負荷程序化控制在電網(wǎng)中的應用

【摘要】隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，用電負荷持續(xù)增長。為了有效緩解電力供需緊張的局面，確保公司重要用戶的供電可靠性，提出了負荷拉路的程序化控制這一新的負荷控制措施。本文介紹了程序化控制設計原則及其原理，并通過其在電網(wǎng)中的應用試驗驗證了負荷拉路程序控制在應對電網(wǎng)大負荷的快速控制負荷能力，及其在遇到故障和需要急停時的可行性和有效性。負荷拉路程序化控制不僅減少了值班員的工作量，而且確保了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行，為公司及電力用戶帶了顯著的經(jīng)濟效益。

【關鍵詞】負荷拉路;程序化控制;五防系統(tǒng)

引言

近年來隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，地區(qū)電網(wǎng)的用電負荷持續(xù)增長，為了有效緩解電力供需緊張的局面，供電公司采取加快電網(wǎng)建設、提高輸電能力等措施努力緩解電力緊張局面。盡管如此，電網(wǎng)狀況仍不容樂觀，于是全面實施錯峰、避峰、限電和拉電等需求側缺電應急方案和措施成為電網(wǎng)調度系統(tǒng)緩解電力供需緊張的一個重要手段，它能夠快速有效地保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，降低缺電對生產(chǎn)及人民生活的影響。

1.負荷拉路

負荷拉路是指在電力系統(tǒng)中拉開供電線路斷路器，強行停止供電的措施。在特定的用電環(huán)境無法達到滿負荷運載需求時，中斷一個區(qū)域或部分地方的電力供應，一般多發(fā)于夏季。負荷拉路不是單一的負荷操作，需要在短時間內按照事故預案迅速控制大量負荷。以往的負荷拉路需要按照事故預案逐一對負荷進行拉路，反復選擇開關、輸入口令，監(jiān)控系統(tǒng)中傳統(tǒng)的單點遙控功能已難以滿足電網(wǎng)調度人員對當前電網(wǎng)供需平衡控制的需求。

隨著斷路器、隔離開關、接地隔離開關等一次設備電動控制技術的逐步成熟并被普遍應用，使得倒閘操作采用程序控制方式實現(xiàn)的條件已經(jīng)具備。負荷拉路的程序化控制是根據(jù)目前電網(wǎng)的負荷特性和日益發(fā)展的供需形勢提出的一種新的負荷控制措施，其能對倒閘操作實現(xiàn)程序化控制，即通過監(jiān)控系統(tǒng)軟件，自動執(zhí)行滿足防誤操作校驗的程序來完成系列倒閘操作，能夠更快完成應急響應，進一步提高工作效率，同時，杜絕各種人為因素造成的誤操作，從根本上解決倒閘操作中的快速性與安全性之間的矛盾，其作為缺電應急方案實施的主要技術手段，在供電部門進行緊急拉路操作和拉閘限電操作中起到非常重要的作用。

2.程序化控制原理

負荷拉路程序化操作就是預先定義好操作序列，實際操作時完全按照預先定義序列或者根據(jù)該序列自適應形成實際操作序列，以達到“一鍵操作”的目的。作為遠程遙控系統(tǒng)其穩(wěn)定性和可靠性極其重要，且抗干擾能力要強。同時，在進行程序操作時要實時顯示出整個操作序列的內容，并能夠通過顏色區(qū)分已完成操作項、正在操作項和未操作項，以便于監(jiān)視和控制。還要注重實用性和多樣性相結合，信息按層次分流。橫向站點拉斷路器的程序操作可在不同受控站間同步進行。并根據(jù)《國網(wǎng)公司防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》的要求，在設備操作回路中串入一個可控的節(jié)點（遙控閉鎖繼電器），從而在硬件上實現(xiàn)對遙控操作強制性閉鎖的防誤要求。在整個程序操作過程中，若發(fā)現(xiàn)有意外情況時可人工干預，立即退出程序操作。這些就要求負荷拉路的程序化控制要依據(jù)可靠性、實時性、實用性、防誤性、可控性的原則進行設計。作為程序化控制的實施端，調度自動化主站系統(tǒng)承擔著主要的功能實施。調度自動化主站系統(tǒng)負荷拉路程序化控制流程如圖1所示。

圖1 負荷拉路程序化控制流程

為滿足電網(wǎng)應急情況下拉停主變、緊急減負荷、超供電拉路等措施的盡快實施，采用預先設置的方式來實現(xiàn)，即通過固化調度部門核發(fā)的內容和順序，事先已錄入預設庫中。“預先設置”方式操作人員根據(jù)調度人員實際布置的具體操作項目和順序，在五防主機的預設庫中進行選擇并直接顯示、核對預設庫中要執(zhí)行的內容，確認正確并輸入操作密碼后觸發(fā)執(zhí)行。執(zhí)行過程中，自動化系統(tǒng)每一步的操作如同“實時組合”方式，都受五防系統(tǒng)的核對與確認。當設備實際狀態(tài)與預設庫中變位目的不一致時;被操作設備發(fā)生即發(fā)性缺陷而影響運行安全時;應急情況下需改變操作序列或順序時等情況，需要在程序操作中設置人為干預的中斷功能。主站系統(tǒng)在程序化控制的整個序列組合定義及操作的過程中，必須確保遙控點號正確、遙控操作正確，防止誤操作的發(fā)生;因此防誤處理在整個操作流程中起到非常重要的作用。程序化控制防誤處理應具有如下功能：

（1）自動屏蔽遙控組合中的不符合要求的參控點，同時給出當前狀態(tài)及屏蔽原因，以方便操作人員及時修正。

（2）重要操作點防誤啟動時，在屏蔽操作的同時提示操作員，以確保整個交互式操作的順利進行。

（3）程序化控制功能根據(jù)需要由電力調度主站系統(tǒng)的管理者決定是否開放，一旦該功能被屏蔽，則批量遙控操作失效，同時給出功能被禁止的提示。

3.程序操作驗證

3.1 試驗原則

為檢驗負荷拉路程序控制在應對電網(wǎng)大負荷的快速控制負荷能力，及其在遇到故障和需要急停時的可行性和有效性，進一步完善負荷控制的技術手段。供電公司進行了程序化操作試驗。

根據(jù)《地調2014年應急負荷控制專用序位》按順序提前輸入程序中，操作時調出此程序。為確保試驗中對電網(wǎng)正常運行不造成影響，試驗利用基建驗收的變電站全站設備及已運行220kV、110kV站出線的備用線路進行。試驗不但要對同一個變電站的設備順序下發(fā)遙控命令，還要對不同的變電站設備同時下發(fā)遙控命令，當遇到某個開關不能執(zhí)行遙控時，不會停止，自動下發(fā)對下一個開關的遙控命令。只有操作員點擊“停止”時，序列中的遙控才會停止。

3.2 試驗方案

試驗由三個組成：

試驗一：檢查順序操作時，程序化操作能力。設定3-4個變電站，同時發(fā)令，按順序進行，執(zhí)行序列一。執(zhí)行序列一之前，將不參加試驗的變電站，進行遙控封鎖，在序列一順利執(zhí)行后，將其余各站遙控解封鎖。

試驗二：檢查遇到故障時，程序的可行性。設定3-4個變電站，同時發(fā)令，不按給定順序進行，并設置故障（將兩個開關手把設置為就地）。執(zhí)行序列二，最后做恢復作。

試驗三：檢查程序化操作的急停功能。按照序列二，順序進行，試驗“停止”功能。

3.3 試驗結果

為了比較程序化控制與傳統(tǒng)單點遙控的優(yōu)越性，更好的分析總結，我們分別將三次試驗控制開始的時間和結果時間進行了記錄。表1為程序化控制三次試驗時間。

表1 負荷拉路程序化控制試驗時間

主站 試驗一（順序） 試驗二（混序） 試驗三（停止）

第一個開關動作時間 09：39：01 10：18：21 10：43：59

最后一個開關動作時間 09：39：51 10：19：18 10：51：24

試驗結果如下：

（1）試驗一批次操作順利，告警反饋信號均正常。

（2）試驗二設置的三個故障致使三個開關不能正常控分，試驗現(xiàn)場正常。

（3）試驗三進行“試停”試驗，試驗一開始即點“停止”，共控出10路開關才停止。“繼續(xù)”執(zhí)行后，程序顯示系統(tǒng)重新開始發(fā)令繼續(xù)操作。這是因順序拉路程序執(zhí)行較快，停止過程需要程序執(zhí)行時間，此問題需要進一步解決。

在近1個月的使用過程中，我們共使用其進行遙控開關約32次，平均操作時間僅為2.5秒/個，整個負荷拉路平均時間為1.9分鐘/組，相比實施前的11.8分鐘/組，減少用時9.9分鐘，降幅83.9%！實現(xiàn)了縮短負荷拉路的時間、增加了設備的預控能力。

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