AVC快速診斷工具及應(yīng)用研究

莫 玲， 徐 艷

(1. 珠海供電局，廣東 珠海 519000；2. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺 264000)

電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。近年來，我國電力工業(yè)發(fā)展迅速，已進(jìn)入大電網(wǎng)、大機(jī)組、西電東送、南北互濟(jì)和全國聯(lián)網(wǎng)的嶄新發(fā)展階段，供電量已經(jīng)基本可以滿足我們國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需求。與此同時，如何保證電能質(zhì)量成為日益突出的問題。

電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，如果電壓過高，會危及設(shè)備的安全；反之，會影響設(shè)備的正常運(yùn)行。電壓能否維持在合格的范圍內(nèi)，不僅影響電力工業(yè)本身的安全，而且關(guān)系到千家萬戶。改善電壓質(zhì)量是節(jié)能的有效措施，也是防止電壓崩潰，提高安全運(yùn)行水平的重要條件[1]。

電壓和無功功率的分布有著密不可分的關(guān)系。在許多情況下，無功功率是造成電網(wǎng)線路與變壓器上電壓損失和有功損耗的主要原因；因此，合理地調(diào)節(jié)無功功率，對于提高電壓質(zhì)量、降低系統(tǒng)網(wǎng)損具有重要意義[2]。

電網(wǎng)自動電壓控制(AVC)是目前電壓/無功控制中追求的最高級形式。它集安全性和經(jīng)濟(jì)性于一體，可實(shí)現(xiàn)安全約束下的經(jīng)濟(jì)的閉環(huán)控制，被公認(rèn)為是電力系統(tǒng)調(diào)度控制發(fā)展的最高階段。AVC是指通過調(diào)度自動化SDADA系統(tǒng)，實(shí)時采集電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的四遙(即遙控、遙調(diào)、遙信、遙測)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析和計算，在確保電網(wǎng)與設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，以各節(jié)點(diǎn)電壓合格、關(guān)口功率因數(shù)合格為約束條件，從全網(wǎng)角度進(jìn)行在線無功/電壓優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償設(shè)備合理投入和無功功率分層就地平衡與電壓穩(wěn)定的綜合優(yōu)化目標(biāo)[3-5]。

1 AVC分析診斷現(xiàn)狀

當(dāng)AVC系統(tǒng)或者局部調(diào)節(jié)出現(xiàn)異常時，維護(hù)人員應(yīng)迅速分析和診斷異常原因，盡快恢復(fù)自動調(diào)壓功能。

AVC的分析診斷主要由供電局的調(diào)度值班人員和自動化維護(hù)人員完成。事實(shí)上，AVC大部分故障和異常信息直接告警，由值班人員進(jìn)行分析和診斷，當(dāng)異常原因不明時(如涉及到算法運(yùn)算規(guī)則或者一些特定規(guī)則)，由調(diào)度值班人員對模型參數(shù)、運(yùn)行日志和其他調(diào)試信息進(jìn)行分析，完成診斷。如果仍不能解決，則需要交由廠家的技術(shù)支持或者研發(fā)人員來進(jìn)行分析診斷。可見，隨著系統(tǒng)規(guī)模和程序設(shè)計復(fù)雜度的上升，自動化維護(hù)人員和值班人員故障分析和處理越來越困難，耗時長且難度大。

國外目前尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報道。國內(nèi)文獻(xiàn)[6]敘述了保定地調(diào)AVC系統(tǒng)在日常維護(hù)及運(yùn)行過程中出現(xiàn)的常見故障及其處理方法。這些故障的處理方法只是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，主要涉及AVC的各種參數(shù)設(shè)置問題，未涉及AVC策略問題，也未提供有效的工具進(jìn)行AVC故障診斷，只能通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)診斷故障，對維護(hù)人員的技術(shù)水平要求較高。

文獻(xiàn)[7]介紹了貴州電網(wǎng)AVC系統(tǒng)控制策略，分析了運(yùn)行中存在的問題，包括網(wǎng)省協(xié)調(diào)配合問題、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)電廠無功分配問題、地區(qū)電網(wǎng)AVC策略不合理以及地區(qū)電網(wǎng)AVC與省調(diào)主站AVC策略不匹配，提出了解決措施，提高了無功電壓安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。這些問題只是涉及了AVC的策略問題，并未涉及AVC的日常維護(hù)問題，未涉及減輕維護(hù)人員排查AVC問題的勞動強(qiáng)度等問題。

文獻(xiàn)[8]介紹邯鄲地區(qū)電網(wǎng)自動電壓控制(AVC)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，結(jié)合當(dāng)前AVC系統(tǒng)運(yùn)行情況，從無功設(shè)備動作明顯增加、變壓器關(guān)口無功倒送不明顯和變壓器分頭自動調(diào)節(jié)不成功等方面分析AVC系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行中存在的問題，并提出有針對性的措施。同樣的，問題只是涉及了AVC的策略問題，并未涉及AVC的日常維護(hù)問題，未涉及減輕維護(hù)人員排查AVC問題的勞動強(qiáng)度等問題。

文獻(xiàn)[9]介紹了AVC系統(tǒng)的概況，著重分析了在設(shè)計和運(yùn)行時比較常見的問題：在AVC系統(tǒng)操作中容易操作失敗；AVC設(shè)備經(jīng)常異常閉鎖；不得不頻繁地進(jìn)行人工干預(yù)和AVC系統(tǒng)使用后，有時會產(chǎn)生輸出的電壓不合格的現(xiàn)象。針對上述問題提出了以下建議：1)保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性；2)完善AVC系統(tǒng)的運(yùn)行管理；3)優(yōu)化AVC系統(tǒng)的設(shè)備管理；4)加強(qiáng)AVC系統(tǒng)的操作管理。本文研究僅僅涉及AVC日常維護(hù)中由于閉鎖而不進(jìn)行控制的問題。

綜上所述，為了使AVC運(yùn)行維護(hù)和使用更加方便，研究出現(xiàn)異常后如何實(shí)現(xiàn)快速診斷，并開發(fā)相應(yīng)的工具，具有十分重要的意義。

2 快速診斷工具研究

2.1 研究方案

本文通過深入分析AVC系統(tǒng)常見的故障類型及人工分析診斷過程，采用分類分析的方法，研發(fā)了一套AVC快速診斷分析工具。通過該工具可協(xié)助技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)快速診斷，降低自動化維護(hù)人員勞動強(qiáng)度和技術(shù)難度，提高維護(hù)人員的工作效率，減少技術(shù)人員的維護(hù)壓力，有利于技術(shù)人員快速而準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位，從而解決問題，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)，保證AVC穩(wěn)定運(yùn)行，提高電壓合格率。

總體設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 AVC快速診斷工具流程圖

本方案提出通過人機(jī)界面以直觀方式展示AVC的各種運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行信息，方便用戶進(jìn)行查詢分析AVC運(yùn)行狀況，定位AVC問題等工作。其關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)如下。

1)制定一套AVC的故障診斷定位規(guī)則。對不同的故障類型應(yīng)進(jìn)行不一樣的診斷，并進(jìn)行合理的分析和定位。

2)根據(jù)故障類型，通過診斷規(guī)則獲取不同的運(yùn)行信息和參數(shù)。

3)故障分析和系統(tǒng)維護(hù)人員通過快速診斷工具的人機(jī)界面對故障進(jìn)行分析定位，能夠美觀、清晰地將相關(guān)信息、數(shù)據(jù)展示出來。人機(jī)瀏覽界面通過文件的方式展示，符合自動化人員和調(diào)度員的使用習(xí)慣。

2.2 設(shè)計與功能實(shí)現(xiàn)

2.2.1 AVC故障分類及分析處理

根據(jù)故障本身的特點(diǎn)，并結(jié)合其對應(yīng)的運(yùn)行文本信息源，制定出合理的故障診斷策略(見表1)。具體診斷處理方法如下。

1)故障類型。AVC的故障可按級別分為3種：系統(tǒng)級錯誤，一般是由模型參數(shù)或者程序本身等異常最終導(dǎo)致的；廠站級錯誤，由于廠站內(nèi)存在設(shè)備參數(shù)錯誤或者其他原因最終導(dǎo)致廠站級錯誤；監(jiān)控點(diǎn)級錯誤，不具備可以調(diào)節(jié)的設(shè)備導(dǎo)致有監(jiān)控點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓或者無功越限不能正常調(diào)節(jié)的監(jiān)控點(diǎn)級錯誤。其中，系統(tǒng)級的錯誤影響最大、最嚴(yán)重，而監(jiān)控點(diǎn)級的錯誤影響最小，但是出現(xiàn)概率最高。

2)故障信息定位。AVC系統(tǒng)的實(shí)時性特性要求系統(tǒng)功能安全穩(wěn)定且易于維護(hù)，為了不影響實(shí)際的實(shí)時運(yùn)行，在功能設(shè)計時按系統(tǒng)級和廠站級提供了各種調(diào)試信息及AVC運(yùn)行信息的輸出接口，以文件的形式存放。不同的故障信息存放在不同的文件中。

表1 AVC故障分類及診斷處理方法

3)診斷分析。根據(jù)故障類型和故障信息文件，以及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和故障診斷方法，定位故障信息，并進(jìn)行診斷分析。

4)故障處理。根據(jù)故障診斷結(jié)果，對故障進(jìn)行處理，消除故障，恢復(fù)正常。

2.2.2 程序設(shè)計

珠海供電局調(diào)度自動化系統(tǒng)(DF8003E)平臺是一個開放性的平臺，提供了良好的外部接口便于用戶添加、修改功能。AVC自動診斷工具就是在DF8003 E平臺開放接口的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)的。

AVC自動診斷工具采用C++、QT語言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，并且跨操作系統(tǒng)。

AVC自動診斷工具能夠?qū)Ξ?dāng)日AVC運(yùn)行日志的實(shí)時查看，保證實(shí)時刷新最新生成的運(yùn)行信息。自動檢測當(dāng)前時間，當(dāng)展示內(nèi)容的時間與系統(tǒng)的時間超過AVC的1個運(yùn)算周期時，則根據(jù)顯示的當(dāng)前文件，自動刷新最新的日志信息內(nèi)容。流程圖如圖2所示。

圖2 程序工作流程圖

2.3 應(yīng)用與改進(jìn)

本文設(shè)計開發(fā)的AVC快速診斷分析工具在珠海供電局進(jìn)行了應(yīng)用，并根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用情況和客戶改進(jìn)意見進(jìn)行了多次改進(jìn)，具體主要改進(jìn)功能如下。

1)歷史信息查詢功能。能夠查詢歷史運(yùn)行日志，可以定位任意一天的運(yùn)行信息。在運(yùn)行界面上能夠選擇歷史的某一天，選擇某一廠站，可以查看該廠站的選定日期的運(yùn)行日志，從而可以查詢歷史某一天所有廠站的運(yùn)行信息，方便查詢歷史故障。

2)關(guān)鍵字查詢定位功能。目前，AVC系統(tǒng)每天每個廠站的運(yùn)行日志信息量都很大，而AVC系統(tǒng)運(yùn)行日志是AVC包含所有系統(tǒng)、區(qū)域和廠站的運(yùn)行信息日志，信息量更大；因此，本研究設(shè)計并提供了關(guān)鍵字查詢功能，并在此基礎(chǔ)上提供靈活、方便的篩選組合功能(關(guān)鍵字、大小寫、某一時間段組合查詢)，同時對查詢結(jié)果進(jìn)行顯著標(biāo)注(如顏色標(biāo)注等)，使大量數(shù)據(jù)下的信息篩選、信息定位更加快速和準(zhǔn)確，工作效率得到很大提高。

3)所有節(jié)點(diǎn)查詢功能。AVC的運(yùn)行日志不僅在AVC主服務(wù)器上的調(diào)度員界面上查詢，也可以在網(wǎng)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)的調(diào)度員界面上查詢，這樣使得AVC維護(hù)工作可以不在AVC服務(wù)器上完成，從而更好地保證了AVC服務(wù)的正常運(yùn)行。

3 結(jié)語

采用AVC快速診斷分析工具可減輕維護(hù)人員工作量，提高工作效率，縮短自動化系統(tǒng)的運(yùn)營成本，解決了AVC的維護(hù)依賴維護(hù)人員的水平與素質(zhì)的狀況。應(yīng)用結(jié)果表明，使用該工具大大的提高了珠海用戶分析和處理AVC故障的時間和效率，得到了用戶的高度認(rèn)可。

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