智能變電站設(shè)備集成運(yùn)維仿真研究

福建省電力有限公司泉州電力技能研究院 林培玲 梁超泳

中國(guó)國(guó)際人才開發(fā)中心 萬(wàn)志遠(yuǎn)

為改善智能變電站給系統(tǒng)調(diào)試的巨大工作量，研究智能變電站設(shè)備集成運(yùn)維仿真。通過(guò)信號(hào)的狀態(tài)序列仿真，驗(yàn)證信號(hào)正確性，設(shè)計(jì)集成運(yùn)維仿真操作平臺(tái)，建立運(yùn)維仿真流程，完成智能變電站設(shè)備集成運(yùn)維仿真研究。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)一致性檢查后，測(cè)試設(shè)備裝置信號(hào)調(diào)試，驗(yàn)證發(fā)送點(diǎn)與接收點(diǎn)是否一致，發(fā)現(xiàn)文中設(shè)備集成運(yùn)維仿真方法的保護(hù)配置功能正常，可為智能變電站的安全穩(wěn)定和可靠運(yùn)行提供保障。

1 智能變電站設(shè)備集成運(yùn)維仿真研究

1.1 信號(hào)的狀態(tài)序列仿真

仿真參數(shù)管理是允許根據(jù)仿真需求設(shè)置相關(guān)的仿真參數(shù)，如在控制仿真過(guò)程中手動(dòng)設(shè)置控制對(duì)象的位置信號(hào)與控制信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，控制的正向和反向響應(yīng)行為對(duì)象，以及遠(yuǎn)程控制失敗錯(cuò)誤代碼。遠(yuǎn)程信號(hào)模擬是指利用智能設(shè)備模擬設(shè)備的信號(hào)輸出，并將其發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)。此仿真替代了傳統(tǒng)的驗(yàn)證信號(hào)正確性的方法，即通過(guò)實(shí)際設(shè)備動(dòng)作發(fā)送信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)公共端與輸入部分短路。研究信號(hào)的狀態(tài)序列仿真中，展開遙控模擬操作，值得是對(duì)智能變電站設(shè)備的模擬，操作步驟為，首先接收到遙控操作請(qǐng)求，而后隔離設(shè)備開關(guān)以及軟壓板，用新的操作方式代替原有的方式，完成信號(hào)的序列仿真。信號(hào)的序列仿真計(jì)算，如公式(1)所示：

公式(1)中：di表示信號(hào)狀態(tài)序列；f表示操作請(qǐng)求次數(shù)；Gi表示斷路器；θ表示隔離開關(guān)；xij表示軟壓板。在信號(hào)仿真中，變電站信號(hào)的初始狀態(tài)是為設(shè)備剛啟動(dòng)時(shí)的初始化過(guò)程而設(shè)計(jì)的。如果在運(yùn)行過(guò) 程中信號(hào)運(yùn)行值發(fā)生變化，設(shè)計(jì)信號(hào)運(yùn)行狀態(tài)。在智能變電站設(shè)備中信號(hào)仿真支持的信號(hào)類型，主要包括、質(zhì)量、整數(shù)、浮點(diǎn)、布爾時(shí)間戳等數(shù)據(jù)類型，滿足各種應(yīng)用信號(hào)的仿真需求。綜合信息平臺(tái)系統(tǒng)提供變電站設(shè)備配置信息查看、一次接線圖查看、保護(hù)、實(shí)時(shí)通知、設(shè)備呼叫信息等功能。支持查看動(dòng)作、報(bào)警、錄波通知、通訊狀態(tài)等實(shí)時(shí)事件。根據(jù)既定的測(cè)試目標(biāo)確定初始和運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)值。假設(shè)在模擬設(shè)備上遇到信號(hào)變化的復(fù)雜情況，提出采取設(shè)置運(yùn)行狀態(tài)下的信號(hào)變化曲線，達(dá)到模擬信號(hào)情況的實(shí)現(xiàn)，并支持遠(yuǎn)程控制保護(hù)裝置。支持以文件格式在本地保存模型數(shù)據(jù)。如果遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，則支持直接從本地模型文件啟動(dòng)。此舉對(duì)于查詢和引用歷史數(shù)據(jù)很有效，信號(hào)仿真中最重要的是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)的位移，在監(jiān)測(cè)到信號(hào)位移不對(duì)等時(shí)，及時(shí)處理。并檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后是否呈現(xiàn)對(duì)等狀態(tài)。

1.2 設(shè)計(jì)集成運(yùn)維仿真操作平臺(tái)

在運(yùn)維仿真操作平臺(tái)設(shè)計(jì)中，考慮到使用本平臺(tái)的人員并非全部都是專業(yè)人士，因此，采用大眾能接受的簡(jiǎn)單、方便、快捷的方式設(shè)計(jì)平臺(tái)的各個(gè)界面，使非專業(yè)人士，也能輕易操控本文設(shè)計(jì)的集成運(yùn)維平臺(tái)。在設(shè)計(jì)好操作界面的同時(shí)，在變電站中應(yīng)用新型技術(shù)及設(shè)備，將變電站之間的系統(tǒng)由關(guān)聯(lián)集成更換為相互關(guān)聯(lián)集成，此舉對(duì)變電站技術(shù)提出了更高的技術(shù)要求。

在智能變電站集成運(yùn)維平臺(tái)搭建中，首先需要的是相關(guān)技術(shù)的支持，以及智能變電設(shè)備的先進(jìn)程度。在變電站設(shè)備建設(shè)過(guò)程中，變電站信息安全保障系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證變電站設(shè)備的安全運(yùn)行，以及一些運(yùn)行管理環(huán)境、風(fēng)險(xiǎn)研究等重要信息的安全性，在進(jìn)行監(jiān)控的同時(shí)，還需要保證以上幾個(gè)重點(diǎn)信息的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)的完整性。與此同時(shí)，如果這些數(shù)據(jù)是來(lái)自多個(gè)信息系統(tǒng)，很難確保這些數(shù)據(jù)是否具有統(tǒng)一性、完整的功能。因此，提出一個(gè)功能強(qiáng)大的智能化變電站信息技術(shù)管理的工作站，以及全套與其相關(guān)經(jīng)營(yíng)管理技術(shù)，為建立智能化變電站重要的信息系統(tǒng)部門所支撐。

1.3 建立運(yùn)維仿真流程

隨著全球智能電網(wǎng)的發(fā)展，中國(guó)的電網(wǎng)公司面臨著更大的挑戰(zhàn)，需要將變電站電網(wǎng)運(yùn)行的變化，實(shí)時(shí)監(jiān)控并做出快速的反應(yīng)。而目前，我國(guó)的智能電網(wǎng)公司面對(duì)龐大的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，面臨著技術(shù)不足的問(wèn)題，雖然近些年電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，但是，在技術(shù)上仍然沒有重大突破。因此，本文提出建立運(yùn)維仿真流程，針對(duì)智能變電站中設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)仿真的形式模擬解決。智能變電站的設(shè)備使用數(shù)量越來(lái)越多，隨之而來(lái)的就是研發(fā)出的各種新型設(shè)備，根據(jù)新型設(shè)備的特性，需要將越來(lái)越多的控制命令，精細(xì)化到每個(gè)設(shè)備的操作步驟中。如此龐大的工程，使我們開始思考，一種新的適用于現(xiàn)代變電站電網(wǎng)整體運(yùn)行的控制方式。這種控制方式需要在最大程度上解放電網(wǎng)調(diào)度員，并對(duì)變電站中的電網(wǎng)的細(xì)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，使電網(wǎng)調(diào)度員將全部工作精力放在電網(wǎng)的整體運(yùn)行操控上。本文研究此種控制方式，需要將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的基本操作以及操作示意圖轉(zhuǎn)化成基本的操作指令，最后以反饋的形式發(fā)送給電網(wǎng)調(diào)度管理人員。與此同時(shí)，還需要對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)一步跟蹤分析，對(duì)可能存在的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)或者可能發(fā)生的變電站設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)監(jiān)督，最大限度地滿足我國(guó)對(duì)智能變電站中電網(wǎng)安全運(yùn)行的管控要求。目前，電網(wǎng)運(yùn)行采用集中控制方式，所有設(shè)備運(yùn)行指令均由調(diào)度部門下達(dá)。調(diào)度人員操作電網(wǎng)時(shí)，需要執(zhí)行特定的操作指令，操作流程如圖1所示。

圖1 集中控制模式下電網(wǎng)操作流程

如圖1所示，在變電站中，智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行以及分配模式，由電網(wǎng)調(diào)度員和電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)，以此來(lái)確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。運(yùn)行精度取決于電網(wǎng)變電站工作人員和電網(wǎng)相應(yīng)的規(guī)章制度。在一定程度上對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的調(diào)度準(zhǔn)確性和運(yùn)行精細(xì)化過(guò)程進(jìn)行控制。

2 仿真應(yīng)用測(cè)試

2.1 配置標(biāo)準(zhǔn)一致性檢查

配置的檢查，首先需要準(zhǔn)備一個(gè)仿真系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)備，該仿真系統(tǒng)的服務(wù)器是為了提供一種高性能服務(wù)，硬件的架構(gòu)上是采用了Power PC作為處理器，同時(shí)還具備了PGA、MPC8247的多個(gè)處理器功能。

利用仿真方法的SCL校檢功能來(lái)檢查變電站SCD模型文件一致性以及標(biāo)準(zhǔn)化檢查，首先進(jìn)入SCL校檢界面，選擇SCL文件，并加載要校檢的模型文件，選擇模板并選擇靜態(tài)檢查，得到文件校檢報(bào)告。查看檢查輸出報(bào)告，確認(rèn)SCD配置不存在錯(cuò)誤項(xiàng)或者告警項(xiàng)，保證實(shí)驗(yàn)測(cè)試的準(zhǔn)確性。

2.2 設(shè)備裝置信號(hào)測(cè)試

為驗(yàn)證文中方法的有效性，測(cè)試以仿真的形式，對(duì)SCD中的某一220線路，進(jìn)行保護(hù)裝置調(diào)試，調(diào)試完畢后啟動(dòng)信號(hào)配置仿真，驗(yàn)證發(fā)送點(diǎn)與接收點(diǎn)是否一致，測(cè)試結(jié)果一致表示正確。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 保護(hù)裝置信號(hào)測(cè)試統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1所示，斷路器總斷路器位置、保護(hù)用信號(hào)閉鎖重合閘、開關(guān)量輸入HWJ等發(fā)送點(diǎn)與接收點(diǎn)都一致，因此，得出文中設(shè)備集成運(yùn)維仿真方法的保護(hù)配置功能正常。

結(jié)束語(yǔ)：本文研究的基于智能變電站的設(shè)備集成運(yùn)維仿真技術(shù)，在一定程度上促進(jìn)了仿真測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了智能變電站系統(tǒng)的安全運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)以仿真的方式測(cè)試了文中方法的有效性，得出，文中方法在智能變電站系統(tǒng)設(shè)備集成運(yùn)維中保護(hù)配置功能正常。此次研究還有一些不足之處，今后將對(duì)不足之處進(jìn)一步研究改善，為智能變電站設(shè)備集成運(yùn)維研究，提供有效參考。