng)模型,來計(jì)算系統(tǒng)潮流和周期內(nèi)的長期動(dòng)態(tài)過程。當(dāng)有操作或事故等事件發(fā)生時(shí),事件處理器完成事件的接收、處理并負(fù)責(zé)立即驅(qū)動(dòng)電力系統(tǒng)模型的仿真計(jì)算,以確保對(duì)事件響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。

圖1 DTS軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

DTS中的電力系統(tǒng)模型包括穩(wěn)態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型兩部分。穩(wěn)態(tài)模型考慮系統(tǒng)操作或調(diào)整后電網(wǎng)潮流的變化和系統(tǒng)頻率變化,采用動(dòng)態(tài)潮流算法來模擬,不考慮機(jī)電暫態(tài)過程,可用穩(wěn)態(tài)電量來啟動(dòng)自動(dòng)裝置,并用邏輯方法來模擬繼電保護(hù),這種模型考慮了中長期動(dòng)態(tài)過程,主要應(yīng)用于調(diào)度員培訓(xùn)、運(yùn)行方式安排和反事故演習(xí)等。動(dòng)態(tài)模型考慮故障或操作后發(fā)電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)變化過程,可用暫態(tài)變化過程中電量值來啟動(dòng)自動(dòng)裝置和繼電保護(hù),這種模型考慮了暫態(tài)過程,主要應(yīng)用于運(yùn)行方式研究、事故分析和繼電保護(hù)校核等。

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)模型[3]包括:量測、RTU和通道等環(huán)節(jié),它根據(jù)電力系統(tǒng)中真實(shí)的測點(diǎn)分布和量測類型,以模擬的RTU結(jié)構(gòu),每隔5秒鐘從電力系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中采集一次遙測、遙信等數(shù)據(jù),逼真模擬運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)據(jù)采集結(jié)果的影響,并通過網(wǎng)絡(luò)通訊以死區(qū)傳送或變位傳送的方式向“學(xué)員臺(tái)”發(fā)送采集數(shù)據(jù),同時(shí)接收和處理由“學(xué)員臺(tái)”下達(dá)的遙調(diào)／遙控命令,通過事件處理器,作用到電力系統(tǒng)模型上。

仿真運(yùn)行評(píng)估系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)評(píng)估:報(bào)告系統(tǒng)的功率、電壓、電流和頻率越限的情況、失電情況、網(wǎng)損情況等,以供教員在評(píng)估學(xué)員水平時(shí)參考,并提供新穎的培訓(xùn)評(píng)估打分功能,教員可根據(jù)培訓(xùn)教案的難易確定基準(zhǔn)分,計(jì)算機(jī)根據(jù)培訓(xùn)過程中電網(wǎng)運(yùn)行的誤操作情況、供電可靠性、安全性、電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面的調(diào)度失誤自動(dòng)分門別類打分,并給出評(píng)估報(bào)告。

本文通過研究地調(diào)在調(diào)度管理職能與日常工作、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)等方面,開發(fā)面向地區(qū)電網(wǎng)的DTS系統(tǒng)。所開發(fā)的系統(tǒng)由支撐系統(tǒng)、電力系統(tǒng)模型、教學(xué)員系統(tǒng)和控制中心模型等4部分組成,該系統(tǒng)在功能、算法和應(yīng)用方法等方面都具有重要的地區(qū)電網(wǎng)管理的特色。本系統(tǒng)可以模擬電力網(wǎng)絡(luò)、用戶界面及電力系統(tǒng)行為,從而為調(diào)度員實(shí)踐在系統(tǒng)正常、異常運(yùn)行操作提供一個(gè)逼真的模擬環(huán)境。它還可用于調(diào)度員深造、工程研究、電力系統(tǒng)模型研究、各項(xiàng)離線的EMS功能以及操作步驟的預(yù)演、日常事故預(yù)想的演練等等。

[1]賈建赴,李井陽,魏眾.吉林省電網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].吉林電力,2000(4):15.

[2]閻曉丁,于志新,荊宇,劉海生,等.調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的功能要求和設(shè)計(jì)原則[J].河北電力技術(shù),2003(3):22.

[3]呂利軍,劉志偉,楊建榮等.大同電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的建設(shè)[J].山西電力,2004(8):68.