哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)及高級(jí)計(jì)算分析軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

董平亮/哈爾濱電業(yè)局

哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)及高級(jí)計(jì)算分析軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

董平亮/哈爾濱電業(yè)局

一、前言

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，使電網(wǎng)的規(guī)模越來(lái)越大，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行提出來(lái)了更高的要求，這些都對(duì)調(diào)度人員的技術(shù)水平要求越來(lái)越高，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行求越來(lái)越高，也使得調(diào)度員的工作更加繁重，完全靠人的腦力勞動(dòng)難以勝任，迫切需要有現(xiàn)代化手段，即有效的、具有專(zhuān)家水平的輔助工具。為此哈爾濱電業(yè)局與北京龍?jiān)措姎夤竟餐兄崎_(kāi)發(fā)了哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)（Dispatcher Training System，簡(jiǎn)稱(chēng)DTS）及高級(jí)計(jì)算機(jī)分析軟件，并于1999年6月份開(kāi)始在哈地調(diào)投入運(yùn)行。目前哈地調(diào)已配置了較完備的調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)，調(diào)度人員實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地掌握了系統(tǒng)運(yùn)行狀況。在此基礎(chǔ)上，借助于DTS系統(tǒng)及高級(jí)計(jì)算分析軟件、調(diào)度在運(yùn)行方式分析、故障計(jì)算及分析、倒閘操作等方面的工作有了很大提高。

二、哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)DTS及高級(jí)計(jì)算機(jī)分析軟件功能

地調(diào)主要管轄輸變配電系統(tǒng)，地調(diào)DTS及高級(jí)計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用主要模擬電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及電磁暫態(tài)過(guò)程，而不需要模擬電力系統(tǒng)頻率變化、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程。

針對(duì)哈地區(qū)電網(wǎng)特點(diǎn)，該軟件主要功能如下：

1.在線接口軟件。將DTS及高級(jí)計(jì)算機(jī)分析軟件同調(diào)度自動(dòng)化主站的OPEN-2000系統(tǒng)相連，讀取在線的遙測(cè)、遙信量數(shù)據(jù)，保證了計(jì)算的實(shí)時(shí)性、真實(shí)性。

2.網(wǎng)絡(luò)拓樸軟件。根據(jù)電網(wǎng)中元件的分布與聯(lián)通的狀況，及SCADA采集到的各廠站的開(kāi)關(guān)、刀閘狀態(tài)，確定全網(wǎng)的電氣聯(lián)通情況，將全網(wǎng)劃分為電氣互相分離的若干小網(wǎng)（島），每個(gè)島包含若干個(gè)由陰抗非零的支路聯(lián)通的節(jié)點(diǎn)，由此形成了節(jié)點(diǎn)、支路、島構(gòu)成的電力網(wǎng)絡(luò)模型，這也是電網(wǎng)分析計(jì)算的基礎(chǔ)。

3.動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。從SCADA系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括電網(wǎng)元件能數(shù)、節(jié)點(diǎn)編號(hào)等，另一種是狀態(tài)量，包括電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)很好地將上述數(shù)據(jù)編輯、管理，為計(jì)算提供條件。

4.動(dòng)態(tài)電網(wǎng)接線圖。具有圖形建模、編輯功能，隨意將各種元件畫(huà)在接線圖中，并進(jìn)行編輯，經(jīng)過(guò)拓樸后可進(jìn)行潮流計(jì)算、故障分析等。

5.在線潮流計(jì)算。任意設(shè)置線路、變壓器的開(kāi)停狀態(tài)，求出全網(wǎng)的潮流計(jì)算分布，給出越限的范圍后，即可算出節(jié)點(diǎn)的電壓越限和支路的功率越限，實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)安全分析的一部分功能。

6.狀態(tài)估計(jì)。解決不良數(shù)據(jù)、短缺數(shù)據(jù)問(wèn)題，使數(shù)據(jù)庫(kù)真實(shí)全面。

7.無(wú)功控制及優(yōu)化。為保證電壓水平在允許范圍內(nèi)的條件下，可計(jì)算如何調(diào)整有載調(diào)壓變和電容器使系統(tǒng)線損最小，以指導(dǎo)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

改變了過(guò)去電網(wǎng)普通變壓器分接頭只根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和本變電所電壓情況來(lái)整定現(xiàn)狀，根據(jù)無(wú)功優(yōu)化的結(jié)果考慮全網(wǎng)的情況，以保證電網(wǎng)電壓有羅好的水平且線損最小。

8.網(wǎng)損計(jì)算。計(jì)算電網(wǎng)任意時(shí)刻的線損情況，分類(lèi)統(tǒng)計(jì)送電線損、配電線損及其他線損以便進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

9.66 千伏消弧線圈補(bǔ)償度計(jì)算。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行方式變化，如線路投切時(shí)，電網(wǎng)電容電流會(huì)發(fā)生變化，消弧線圈補(bǔ)償度也會(huì)發(fā)生變化。在調(diào)整消弧線圈之前即可啟動(dòng)該軟件進(jìn)行線路仿真操作，計(jì)算消弧線圈補(bǔ)償度的變化并給出可行的調(diào)整方案。

10.電力系統(tǒng)故障計(jì)算及分析。調(diào)度人員對(duì)電力系統(tǒng)故障的處理要依據(jù)繼電保護(hù)動(dòng)作情況，計(jì)算電網(wǎng)任意運(yùn)行方式下，任意一點(diǎn)短路時(shí)，單相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路電流計(jì)算，并進(jìn)行繼電保護(hù)行為分析。

11.動(dòng)態(tài)操作票自動(dòng)生成軟件。操作票自動(dòng)生成軟件及選項(xiàng)生成軟件可根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行方式及操作任務(wù)，由人工智能原理開(kāi)出正確的操作票、檢驗(yàn)調(diào)度員開(kāi)操作票的能力，并記錄在案。

三、哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)DTS及高級(jí)計(jì)算機(jī)分析軟件應(yīng)用

經(jīng)過(guò)近一年的使用，哈地調(diào)對(duì)上述功能進(jìn)行了應(yīng)用，主要用于如下工作：

1.各種運(yùn)行方式的制定及分析。調(diào)度年運(yùn)行方式編制及日常計(jì)劃的安排，涉及大量運(yùn)行方式的變更，尤其是春、秋檢中主要設(shè)備的投停，對(duì)系統(tǒng)影響非常大，包括電磁合環(huán)、主變并列、變壓器分接頭調(diào)整，發(fā)電機(jī)出力調(diào)整，該軟件中“運(yùn)行方式分析系統(tǒng)”可以對(duì)上述各種情況進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，包括潮流、網(wǎng)損、無(wú)功優(yōu)化計(jì)算等，使調(diào)度人員對(duì)制定的運(yùn)行方式有了定量的準(zhǔn)確掌握，避免了傳統(tǒng)憑經(jīng)驗(yàn)的做法。

2.電網(wǎng)故障計(jì)算及分析。調(diào)度人員對(duì)電力系統(tǒng)故障的處理要依據(jù)繼電保護(hù)動(dòng)作情況。對(duì)各種故障情況下繼電保護(hù)動(dòng)作行為的分析，單靠人腦無(wú)法進(jìn)行。該軟件中“事故分析系統(tǒng)”能夠?qū)﹄娋W(wǎng)任意運(yùn)行方式下，任意一點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，單相接地、兩相短路、三相短路的短路電流及主后備保護(hù)動(dòng)作的靈敏度進(jìn)行計(jì)逄，使調(diào)度人員對(duì)故障后保種保護(hù)動(dòng)作有量的概念。

3.動(dòng)態(tài)操作票自動(dòng)生成。該軟件中的“操作管理系統(tǒng)”給出了適合各種運(yùn)行方工蔗糖化的電氣倒閘操作票，可以在屏幕的網(wǎng)絡(luò)圖上進(jìn)行模擬操作，操作規(guī)則軟件可判斷模擬操作的正確性。此項(xiàng)功能可對(duì)調(diào)度員進(jìn)行培訓(xùn)、考核，并將考核結(jié)果記錄在案，同時(shí)對(duì)春秋檢的大量操作可省時(shí)省力，提高準(zhǔn)確性。

4.66 千伏消弧線圈補(bǔ)償度計(jì)算。哈地區(qū)電網(wǎng)66千伏系統(tǒng)中性點(diǎn)為小電流接地系統(tǒng)，采用消弧線圈補(bǔ)償。復(fù)雜的倒閘操作中消弧線圈調(diào)整是一項(xiàng)比較繁瑣的計(jì)算工作，既要考慮倒閘前后接線方式，又要考慮中間過(guò)程。該軟件中“消弧線圈補(bǔ)償度計(jì)算”將各運(yùn)行方式后，即可給出幾種調(diào)整方案，使計(jì)算簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。

另外該軟件具有負(fù)荷預(yù)測(cè)功能。目前已在哈地調(diào)模擬電力市場(chǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中補(bǔ)步應(yīng)用，其結(jié)果具有參考、指導(dǎo)作用。

四、哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)DST及高級(jí)計(jì)算機(jī)分析軟件的特點(diǎn)

經(jīng)過(guò)近一年的使用，該軟件具有以下特點(diǎn)：

1.數(shù)學(xué)模型精確、實(shí)用性強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)拓樸、潮流計(jì)算、故障計(jì)算、網(wǎng)損計(jì)算都具有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，因此計(jì)算結(jié)果與實(shí)際非常接近。哈地區(qū)電網(wǎng)目前220千伏變電所9座，66千伏變電所127座，其中實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信功能的僅有全部220千伏變電所和24座66千伏變電所，該程序很好地解決了由于在線數(shù)據(jù)少而引起的計(jì)算不收斂或誤差過(guò)大的問(wèn)題，其實(shí)用性非常強(qiáng)。

2.界面簡(jiǎn)單明了、操作方便。該軟件具有先進(jìn)的圖形編輯系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（包括動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)及靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)）使圖形、數(shù)據(jù)的修改、增加、刪除、查詢(xún)都很方便，畫(huà)面清晰，提示明確，操作靈活。

五、結(jié)束語(yǔ)

哈爾濱地區(qū)電網(wǎng)DTS及高級(jí)計(jì)算機(jī)分析軟件具有準(zhǔn)確、靈活的仿真功能，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力系統(tǒng)理論相結(jié)合的成果。哈地調(diào)已在電力系統(tǒng)分析計(jì)算、運(yùn)行方式編制、調(diào)度員培訓(xùn)等各方面進(jìn)行了應(yīng)用。該軟件對(duì)提高哈爾濱電網(wǎng)調(diào)度人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平，具有很大的實(shí)際意義，已成為哈地調(diào)不可缺少的具有專(zhuān)家水平的輔助工具。由于該軟件具有很好的移植性，因此具有很大的推廣價(jià)值。