王思，田園，楊稼祥，崔鵬，王玄之

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司檢修公司，寧夏 銀川 750011)

高壓直流輸電具有輸送距離不受限制、輸送容量大、工程造價低、損耗小的優(yōu)點，是解決我國資源分布不均勻、能源優(yōu)化配置的有效途徑，能夠取得良好的社會效益、經(jīng)濟效益[1-2]。當前，國內(nèi)在運和新建的直流輸電系統(tǒng)采取有人值守工作模式，直流功率調(diào)整工作由運維人員根據(jù)調(diào)度計劃曲線的計劃值，并計算出功率的升降速率，在規(guī)定的時刻進行手動操作。即便使用了自動功率控制功能的換流站，也需要在換流站運行人員工作站OWS后臺手動整定或修改計劃功率值，可靠性和便捷性較低[3]。

根據(jù)國家“碳達峰碳中和”目標，電力市場進一步針對新能源消納進行現(xiàn)貨交易改革，由于直流系統(tǒng)具有良好的快速可控制性，因此承擔了大量新能源現(xiàn)貨交易任務，換流站功率臨時調(diào)整次數(shù)隨之增加，人工操作風險也隨之增大。結(jié)合銀東直流現(xiàn)有運行基礎，提出了使用反向隔離裝置實現(xiàn)功率曲線自動導入功能的半自動數(shù)字化輸入功率曲線解決方案，對國內(nèi)常規(guī)、特高壓直流輸電工程均有一定的借鑒作用[4-5]。

1 銀東直流手動功率實現(xiàn)方式

現(xiàn)階段在運直流輸電工程中，換流站內(nèi)基本采用雙極手動功率控制的方式[6]。首先，換流站運行人員將功率調(diào)整的參考值和升降速率按照功率計劃曲線提前計算出來，填寫操作票；其次，按照操作票將功率參考值和升降速率整定至換流站運行人員工作站OWS后臺中；最后，按照時間節(jié)點，點擊開始后進行功率調(diào)整。

2 銀東直流自動功率曲線實現(xiàn)方式

2.1 實現(xiàn)原理

自動功率控制是建立在SCADA系統(tǒng)的冗余架構(gòu)和自檢原理基礎上。銀川東換流站SCADA 系統(tǒng)冗余配置2 臺服務器，運維人員人工錄入全天相應時段的計劃值在客戶端界面中，該數(shù)據(jù)保存在2 臺服務器的商用數(shù)據(jù)庫里，原理如圖1所示。實時處理程序?qū)臄?shù)據(jù)庫中提取出計劃值數(shù)據(jù)，并通過通信服務程序下發(fā)到冗余的控制系統(tǒng)[7]。

圖1 自動功率曲線系統(tǒng)原理

2.2 實現(xiàn)方式

自動功率曲線實現(xiàn)主要依據(jù)保存于服務器中預先設定的t時刻點的功率參考值及參考速率在T時刻點下發(fā)至極控制系統(tǒng)自動執(zhí)行來實現(xiàn)。圖2為某一時段的功率變化點和功率曲線。

圖2 調(diào)度計劃曲線

國調(diào)下發(fā)功率計劃曲線，是以每15 min一個功率計劃值下發(fā)，因此一天完整的計劃曲線有96個參考值，如果全天穩(wěn)定在一個功率點，那么96個參考值是相等的。如果連續(xù)的兩個參考值發(fā)生變化，那么以變化后的功率點的前15 min 為功率參考值下發(fā)時刻，以當前變化后的功率點時刻為完成時刻，完全利用此15 min 時間段進行功率調(diào)整。

由功率升降差值和功率升降時間及超前量計算得到，升降速率值V(MW/min)的計算方法如下：

(1)

在實際系統(tǒng)中V的計算采用“進一法”對調(diào)整速率進行取整 ，避免因系統(tǒng)誤差導致功率升降滯后。在實際系統(tǒng)中設置提醒功能便于運維人員監(jiān)視，系統(tǒng)會在功率參考值下發(fā)的前2 min ( 可根據(jù)需要對此時間進行調(diào)整)提示2 min 后發(fā)送的功率參考值和升降速率值[8]。

根據(jù)以上算法，系統(tǒng)將按圖3中的藍色線執(zhí)行。

圖3 計劃曲線與程序執(zhí)行曲線

3 半自動數(shù)字化輸入功率曲線方案

3.1 實現(xiàn)原理

由于國調(diào)中心下發(fā)計劃功率曲線和臨時調(diào)整功率曲線是通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)(2區(qū)網(wǎng)絡)下發(fā)至換流站的計劃工作站，而換流站端運行人員OWS工作站位于SCADA網(wǎng)絡中(生產(chǎn)控制1區(qū))，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與SCADA網(wǎng)絡分別屬于不同控制區(qū)，在換流站端不存在物理連接。現(xiàn)階段無論是在手動控制模式，還是自動控制模式下，均是在位于SCADA網(wǎng)絡中的OWS后臺上進行操作。

本方案提出利用反向隔離裝置將位于2區(qū)網(wǎng)絡的計劃曲線值自動導入位于生產(chǎn)控制1區(qū)中的換流站端運行人員OWS工作站后臺模塊并執(zhí)行相應功率調(diào)整，技術(shù)對比如表1所示[9-10]。

3.2 網(wǎng)絡安全與系統(tǒng)實現(xiàn)

本方案的網(wǎng)絡安全是通過隔離網(wǎng)絡導入方式來實現(xiàn)。在換流站站端通過安裝反向隔離裝置并配置一些相關軟件，將計劃工作站(屬于生產(chǎn)控制2區(qū))與換流站 LAN 網(wǎng)(屬于生產(chǎn)控制1區(qū))進行連接，來實現(xiàn)計劃功率曲線文件由計劃工作站向運行人員OWS工作站自動傳輸，硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

表1 三種功率調(diào)整模式技術(shù)特點比較

圖4 換流站功率曲線半自動導入系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

反向隔離裝置軟件配置完畢后，會自動對傳輸文件所在源目錄進行掃描，當掃描到有新的文件產(chǎn)生時，就會自動將新產(chǎn)生的文件傳輸?shù)竭\行人員OWS工作站對應目的地目錄。

安裝反向隔離裝置，其詳細的傳輸計劃功率曲線方案路徑如圖5所示。 具體路徑為國調(diào)計劃端向換流站計劃站下發(fā)計劃功率曲線，站端接收后，掃描程序?qū)⒆詣訉υ摂?shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為TXT文本并保存至指定文件夾中，該文件夾中的TXT文本將會被反向隔離裝置軟件自動檢測并傳輸至設定IP 地址的OWS工作站(運行人員工作站)的文件夾內(nèi)，同時OWS監(jiān)控后臺將會產(chǎn)生告警提醒，運維值班人員聽到告警后立即會選擇需要執(zhí)行的計劃功率曲線并導入相應的功率控制模塊，然后直流控制系統(tǒng)將按設定的功率曲線自動調(diào)整功率。

圖5 換流站功率曲線半自動導入邏輯

4 結(jié) 語

通過分析±660 kV銀東直流輸電工程現(xiàn)有各類直流功率控制的實現(xiàn)方法，提出了使用反向隔離裝置實現(xiàn)功率曲線自動導入功能的半自動數(shù)字化輸入功率曲線解決方案，降低了運行人員功率調(diào)整工作量，也減少了人工整定功率操作失誤的風險，更能發(fā)揮直流輸電工程功率和電流調(diào)節(jié)容易、控制迅速的優(yōu)點，從而更好地為電力市場現(xiàn)貨交易服務，本方法可供新建或改造的直流輸電工程控制保護系統(tǒng)參考。