基于EMS的湖州電網可視化智能預警系統

吳鳴鳴，羅志偉

（湖州電力局調度所， 浙江 湖州 313000）

基于EMS的湖州電網可視化智能預警系統

吳鳴鳴，羅志偉

（湖州電力局調度所， 浙江 湖州 313000）

由于湖州電網存在 N－2 引發小系統穩定的隱患， 為確保電網安全穩定可靠運行， 掌控電網運行安全穩定冗裕度，構建了基于 EMS 湖州電網可視化智能調度預警系統。該系統具有 “500 kV N－2風險評估” 及 “全網聯絡線中斷全黑風險評估” 兩大功能， 可根據當前的負荷水平、 運行方式、 設定的安全限額、事故方式進行智能預警，調度運行人員可根據系統的預警信號及提示信息，了解當前電網安全級別，準備或執行相關防范措施， 為保證電網安全穩定運行起到了積極作用。

電網；智能；預警；調度

湖州電網處于浙江電網北部末端，在第2座500 kV 變電所投運之前， 存在 500 kV N－2 事故引發小系統或“全黑”事故的隱患， 一旦發生， 后果不堪設想。 為此， 在湖州電網裝設了 500 kV 線路 N－2事故跳閘方式下聯切負荷的湖州電網穩定控制系統。

為實時掌握電網運行安全穩定冗裕度，避免發生小系統及 “全黑” 事故，又啟動建設了基于EMS的湖州電網可視化智能調度預警系統。該系統分別通過受電斷面潮流與 220 kV 聯絡線路限額（及安全穩定裝置聯切負荷）的比較， 受電斷面潮流與小系統內低周減載與低周解列的比較，從而對湖州電網 500 kV N－2 后的安全級別及系統聯絡線全部中斷后的全黑風險程度進行評估，為調度運行人員進行電網安全穩定預控提供輔助決策并進行預警。

1 實時監測單元的構成

1.1 湖州電網的邊界聯絡

湖州電網邊界聯絡圖如圖1所示。湖州電網主要由 2 回 500 kV 線路王含 5435、 含店 5436線， 及 2 回 220 kV 線路瓶莫 2238 線、 瓶林 2444線，以電磁環網方式與外網聯絡。正常方式受電斷面潮流水平達 600 MW 以上， 一旦 500 kV 王含 5435、 含店 5436 出現 N-2 （同桿并架線路），受電斷面潮流全部轉移至 220 kV 通道， 將面臨事故聯鎖反應從而引發小系統事故。小系統內低周減載負荷若能滿足負荷缺額，則小系統可以穩定， 反之， 小系統面臨 “全黑”。

圖1 湖州電網與外界聯絡

1．2 各監測單元的構成

（1）受電斷面潮流（PDM）：王含 5435+ 含店5436+瓶林 2444+瓶莫 2238 四線潮流。

（2）220 kV 通道限額（PX）：瓶莫 2238 線限額為 310 MW（改造后為 560 MW）， 瓶林 2444 線限額為 350 MW。當 4 回線或 3 回線 （指停 500 kV主變或線路單一元件） 均運行時， PX 按 （瓶莫2238 線（指未改造 + 瓶林 2444 線）限額 560 MW設置； 當 4 回線中僅 2 回 220 kV 線運行時， PX取小線徑線路限額； 當 4 回線中僅 2 回 500 kV線運行時， PX 取 0。

（3）穩控切負荷（PW）： 為安穩系統聯切負荷實時有功值，要求系統投入時顯示所投入的各輪次負荷數值；裝置不投時，PW 自動置零。設置系統投退狀態的軟壓板，由調度員根據裝置實際狀態進行人工干預。

（4）低電壓切負荷（PD）：為低電壓切負荷實時有功值，要求系統投入時顯示所投入的各輪次負荷數值；裝置不投時，PD 自動置零。 目前未配置。

（5）低周缺負荷（PZ）： 8 輪次低周減載負荷實時值。

（6）低周解列電源（PL）： 3 輪次聯切小電源有功值。

2 小系統風險評估在線判斷

2.1 實時監測系統的界面

圖2為某一時刻監測系統的界面圖，圖2左半部份為 500 kV N-2 風險評估在線監測， “預警狀態” 紅燈亮， 說明斷面潮流大于 220 kV 限額；右側“相對安全”紅燈亮， 說明“斷面潮流與 220 kV 限額的差額”小于“安穩系統減負荷（低電壓減載目前沒有投入）， 即一旦發生 500 kV N-2， 不會造成小系統后果。

圖2下部為外網聯絡線中斷全黑風險評估在線監測， “系統全黑高危”紅燈亮， 說明當該時刻如發生聯絡線全部中斷事故，系統負荷缺額大于“網內低周減載低周解列的差額”， 將面臨全小系統“全黑”事故。

圖2右側列中為各構成單元的實測負荷數，點擊后可鏈接至圖3， 圖3詳細列表各單元的負荷組成情況，便于查詢。

2.2 500 kV N-2 風險評估判斷

500 kV N-2 的安全裕度關鍵在于 220 kV 通道限額，以及安全穩控系統及低電壓切負荷的投入與否，因此可通過以下關系式表達。

（1）當 PDM＜PX 時， 則“系統安全”紅燈亮，受電斷面潮流小于 220 kV 通道限額，系統相對安全， 即 500 kV 雙線跳閘， 系統安全。

圖2 500 kV N-2 風險評估在線監測界面

（2）當 PDM≥PX 時， 則“系統預警” 紅燈亮，受電斷面潮流大于或等于 220 kV 通道限額， 系統預警， 即 500 kV 雙線跳閘， 220 kV 線路過載。

（3）令△P1=PDM-PX： △P1 即斷面潮流超過 220 kV 限額的數值。

1）如△P1＜（PD+PW）， 則“系統相對安全” 紅燈亮， 斷面潮流與 220 kV 線路限額的差值小于安穩系統及低壓切負荷之和，系統相對安全，不會造成小系統。

2）如△P1≥（PD+PW）， 則“小系統預警” 紅燈亮， 斷面潮流與 220 kV 線路限額的差值大于或等于安穩系統及低壓切負荷之和，在 500 kV雙線跳閘后， 220 kV 線路過載， 安穩裝置切負荷后仍過載，面臨小系統風險。

（4）如｛（PDM）-（PD+PW）｝＜（PZ-PL）， 則：“小系統穩定”紅燈亮，小系統后負荷缺額小于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統可維持穩定。即湖州電網小系統后，經低周解列、低周減載動作切除部分小電源及負荷后，小系統功率可平衡。

（5）如｛（PDM）-（PD+PW）｝≥（PZ-PL）， 則：“全黑預警”紅燈亮，小系統后負荷缺額大于或等于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統面臨“全黑”風險。 即湖州電網小系統后， 經低周解列、低周減載動作切除部分小電源及負荷后，小系統功率不能平衡，頻率將進一步下降，面臨小系統“全黑”。

（6）△P2=（PDM-PX）-（PD+PW）， 即 500 kV雙線跳閘后安穩裝置切除四輪負荷， 為避免 220 kV 超限跳閘，而必須切除的負荷值。

（7）△P3=｛（PDM）-（PD+PW）｝-（PZ-PL）， 即小系統低周減載及低周解列動作后，仍存在負荷缺額，為避免頻率崩潰而必須切除的負荷值。

2．3 外網聯絡線中斷全黑風險評估在線判斷

在湖州電網與外網聯絡削弱時，不排除多種偶然因素的組合造成聯絡線全部中斷的可能。因此有必要進行聯絡線中斷后孤立小系統是否會“全黑”的風險評估，可以通過以下邏輯關系進行描述。

（1）如 PDM＜（PZ-PL），則“小系統可穩定”紅燈亮，即小系統后負荷缺額小于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統可維持穩定。

（2）如 PDM≥（PZ-PL），則“系統全黑高危”紅燈亮，即小系統后負荷缺額大于或等于低周減載與低周解列小電源的差值，小系統面臨 “全黑”風險。

（3）如△P4=PDM-（PZ-PL）， 即小系統低周減載及低周解列動作后仍存在負荷缺額，為避免頻率崩潰而必須切除的負荷值。

3 結語

基于 EMS的湖州電網可視化智能調度預警系統，可隨時反映湖州電網運行風險級別，并為電網調度及變電生產運行人員實時提供電網風險預警信息，調度運行人員可根據系統信息，進行不同級別的事故預防響應，為電網安全穩定預控提供了有效的輔助決策工具。該系統的構建，不僅提高了電網安全穩定運行的管理效率，還有效地完善了電網安全穩定運行的事先預控機制。

但由于系統判據均為代數不等式，且均基于穩態的數據及理想的自動裝置動作情況，未考慮

圖3 實時控制策略界面

事故方式下暫態過程，以及不同的負荷缺額與頻率下跌速度的關系，因此系統基于各種故障所生成的預警信息可能偏樂觀，在具體應用中還需準確識別各種預警信息所蘊含的電網運行信息，采取相關防范措施。

[1]國家電力調度通信中心.電力系統安全穩定導則 [M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]史興華. 供電 企業實 時/歷史 數據庫 PI典 型應 用 案 例[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]王世禎.電網調度運行技術[M].吉林：東北電力大學出版社，1997.

（本文編輯：楊 勇）

Intelligent Visualization Early-warning System of Huzhou Power Grid Based on EMS

WU Ming-ming， LUO Zhi-wei
（Huzhou Electric Power Bureau， Huzhou Zhejiang 313000， China）

An intelligent visualization early-warning system for dispatching of Huzhou electric grid based on EMS is built to ensure safe and reliable operation of power grid and control the safety and stability redundancy in view of hidden danger of small system caused by N－2 in Huzhou Power Grid at present.The system has two functions∶First,risk evaluation of 500 kV N－2.Second,interruption risk evaluation of connecting lines of thewhole grid.Intelligentearly warning is available according to the present load,operationmode,safety limit and accident.And dispatchers can know the present security level of grid based on early-warning signal and hint and prepare or implement precautionary measures， and it plays an active role in safe and stable operation of power grid.

power grid； intelligent； early-warning； dispatching

TM734

：B

： 1007-1881（2010）07-0008-03

2010-03-16

吳鳴鳴（1973-）， 女， 浙江湖州人， 工程師， 從事電力系統運行管理工作。