110 kV備用電源自動投切裝置自適應模型研究

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(國網成都供電公司，四川 成都 610021)

0 引 言

智能電網的不斷發展，各個行業對供電質量和供電可靠性的要求越來越高，特別是一些重要的用電客戶，具有電量需求大、生產工藝要求嚴格及自動化水平高等特點。如果突然停電，即使停電時間只有幾分鐘，都可能使整個生產線停產，而重新恢復生產要經過很長時間而且操作復雜。一次突然停電還會給企業帶來很大的經濟損失，給人民生活造成極大的影響，從而使國民經濟蒙受巨大損失。最近世界幾次大停電對社會和經濟的發展造成了巨大的影響，如表1所示。

表1 近年世界重大事故損失統計

電網運行過程中，調度員在故障發生后，需要通知運行操作人員到站檢查設備，并安排相關人員事故帶電巡線，核對現場備自投信息與保護配置方式，再結合相關的電網運行方式進行恢復供電，若相關轉供電源點負荷較重，需要較大的調整電網方式，過程較為復雜，耗時較長。提出了DTS備自投電網自適應模型，對于局部的事故，采用電網備用電源自動投切裝置閉環控制模式，實現負荷的快速自動恢復；而對于大規模復雜事故，則采用備用電源自動投切裝置開環控制模式，提供快速恢復決策算法，自動給出恢復策略，從而有效地恢復供電，提高供電可靠性，確保智能電網堅強可靠。

1 系統總體框架

備用電源自動投切裝置自適應模型控制系統利用主站系統采集的各相關變電站遙信、遙測量及保護動作信號作為備自投的充電、動作、閉鎖條件等，當滿足動作條件時，由控制中心發出指令，以遙控操作的方式投切相關設備，實現備用電源的自動投入功能。

如圖1所示，備用電源自動投切裝置自適應模型控制系統基于DTS模擬的EMS平臺，通過檢索模型庫生成備自投模型。備自投模型生成相應控制策略后，由安全分析模塊對策略進行校正，最終再通過數據采集與監控(DTS模擬SCADA)系統下發相應的控制策略。

圖1 系統總體框架

2 備自投自適應建模理論

智能電網備自投應支持自動建模功能，通過獲取實時電網狀態，根據變電站內的不同拓撲結構，智能地識別并生成不同的備自投模型。主要功能是確定系統當前的運行方式從而決定采用何種備自投模型。系統結合網絡分析和開關運行狀態判斷出當前系統的運行方式，從而決定采用何種備自投方式。因此必須準確無誤地判斷出系統的運行方式，防止由于方式判斷失誤導致的誤動和拒動。

電網中的備自投數量較大，為了有效降低維護工作量和出錯率，在電網監控主站開發了備用自投模型的自動生成算法，該算法根據電網的實時狀態和站內網架的不同拓撲結構識別出不同的備自投模型。

如圖2所示為控制算法流程圖，首先遍歷DTS模型截取的EMS斷面中所有廠站，通過搜索獲取廠站中所有正在投入運行的母線，獲取母線所連接的線路，接著獲取線路上的開關狀態以及母聯開關狀態。根據得到的開關狀態確定備自投是屬于進線備自投還是分段備自投，并確定主供電源及備用電源。接著分別確定備自投的充電條件、動作條件、閉鎖條件、動作序列和判據邏輯，形成完整的備自投模型。

建立上述模型后，備自投系統根據備自投模型，利用模擬SCADA系統采集到的數據以及網絡分析功能驅動備自投模型庫。當備自投模型滿足充電條件之后，該備自投模型投入運行；當運行的備自投模型滿足動作條件之后，備自投模型將產生動作策略。由于動作策略涉及開關的操作而改變整個網絡的潮流，需要重新進行一次潮流計算，判斷當前系統的運行狀況，然后檢測系統當前是否存在線路過載或者變壓器過載，如果存在，則取消備自投的動作策略，否則直接按照先前給出的策略下發。

圖2 控制算法流程圖

3 主站備自投建模維護工具

圖3 備自投信息管理系統配置圖

備用電源自動投切裝置自適應模型全部在主站端完成建模信息的錄入，把維護工作集中到調度自動化系統主站進行，可以自動適應電網不同的運行方式，大大減少了維護工作量；無須在廠站端添加任何設備，節省了廠站端設備投資和運行維護費用，從而促進了備自投功能的推廣應用，提高了供電可靠性，如圖3所示為DTS繼電保護及自動裝置信息管理系統配置圖。配置一個廠站的備自投信息，包括廠站名稱、主備供電源設備名稱、備自投裝置投退標志、動作時間等信息。

在電網運行過程中，相關保護信號動作需要閉鎖備自投裝置，系統開發了相關的閉鎖備自投功能，使得調度員在培訓時能夠完整地體現電網實際運行情況，提高調度監控人員的運行操作水平，如圖4所示為保護閉鎖備自投設置信息。

圖4 保護閉鎖備自投信息圖

4 幾個關鍵進程

在DTS培訓的過程中，需要監測關鍵進程是否正常運行，常用關鍵進程如表2所示。

表2 幾個關鍵進程

5 系統測試及應用

110 kV備用電源自動投切裝置自適應模型系統已在成都地調DTS系統中進行了安裝，調試，并成功運行。成都電網110 kV變電站110 kV母線標準接線方式主要有：單母分段、單母分段帶旁路、雙母線方式。所建立的備自投系統根據上述各種運行方式要求，建立相應的備自投模型。以110 kV吉祥街站為例，說明備自投系統的基本工作原理，吉祥街站備自投裝置動作前后的電氣接線如圖5、圖6所示，備自投裝置運行狀態為動作前投入，動作后失去備用電源后退出。

圖5 吉祥街變電站備自投裝置動作前運行方式

圖6 吉祥街變電站備自投裝置動作后運行方式

吉祥街站通過村祥線和塘祥線由新二村站和塘坎街站供電，塘祥線為備自投線路，當備自投滿足充電條件時，讓其投入運行。通過DTS模擬設置線路故障，模擬村祥線181開關跳閘，備自投裝置啟動校驗，經檢測，滿足投入條件，備自投裝置動作，吉祥街變電站恢復供電。

表3 備自投裝置動作前后主變壓器有功對比

表3、表4為備自投裝置動作前后110 kV吉祥街變電站、220 kV新二村變電站、220 kV塘坎街變電站主變壓器有功、相關線路有功對比。從對比中可以看出，備自投動作正常，變電站無負荷損失，有效地提高了電網供電可靠性。

表4 備自投裝置動作前后線路有功對比

6 結 論

根據電網運行特點，提出一種備用電源自動投切裝置自適應模型，自動跟蹤電網運行方式的變化，在調度控制中心主站建模，實現對電網方式自動跟蹤控制，方便調度監控人員對電網備自投信息的全面了解，在事故情況下，可以快速有效地切除故障，恢復供電，確保電網安全可靠運行。工程運用實例表明，備自投自適應模型能夠良好地適應電網方式變化，極大地提高了電網供電可靠性。

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