楊智德，王宏杰，閆志輝，余高旺，李 剛，白申義

(許昌許繼軟件技術(shù)有限公司，河南 許昌 461000)

0 引言

近年來，隨著特高壓交直流電網(wǎng)的快速發(fā)展，遠(yuǎn)距離跨區(qū)輸電規(guī)模持續(xù)增長，新能源占比進(jìn)一步提升[1]，電網(wǎng)安全運(yùn)行面臨較大風(fēng)險(xiǎn)?；趥鹘y(tǒng)交流系統(tǒng)形成的認(rèn)識(shí)方法、防御理念、控制技術(shù)和管控措施，已難以適應(yīng)特高壓交直流電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)踐的要求，需要統(tǒng)籌電網(wǎng)資源與負(fù)荷綜合配置，提高電網(wǎng)特高壓故障應(yīng)急響應(yīng)能力。在鞏固、加強(qiáng)、拓展傳統(tǒng)電網(wǎng)三道防線的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了多目標(biāo)控制、多資源統(tǒng)籌和多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)的高可靠性、高安全性的大電網(wǎng)安全綜合防御體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)可切負(fù)荷資源的統(tǒng)籌管理[2]。

精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)是特高壓交直流電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)的重要組成部分[3]。在特高壓直流故障初期，頻率快速下降，受端電網(wǎng)需要有效控制大量負(fù)荷。在低周減載動(dòng)作前，調(diào)控中心需要通過負(fù)荷管理系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)控，并快速切除可中斷負(fù)荷，以阻止頻率繼續(xù)跌落，避免大量拉限線路、變電站等造成較大的社會(huì)影響。

傳統(tǒng)的切負(fù)荷控制技術(shù)，以切除主變負(fù)荷和高壓負(fù)荷線為主，對(duì)用戶影響大、可控制站點(diǎn)少、可選擇容量小，實(shí)施困難。在目前政策和社會(huì)容忍的范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的大規(guī)模切負(fù)荷已不具備實(shí)際應(yīng)用條件[4-6]。

精準(zhǔn)負(fù)荷控制技術(shù)具有點(diǎn)多面廣、選擇性強(qiáng)、響應(yīng)時(shí)間快、對(duì)用戶用電影響小的優(yōu)勢，通過與傳統(tǒng)負(fù)荷控制系統(tǒng)的協(xié)同作用，可滿足多直流換相失敗和閉鎖故障對(duì)大量切負(fù)荷的客觀要求，是保障過渡期電網(wǎng)安全的有效手段之一?；谝陨媳尘?，本文研制了精準(zhǔn)切負(fù)荷控制系統(tǒng)裝置。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)處于系統(tǒng)保護(hù)的第二道防線，用于協(xié)同電源、電網(wǎng)、用戶負(fù)荷的互濟(jì)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷資源的分類、分級(jí)、分區(qū)域管理[7]。精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。系統(tǒng)包括主站、子站、用戶側(cè)負(fù)控終端以及通信擴(kuò)展設(shè)備。主站選址為直流落點(diǎn)地區(qū)的關(guān)鍵500 kV站，用于接收總站下發(fā)的切負(fù)荷命令和子站上送的可切負(fù)荷信息，并按照優(yōu)先級(jí)以及控制策略進(jìn)行負(fù)荷分配、按策略下發(fā)切負(fù)荷命令。子站選址為各地級(jí)市負(fù)荷中心站，用于接收主站下發(fā)的切負(fù)荷命令、匯集本分區(qū)可切負(fù)荷量，按策略執(zhí)行主站下發(fā)的切負(fù)荷命令；通過通信擴(kuò)展設(shè)備負(fù)控終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)更多用戶站點(diǎn)負(fù)荷資源的控制[8]。用戶側(cè)負(fù)控終端收到子站下發(fā)的切負(fù)荷命令之后，直接執(zhí)行跳、合閘命令，同時(shí)采集負(fù)荷信息上傳子站主機(jī)。主站與子站之間的通信、子站與用戶側(cè)負(fù)控終端之間的通信主要依托同步數(shù)字體系(synchronous digital hierarchy,SDH)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接。

圖1 精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 方案設(shè)計(jì)

由于特殊的應(yīng)用場景和現(xiàn)場需求，精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的可控站點(diǎn)數(shù)目高達(dá)10萬個(gè)以上，故而要求整個(gè)系統(tǒng)必須滿足控制面廣、選擇性強(qiáng)的需求，以便維持大電網(wǎng)體系的穩(wěn)定性，最大限度地降低社會(huì)影響[9]。

研制的精準(zhǔn)負(fù)荷控制裝置不僅具有擴(kuò)展能力強(qiáng)、通信配置靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且裝置抗干擾能力強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)硬件全面自檢。該硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)同時(shí)適用于精準(zhǔn)負(fù)荷控制主站主機(jī)和子站主機(jī)，其硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。主機(jī)裝置具有2個(gè)可靈活部署的通信擴(kuò)展插件，分別支持不同傳輸速率的數(shù)據(jù)交互，完成主站主機(jī)與子站主機(jī)的策略下發(fā)和執(zhí)行功能。每一個(gè)通信擴(kuò)展插件分別可以擴(kuò)展8個(gè)數(shù)據(jù)交互接口。每臺(tái)通信擴(kuò)展設(shè)備可擴(kuò)展30個(gè)負(fù)控終端用戶接口，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)可控站點(diǎn)的最大化，滿足點(diǎn)多面廣的需求。1臺(tái)主站主機(jī)裝置可接入8個(gè)子站主機(jī)。1臺(tái)子站主機(jī)裝置可接入8個(gè)通信擴(kuò)展設(shè)備。1臺(tái)通信擴(kuò)展設(shè)備可擴(kuò)展30個(gè)用戶側(cè)負(fù)控終端。因此，1臺(tái)主站主機(jī)可對(duì)1 920個(gè)用戶負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，從而最大程度地滿足現(xiàn)場應(yīng)用。

圖2 硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

3 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

精準(zhǔn)負(fù)荷控制的硬件設(shè)計(jì)基本思想是基于高速、可靠的低電壓差分信號(hào)串行總線及以太網(wǎng)接口，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，開發(fā)通用的總線背板和插件板，設(shè)計(jì)接口和交互機(jī)制。板間采用以太網(wǎng)進(jìn)行通信連接，搭建一個(gè)通用的精準(zhǔn)負(fù)荷控制裝置的硬件平臺(tái)，硬件方案采用多CPU插件結(jié)構(gòu)，硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖3所示。數(shù)據(jù)處理CPU作為總線處理單元，主要提供冗余2 MB接口，完成高階數(shù)據(jù)鏈路控制(high level data link control,HDLC)通信報(bào)文的接收，以及切負(fù)荷命令的接收和發(fā)送，數(shù)據(jù)處理CPU接收到的通信報(bào)文經(jīng)過預(yù)處理后再發(fā)給保護(hù)邏輯運(yùn)算CPU插件。邏輯運(yùn)算CPU作為主控單元，通過背板以太網(wǎng)口接收網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口(network protocol interface,NPI)傳送來的報(bào)文信息，結(jié)合不同的控制措施和策略，實(shí)現(xiàn)邏輯判定。通信插件實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)裝置的管理、人機(jī)界面與調(diào)度監(jiān)控通信等功能。通信插件使用內(nèi)部百兆以太網(wǎng)接口接收邏輯運(yùn)算CPU插件的數(shù)據(jù)，通過并行總線與裝置顯示液晶通信。該插件具有3路百兆以太網(wǎng)接口。

圖3 硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

4 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)

4.1 軟件架構(gòu)

精準(zhǔn)負(fù)荷控制裝置的軟件功能主要在主CPU中實(shí)現(xiàn)，分為平臺(tái)模塊和應(yīng)用模塊。平臺(tái)模塊與應(yīng)用模塊配合完成裝置主CPU功能。各個(gè)插件之間的數(shù)據(jù)流向如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)流向圖

主CPU插件的應(yīng)用程序與平臺(tái)程序之間通過接口調(diào)用交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)置或者獲取平臺(tái)數(shù)據(jù)庫數(shù)值(見圖4中數(shù)據(jù)流①、②)。數(shù)據(jù)流③、④、⑨均采用內(nèi)部通信協(xié)議，其中數(shù)據(jù)流③為主CPU發(fā)送的狀態(tài)信息、模擬量信息，數(shù)據(jù)流④為人機(jī)接口的控制命令，數(shù)據(jù)流⑨為采集到的開關(guān)量信息。數(shù)據(jù)流⑤、⑥、⑦、⑧均采用以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)，其中數(shù)據(jù)流⑤、⑦為主機(jī)下發(fā)的控制命令或心跳報(bào)文，數(shù)據(jù)流⑥、⑧為接收下一級(jí)站點(diǎn)裝置上送的負(fù)荷量值和狀態(tài)信息。

以主站主機(jī)裝置為例，CPU程序軟件架構(gòu)如圖5所示。平臺(tái)程序主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)、輸入量采集、平臺(tái)對(duì)時(shí)服務(wù)等CPU板與各個(gè)插件之間的數(shù)據(jù)交互。應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)處理主機(jī)下行控制策略邏輯、處理子機(jī)上行數(shù)據(jù)以及制造報(bào)文規(guī)范(manufacturing message specification,MMS)數(shù)據(jù)上送等。

圖5 CPU程序軟件架構(gòu)圖

4.2 控制策略

控制策略是整個(gè)精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)了分發(fā)控制策略的主要功能，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)人機(jī)接口(human machine interfale,HMI)和向下一級(jí)站點(diǎn)發(fā)送控制命令。

以主站主機(jī)裝置為例，控制策略流程如圖6所示。主站主機(jī)收到上一級(jí)站點(diǎn)裝置發(fā)送來的2 MB數(shù)據(jù)后，先按照HDLC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解包，得到需切負(fù)荷信息；再依據(jù)采集到的可切負(fù)荷量和各子站優(yōu)先級(jí)，按照最優(yōu)控制策略打包命令報(bào)文，并將其下發(fā)至子站主機(jī)。子站主機(jī)裝置的下行控制策略處理邏輯與上述類似。這種按照優(yōu)先級(jí)處理的控制策略，充分考慮了調(diào)控中心對(duì)用戶側(cè)負(fù)荷信息的分區(qū)、分域、分時(shí)調(diào)控，避免了大面積掉電造成的社會(huì)影響；各個(gè)站點(diǎn)之間的報(bào)文接收均按照HDLC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組包解包，減少了傳輸過程可能出現(xiàn)的誤碼率；另外，每個(gè)精準(zhǔn)負(fù)荷控制裝置都設(shè)置有唯一的地址碼，按照HDLC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)的報(bào)文包含目的地址，嚴(yán)格地控制報(bào)文走向，能使得控制命令精確、快速到達(dá)終端設(shè)備，大大提高了精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。

圖6 控制策略流程圖

5 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

5.1 通信報(bào)文多重校驗(yàn)防誤機(jī)制

精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)各級(jí)站點(diǎn)裝置對(duì)接收到的報(bào)文信息進(jìn)行多重防誤校驗(yàn)。下行數(shù)據(jù)處理流程如圖7所示。

圖7 下行數(shù)據(jù)處理流程圖

校驗(yàn)內(nèi)容包括循環(huán)冗余校驗(yàn)(cyclic redundancy check,CRC)校驗(yàn)、報(bào)文頭校驗(yàn)、報(bào)文尾校驗(yàn)、報(bào)文長度校驗(yàn)、報(bào)文特征碼校驗(yàn)、報(bào)文地址校驗(yàn)、報(bào)文和校驗(yàn)。同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測接收?qǐng)?bào)文幀數(shù)、丟幀數(shù)、誤碼率等關(guān)鍵信息。對(duì)于接收到切負(fù)荷命令報(bào)文，經(jīng)連續(xù)多幀確認(rèn)后再輸出。采用多種防誤機(jī)制，從各方面確保站間通信報(bào)文的正確性，排除異常報(bào)文對(duì)系統(tǒng)的干擾，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

5.2 基于FPGA的HDLC協(xié)議實(shí)現(xiàn)技術(shù)

HDLC協(xié)議采用基于現(xiàn)場可編程門陣列(field-programmable gate array，F(xiàn)PGA)硬件編程實(shí)現(xiàn)，可以反復(fù)編程，兼顧速度和靈活性。在FPGA上實(shí)現(xiàn)的HDLC協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)流的采集、發(fā)送，HDLC協(xié)議的解析、構(gòu)造，CRC碼的生成、驗(yàn)證都是并行處理的。利用FPGA具有的重裝載功能，可以在內(nèi)部靈活實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字電路設(shè)計(jì)，甚至可以動(dòng)態(tài)改變內(nèi)部設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)不同的功能。

HDLC幀數(shù)據(jù)收/發(fā)控制器結(jié)構(gòu)如圖8所示。HDLC發(fā)送端接收總線上的并行數(shù)據(jù)(內(nèi)容字段)，經(jīng)過功能模塊處理按照HDLC幀格式串行輸出。其結(jié)構(gòu)由四個(gè)功能模塊和幀數(shù)據(jù)發(fā)送控制器組成，并行數(shù)據(jù)通過并串轉(zhuǎn)換模塊輸出，在CRC16校驗(yàn)?zāi)K中產(chǎn)生16 bit的校驗(yàn)位附著于后，經(jīng)過插零、添加標(biāo)志字段，最終完成HDLC幀格式數(shù)據(jù)輸出。

圖8 HDLC協(xié)議收/發(fā)控制器結(jié)構(gòu)圖

HDLC接收端從外部管腳獲得幀數(shù)據(jù)，按照幀格式進(jìn)行解析，得到內(nèi)容字段發(fā)送至FPGA內(nèi)部總線上。接收端通過識(shí)別外部數(shù)據(jù)的標(biāo)志位字段，將幀數(shù)據(jù)采集到先進(jìn)先出(first input first output,FIFO)采集模塊中，完成一幀數(shù)據(jù)采集后在刪零模塊對(duì)多余的零進(jìn)行刪除，并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC驗(yàn)證，然后將數(shù)據(jù)放置的數(shù)據(jù)總線上?；贔PGA的HDLC協(xié)議實(shí)現(xiàn)技術(shù)能夠均衡整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷，保證多個(gè)通道的通信可靠性和實(shí)時(shí)性。

5.3 毫秒級(jí)快速切除可中斷負(fù)荷實(shí)現(xiàn)技術(shù)

基于精準(zhǔn)負(fù)控控制系統(tǒng)在1.667 ms 內(nèi)實(shí)現(xiàn)一次數(shù)據(jù)與命令交換的技術(shù)要求。裝置的通信插件CPU及策略CPU均設(shè)計(jì)了定間隔中斷任務(wù)處理機(jī)制，用于處理通信數(shù)據(jù)接收及發(fā)送，裝置啟動(dòng)判別及切負(fù)荷控制策略執(zhí)行任務(wù)。策略CPU在中斷任務(wù)獲取通信數(shù)據(jù)時(shí)，為了防止緩存區(qū)中數(shù)據(jù)被覆蓋造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)讀取時(shí)鎖定數(shù)據(jù)緩存區(qū)的功能。當(dāng)數(shù)據(jù)讀完后自動(dòng)解鎖，可有效保證策略功能的可靠性?；谠撝袛嗳蝿?wù)的處理機(jī)制，保證了精準(zhǔn)負(fù)荷控制主站及子站裝置處理以下流程的時(shí)間不超過10 ms：接收到第一幀有效的控制命令，經(jīng)連續(xù)三幀有效確認(rèn)觸發(fā)裝置啟動(dòng)，執(zhí)行切負(fù)荷控制策略，控制命令下發(fā)?？紤]站間通信最大延時(shí)，從精準(zhǔn)負(fù)荷控制主站接收到總站第一幀有效控制命令到負(fù)控終端跳負(fù)荷線路開關(guān)的繼電器節(jié)點(diǎn)出口的最大用時(shí)不超過100 ms。

圖9 通信數(shù)據(jù)處理機(jī)制圖

5.4 多通道并行處理技術(shù)

精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)設(shè)備采用了基于FPGA的快速輪詢方法。其子站按照1.667 ms的間隔，定時(shí)輪詢所有配置的2 MB數(shù)據(jù)。光纖接口，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)；根據(jù)端口標(biāo)志打包數(shù)據(jù)并通過內(nèi)部高速串口發(fā)給通信CPU插件FPGA。通信CPU的FPGA對(duì)各擴(kuò)展板卡傳送的數(shù)據(jù)解碼，并增加擴(kuò)展板卡編號(hào)；然后，打包數(shù)據(jù)，按照500 μs的定時(shí)間隔通過100 MB以太網(wǎng)口將其發(fā)送至主站；發(fā)送完成后，將數(shù)據(jù)發(fā)送標(biāo)簽置1，同時(shí)將FPGA緩存區(qū)中數(shù)據(jù)清除，避免相同數(shù)據(jù)包重復(fù)發(fā)送。對(duì)于子站下發(fā)的控制命令，應(yīng)用程序?qū)⒃撁顢?shù)據(jù)包封裝，通過通信接口擴(kuò)展裝置分包，以1.667 ms的間隔依次向?qū)?yīng)板卡發(fā)送控制命令。負(fù)控終端接收到控制命令后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗(yàn)，確認(rèn)無誤后從對(duì)應(yīng)的端口輸出。

整個(gè)精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)設(shè)備的通信插件均采用多通道并行處理技術(shù)，不僅保證了整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收及發(fā)送的同步性，而且提高了通信數(shù)據(jù)的處理效率。對(duì)通信插件接收的通信數(shù)據(jù)采取并行接收，校驗(yàn)打包后通過裝置內(nèi)部的高速串口或以太網(wǎng)口傳給對(duì)應(yīng)的CPU插件，有效提高了通信數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性能。

5.5 就地頻率判別技術(shù)

為了防止協(xié)控總站向精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)主站誤發(fā)切負(fù)荷命令，在切負(fù)荷主站、切負(fù)荷子站增加頻率就地判據(jù)，作為執(zhí)行協(xié)控總站切負(fù)荷控制的輔助判別條件。切負(fù)荷主站及子站的從機(jī)裝置接入變電站內(nèi)最高等級(jí)的母線電壓[10]，用于測量系統(tǒng)電網(wǎng)頻率。

當(dāng)切負(fù)荷主站收到協(xié)控總站向下發(fā)的切負(fù)荷命令，同時(shí)就地測量的系統(tǒng)頻率低于設(shè)定的頻率定值時(shí)，主站執(zhí)行切負(fù)荷命令；當(dāng)切負(fù)荷子站收到主站下發(fā)的切負(fù)荷命令，同時(shí)滿足子站就地頻率判別條件時(shí)，子站執(zhí)行切負(fù)荷命令。

裝置在切負(fù)荷動(dòng)作邏輯及恢復(fù)負(fù)荷動(dòng)作邏輯中增加低頻及頻率滑差判斷功能，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需求選擇此判別功能是否投入。若投入，則進(jìn)行5 s的判別，5 s內(nèi)就地判據(jù)不滿足，則認(rèn)為本次切負(fù)荷條件不滿足，閉鎖本次切負(fù)荷動(dòng)作，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)作的可靠性。同時(shí)，裝置增加了低頻欠量返回系數(shù)，可防止因狀態(tài)抖動(dòng)帶來的頻繁切負(fù)荷事件，以增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5.6 負(fù)荷恢復(fù)機(jī)制

為保證區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的正常運(yùn)行、減小長時(shí)間停電帶來的負(fù)面社會(huì)影響，精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)裝置已具備負(fù)荷恢復(fù)機(jī)制。主站主機(jī)裝置下發(fā)切負(fù)荷命令之后，若本地系統(tǒng)頻率恢復(fù)正常，主站主機(jī)裝置會(huì)向子站主機(jī)裝置發(fā)出負(fù)荷恢復(fù)的命令。當(dāng)子站收到主站下發(fā)恢復(fù)負(fù)荷命令時(shí)，會(huì)進(jìn)行子站就地頻率再判別。若就地頻率恢復(fù)正常，則向用戶側(cè)下發(fā)負(fù)荷恢復(fù)的命令；若就地頻率未滿足設(shè)置條件，則子站不執(zhí)行負(fù)荷恢復(fù)。

同時(shí)，子站主機(jī)裝置具備記憶切負(fù)荷對(duì)象的功能，子站主機(jī)裝置收到恢復(fù)負(fù)荷命令時(shí)，會(huì)根據(jù)記憶的信息，對(duì)已切除負(fù)荷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程恢復(fù)。這種負(fù)荷恢復(fù)機(jī)制能最大程度地減少斷電時(shí)間、降低社會(huì)負(fù)面影響，能更好地適應(yīng)現(xiàn)在社會(huì)的需求。

5.7 邏輯可視化實(shí)現(xiàn)平臺(tái)技術(shù)

精準(zhǔn)負(fù)荷控制裝置軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并、處理，對(duì)接收到的上層數(shù)據(jù)幀進(jìn)行正確解析，按解析出的信息完成正確的動(dòng)作；保護(hù)源代碼完全由可視化邏輯設(shè)計(jì)工具自動(dòng)生成，正確率達(dá)100%，杜絕人為原因產(chǎn)生的軟件缺陷。

軟件通過分層、模塊化和元件化的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)部元件級(jí)、模塊級(jí)和總線級(jí)三級(jí)監(jiān)視點(diǎn)，可以監(jiān)視裝置內(nèi)部任何一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置內(nèi)部邏輯的監(jiān)測與回放。

6 試驗(yàn)及結(jié)果

在實(shí)際應(yīng)用中，整個(gè)精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)要求主站、子站的下行控制命令處理耗時(shí)(從接收到切負(fù)荷指令到發(fā)出下行控制切負(fù)荷指令)分別不超過30 ms、20 ms，各負(fù)控終端的動(dòng)作報(bào)文出口時(shí)間不超過300 ms，整組動(dòng)作報(bào)文出口時(shí)間不超過650 ms。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證已研制的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)裝置的性能，在國家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心開普實(shí)驗(yàn)室及公司中試部，對(duì)已研制的裝備進(jìn)行了試驗(yàn)。動(dòng)作時(shí)間測試結(jié)果如表1所示。

表1 動(dòng)作時(shí)間測試結(jié)果

所研制的精準(zhǔn)負(fù)荷裝置采用分層、分級(jí)處理方式，策略精準(zhǔn)，同時(shí)具備過切、欠切模式，滿足現(xiàn)場工程配置需求。由表1可以看出，從總站下發(fā)切負(fù)荷命令開始，主站約5 ms可作出響應(yīng)，子站約3 ms作出響應(yīng)，精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)整組動(dòng)作時(shí)間不超過45 ms，系統(tǒng)整體動(dòng)作時(shí)間不大于100 ms，完全滿足毫秒級(jí)快速控制切負(fù)荷的應(yīng)用需求。

研制的精準(zhǔn)負(fù)荷控制裝置順利通過型式試驗(yàn)，所檢各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并最終通過中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)產(chǎn)品成果技術(shù)鑒定。

7 結(jié)束語

隨著電能需求的日益增長、特高壓交直流電網(wǎng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行特征發(fā)生重大變化，傳統(tǒng)的切負(fù)荷技術(shù)有一定的局限性。目前同行業(yè)內(nèi)各個(gè)廠家均在研制新的切負(fù)荷技術(shù)[10-12]，以適應(yīng)系統(tǒng)保護(hù)、占領(lǐng)市場份額。

本文研制的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)裝置采用科學(xué)合理的軟硬件架構(gòu)，采取切負(fù)荷控制策略，使用HDLC協(xié)議格式報(bào)文交互，減少了誤碼率，提高了可靠性。未來，為應(yīng)對(duì)特高壓直流閉鎖故障導(dǎo)致的頻率跌落，精準(zhǔn)控制切負(fù)荷技術(shù)必將得到廣泛應(yīng)用；而采用無線網(wǎng)絡(luò)輔助，還可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性。在智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)(D5000)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)監(jiān)測與調(diào)控的同時(shí)，構(gòu)建控制功能相對(duì)獨(dú)立、實(shí)時(shí)、緊急、閉環(huán)的安全綜合防御體系，進(jìn)一步健全系統(tǒng)保護(hù)勢在必行。