發電廠網源信息評估方法的探討

徐 帥,楊 帆,張 明

(1.上海漕涇熱電有限責任公司，上海 201507；2.上海明華電力技術工程有限公司，上海 200090)

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發電廠網源信息評估方法的探討

徐 帥1,楊 帆2,張 明1

(1.上海漕涇熱電有限責任公司，上海 201507；2.上海明華電力技術工程有限公司，上海 200090)

隨著智能電網、經濟調度等系統建設，對電網側與電源側實時交互信息(簡稱網源信息)的可靠性的要求不斷提高。實現網源信息的評估可及時發現本廠上送信息的各類缺陷，也可在電源側實現對各類調度調控指令的閉環評估。介紹了發電廠網源信息的評估方法，為網源信息評估的實現提供了基礎。同時，還介紹了基于網源信息的高級功能應用方法。

發電廠；實時交互；網源信息；評估方法

近年來，電網調度端自動發電控制、調度員潮流、靜態安全分析、負荷預測、自動電壓控制、動態安全評估等各類高級功能的應用日益廣泛[1]，而準確的實時信息是上述功能實現的基礎。隨著智能電網、經濟調度等系統建設，也對電網側與電源側實時交互信息(簡稱網源信息)的可靠性的要求不斷提高。網源信息的可靠性取決于各級調度范圍內各類遠動信息系統的設備水平、運維水平以及設備故障后的處理水平。

通過在電源側(即各類發電廠)實現本廠的網源信息評估可及時發現本廠上送信息的各類缺陷性問題以提高缺陷消除及時率，也可在電源側實現對各類調度調控指令的接收、處理、控制的閉環評估。因此，在實現網源信息實時監測的基礎上，建立結合調度機構對源端數據的考核方式、子站信息傳輸方式以及電源側各類信息特點等因素的評估方法以及探究基于網源信息評估后可靠性的網源信息高級綜合應用十分必要，也是具備可行性的。

1 網源信息分類

并網發電廠與電力調度之間的網源信息交互是電力生產的重要環節，關系著電力生產的安全性和連續性，信息的實時性和正確性對電廠的經濟效益、電網的安全穩定運行產生了直接的影響。

根據調度機構對電網與電廠之間實時通信的各類信息的定義，網源信息主要可分為以下幾類：

(1)發電計劃曲線 發電計劃是調度部門根據負荷預測、送受電計劃、機組運行參數等因素，用某種算法編排出發電廠的出力計劃，從而實現機組的優化組合，是現代電力系統自動發電控制的有效手段之一。發電計劃曲線由調度部門下發各發電廠，該發電計劃將作為電廠發電考核、發電電價結算的依據之一。

(2)AGC遙調指令 AGC即自動發電控制，是指通過自動控制程序的運行，實現對發電機組功率的重新調節分配，來滿足負荷的動態變化及交換功率的動態平衡，同時使發電機的調速器能響應大的頻率偏差，保持電網的頻率穩定變化的控制過程[2]。AGC指令系調度主站下發至電廠機組的功率調節量指令。

(3)AVC遙調指令 AVC即自動電壓控制，是指基于無功的“分層分區，就地平衡”的基本原則，根據電網實時運行數據，在確保電網安全穩定運行的前提下，對發電機無功、有載調壓變壓器分接頭(OLTC)、可投切無功補償裝置、靜止無功補償器(SVC)等無功電壓設備進行在線優化閉環控制，實現無功分層分區就地平衡，提高電網電壓質量，降低網損。AVC指令系調度主站下發至電廠機組的電壓、無功調節指令。

(4)遙信信息 反映電廠設備狀態的信息，通常包括斷路器狀態、隔離開關狀態，各種保護和自動裝置動作信號等，以二進制表示，通過0、1之間的變化表示設備的位置和發出的信號，如斷路器合、分，保護動作、復歸。

(5)遙測信息 反映電廠運行狀況的實時電氣參數，如發電機出力、母線電壓、有功負荷、無功負荷、線路電流等實時測量信息。

(6)電量信息 發電廠電能表采集和計算的電量數據，包括三相電壓、三相電流、失壓狀態及累計時間、電度表時鐘、有功/無功功率等實時數據。

(7)同步相量測量單元信息 同步相量測量單元(Phase Measurement Unit, 簡稱PMU)即可對相量幅值、相角和頻率進行精確測量，主要用于廣域電網的功角監測。PMU信息系PMU裝置上送調度端的相關測量信息。除此之外，網源信息還包括環保數據等信息。上述諸多信息按信息流方向又可分為上行信息(包括遙信、遙測等電廠上送信息)以及下行信息(AGC、AVC指令等調度端下送信息)，如圖1所示。

圖1 網源信息分類

2 網源信息評估方法介紹

通過對網源信息進行實時監測，可匯集各類網源信息。結合各級調度對源端數據的考核方式以及電源側各類信息特點，可形成各類網源信息的評估方法。根據評估方式的不同，又可將網源信息的評估方法分為針對信息正確性的直接評估和功能可靠性的復合評估。

2.1 網源信息直接評估方法

網源信息的直接評估包括遙信信息評估、遙測信息評估、電量信息評估等單一信息的評估，通過導入電源側遠動裝置與調度主站通信的信息表識別遙信、遙測、電量信息，并進行圖形化展示以及工程化解讀，實現遙信、遙測、電量信息的評估。同時對數據不刷新、錯誤數據、數據召喚、數據變化上送等事件進行記錄。

(1)遙信信息評估方法

遙信信息以電廠設備一次接線圖(斷路器狀態、隔離開關狀態)以及光字牌告警的方式進行圖形化展示，通過核對狀態的顯示與實際狀態的一致性，可評估此類遙信信息的正確性。

遙信信息的評估還包括對如遙信頻繁變位現象的記錄以及告警，主要針對遙信信息在相對較短時間內出現反復變位的情況，以提供故障的判斷依據。

(2)遙測信息評估方法

結合遙測信息的圖形化展示，遙測信息的評估可通過越限報警的方式實現，對遙測信息所含的電壓、電流、有功、無功、線路電流等實測信息設置報警閾值，見下表。遙測越限時，記錄越限的時間和數值，并生成告警信息。如表1所示。

表1 遙測報警閾值設置

(3)電量信息評估方法

電量信息以圖形化展示及工程化解讀為主，可通過電能平衡的方式展示，根據電量信息可統計出機組、線路以及廠變日、月累計電量以及系統-發變組不平衡率，廠用電損耗率，還可根據時段統計機組分時段電量、關口峰腰谷電量、全廠發電量綜合統計等。

2.2 網源信息復合評估方法

網源信息復合評估指同時結合網源信息中的幾類信息，對某一功能進行閉環的正確性評估的方式，諸如AGC信息評估、AVC信息評估、功角信息評估、發電計劃曲線評估等。

2.2.1 AGC信息評估方法

AGC信息評估系對遙測信息、遙信信息及AGC調節指令信息等的復合評估，相關數據信息內容如表2所示。表2中“網源信息接受/或發送時間”系AGC相關信息在評估系統中記錄的接受或發送時間。

表2 AGC信息內容

通過整合上述信息以及參考調度機構對AGC的考核辦法，統計匯總AGC指令時刻(T0)、當前出力(P1)、目標出力(P2)、控制模式、調節開始時刻(TS)、調節開始出力(PS)、調節結束時刻(TE)、調節結束出力(PE)等信息，計算AGC的投入率(KA)、響應時間(ΔT)、調節速率(V)、調節偏差量(PΔ)、調節深度(ΔP)等指標進行計算，以在電源側實現對AGC信息的復合評估。

(1)投入率

AGC投入率(KA)指在統計周期內，機組運行時，AGC保持投入狀態的時間占比，統計周期一般為月，可用式(1)表示：

(1)

AGC投入時間可按“AGC投入/退出”信號變位時間進行統計。

(2)響應時間

AGC響應時間(Δt)是指調度 EMS 系統發出指令之后，機組出力在調節開始出力點的基礎上，可靠地跨出與調節方向一致的調節死區所用的時間，單位為秒(s)，可表示：

ΔT=Ts-T0

(2)

(3)調節速率

AGC調節速率(V)指機組響應目標指令的速率，單位是MW/分鐘，可表示：

(3)

TS、TE單位為秒(S)。

(4)調節偏差量

機組響應目標指令開始調節后至調節結束時間區間內，機組出力圍繞目標P2 會產生波動。AGC調節偏差量(PΔ)即指在類似這樣的時段內，對實際出力與目標出力之差的絕對值進行積分，然后用積分值除以積分時間，即為該時段的調節偏差量，單位為MW，可表示：

(4)

式中P(t)——在該時段內的實際出力。

(5)調節深度

AGC調節深度(ΔP)及機組響應本次調節指令后，實際調節出力幅度，單位為MW，可表示：

ΔP=PE-P0

(5)

通過對AGC信息的進一步挖掘，還可對AGC調節方向合格率、調節精度合格率、綜合投運率等指標的評估。

2.2.2AVC信息評估方法

與AGC信息評估類似，AVC信息評估也是對遙測信息、遙信信息及AVC調節指令信息等的復合評估，相關數據信息內容如表3所示。

表3 AVC信息內容

同樣，AVC信息評估方法也與AGC評估類似，可通過統計匯總AVC指令時刻(T0)、當前母線電壓(V1)、目標出力(V2)、控制模式、調節開始時刻(TS)、調節初始電壓(VS)、調節結束時刻(TE)、調節結束電壓(VE)等信息，計算AVC的投入率(KA)、響應時間(ΔT)、調節速率(V)、調節偏差量(VΔ)、調節量(ΔV)等指標進行計算。

2.2.3 功角信息評估

發電廠PMU系統采集對象主要為發電機機端和線路功角相量。基于發電機機組和線路兩點或多點的功角，通過對比理論相角差突變量時間與檢測時間，綜合絕對誤差與相對誤差，判定兩點相角質量問題，可進行不同頻率情況下相角差質量評價。

由于PMU信息具有高精度、高分辨率的特點，還可通過PMU信息中有效值、相角、頻率、有功功率、無功功率、功率因數等當前量值可客觀、準確評估AGC、AVC調節的準確性。

2.2.4 發電計劃曲線評估

發電計劃曲線的評估可通過發電計劃曲線與實際機組有功功率曲線的圖形化展示比對實現，并按一定欲量比較曲線重疊性，當出現狀態異常時，可生成告警信息。

3 網源信息高級應用簡介

網源信息的直接及復合評估均基于網源信息的全景采集，同時也為實現網源信息的高級應用打下良好的數據支持基礎。

3.1 故障就地診斷

故障就地診斷指對系統運行中發生故障的電氣元件進行的故障性質的分析，主要有線路故障、變壓器故障診斷、發電機故障診斷等。

故障就地診斷的信息源為遙信、遙測、PMU信息，功能實現方法如圖2所示。

圖2 故障就地診斷過程

3.2 輔助服務對比分析

輔助服務是指為維護電力系統的安全穩定運行[3]，保證電能質量，除正常生產、輸送、使用外，由發電企業、電網經營企業和電力用戶提供的服務，包括：一次調頻、自動發電控制(AGC)、調峰、自動電壓控制(AVC)、備用和黑啟動服務等。

電廠并網運行和輔助服務考核部分直接關系到發電廠的經濟效益。利用網源信息實時數據，可對發電機組并網運行情況及輔助服務考核結果的統計以及與電力監管機構的預考核結果進行對比、分析[4]。輔助服務對比分析功能可保障及促進電廠穩定運行，并對各類決策可起支持作用。

4 結語

通過應用網源信息評估方法及高級應用方法，可及時發現發電廠上送信息的各類缺陷，可在電源側實現對各類調度調控指令的接收正確率、處理及時率、控制成功率的統計，可進一步提升發電廠調控響應能力，提高發電廠運行控制水平，促進發電廠優質、經濟運行。

[1]劉 洋，盧建剛，黃 凱. 電網調度自動化實時信息分析與評估系統的研[J].電力系統保護與控制，2010，38(8)：38-42.

LIU Yang, LU Jian-gang, HUANG Kai. Research of real-time information analysis and assessment system for power network dispatching automation[J]. Power System Protection and Control，2010，38(8)：38-42．

[2]楊 方，孫元章，程 林. AGC 與 AVC 協調控制和電壓動態安全性[J].電力系統自動化，2010，34(4)：7-11.

YANG Fang, SUN Yuan-zhang, CHENG Lin. Coordinated control of AGC redispatching and AVC to enhance voltage security[J]. Automation of Electric Power Systems,2010,34(4):7-11.

[3]華東電監局.華東區域并網發電廠輔助管理實施細則[S].2008.12.

[4]田 雄，姚建剛，龔陳雄，等. 電廠并網運行管理及輔助服務管理系統的研發[J].電力系統保護與控制，2011，39(1) : 118-122.

TIAN Xiong, YAO Jian-gang, GONG Chen-xiong, et al. Research and design of grid parallel operation and auxiliary services management system[J]. Power System Protection and Control,2011,39(1).

(本文編輯：嚴 加)

Evaluation Methods for Grid-Source Information of Power Plant

XU Shuai1, YANG Fan2, ZHANG Ming1

(1. Shanghai Caojing Cogenerationg Co., Ltd.，Shanghai 201507, China;2. Shanghai Minghua Electric Power Technology & Engineering Co., Ltd.，Shanghai 200090, China)

With the development of smart grid and economical dispatch systems, there is growing demands for the reliability of real-time interactive information between the power grid and the power source (referred to herein as "grid-source information"). The realization of this information evaluation can help to discover timely the deviation and defects of the uploading production information, and also achieve closed-loop evaluation of dispatching and control commands locally in power plant. This paper introduces the evaluation methods for the grid-source information of power plant, providing a basis for realizing the local evaluation on the information. Moreover, it also introduces the application of advanced function based on the information.

power plant; real-time interaction; grid-source information; evaluation methods

10.11973/dlyny201506031

徐 帥(1980)，男，碩士，工程師，主要從事電力設備管理與維護工作。

TM734

B

2095-1256(2015)06-0880-04

2015-10-09