廣域備自投技術在電網中的應用分析

● 廣東電網有限責任公司肇慶供電局 陳仲鐸

隨著經濟社會的發展，電網規模日益擴大，電網結構越來越復雜，用戶對供電的質量和可靠性要求也越來越高。在現代電網中，電網接線一般采取閉環設計、開環運行，配置備用電源自動投入裝置（以下簡稱備自投）作為提高供電可靠性的有效手段。

常規備自投基于就地的信息，解決處于開環點的變電站備用電源自動投入問題，但無法適應運行方式的變化，解決復雜系統、復雜控制問題。在單電源串行供電的情況下，如果供電線路發生故障，常規備自投不能對停電廠站進行恢復供電。

網絡備用電源自投控制系統（以下簡稱廣域備自投）是就地備自投裝置的擴展，基于廣域信息（通過通信互聯網絡或EMS系統獲取的信息），實現兼備本地備自投功能的自動控制系統。在工作電源因故消失后，廣域備自投能夠迅速啟動、識別“失電母線（失電區域）”，確定相應的備自投模式，發出控制序列命令，斷開工作電源，投入備用電源或其他正常工作電源，提高供電可靠性。

1 廣域備自投的框架

廣域備自投系統基于EMS平臺，通過建模工具定義廣域備自投模型。生成相應的備自投控制策略后，由EMS的網絡分析模塊對策略進行校正，最終再通過SCADA系統下發相應的控制策略。

廣域備自投的框架如圖1所示。

圖1 廣域備自投的框架

2 廣域備自投模型定義

對于每一個備自投單元，廣域備自投系統定義了其模型。首先為其確立基本定義屬性，包括備自投的名稱、所在廠站、投退狀態、閉鎖狀態以及動作延時。投退狀態標志備自投是否在使用，退出狀態則備自投不起作用。閉鎖狀態標志則備自投不能動作，動作延時表示自備自投條件成立開始計時，即動作條件成立無閉鎖量。延時時段內有閉鎖量或動作條件轉為不成立，則此次備自投動作撤銷。在屬性定義的基礎上，每個備自投單元又由充電條件、動作條件、閉鎖條件和動作序列等定義組成。

完整的廣域備自投模型如圖2所示。

圖2 廣域備自投的模型

其中動作條件由動作邏輯和一系列動作條件組成，每個動作條件表示由測點名對應測點的值與定值按比較類型判定，比較條件成立后延時指定延時時間，此條動作條件成立，即動作滿足判定要達到指定延時時間才有效，延時計時由條件成立開始。每條動作條件表示一個邏輯事件，對所有動作邏輯事件按邏輯表達式進行邏輯計算，條件成立整個動作條件成立。動作條件的組成可以由通過數據采集得到的遙信、遙測、保護信號及安穩信號，以及通過EMS的網絡分析功能得到相應的測點定值，其中采集數據信息可以是備自投所在廠站內的，也可以是其它廠站內的。閉鎖條件和充電條件的定義與動作條件的定義類似，若閉鎖條件成立則備自投進入閉鎖狀態，而充電條件用于判斷備自投是否帶電，可在系統運行前判斷備自投是否具備投運的條件。同一個備自投的不同運行方式可以根據充電條件來判別。

動作序列定義包括測點名、動作、延時。動作為要執行的遙控狀態，延時指執行此條動作前需要等待時間。

維護人員可以根據測點模型和相應的邏輯關系式定義備自投的充電條件、動作條件和閉鎖條件，并定義備自投投入時的動作序列。直接使用人們習慣的邏輯表達式來描述邏輯關系，使得維護和使用更加方便。維護人員可以自由增加、刪除、修改備自投模型。

3 廣域備自投模型管理

廣域備自投模型的屬性和參數較多，廣域備自投系統設計了一系列的備自投模型管理機制，盡可能地避免因備自投模型錯誤（屬性錯誤、參數錯誤、邏輯關系錯誤等）而導致廣域備自投發生“拒動”或“誤動”的現象。

按照建模原則，在主站側通過EMS系統可以獲取實時電網狀態，對全網的所有沒有備用電源的廠站進行搜索，從其電源側出發進行搜索獲得與其相連的處于同一電氣島的廠站。判斷該電氣島是否具有備用電源，如果其存在備用電源，則根據該集合內的廠站形成串行供電模型。

通過定期掃描模型的充電條件確定模型的投退狀態。運行方式改變后，不滿足充電條件的備自投會自動退出運行，滿足充電條件的備自投模型會自動投入運行。同時，系統定期掃描有沒有網架拓撲變化而使模型變更或者新模型生成，如時有通過告警信號的方式提醒調度員或運行人員人工確認更新。

4 模型校驗

（1）維護人員可以根據測點模型和相應的邏輯關系式定義備自投的充電條件、動作條件和閉鎖條件，并定義備自投投入時的動作序列，自由增加、刪除、修改備自投模型。通過上述方式，根據備自投建模原則及標準最終實現對備自投模型的人工校驗和維護。

（2）當廣域備自投系統自動建模完成時，可通過備自投模型差異對比校驗窗口實現對備自投模型的校驗過程。自動生成的模型可以與當前模型文件進行對比，輸出前后2個模型的差異（新增、刪除及備自投策略發生變化的模型），并可以對比顯示出指定模型的備自投策略變化，經人工確認后方可裝載替換。

（3）廣域備自投模型具有模型鎖定的功能，防止已通過調試驗證的模型在日后自動更新時被誤修改，被鎖定的單個模型在需要修改更新前應經過人工解鎖。

5 廣域備自投測試方法

（1）利用模擬調試系統（MTS-1）模擬測試模型區域各個廠站的不同運行方式和實時數據，使測試的備自投模型滿足充電條件。

（2）在模擬調試系統中模擬故障變電站的電壓、電流等遙測值突變以及相關的保護信號，使模型滿足動作條件（在閉鎖測試時，使其滿足閉鎖條件）。

（3）廣域備自投控制系統生成控制策略，自動或由測試人員手動選擇下發執行，控制指令通過EMS系統遙控功能由前置應用下發至模擬站端，即模擬調試系統。

（4）經過遙控選擇、反校和執行步驟后，模擬調試系統返回遙控成功報文，并以遙信變位報文上送對應開關的變位。

（5）在EMS系統畫面和告警窗上檢查開關變位情況和告警上送情況。

上述過程包括了實時數據讀取、備自投策略生成、控制指令執行等廣域備自投控制系統運行控制的全過程。

6 結束語

經過一系列嚴格的論證與現場實際校驗，目前肇慶地區“四會-翠竹”串廣域備自投項目已成功投產，系統運行穩定，裝置正確動作率100%，有效提高肇慶電網的運行可靠性。在運行實際中，還需要注意的是運行方式專業、自動化專業、調度專業等相關專業在廣域備自投系統投退流程中進行把關，形成閉環管理。

本文在自動建模分析的基礎上，實現對備自投功能的拓展，解決單電源串行供電故障下的恢復供電，這是對傳統意義上的備自投的重要補充。在單電源串行供電的電網運行方式下，當發生停電事故時生成相應的恢復策略并自動執行，能快速恢復負荷供電，減少了此種運行方式下停電造成的損失。