負荷批量控制在婁底電網中的應用

顏獻誠，張彥卿

（國網湖南省電力公司婁底供電分公司，湖南 婁底 417000）

0 引 言

隨著±800 kV特高壓直流輸電工程在祁韶線投運，婁底供電公司于2017年開展了調控系統負荷批量控制功能建設工作，以應對特高壓直流雙極閉鎖后或重大事故等緊急情況下，受端電網功率會嚴重失衡而出現重要輸電線路和聯絡線路超過負荷及旋轉系統備用不足等難題[1]。負荷批量控制功能有效解決了這一難題。它的原理為事先設置包含部分與限電負荷有關的斷路器的控制策略，在發生異常情況或事故時，自動執行相關線路拉閘限電，達到科學、快速、有效切除負荷的目的。

根據調監（2016）19號文件《國調中心關于印發智能電網調度控制系統負荷批量控制功能規范的通知》相關要求，婁底供電公司迅速行動，組織相關人員進行討論，結合現有智能電網調度控制系統的配備情況，通過研究制定了負荷批量控制功能建設的工作計劃，以確保負荷批量控制功能順利投入試運行。

1 系統主要架構

婁底負荷批量控制系統基于E8000基礎平臺，共享一區模型、設備實時狀態、用戶和權限等信息，實現調控系統的一體化功能。

1.1 系統硬件架構

系統構建在I區，部署于I區的兩臺負荷批量控制工作站上。負荷批量控制工作站利用系統原監控坐席工作站，如圖1所示。

1.2 系統軟件架構

婁底電網負荷批量控制系統功能先進，實現了地縣一體化控制。該系統利用東方電子E8000系統基礎平臺建立的相關模型管理、設備狀態辨識、SCADA控制等高級功能，具備了電網負荷批量控制的設施維護、實時檢測、策略優化、安全管理、控制執行和數據統計等重要功能。該系統利用現有的SCADA功能對變電站斷路器實施遠程控制，并與省調系統實時互通，傳送可切負荷、切除實際負荷等信息，如圖2所示[2]。

1.3 主要功能

負荷批量控制（Load Batch Control，簡稱LBC）系統是基于E8000基礎平臺的一個快速負荷批量拉路模塊。它主要通過對預案策略執行批量控制，通過多輪拉路操作達到快速切負荷的目的。它共享一區模型、設備實時狀態、用戶和權限等信息，實現與調控系統一體化功能。該系統主要具備權限及安全管理、模型維護、策略選取、控制執行、多態切換、統計查詢和省地交互等功能[2]。

2 專業管理主要做法

負荷批量控制是一項牽涉到調控中心調度、方式、監控和自動化等各專業的復雜工程，各專業必須分工明確、流程清晰，確保負荷批量控制功能達到實用化要求。實用化總體目標為：所切負荷及斷路器“不多、不少、不錯、不拒”。

2.1 職責分工

2.1.1 方式專業

（1）根據電網運行方式變化，開展電網潮流計算，根據計算結果提供負荷批量控制策略；

（2）根據電網變化，及時修編負荷批量控制策略。

圖1 硬件網絡拓撲圖

圖2 系統軟件架構

2.1.2 自動化專業

（1）負責負荷批量控制系統建設、維護工作，確保系統正常運行；

（2）負責錄入方式專業提供的控制策略；

（3）落實監控提出的改進措施和要求。

2.1.3 監控專業

（1）負責負荷批量控制系統日常使用、數據統計；

（2）負責審核自動化運維班策略錄入數據正確性；

（3）落實方式專業提出的改進措施和要求；

（4）定期開展監控人員操作培訓及模擬演練。

2.2 主要流程說明

緊急情況下，按以下流程啟動電網負荷批量控制功能。

（1）地區調度員接受上級調度指令或根據電網實際情況啟動流程；

（2）當值調度員下令地調監控員執行負荷控制策略，由負荷批量控制系統按照一定順序拉開對應線路斷路器或主變斷路器；

（3）監控員根據負荷批量控制系統統計數據，并做好記錄，向調度員匯報執行情況；

（4）地區調度員向上級調度匯報執行情況，通知需限電地區的縣調、配調及營銷部門；

（5）縣調、配調通知供電指揮中心，及時發布停電信息和通知客戶。

2.3 確定負荷批量控制策略

負荷批量控制策略應基于本年度婁底電網事故限電序位表、有序用電序位表、重要用戶名單和電網正常運行方式編制。原則上，所切的斷路器必須是序位表中的開關，并根據電網運行方式進行實時調整。策略可分為三類：全網重大事故切負荷策略、變電站事故切負荷策略和重要斷面故障切負荷策略。

2.4 定期反事故演練

正常情況下，負荷批量控制功能使用概率非常小，只有在電網出現重大事故且導致系統出現嚴重缺失時才會使用[1]。為了使調控人員熟悉該功能及操作流程，調控中心應定期開展反事故演練。通過演練驗證負荷批量控制限電功能的科學性、快速性和準確性，檢驗電網調度應急指揮和省地縣三級調度協同處置能力，大力提升電網調度運行水平。

演練時，可利用電網某些時刻變電站全停的機會，編制負荷批量控制實戰演練負荷線路預案，模擬可控用電負荷。根據電網實際運行情況，模擬用電負荷高峰時段特高壓直流故障導致大功率缺失，在省調統一指揮下，開展省地縣三級調度協同應急處置。地調公司采用實操演練方式，省縣公司采用模擬演練方式。

3 應用情況

3.1 全流程安全管控

短時實施電網大量切負荷會對社會造成較大影響，實際運行過程中很少操作。婁底公司在實施過程中將安全管控擺在首要位置，從制度、人員、流程和措施等多方面貫徹安全第一的理念。結合E8000智能調度支持系統認證模塊的建設，對系統使用人員采取嚴格的認證登錄措施。操作人員在申請操作權限后，由本地數字證書系統確認，并簽發相應電子鑰匙。此電子鑰匙與人員綁定為一體，在鑰匙中包含人員權限標簽及相應算法數據。人員在登陸系統時，將鑰匙插入到工作站中，由工作站向服務器提交信息。服務器根據數字證書系統中已經簽發的服務程序權限標簽判定當前人員權限，并反饋給工作站，最終確定該人員的登陸狀態和所具有的權限。需要注意，要對批量負荷控制操作全過程進行嚴格的權限控制校驗。在每個環節實行操作權認證模式，主要包括序位表維護權限控制、序列選擇權限控制、操作執行權限控制和操作執行監護權限控制等四個環節。如果其中一個環節權限認證不成功，則批量負荷控制系統就會自動終止操作[1]。同時，實際切除負荷控制命令的傳輸也采取了信息加解密措施，有效提高了控制命令的準確性和可靠性，充分保障了批量負荷操作控制系統的安全。

3.2 多態運行機制

因為批量負荷控制僅在電網發生重大事故導致功率嚴重缺失時才會使用，所以在正常方式下不會執行。為了使調控人員熟悉該功能，婁底公司實施了批量負荷控制軟件的多態運行模式，分別為瀏覽態模式、預置態模式和執行態模式。日常運行在瀏覽態模式，反事故演練時運行在預置態，實際控制運行在執行態。預置態是指在控制過程中只發送遙控預置指令，根據預置反校信息判斷遙控結果。預置反校成功，則判斷遙控成功。執行態模式是在控制過程中不間斷發送遙控預置和執行指令，對遙控開關執行前狀態與目標控制后狀態進行對比，從而準確判斷遙控結果，適用于電網事故緊急切負荷時。

3.3 智能選線功能

3.3.1 動態識別分區對象

實際操作中，從經濟和安全運行角度考慮，工作人員會對不同分區對象實施同步負荷控制。通常，負荷開關按照電網常規運行方式確定其所屬分區。當運行方式出現改變時，可能發生部分序位表中負荷與實際分區不一致的現象，導致實際負荷控制的目標出現較大偏差，數據不準確。因此，負荷批量控制功能需要利用網絡拓撲功能，根據電網運行方式變化自動識別斷路器所屬分區。準確快速識別負荷所屬分區，是保證批量負荷控制操作正確性的前提。

3.3.2 支持自動排除序位表中不符合要求的斷路器

操作時滿足以下條件的斷路器可自動排除：斷路器當前狀態為分位；斷路器未帶負荷；斷路器的控制參數未定義完整；斷路器被掛牌處于閉鎖等[2]。

3.4 現場試驗

3.4.1 試驗前準備工作

編制批量控制試驗序列表，確定操作序列的正確性，錄入批量控制序位表。首先，由監控人員在預置態進行演練，確認序列表的正確性。檢驗無誤后，由變電運維值班員將大科、建設、共榮變除試驗開關外的其他開關把手打至“就地”位置，遠方檢查試驗各間隔實際位置。調控中心監控值班員檢查大科、建設、共榮變上述各間隔無異常信號，遠方遙控合上試驗開關。

3.4.2 試驗階段

為了驗證系統閉環控制功能，婁底公司專門制定了一組由大科、建設、共榮變電容、電抗器、開關組成的控制序列，并對其進行了實際出口操作，驗證了系統功能的正確性和有效性。

測試1：設定3個變電站，選取部分序列表中開關，分別對其采用負荷置零、掛檢修牌等方式，驗證系統是否將其可靠閉鎖。

測試2：設定3個變電站，選擇區域控制預案，臨時改變運行方式，將某個變電站切換至另一區域運行，然后發令、執行操作，驗證系統執行時自動剔除了不在該運行區域的斷路器。

地區調度設定拉路負荷，同時下達命令至監控。監控（主值）根據調度命令，在E8000系統負荷批量控制模塊預置態輸入拉路負荷，系統根據負荷目標值自動選線，執行后進行統計。實驗數據統計如表1所示。

表1 批量負荷控制試驗數據

3.5 操作統計及告警功能驗證

試驗后，驗證系統具備控制過程中各輪次及總的控制結果數據實時統計功能，具備控制結果數據日志儲存功能，具備歷史控制結果數據展示查詢功能，具備批量切除負荷未恢復送電斷路器顯示和查詢功能。支持批量切除負荷供電恢復信息查詢功能，復電信息包括恢復供電線路總數、恢復總負荷、恢復各線路供電和恢復供電時間等信息。驗證系統具備負荷批量控制操作導致的斷路器分閘告警特殊標識功能，明顯區分負荷批量控制操作導致的斷路器分閘警告與其他遙控產生的分閘警告。

4 結 論

婁底負荷批量控制功能于2017年11月正式投運行。運行效果證明，該功能滿足調監（2016）9號國調中心關于智能電網調度控制系統負荷批量控制功能規范要求，控制系統設計先進合理，運行穩定可靠，切實提高了事故緊急情況下調控機構對負荷控制的精準度和時效性。下一步將從以下方面進行改進，切實推進婁底公司負荷批量控制實用化水平。具體地，完善控制預案序位表，制定針對各種事故情況下的精益控制預案表；擴展省地互聯功能，實現省地調度系統信息交互功能；探索主配調一體化模式下負荷批量控制的精準負荷控制研究，直接控制大用戶負荷；優化數據查詢統計功能。