220kV變電站主網機組協調控制系統

黃光磊 林志賢

深圳供電局有限公司 廣東 深圳 518000

引言

隨著變電站工程數量的逐漸增多，對變電站的各項基礎設施的要求也不斷增加。在信息化時代提升變電站主網機組協調控制的效率變得尤為重要[1]，220kV變電站主網機組的主要工作為變電站的停運﹑出力受限和投退等協調工作進行管理。停運管理包括機組停運和上報，以及后續的調度審核確認，向上級進行機組狀態匯報和停機匯報。調度審核人員對停止狀態的變更信息進行審核和批復，最后將接口的數據進行同步。出力受限管理中，首先進行機組出力受限申請[2]，在系統中可以進行管理查詢，投退管理包括機組調頻和查詢，以及后續的數據審核和儲存。在國民經濟的發展中，電力的遞減是相當重要的，電力系統規模的不斷擴大和用電量的增加都是未來電力發展需要面對的問題，變電站的信息化發展可以節約大量的物力和人力。將變電站主網機組協調控制系統應用在變電站當中，可以提升變電站的工作效率及智能化程度。實現可視化監控的操作功能。

1 220kV變電站主網機組協調控制系統硬件設計

1.1 設計主網機組協調控制擴展控制站

變電站的系統需要專業的服務器，硬件設備的基本結構如圖1所示：

圖1 硬件設備結構

如圖1所示，硬件設備由7部分組成，在變電站的電子設備儲存室中安裝現場控制站所需的DPU數據采集器[3]，在主控室中將傳感器連接到數據采集器上，檢查現場設備的通電情況和信號接收情況，變送器的邏輯運算方式是根據控制策略制定的，因此信號應傳輸到計算機的執行器中。控制站需要將變量的計算結果和變化情況進行儲存，并隨時將數據通過傳感器傳輸到執行器中控制器的主要設計目的是對機組協調進行控制[4]，因此，控制模塊需要獨立的內部網絡環境。將通訊點與內網進行連接，確保通信站和控制站可以相通。DPU數據采集器可以實現變電站的信息數據的實時采集，將采集到的數據進行各站輸送。

1.2 設計變電站主網機組操作站

變電站主網機組操作站的主要硬件由系統操作計算機和輔助硬件組成，內部網絡條件需要單獨的網絡交換機和路由器。與系統計算機進行相連，計算機為普通配置的計算機，輔助的硬件以USB接口的方式和計算機相連，輔助硬件的主要功能是分散控制，界面可以顯示計算機是否與輔助硬件連接成功[5]。計算機除了常見的主機﹑顯示器等主要設備外還配備有通信接口，接口主要是為了方便與外部的其他設備相連接。計算機的顯示器可以顯示操作的信息，操作的數據既可以導出電子表格，又可以通過打印機打印成紙質版資料。變電站主網機組一旦出現數據異常，顯示器界面會顯示報警信號，提醒操作員及時進行控制。調度站與操作站的其他硬件沒有太大差異，但多了與外網相連的網絡轉接口，調度站的計算機可以傳輸信息，方便日常的生產溝通等問題的解決。

2 220kV變電站主網機組協調控制系統軟件設計

2.1 對機組負荷指令處理模塊的設計

在變電站主網機組協調控制系統對負荷指令進行處理才能進行有效控制，在系統中設置處理循環模式，根據變電站中的負荷負載命令對機組的狀態進行調節，保障機組運行狀態達到最佳[6]。并根據狀態進行轉換和設定，以及停電和恢復供電的切換。電網自動調度的負荷指令是由系統通過計算決定的，符合變電站實際情況和運行狀態的指令。調度員通過主動對負荷指令的詳細情況進行手動調整，進行輸電的限速﹑限幅處理。控制系統也能夠在機組發生數據異常或產生故障的時候進行負荷控制，以保證該機組的電流負荷在合理的范圍之內[7-8]。機組負荷指令處理模塊對負荷指令的處理包括外部處理和內部處理，電網調度中心發出負荷指令屬于外部指令，可以直接進行處理并給出指令反饋，除調整頻率指令不可避免地存在物理偏差之外，都能順利處理。機組內部產生的指令為內部指令，控制系統產生的指令為強制性指令，包括強迫降低負荷。

2.2 優化系統擴展控制站的參數

220kV變電站主網機組通過計算可以看出具有很強的時間差分特性，在進行系統控制的時候，對主控協調控制的PID參數和主PID參數進行優化[9-10]，就會提升系統控制的精準性。控制系統應考慮系統的負荷水平和系統在運行時的穩定性，對擴展控制站的參數進行優化，加強機組實際運行中的適應性。在原有的參數中降低控制參數的相對偏差變化率，偏差變化率越小，參數的偏差越小。對動態參數和靜態參數同時進行偏差弱化，而這兩種參數可以根據實際的情況進行有效切換，PID優化機組在變電站輸送電力的時候，將參數進行快速校正。參考BTU系數和變電站的歷史數據進行校正回路設置[11-12]，將歷史數據和機組的實際控制量進行比較。理論控制系數和實際控制系數進行對比，對控制參數進行優化。實際BTU校正系數是根據DCS的歷史數據得出的。在計算了上述兩個系數后，實現變電站主網機組協調控制系統的參數優化。

3 系統測試

為了驗證本文設計的變電站主網機組協調控制系統的協調控制能力，對該系統進行系統測試。證明該系統的功能可以實現。以及系統的性能良好，適用于進行主網機組協調控制工作

3.1 系統測試環境

在進行系統測試之前要搭建適合的系統測試環境，保證系統的軟件運行順暢，系統可以進行正常的開啟和關閉，系統周圍環境的溫度和濕度保證需求。變電站主網機組協調控制之前分散系統的測試已經完成，主要設備到位，消防設施也完善齊全。測試的參數如表1所示：

表1 系統測試的設備和軟件參數

硬件設備的熱控設備是必不可少的測試設備，保證在系統測試之前變送器和熱控設備安裝就位，將分散控制系統的線進行連接，保證周圍的溫度和照明環境符合設備的運行要求。

3.2 系統調試

在進行系統測試之前應對系統進行調試，對系統的登錄界面進行登錄權限測試，檢查系統的調度登錄端﹑工程師登錄端和操作員登錄端是否合理。對電源﹑測試硬件進行檢查，對設備的接線進行檢驗，尤其是絕緣設備的安裝，為了保證系統測試過程的安全，一定要保證絕緣設備能夠發揮作用，保障測試人員的安全。

系統的軟件調試主要是針對主網機組協調控制的系統操作進行檢查，對于協調控制系統的組態合理性進行檢查。并進行協調控制靜態測試，調試系統的軟件直到機組的負荷達到系統運行的水平。

3.3 測試結果

變電站主網機組協調控制系統常見的系統測試通常采用AGC測試方法，在機組協調控制的基礎上進行裝載能力的測試，裝載能力超過ECR則進入AGC運行模式，在改變協調距離的情況下，測試AGC的信號質量差。結果如圖2所示：

圖2 實驗結果

實驗結果如圖2所示，在操作距離不斷增加的情況下，系統的信號質量差也在不斷地上升，但操作距離達到250m的時候，信號質量差在0.7左右，完全符合變電站協調控制的AGC測試結果，符合主網機組協調控制的要求。

4 結束語

在經濟快速發展和電網不斷升級的背景下，本文設計了V變電站主網機組協調控制系統，該系統提升了變電站協調控制的信息化程度，提升了電站的控制質量，對系統的參數和指標進行優化，推動了變電站的現代化發展。