探究基于EMS的區域備自投控制技術在地區電網快速復電中的應用

何寶華

（廣東電網有限責任公司肇慶供電局，廣東 肇慶 526040）

探究基于EMS的區域備自投控制技術在地區電網快速復電中的應用

何寶華

（廣東電網有限責任公司肇慶供電局，廣東 肇慶 526040）

在地區電網建設中，從電網運行的穩定性和可靠性考慮，可以應用基于EMS的區域備自投控制技術，構建相應的區域備自投系統，對常規備自投裝置的固定邏輯動作以及有限使用范圍等問題進行解決，對備自投的功能進行拓展，從而充分體現出智能電網的智能化特點和優勢。本文從我國電網備自投裝置應用現狀出發，對基于EMS的區域備自投控制技術在地區電網快速復電中的應用進行了研究和探討，希望能夠為電力技術人員提供一些參考。

EMS；區域備自投；地區電網；快速復電；應用

1.基于EMS的區域備自投系統描述

EMS指能源管理系統，其能夠確保能源的合理利用，提升電網的經濟效益。而在電力網絡中，基于EMS的區域備自投系統與SCADA系統共享模型、信息以及圖形，系統自身的功能可以使得其在檢測到電網斷電的同時，檢測電網狀態，通過智能分析和判斷，自動投切備用電源，從而實現地區電網的快速復電。該系統能夠更好地實現快速復電，減輕調控運行壓力，提高工作效率。

在SCADA接收到相應的變電站運行數據信息后，可以將其整理后一起傳輸到基于EMS的區域備自投系統中，系統通過信息的整理和分析，判斷電網運行方式，實現對于相關設備模型充電、放電、閉鎖等動作指令的生成。而系統結合保護信息綜合分析判斷，一旦檢測到電網故障的發生，需要某個模型動作時，系統會自動判斷動作條件并釋放相應的動作指令，結合SCADA遙控功能控制相關設備動作，從而實現備用電源自動投入的目的。這里的控制方案是由區域備自投系統自動生成的，可以直接閉環控制，也可以經過調度人員的分析和確認后執行。

2.基于EMS的區域備自投系統在地區電網中的應用

2.1系統框架

基于EMS的區域備自投系統，主要是將區域備自投作為單獨的功能模塊嵌入EMS系統，應遵循IEC 61970 CIM的模型標準，具備主流的標準數據接口。通過建模工具以人工或自動方式定義區域備自投模型，采用狀態估計對遙測、遙信數據進行數據預處理，并利用處理后的數據進行充電條件、放電條件判斷和生成動作邏輯。區域備自投生成的動作邏輯經EMS的電網分析模塊校正后，由SCADA下發操作指令。采用區域備自投系統嵌入EMS系統的緊耦合模式，有利于優化接口、統一模型，利用數據過濾、權限鎖定等多重技術手段降低維護風險和誤控風險，以達到保證安全、提高效率的目的。

2.2總體要求

在EMS系統進行區域備自投自動建模，并利用SCADA采集的各變電站遙信、遙測等實時信息判斷區域備自投的充電條件、放電條件，在滿足備自投動作條件時生成控制指令，由SCADA以遙控操作的方式斷開工作電源、小電源和部分負荷，投入備用電源。

2.3系統功能

（1）自動建模功能：區域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，同時能夠適應局部雙回線、小水電上網等復雜電網結構。每條模型均經過備自投建模、模擬測試、現場測試3個環節驗證后單獨封裝。封裝后不可再進行現場更改，從技術上消除了模型定值調整出錯的風險，有效保障了區域備自投模型的安全性。

（2）數據采集功能：一是遙信采集范圍，包括了斷路器的運行狀態、110kV串供出線刀閘的狀態、220kV變電站變中刀閘的狀態，以及線路保護、母差保護、失靈保護的動作信號；二是遙測采集范圍，包括變壓器的P、Q、I值，母線電壓以及110kV及以上電壓等級線路的P、Q、I、U值等。區域備自投系統運行計算所需數據建立專用遠動通道，采用獨立數據表進行標識，大幅提高信息的及時性，確保電網故障狀態下遠動機變化遙信大量上送時，區域備自投系統仍然能夠快速獲取遙測遙信數據。

（3）數據預處理功能：區域備自投系統應該具備針對SCADA遙測、遙信數據的識別和檢測等預處理功能，以確保數據的可靠性和真實性。通常來講，區域備自投的數據預處理功能意義僅僅針對備自投模型涉及的遙測量、遙信量進行檢測和辨識，借此來提高數據預處理的性能，數據預處理功能應包括遙測遙信不匹配、RTU狀態、刷新周期等檢測和辨識判據。通過數據預處理功能，可以檢測到可疑遙信量或遙測量，在這種情況下，應立即閉鎖或放電相應的備自投功能，并通過告警信號提示調度員或自動化技術人員處理。

（4）動作邏輯功能：一方面，是對動作邏輯的校核，主要是結合EMS的電網分析功能，針對相應的動作邏輯進行安全校驗，保證系統的正常動作；另一方面，是對動作邏輯的執行，區域備自投系統中，動作邏輯的執行可以分為開環控制和閉環控制，可以通過人工設置相應的控制方式。一般情況下，開環控制方式可以自動對區域備自投動作序列進行生成，同時通過告警信息詢問調度員是否執行動作序列，閉環控制方式則是自動生成策略，通過SCADA自動執行，并對事件的相關信息進行記錄。SCADA系統采用遙控隊列管理、超時遙控命令自動重發、RTU分組管理等技術，提高遙控成功率。為了保證系統的可靠運行，減少失誤動作，日常運行需要自動化技術人員持續做好區域備自投系統充電、放電、閉鎖以及遙控等環節的安全管控。

2.4性能指標

基于EMS的區域備自投系統必須滿足以下性能指標：

（1）可靠性：可靠性是確保系統運行效果的關鍵所在，具體來講，一是必須能夠實現無擾動切換，即在對主電源和備用電源進行投切時，應該盡可能避免對于電網其他設備的擾動；二是必須將區域備自投應用服務主備切換的時間控制在30s以內。

（2）實時性：一方面，備自投控制命令開始下發到結果正確顯示到畫面上的時間不能超過30s，另一方面，區域備自投單次計算時間不超過5s。

（3）可用性：在系統構建完成后，需要做好相應的檢測和模擬工作，保證動作邏輯的正確率能夠達到100%，備自投運行率不低于95%。

2.5系統測試

（1）模擬測試：立足區域電網的實際運行情況，在相應的機房內模擬真實的環境，對區域備自投系統的性能進行測試。由系統模擬故障信息，經EMS系統前置模塊傳輸，并由SCADA處理后，發送到區域備自投模塊，模塊在對信息進行分析后，下發相應的策略，經前置模塊將SCADA的遙控命令發送到模擬系統，由系統做出反饋，檢測區域備自投系統的邏輯、性能實用效果。

（2）現場測試：選擇兩站串供三站作為模型，進行現場測試。對以往的電網故障進行分析，得到相應的數據，選擇相應的電網故障類型，一是變電站或配網線路出現故障，保護裝置、備自投裝置以及開關機構等均正確動作，信號傳輸正常；二是變電站或配網線路出現故障，其他環節正常，就地備自投動作錯誤；三是變電站或配網線路出現故障，保護拒動引發越級動作，其他環節正確；四是開關機構運行錯誤，出現偷跳現象，其他環節正確；五是變電站或配網線路出現故障，保護裝置、備自投裝置以及開關機構等均正確動作，信號傳遞異常。現場測試主要驗證備自投系統動作邏輯及遙控對象出口的正確性，在變電站端采用動模測試儀來模擬開關狀態量及各種信號數字量，電流電壓模擬量則通過繼保測試儀外部加入。為實現多站同時啟動程序，采用GPS觸發裝置進行約時觸發，實現故障發生的統一時限。為模擬電網故障狀態，采用雪崩測試模擬大量遙信遙測信號。

結語

在實際應用案例中，區域備自投系統能夠在電網故障失電數秒內完成遙測遙信采集，迅速形成策略啟動自動控制，通過完整的遙控周期逐級送電，快速實現電網復電。系統性能指標全部達到相應的要求，表明該系統在地區電網快速復電中有著良好的適用性，可以起到預期的效果，保證了供電的可靠性。總而言之，在地區電網中，應用基于EMS的區域備自投控制技術，是立足電網的具體情況，構筑相應的區域備自投系統，并從模擬環境和現場實際環境兩個方面對系統的性能指標進行測試，確保其狀態穩定，效果良好。系統能夠有效提高鏈式接線中長距離多站串供的電網方式的供電可靠性，彌補變電站就地備自投應用的局限，為地區電網的穩定可靠運行提供良好的保障。

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[2]張杰明，黃達文，潘嘉琪．區域備自投控制技術在地區電網EMS中的應用[J]．廣東電力，2015，28（10）：47-52．

[3]劉育權，劉金生，董凱達．基于實時信息的區域備自投控制系統[J]．電力系統保護與控制，2014，42（17）：131-135．

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