一種STATCOM系統遠程控制模式調試方案研究

李澤時

(廣東電網有限公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

一種STATCOM系統遠程控制模式調試方案研究

李澤時

(廣東電網有限公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

百兆級靜止同步補償裝置(即STATCOM裝置）是保證電力系統穩定運行和電壓平穩的重要設備，以500 k V水鄉站STATCOM工程為例，詳細闡述了中調調度主站遠方控制STATCOM系統的通信調試方案，同時提煉總結了STATCOM裝置遠方控制模式的系統試驗工程經驗。

STATCOM系統；遠程控制；調試方案；調度主站

0 引言

百兆級靜止同步補償裝置(以下稱STATCOM裝置）應用目前世界上最先進的電網動態無功補償技術。隨著國家“十一五”科技支撐重大示范項目東莞變電站STATCOM工程的完成，南方電網在珠三角地區開展了STATCOM系統第一期工程項目的落地工作。在STATCOM系統投入運行后，其可以應用現場輸入定值方式進行系統的控制，同時具備應用中調EMS系統調度主站遠方控制模式。應用中調調度主站遠方控制模式，在電網出現故障情況下，調度員直接應用STATCOM系統遙調功能快速改變調控定值，從而實現快速優化電網內所有STATCOM系統的控制和輸出，使STATCOM系統應用效果最大化，是快速恢復電網穩定運行的重要技術手段。因而遠方控制功能是調度員直接控制STATCOM裝置運行方式和裝置輸出的一項重要技術支撐。

500 kV水鄉站STATCOM 工程遠程控制模式通信調試工作，主要內容包括中調調度主站遠程IEC104網絡通信調試、中調調度主站遙調功能復用遠動機通信調試；遠方控制模式則包括遠方電壓模式、遠方恒無功模式及計劃曲線運行模式。在500 kV水鄉站STATCOM 工程遠程控制模式調試前制定標準化作業表單，在工作中總結和完善標準化調試驗收方案，快速完成了STATCOM 裝置與調度自動化系統的聯調測試，保證了遠方控制模式下STATCOM 裝置系統調試的順利完成，為500 kV水鄉站STATCOM 順利投入運行應用作出了重要技術保障。

1 STATCOM系統與調度自動化系統通信結構

依照廣東電網公司系統運行部頒發的STATCOM系統自動化技術規范，500 k V水鄉站STATCOM系統與調度自動化系統通信的系統結構圖如圖1所示。

STATCOM系統在計劃曲線運行模式下，依靠中調EMS主站通過調度數據網直接與STATCOM系統監控主機進行通信，通信規約為南網104規約。STATCOM系統監控主機直接接收中調EMS主站下發計劃曲線，在遠方控制模式下，STATCOM裝置按照計劃曲線設定電壓定值自動進行控制和輸出。

STATCOM系統在遠方控制模式下執行EMS主站的遙調命令時，需要通過原有的遠動通信進行轉發。遠動機與EMS主站應用IEC101及IEC104規約，遠動機與STATCOM系統監控主機應用IEC103規約進行通信。由于EMS主站應用了遠動機進行轉換，STATCOM系統監控主機與中調EMS的遙調通信存在一定的不確實性，是調試工作的重點。

圖1 500 kV水鄉站STATCOM系統與調度自動化系統通信系統結構圖

2 STATCOM系統遠程控制模式通信調試方法

STATCOM系統遠程控制分為STATCOM系統遠方電壓計劃曲線運行模式和STATCOM系統遠方遙調下發定值運行模式兩種。

2.1 STATCOM系統遠方電壓計劃曲線運行模式通信調試

在STATCOM系統處于遠程控制模式時，一般情況下STATCOM系統運行應用電壓計劃曲線模式。STATCOM系統監控主機通過電力二次安全防護系統接入調度數據網，STATCOM監控主機直接接入二次安防控制區。其通信結構圖如圖2所示。

圖2 STATCOM系統通信結構圖

變電站的二次安防策略及STATCOM監控主機遠方通信網絡參數均由中調主站統一分配，完成變電站二次安防策略配置后，使用筆記本電腦直接連接二次安防控制區交換機端口，應用定向報文抓取軟件，測試EMS主站下發IEC104報文。此時抓取到的報文為測試報文，抓取測試報文成功后，應用筆記本電腦測試STATCOM通信交換機與系統監控主機通信狀態，測試完成后對STATCOM監控主機數據管理模塊列表里的“IEC104 RTU”進行配置，主要配置如下:

端口:和主站之間通訊的端口號，默認端口為2404。

所有數據、顯示APDU:設置“通訊報文”頁面顯示的內容，如果選擇了“所有數據”，將顯示通過網口收發的所有數據內容，無論是否符合規約格式；如果選擇了“顯示APDU”，則按照一定格式輸出APDU的數據內容。

IEC104設置參數:開關量起始地址(遙信）:0001；模擬量起始地址(遙測）:4001；控制量起始地址(遙控）:6001；遙調量起始地址(遙調）:6201。

所有配置完成后，重啟模塊配置。可以在STATCOM監控主機管理畫面監測遠方IEC104通信狀況。至此，完成STATCOM系統遠方電壓計劃曲線運行模式通信調試。

2.2 STATCOM系統遠方遙調下發定值運行模式通信調試

調度主站遠方下發定值模式一般采用帶數據值的遙控命令，即遙調命令的方式實現。按照自動化技術規范要求，STATCOM系統采用復用遠動通信形式完成中調主站對STATCOM系統定值的下發。在500 k V水鄉站STATCOM工程現場，遠動機與中調EMS主站應用IEC101及IEC104規約通信，STATCOM系統則應用IEC103規約與遠動機進行通信。具體通信方式如圖3所示。

圖3 STATCOM系統遠程通信方式

在500 k V水鄉站STATCOM工程現場，STATCOM系統主機設定了專門的103通信模塊，應用虛擬測控裝置節點的方式接入遠動系統，對于遠動機來說就是增加了一個測控裝置。這種工程配置方式對于遠動機來說具有技術成熟、工程易于實現的特點。對于STATCOM系統來說，則需要按照測控裝置的技術規范進行配置。

在現場調試時，STATCOM系統測控裝置配置模塊中專門配置一個虛擬的遙調測控節點，對于這個遙調測控節點，只有收到中調遙調命令后才會啟動通信鏈接，由于中調EMS主站系統下發遙調定值時，遠動機處理具有一定的隨機性，因此存在遙調虛擬節點的節點號、串口號、間隔地址的不匹配，這樣會直接導致遙調測控節點模塊不能通信的現象。在現場調試時應用遙調報文抓取的方式，通過對遙調報文的分析，可以得出實際的節點號、串口號、間隔地址等數據，從而正確配置STATCOM系統遙調測控節點模塊的各個參數。在500 k V水鄉站STATCOM工程現場，應用筆記本電腦抓取遠動機與站控層通信的報文，在中調主站遙調進行時，應用報文抓取工具的過濾功能，直接抓取到的遙調報文如下(接收報文頭）:

68 2D 00 2D 00 68 01 05 C9 09 C0 00 6F 00 00 02 FF C0 00 00 00 00 00 03 00 47 00 00 00 00 00

通過對上述報文的分析，得到的遙調測控模塊配置數據如下:節點號:1；串口號:0；間隔地址:88。

配置完成后，在中調主站測試遙調功能時，登錄STATCOM系統主機監控畫面的103通信模塊，可以檢測到正常的遙調報文:

接收節點數據:01 03 00 00 00 00 00 00 00 00 01 51 C8 09 C0 03 00 00 00；

接收報文頭:68 2D 00 2D 00 68 01 05 C9 09 C0 00 6F 00 00 02 FF C0 00 00 00 00 00 03 00 47 00 00 00 00 00。

由此可以確認STATCOM系統中調主站遠方遙調下發定值運行模式通信調試完成。

3 STATCOM系統遠方控制模式試驗

遠方控制模式試驗的目的是檢查STATCOM遠方控制功能是否正常，STATCOM裝置能否按照中調指令進行控制和輸出。試驗分為遠方電壓控制模式試驗、遠方恒無功控制模式試驗及遠方電壓曲線控制模式試驗。試驗前應該確認:STATCOM的水冷系統運行正常，#1 STATCOM及#2 STATCOM處于待機狀態；各項參數按照要求設定；中調主站與STATCOM系統通信正?！，F場參數設定的方法為直接登錄STATCOM系統主機的裝置控制柜和系統控制柜調試界面，直接修改各項定值參數。

3.1 STATCOM遠方電壓控制模式試驗

500 k V水鄉站的STATCOM裝置直接掛接500 k V母線，遠動電壓控制與現場控制一樣，分為控制220 k V母線及500 k V母線兩種情況。現場測試方式為中調分別下發不同數值的220 kV電壓與500 k V電壓控制目標值，現場記錄STATCOM裝置輸出的無功值及電壓值，同時，測試中調下發電壓定值越限時STATCOM裝置的工作情況。

具體步驟:

(1）現場在系統主機控制柜畫面選擇遠方控制模式命令，中調主站下發控制目標為220 k V母線電壓值，控制目標為電壓，此時檢查和記錄STATCOM后臺顯示值是否與中調主站下發值一致。

(2）現場啟動STATCOM裝置運行，使STATCOM進入運行狀態。

(3）通知中調主站修改控制電壓的數據，現場記錄各STATCOM裝置的輸出值及220 k V電壓的數據?，F場啟用“停止”命令，STATCOM退出運行(保持備用狀態）。

(4）中調主站下發控制目標為500 kV母線電壓值，控制目標為電壓，此時檢查和記錄STATCOM后臺顯示值是否與中調主站下發值一致。

(5）現場啟動STATCOM裝置運行，使STATCOM進入運行狀態。

(6）通知中調主站修改控制電壓的數據，現場記錄各STATCOM裝置的輸出值及500 k V電壓的數據?，F場啟用“停止”命令，STATCOM退出運行(保持備用狀態）。

3.2 STATCOM遠方恒無功控制模式試驗

恒無功控制模式下，STATCOM按照給定的無功定值進行輸出。在遠方恒無功控制模式中，中調主站通過復用遠動通道，應用遙調命令功能下發無功定值，測試STATCOM的輸出。

具體步驟:

(1）現場在系統主機控制柜畫面選擇遠方控制模式命令，中調主站下發穩態無功控制模式選擇、無功給定值等信息數據，檢查后臺顯示是否一致。

(2）現場啟動STATCOM裝置運行，使STATCOM進入運行狀態，現場記錄檢查STATCOM工控機后臺無功輸出數據是否與中調主站下發值一致。

(3）中調主站遙調修改控制無功值，記錄STATCOM工控機后臺無功輸出數據。

3.3 STATCOM遠方電壓曲線控制模式試驗

在遠方控制模式下，一般應用電壓曲線控制模式，系統按照中調給定的電壓曲線進行自動控制。電壓曲線分為500 k V電壓曲線及220 k V電壓曲線，按照電壓上下限值及今天明天計劃值，每一電壓等級可以分為4條曲線。STATCOM系統應用網絡通信，通過IEC104規約與中調主站進行通信，從而實現遠方電壓曲線控制模式。

具體步驟:

(1）現場設定遠方控制模式，中調主站下發控制目標為220 k V電壓、電壓曲線數據信息，檢查后臺是否按照給定值改變。

(2）現場啟動STATCOM裝置運行，使#1 STATCOM、#2 STATCOM進入運行狀態。

(3）每5 min一次記錄異常220 k V電壓、STATCOM輸出無功值，檢查是否與中調給定值一致。

(4）現場啟用“停止”命令，STATCOM退出運行(保持備用狀態）。

(5）中調主站下發控制目標為500 k V電壓、電壓曲線數據信息，檢查后臺是否按照給定值改變。

(6）現場啟動STATCOM裝置運行，使#1 STATCOM、#2 STATCOM進入運行狀態。

(7）每5 min一次記錄異常500 kV電壓、STATCOM輸出無功值，檢查是否與中調給定值一致。

(8）現場啟用“停止”命令，STATCOM退出運行(保持備用狀態）。

4 結語

500 kV水鄉站是全球首個直接掛靠500 k V母線的STATCOM 工程，也是首個嚴格按照技術規范調試驗收的STATCOM工程項目。對于自動化專業和STATCOM 遠方控制模式的技術規范下的調試驗收，缺乏有效的現場調試及試驗經驗，本文總結了STATCOM 中調遠方控制模式的通信調試方法及遠控試驗實施方法，通過應用各種快速測試手段，在500 k V水鄉站STATCOM 工程現場解決多個技術難點，在短短的20個工作日完成全部STATCOM 工程自動化專業所有驗收工作，為500 k V水鄉站STATCOM 提前投運作出了應有的貢獻。同時，本文所述通信調試及遠方控制試驗現場工程實踐，極大地豐富了STATCOM 系統二次系統調試及試驗的內容。

[1]許樹楷，陳名，傅闖，等.南方電網±200 Mvar靜止同步補償裝置系統調試[J].南方電網技術，2012，6(2）

[2]李春華，黃偉雄.南方電網200 Mvar鏈式STATCOM系統控制策略[J].電力系統自動化，2013，37(3）

[3]紀勇.靜止同步補償器(STATCOM）的原理與實現[M].北京:中國電力出版社，2005

2014-10-15

李澤時(1975—），男，廣東東莞人，工程師，研究方向:變電站電力系統自動化。