謝 卿

(國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司西安供電公司，陜西 西安 710032)

0 引言

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，電網(wǎng)運(yùn)行特性日益復(fù)雜,電網(wǎng)負(fù)荷急速增長(zhǎng)，電網(wǎng)安全隱患也在增長(zhǎng)，若不能得到及時(shí)合理的控制，甚至?xí)l(fā)生主變跳閘等事故，引起較大范圍用戶(hù)停電，影響電網(wǎng)正常運(yùn)行。因此，急需增強(qiáng)避免事故發(fā)生的能力，尤其是在事故緊急狀態(tài)下電網(wǎng)事故的應(yīng)急處理能力。

為加快事故發(fā)生后系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行的速度，提高事故緊急情況下調(diào)控機(jī)構(gòu)對(duì)負(fù)荷控制的精準(zhǔn)度和時(shí)效性，需要研究電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行中負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制技術(shù)，以提升工作效率，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，提高供電質(zhì)量。

1 技術(shù)方案

1.1 技術(shù)架構(gòu)

電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行中調(diào)度控制系統(tǒng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制技術(shù)方案涉及調(diào)控主站、變電站，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫鎯?nèi)容，技術(shù)架構(gòu)如圖1 所示?？傮w技術(shù)功能要求如下。

(1) 調(diào)控主站負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能應(yīng)遵循一體化的原則，基于現(xiàn)有調(diào)度控制系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)的模型管理、數(shù)據(jù)采集與交換、人機(jī)界面、權(quán)限管理等功能模塊，實(shí)現(xiàn)批量控制負(fù)荷序列的維護(hù)管理、智能選線、快速并發(fā)控制及操作統(tǒng)計(jì)等功能。

(2) 變電站端設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足Q/GDW 231，Q/GDW 678，Q/GDW 679 等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

（3）調(diào)控主站負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制模塊操作各環(huán)節(jié)都應(yīng)遵循國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)第14 號(hào)令、國(guó)能安全[2015] 36 號(hào)、Q/GDW 1680.36 的要求，調(diào)控主站與變電站的數(shù)據(jù)傳輸通道應(yīng)安全可靠、冗余配置，網(wǎng)絡(luò)通道應(yīng)采用縱向加密方式；應(yīng)具備控制命令傳輸?shù)娜^(guò)程安全認(rèn)證機(jī)制。

1.2 系統(tǒng)部署方案

系統(tǒng)在智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)之上，擴(kuò)展負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制應(yīng)用，主要提供包括負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制維護(hù)管理、智能選線、控制執(zhí)行、用戶(hù)權(quán)限管理、多態(tài)功能、操作統(tǒng)計(jì)功能以及信息轉(zhuǎn)發(fā)功能等，具體如圖2 所示。

圖1 負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)功能需求，對(duì)于調(diào)度控制系統(tǒng)，需要融合負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制業(yè)務(wù)所需擴(kuò)展調(diào)度控制系統(tǒng)模型，容納負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制模型信息，從而形成一體的電網(wǎng)模型；需要在調(diào)度控制系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)之上擴(kuò)展負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制應(yīng)用，通過(guò)SOA 總線與調(diào)度控制系統(tǒng)的其他應(yīng)用進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)模型、圖形、數(shù)據(jù)的共享以及操作的交互；需要對(duì)調(diào)度控制系統(tǒng)的人機(jī)界面進(jìn)行改造，嵌入負(fù)荷控制系統(tǒng)的相關(guān)界面，實(shí)現(xiàn)一體的界面操作，達(dá)到負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制的功能需求，具體結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

2 功能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

2.1 限電策略的自動(dòng)生成

系統(tǒng)支持在進(jìn)行負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制時(shí)，自動(dòng)生成限電策略。根據(jù)限電區(qū)域、限電負(fù)荷量、限電序位表以及實(shí)時(shí)潮流和負(fù)荷自動(dòng)生成限電策略。在生成策略時(shí)應(yīng)考慮既要滿(mǎn)足拉荷需求，又要考慮不誤拉重要保供電線路。系統(tǒng)在生成限電策略時(shí)，可以選擇按照序位表上的順序依次限電直至滿(mǎn)足目標(biāo)限荷值要求，也可以在限電區(qū)域范圍內(nèi)選擇最接近目標(biāo)限荷值的限電策略，或者按照從大到小或從小到大原則選擇控制策略。圖4 為自動(dòng)生成限電策略流程圖。限電策略自動(dòng)生成時(shí)，具有識(shí)別不具備斷開(kāi)條件的斷路器的功能，如下列情況應(yīng)自動(dòng)排除在限電策略外。

(1) 斷路器處于分位。

(2) 斷路器所帶負(fù)荷為零(即處于空送狀態(tài))。

圖2 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能軟件架構(gòu)

(3) 斷路器處于閉鎖狀態(tài)，如斷路器有缺陷不能斷開(kāi)、該條線路有保供電任務(wù)等情況。

第(3)點(diǎn)中，系統(tǒng)應(yīng)開(kāi)放應(yīng)用窗口，輸入閉鎖狀態(tài)的斷路器，設(shè)置閉鎖時(shí)間，并設(shè)置操作權(quán)限。

圖3 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能軟件結(jié)構(gòu)

2.2 批量操作執(zhí)行

負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制批量操作針對(duì)符合拉路序位表進(jìn)行批量操作執(zhí)行。執(zhí)行應(yīng)從快速、安全兩方面來(lái)考慮。“快速”考慮不同變電站的開(kāi)關(guān)可以并行操作，減少等待時(shí)間?！鞍踩睆娜缦聝煞矫婵紤]。

(1) 同一變電站的多個(gè)開(kāi)關(guān)采取按照順序逐個(gè)執(zhí)行的方式，避免多條指令并行操作出錯(cuò)導(dǎo)致誤斷開(kāi)關(guān)的情況發(fā)生；多個(gè)變電站下的開(kāi)關(guān)支持順序執(zhí)行，也支持并列執(zhí)行。

(2) 在指令執(zhí)行時(shí)應(yīng)有監(jiān)護(hù)審核及正式操作提醒功能。

圖4 自動(dòng)生成限電策略流程

為了提高批量執(zhí)行速度，應(yīng)采用“同站順序執(zhí)行、不同站并行執(zhí)行”的方式，即同一個(gè)站的開(kāi)關(guān)按照順序執(zhí)行，不同站的開(kāi)關(guān)可以并行操作，這樣可以保證多個(gè)站同時(shí)并行操作。

單個(gè)開(kāi)關(guān)的遙控操作，與人工遠(yuǎn)方操作基本一致，按照控制選擇→控制返校→控制執(zhí)行的流程進(jìn)行。開(kāi)關(guān)遙控操作執(zhí)行命令發(fā)出后，在一定的延時(shí)時(shí)間(系統(tǒng)默認(rèn)延時(shí)時(shí)間為20 s)之內(nèi)收到該開(kāi)關(guān)變位信息，開(kāi)關(guān)變位為預(yù)計(jì)控制的位置，認(rèn)為該開(kāi)關(guān)控制成功，繼續(xù)下一個(gè)開(kāi)關(guān)的控制執(zhí)行操作；若在延時(shí)時(shí)間內(nèi)未收到開(kāi)關(guān)返回的位置信息，認(rèn)為開(kāi)關(guān)操作失敗，繼續(xù)下一個(gè)開(kāi)關(guān)控制。

每一個(gè)開(kāi)關(guān)操作完成后，系統(tǒng)同步顯示執(zhí)行結(jié)果信息，包括執(zhí)行的開(kāi)關(guān)信息、執(zhí)行結(jié)果、拉掉多少負(fù)荷、總體拉負(fù)荷余量多少等。批量限荷應(yīng)具備多次執(zhí)行功能，即一次執(zhí)行完畢，可再次進(jìn)行。在對(duì)于當(dāng)前正在執(zhí)行的拉路序位表，支持手動(dòng)停止功能。在并行控制方面，必須有如下保證。

(1) 保證在各遙控對(duì)象之間不發(fā)生沖突，保證各遙控對(duì)象在返校和執(zhí)行過(guò)程中唯一對(duì)應(yīng)到本遙控對(duì)象描述上。

(2) 保證遙控時(shí)服務(wù)器對(duì)CPU 的使用率不高于原使用率的20 %。

2.3 執(zhí)行操作流程

系統(tǒng)支持根據(jù)控制機(jī)構(gòu)、限電類(lèi)型、限電區(qū)域等信息進(jìn)行負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制執(zhí)行操作?？刂撇僮鲿r(shí)根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求、拉荷目標(biāo)值等信息，選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)荷批次控制序位表，然后據(jù)此生成負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制操作流程信息，根據(jù)所選擇的不同控制策略規(guī)則，進(jìn)行控制操作。

負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制所選擇的控制策略、控制序位表必須經(jīng)過(guò)審核后方可進(jìn)行操作?？刂撇僮魇紫劝凑者h(yuǎn)方控制流程進(jìn)行選擇、返校、執(zhí)行(撤銷(xiāo))，控制操作支持自動(dòng)/手動(dòng)操作兩種模式。當(dāng)控制操作出現(xiàn)錯(cuò)誤沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，則控制操作根據(jù)需要跳過(guò)該單步控制流程或暫停等待用戶(hù)處理確認(rèn)。當(dāng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制已經(jīng)達(dá)到預(yù)期拉荷目標(biāo)值，則負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制完成，停止控制操作。

對(duì)超網(wǎng)供限電、事故限電，應(yīng)具有設(shè)置目標(biāo)限荷值功能。系統(tǒng)在自動(dòng)生成限電策略時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)荷選擇超過(guò)目標(biāo)限荷值且最接近目標(biāo)限荷值的限荷總額。

2.4 多態(tài)功能

負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能，支持預(yù)置態(tài)模式和執(zhí)行態(tài)模式。預(yù)置態(tài)模式中，控制過(guò)程中負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能只允許發(fā)遙控預(yù)置指令，無(wú)論斷路器預(yù)置成功與否都取消預(yù)置指令。執(zhí)行態(tài)模式：控制過(guò)程中負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能可以正常發(fā)送遙控預(yù)置、執(zhí)行指令；多態(tài)控制時(shí)，不同態(tài)應(yīng)獨(dú)立登錄，控制界面應(yīng)有明顯顏色區(qū)分和以“背景水印”文字信息提示。在同一臺(tái)工作站上不允許同時(shí)運(yùn)行預(yù)置態(tài)和執(zhí)行態(tài)功能，以保證安全。

預(yù)置態(tài)模式下流程如圖5 所示。

圖5 預(yù)置態(tài)下操作流程

執(zhí)行態(tài)模式下流程如圖6 所示。

圖6 執(zhí)行態(tài)下操作流程

2.5 省地一體聯(lián)合負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制

負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制的拉路序位信息可通過(guò)E格式文本方式由省級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)下發(fā)至地區(qū)調(diào)度機(jī)構(gòu)，命令內(nèi)容包含：負(fù)荷拉除地區(qū)、范圍、負(fù)荷切除總量等。在接到上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的負(fù)荷切除命令后，地區(qū)負(fù)荷控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行負(fù)荷切除計(jì)算，待計(jì)算結(jié)束后在人機(jī)界面彈出。彈出的窗口中應(yīng)自動(dòng)對(duì)負(fù)荷切除列表進(jìn)行排序，并且支持人工排序；負(fù)荷信息可以按負(fù)荷由大到小排序也可以按由小到大進(jìn)行排序；負(fù)荷信息應(yīng)該對(duì)重要用戶(hù)信息進(jìn)行自動(dòng)過(guò)濾，并以提示信息告知調(diào)度員；負(fù)荷信息應(yīng)提示掛保電牌等信息，以便調(diào)度員確認(rèn)是否必須切除。

在負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制過(guò)程中負(fù)荷控制值實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)至上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)，負(fù)荷控制完成后，形成控制報(bào)告。對(duì)于控制失敗的設(shè)備以不同顏色提示。

2.6 與其他系統(tǒng)接口

為完成系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，需要與其他系統(tǒng)通過(guò)接口的方式獲取必需的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，如與上級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的交互接口、與智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互接口等。

3 應(yīng)用的技術(shù)類(lèi)型和亮點(diǎn)

通過(guò)對(duì)負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，用軟件實(shí)現(xiàn)國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司西安供電公司調(diào)度控制系統(tǒng)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能。該功能主要包含：負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制圖模維護(hù)工具、負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制業(yè)務(wù)模塊、負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制智能控制防誤業(yè)務(wù)模塊、負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制界面展示、負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制多態(tài)業(yè)務(wù)支持、負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制安全權(quán)限業(yè)務(wù)、省地一體聯(lián)合負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制等。通過(guò)上述功能模塊協(xié)作運(yùn)行實(shí)現(xiàn)國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司西安供電公司調(diào)度控制系統(tǒng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能，對(duì)提升該公司電網(wǎng)重、特大事故快速反應(yīng)能力和保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行具有良好的實(shí)用意義。

4 技術(shù)應(yīng)用開(kāi)展情況

負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制技術(shù)的建設(shè)與應(yīng)用，是陜西省調(diào)2019 年度重點(diǎn)工作之一，為了按期完成任務(wù)，確保在“迎峰度夏”中有效發(fā)揮作用，保障電網(wǎng)安全，西安地調(diào)根據(jù)《2019 年西安電網(wǎng)110 kV 線路N-1事故、330 kV 主變、斷面過(guò)載及N-1 事故限電方案》制定了批量切負(fù)荷策略。

為確保拉路準(zhǔn)確無(wú)誤，西安地調(diào)監(jiān)控專(zhuān)業(yè)錄入限電線路及設(shè)備時(shí)，采取一人錄入、另一人核對(duì)，同時(shí)做好記錄的工作法。

在2019-06-01 凌晨，西安地調(diào)利用香胡灣變電站10 kV 備自投試驗(yàn)的停電機(jī)會(huì)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，成功驗(yàn)證了批量切負(fù)荷功能的正確性、可靠性，為2019 年度西安電網(wǎng)“迎峰度夏”安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供了堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支撐。

5 結(jié)論

負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能可實(shí)現(xiàn)批量控制負(fù)荷序列的維護(hù)管理、智能選線、快速并發(fā)控制及操作統(tǒng)計(jì)等功能，利用現(xiàn)有的遙控點(diǎn)表信息及數(shù)據(jù)傳輸通道實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站斷路器遠(yuǎn)方操作控制，并向省調(diào)系統(tǒng)傳送實(shí)時(shí)可切負(fù)荷及控制結(jié)果數(shù)據(jù)。在電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行中變電站施行無(wú)人值班和強(qiáng)直弱交大受端電網(wǎng)嚴(yán)重故障時(shí)，負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能可以通過(guò)并行的方式批量控制電網(wǎng)負(fù)荷，并提供控制過(guò)程的可視化和交互操作，大大縮短故障處理時(shí)間。

負(fù)荷開(kāi)關(guān)批量控制功能對(duì)提升電網(wǎng)重、特大事故快速反應(yīng)能力和保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行具有良好的實(shí)用意義。試點(diǎn)成功后，對(duì)全國(guó)電網(wǎng)同類(lèi)問(wèn)題有一定的參考、借鑒作用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)、安全和管理效應(yīng)。