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PAS系统在地区电网调度的应用与分析

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Vo1.25 No.1 Feb.2006 河北电力技术 HEBEI EI ECTRIC POWER 第25卷第l期 2OO6年2月 PAS系统在地区电网调度的应用与分析 Appl ication and Analysis on the PAS System for Region Electric Power Network Dispatching 郑 剑,史文丽,刘 克,申金平 (石家庄供电公司,河北 石家庄050051) 摘要:以PAS系统在石家庄地区电网调度中心的使用情况 为例,概述了在地区电网调度管理工作中应用PAS系统的 功能特点和实用化过程,重点对谊系统各部分的调试和使用 经验进行了分析总结;对网络建模时特殊问题的处理方式, 做了详细说明;用实例阐迷了系统各模块对电网调度管理工 运行提供了重要的科学计算分析工具。1997年初, 石家庄电网调度自动化系统SD一6000 SCADA/ EMS系统投入使用,其中PAS系统经过长期运行 和完善,于2004年12月顺利通过河北省电力公司 组织的实用化验收。 1 PAS主要模块功能概述 作的实际意义;对东统相关运行指标进行了评价和分析;最 后就其在电网调度中的发展与完善进行了探讨。 关键词:PAS系统;电网调度;网络拓扑;状态估计l调度员 潮流;负荷预测 Abstract:Taking the using of PAS system for Shijiazhuang region network dispatching center as example,the paper 石家庄地调管辖范围内电网结构多为辐射状开 式网,对电源点的控制权相对较弱,因此从经济性及 实用性原则考虑,选择网络拓扑、状态估计、潮流计 算和负荷预测作为目前PAS的基本功能模块。 网络拓扑根据电网中断路器、隔离开关等电气 summarizes the characteristics and application process of PAS system for the region network dispatchig manage- nment,emphasizes on the analysis and conclusion of every parts of system S commissionig and experinence.Then,ex- plains the disposal method of special problems at the network modeling in detail,also expounds the actual meaning of every modules On the network dispatching and management,then appraises and analyzes the system's operation indexes,at the 设备的状态信息以及各种元件的连接关系产生电网 计算用的母线和网络模型,并将网络的物理模型转 换为数学模型,用于网络分析的各种应用,是最基本 的模块。 状态估计软件是电网能量管理系统(EMS)的 核心软件,是运行其它高级应用软件的基础。它根 end,discusses the development and improvement of PAS system for the network dispatchig.n Keywords:PAS systern;electric power network dispatc- hing ̄network topology,status computing)dispatcher low)f load forecasting 据SCADA的遥测、遥信信息,估计出系统完整的运 行状态,计算出比SCADA遥测数据更准确的运行 方式,从而为其它软件提供一个完整而可靠的实时 网络数据库。 中图分类号:TM734 文献标识码:B 调度员潮流主要是根据当前电网状态,提供方 便、直观的交互手段给调度和方式人员,以设定运行 方式、输入潮流数据进行潮流计算,确定相应的电网 潮流,并根据计算结果分析运行方式的合理性。 文章编号:1001—9898(2006)01—0009—04 随着电网规模扩大和城、农网改造,电网结构变 化较快,加上深化改革带来的一些不稳定因素,电网 安全管理的难度和压力进一步加大,安全生产面临 新的挑战,迫切要求电网调度真正做到由经验型向 分析型、智能型发展。 负荷预测是电网调度的依据。该模块综合历史 负荷数据、气象因素、突发事件及节假日影响的因 素,通过数学计算,对全地区电网未来l~7 d的负 荷情况进行预测。 2 PAS各模块的应用分析 PAS(Power Application Software)电网高级应 用软件将电网调度从传统的经验型调度上升为科学 的分析型调度,为进一步实现电网安全、优质、经济 收稿日期:2005—10—28 PAS系统投入运行以来,通过长期的使用分析 和维护,并经过长时间的摸索研究,已经使各模块的 作者简介:郑剑(1975一)女,工程师,主要从事电网调度运行管理工作。 ・ 9 ・ 维普资讯 http://www.cqvip.com

Vo1.25 No.1 Feb.2006 河北电力技术 HEBEl ELF_L ̄RIC P0WER 第25卷第1期 2006年2月 功能和指标都得到了进一步完善,以下针对各主要 模块的功能和实际应用进行分析。 2.1网络拓扑 针对石家庄电网多T接线辐射线路的结构特 点,采用了定义T接厂站及相应线路的方法予以解 作为PAS软件使用的基础模块,网络拓扑不但 需要在构建时保证模型及参数的合理性,而且运行 时要保持与电网的实际电气联接关系相一致。这就 需要一方面做好系统网络建模,一方面维护好 决,在录入设备参数时,也准确考虑了T接线结构, 对其每一个T接点前后(有些线路有2~4个T接 点)的每一段线路都分别考虑阻抗和充电电容。另 外,对于全网的主变压器和线路参数,并未完全依赖 原始数据,因为不排除原始数据是非实测值或原始 参数有误的可能性,所以在调试过程中,针对不同运 SCADA系统中断路器、隔离开关或主变压器分头 等的正确置位。 2.1.1网络建模 在网络模型的构建中,由于石家庄电网规模较 大,220 kV以上的外网数据较多,对于这些线路,通 过考虑其日常实际潮流量的大小、潮流稳定性、运行 方式的改变情况以及在本系统功率存在缺额时对本 系统的支持情况,分别等值为发电机或负荷模型;不 属于地调管辖的一部分220 kV以上电压等级的相 关实时数据通过省调三级数据网转发。这不但满足 了本地区电网PAS的计算要求,而且使外网拓扑得 到了简化,同时也简化了外网数据的维护。 另外,对于个别位于石家庄电网结构中但又不 属于地调调度的厂站或者测量不全的厂站,则根据 具体情况结合PAS系统的实际需要做特殊处理。 如图1所示,南新城站是直属省调管辖的电铁 站,站内的2条电源进线经隔离开关直接上110 kV 母线。在PAS运行初期,铜新线和大新线均建模为 联络线,然而由于南新城不属地调管辖,所以地调对 于南新城站的隔离开关位置无法直接掌握,不能保 证该站运行方式的实时准确性,从而容易造成大河 或铜冶小区的状态估计不准确,甚至出现不收敛的 情况。经过分析,决定将这2条线路在电源侧分别 处理成负荷,而南新城站不再参与网络建模,这样 做,既避免了SCADA中南新城站隔离开关错误置 位带给PAS的影响,同时由于负荷本身赋予了最低 的权值,也在一定程度上保证了其他元件的潮流计 算准确度。实践证明,这一措施使得遥测估计合格 率提高了近2 。 铜冶站 大河站 南新线 图1铜冶一南新城一大河电网结线示意 ・ 1O・ 行方式下状态估计的结果,结合石家庄电网的网络 结构特点,并参考省调的参数数据,对个别网络参数 进行了调整。实践证明,参数的准确录入和局部的 精确调整,大大提高了遥测估计合格率,并且对运行 方式的改变有了更好的适应性。 2.1.2网络结构维护 随着实际电网结构的改变,电网中新增任意一 元件,都在投运前完成PAS系统中相应的建模工 作,并将其厂站和设备信息录入相应数据库中,以便 对运行方式进行计算。 同时,调度员在日常坚持做好SCADA中断路 器、隔离开关的正确置位,来保证基本网络结构准确 (尤其在运行方式发生改变时,如母线单母运行或旁 母转代分路等),否则可能使相关供电小区的状态估 计值与实际大相径庭。而且,石家庄电网总体为 220 kV变电站联络起来的环网结构,各站220 kV 侧的潮流相互影响很大,因此,对于220 kV侧隔离 开关的正确置位应给予更多重视。 2.2状态估计 石家庄电网结构中,目前包括19个220 kV站 (1个用户站)、78个110 kV无人站和农网站,全部 参加了状态估计,遥测点共计1 200多个,对于一些 目前无法提供测量数据或测量不全的厂站在建模中 做了适当处理,如在厂站图上对相应元件进行一定 等值,既保证了状态估计的正常运行又提高了遥测 估计的合格率。在长期的维护下,状态估计具备了 很好的收敛性,坏数据数目通常控制在8个以内,遥 测估计合格率一般在95 以上,能够很好地为在线 潮流计算提供初值。 2.2.1远传数据的检测 状态估计模块具有很强的断路器错误辩识和不 良遥测数据检测的能力。自PAS系统投入运行以 来,已经帮助维护人员找到了SCADA中很多遥测、 遥信问题,这些问题单纯在SCADA中是很难发现 的,有些甚至是隐藏已久的,但借助于状态估计,这 些问题可以直接或间接地表现出来,从而得到及时 维普资讯 http://www.cqvip.com

VoI.25 No.1 Feb.2006 河北电力技术 HEBEIELECI ̄ICPOWER 第25卷第1期 2006年2月 分析和处理。 实时维护外,还对相关测量进行控制来消除不良测 例如:状态估计报出220 kV常山站供电小区 量,具体方法有改变权值或进行相关测点的测量屏 的较多可疑数据,经综合分析认为是SCADA中常 蔽等。 正二线常山站侧的功率采集有误,但与现场运行人 员核对数据后,发现其现场的功率表和电流表指示 均与SCADA显示的数据一致。经仔细检查发现, 现场功率表的电压保险松动了,而常山站的遥测采 用直流采样,其远动与功率表共用电压保险,造成了 确认SCADA测量准确但却总被报出可疑数据 的厂站,可采取牺牲某一个不重要测量的计算精确 度的办法来把这一电气区域的状态估计计算误差积 累在这个量上,实践证明这对提高状态估计的整体 计算精确度有一定的积极作用,也更有利于其他模 现场功率盘表与远传遥测数据同时出错。重新拔插 保险后,现场和远动的数据均显示正确,而状态估计 也重新给出正确结果。 自PAS运行以来,还发现并纠正了SCADA遥 测中一些电容器或线路无功极性反的问题,从而为 无功就地补偿提供了更准确的依据。 由此可见,借助于状态估计,能够在大量的电网 运行数据中很快找到人工不易发现的错误,这不但 促进了SCADA和PAS的进一步完善,更有意义的 是它有助于加强电网的安全经济运行。 2.2.2调度运行中的应用 调度员随时可以利用状态估计来检查电网的运 行情况,如利用越限告警表对电网设备进行越限检 查;通过“潮流数据”计算结果了解系统中各设备相 关电气量测量及计算情况;通过遥测遥信预处理功 能结合可疑数据检查并纠正状态可疑的断路器、隔 离开关、主变压器分头;随时掌握全网最真实的运行 状态,并利用在此模块中获取的基态数据进行各种 运行方式数据的修改或组合,得出最符合电网真实 运行状态的潮流预想结果。 2.2.3遥测估计合格率的分析 遥测估计合格率是评判状态估计运行的重要指标, 该指标的提高可以增强整个高级应用软件的实用性。 通过运行使用,对影响遥测估计合格率的主要 因素总结如下: a网络建模(包括元件参数)的准确性和合理性; b.SCADA中遥测、遥信等远动数据的准确性; C.实时厂站图中运行方式与电网实际方式的 一致性(包括断路器、隔离开关或主变压器分头等的 正确置位)。 由于220 kV变电站是所在供电小区的电压支 点,220 kV主变压器挡位的正确与否直接影响到遥 测估计合格率的高低,所以,实现全部主变压器挡位 的实时采集显得尤为重要。而且,主变压器挡位实 时采集还可以大大减轻维护工作。 为保证遥测估计合格率,除了对网络结构进行 块的应用。 2.3调度员潮流 该模块为调度和方式人员提供了进行潮流计算 的有力工具。 2.3.1模块的应用 以往,调度员改变运行方式或事故处理操作均 靠经验判断操作后的潮流方向及大小,应用PAS可 以在实际操作前,先用该模块在实时断面上进行模 拟操作,启动计算后认为系统各项指标能够满足安 全性要求,再下令操作。这正适应了目前城、农网改 造期间电网结构变化很快、潮流变化复杂这些特点 的需求。 作为地区电网最为复杂的电磁环网操作,主要 考虑的是环网潮流变化后的设备过载和各母线电压 越限情况,而通过在线潮流计算,能科学、准确、直观 模拟出合环后潮流分布,从而预先提供出可靠依据。 目前电网中每次合环操作前,均使用该模块进行模 拟计算,用经验值作参考,并与实际操作后的结果相 比较。结果表明:模拟计算结果、经验数据和实际操 作后的结果基本吻合,综合统计误差一般都在2 以下。这不仅验证了程序本身的准确性,也丰富和 证实了调度员的经验。 调度员还利用该模块进行许多有针对性的出力 调整、无功补偿设备投切、主变压器分接头调整等潮 流计算,验证以往的调整经验。一般在调整前,先用 该模块进行试算找到最佳调整位置和数量,避免了 反复调整。 该模块也经常应用于事故预案的处理。首先可 利用该模块的CASE管理功能,把作为事故演习用 的方式保存起来,或把电网在一些特殊情况下的方 式保存起来,供研究和演习用。利用实时方式,针对 电网的一些恶性事故(如母线全停)下的方式进行计 算,观察事故发生和处理过程中各阶段潮流、电压等 变化情况,可以对各种处理方案进行比较,从中选取 较优方案指导今后的实际事故处理。从一般的定性 分析进人定量分析,通过模拟过程中每一步骤的实 ・ 】】 。 维普资讯 http://www.cqvip.com

Vo1.25 No.1 Feb.2006 河北电力技术 HEBEI ELECTRIC POWER 第25卷第1期 2006年2月 反之, 际效果,对处理过程进行恰当评价,纠正了过去存在 模拟计算结果对运行操作的指导意义就越大;计算结 的一些认识偏差,改变过去因无法定量分析而对事 时间问隔越长,电网实际运行状态变化越大,故处理评价不一致的情况,统一了对类似事故的处 理原则 果与实际相差就越大。 d.在使用调度员潮流模块对实际电网进行分 析和实时比较时,有时还有必要了解非地调管辖的 值得一提的是潮流计算的使用增强了许多老调 度员学习新技术、改变旧观念的意识,有助于促使电 上一级电网的操作情况,因为220 kV及以上电压 网调度工作从经验型向分析型、研究型转化。 2.3.2模块性能的完善 为使该模块能更准确、方便和实用,开发和维护 人员进行了大量艰苦细致的工作,使程序在收敛性、 计算速度和精度及使用方便性等方面有了显著改善。 自PAS投入运行以来,调度员潮流计算的精度 一直是维护人员致力于完善和提高的重点。投运初 期,潮流计算的误差较大,经过长期实际应用和分析 摸索,并多次与厂家针对调试和使用中出现的问题 进行讨论和交换意见,逐个查找原因。对程序中相 应电网模型进行了处理,修正了相关数据库描述,潮 流计算的收敛性和精度有了明显的提高。 在调度员潮流模块使用初期,系统不稳定,在复 制实时网络分析时常常发生系统退出的问题,对程 序进行分析处理后,系统稳定性大为加强;针对使用 中遇到的操作界面问题,也进行了完善,使得系统防 止用户破坏性操作的功能增强,这些工作都大大方 便了调度员的日常使用。 2.3.3潮流计算误差的分析 经过长期使用和维护,目前每次潮流计算结果 误差均保持在国家电网公司规定的实用化指标要求 以内,合环操作的结果误差一般都保持在2 以下, 证明系统的整体运行情况良好。 根据运行维护情况,总结认为:在线潮流计算误 差来源主要有3个方面:状态估计的误差;从合环操 作前做状态估计取电网断面,到合环操作后取实际 潮流这一段时间内,系统状态发生了较大变化;潮流 计算本身的误差。 针对遇到过的问题,总结误差计算的经验如下: a.各厂站的测量应保证足够的准确性;同时, 由于遥测、遥信的上传速度不同,所以进行SCADA 映射应在方式改变、实际潮流稳定以后再进行。 b.状态估计合格率要高,可疑数据要少,尤其 实际操作所涉及到的供电小区的遥测估计合格率一 定要保证,因状态估计合格率对调度员潮流准确性 有较大影响。 C.模拟操作与现场实际操作时间间隔要尽量 短,尤其对于合环操作,时间问隔越短,误差就越小, ・ 1 2 ・ 等级线路的投停或方式变化,会对周围小区电网的 潮流造成较大影响,从而加大了110 kV电网合环 计算的统计误差。 2.4负荷预测 实际应用中,影响负荷预测准确率的因素有以 下几点: 乱大用户的生产变化情况无法事前掌握;气象 突变和预报不准; b.电网负荷增长较快,往年历史数据的参考价 值不大; c.远动数据精度对负荷预测有较大影响。 石家庄地调的负荷受多种不确定因素影响,而 且存在随机性很大的地方小电厂或冲击负荷(如钢 厂),负荷预测的精度既要满足省调电网的要求,还 要满足地调电网的要求,因此,地调网供负荷预测的 难度很大。基于这些原因,PAS系统采用了程序预 测与人工干预相结合的方法进行负荷预测。经过一 段时间的运行调整,预报结果与实际负荷变化基本 一致,负荷预报的准确率也达到指标要求。 3结束语 经过连续6个月的运行考核期,石家庄地调 PAS系统于2004年12月正式通过了由河北电力 调度通信中心组织的专家验收工作组的考核和验收。 目前,该系统各项功能发挥正常,整体运行稳 定。PAS系统的应用,为电网调度运行指挥、方式 安排和无功电压管理及自动化系统监控维护等诸多 方面提供了科学的分析工具,提高了电网调度的工 作效率和相关工作人员的业务素质。为提高石家庄 电网管理水平,保障电网安全优质经济运行起到了 不可低估的作用。 针对电网结构的迅速发展和“一强三优”电网建 设目标的需求,PAS系统仍有很多工作需要进一步 完善,例如:实现由监控系统或综合自动化装置取代 传统RTU;断路器刀闸状态的来源由传统的硬节点 过渡到软节点,对仍采用传统变送器采样的变电站 采集等。可以说,采用综合自动化(下转第48页) 过渡为交流采样;利用综合自动化装置实现全遥信 维普资讯 http://www.cqvip.com

Vlo1.25 N0.1 Feb,2006 河北电力技术 HEBEIELECTRICPOWER 第25卷第1期 2006年2月 外模支设时严格控制竖向拼缝,保证拼缝平 齐。如果模板厚度存在偏差,则需在模板外侧垫上 木片以保证模板与围檩密切接触。 e.严格控制混凝土的塌落度在120"--160范围 内,混凝土质量要求应落实到施工队的值班人员。 浇筑过程中经常检查模板变形和垂直度情况,发现 问题及时处理。 f-混凝土浇注时分层布料(分层厚度为400 观观感质量。 h.由于气温变化及混凝土水化热作用,内衬在 周转4~6次后开始出现部分崩裂,因此施工前必须 准备备用内衬板,以免由于材料购置时间影响空冷 柱同步施工。 i.在第一层模板支设完毕后,为保证模板底部 密封的严密性,防止出现漏浆起砂现象。外模底部 用腻子将锯缝封堵密实,外模板表面有机玻璃板拼 500 mm),均匀下灰 混凝土振捣必须到位密实,2O 缝处用玻璃胶封堵。 min后进行二次振捣,内部气泡完全赶出为止。 j.由于该工程混凝土为C50高标号混凝土,因 g.模板拆模后,柱外侧及时包裹塑料布养护。 此除了精确控制混凝土配合比及拌制质量外,为了 h.对于可能出现的局部漏浆、较大的气泡等混 浇筑时防止水平施工缝石子堆积,产生蜂窝麻面,要 凝土缺陷,在经过有关部门检查后可混合白水泥、普 求每层混凝土浇筑前先浇筑50 mm左右同配比砂 通水泥以及107胶经水调和进行试配,达到与柱混 浆,然后分层浇筑并振捣密实。1~l-5 d后统一拆 凝土外表面颜色一致后使用。 除下层模板,用倒链或吊车提升到上一层,这样可保 6施工注意事项 证每节混凝土外观颜色一致。 也多层板纵向通缝成形后及时封堵,以免模板 7结束语 进水受潮变形。 目前电力基建市场竞争激烈,施工质量是基建 b.模板木围檩距多层板上下边各50 mm,中间 单位生存的根本,只有采取先进实用的方法才能使 加设4道60 mm×5 mm扁铁,用直径16 mmX160 施工质量得到持续提升。国电河北龙山发电厂2号 rfwfl对拉螺杆紧固。 机组空冷平台支柱采用多层板内衬有机塑料板施工 c.在模板结合处设海绵密封条保证严密不漏 的清水净面工艺,混凝土构件色泽一致、光可照人, 浆,以达到清水混凝土标准 可与大理石相媲美。工程需进一步在以下方面进行 d.槽钢围檩在使用前必须逐一检查弧度,不合 改进: 格的坚决不能使用。 每一节混凝土整体颜色基本均匀一致,但大 e.模板拆模后,柱外侧及时包裹塑料布直到混 部分底部施工缝上约100 mm高度内外观颜色均略 凝土结构顶端,一方面进行混凝土养护,一方面可以 深,经技术、质量人员反复探讨均不能得出令人信服 防止上层混凝土浇筑时污染下层混凝土外表面。 的结论。 f.拆模后,有机玻璃板用清水擦洗干净,坚决 b.高标号混凝土由于水化过程升温较快,对 不能涂刷隔离剂。 PVC内衬的周转寿命影响较大,因此如何科学调整 g.每层混凝土浇筑前水平施工缝处埋设分格 混凝土配合比,降低水化热,是以后施工中尚需研究 条(该工程使用外墙装饰用1 5 ram宽黑色分格条), 的课题。 这样处理可使施工缝隐藏在分格条内,有效提高外 本文责任编辑:胡立兰 (上接第12页)装置对提高状态估计的计算准确性、 [J].电网技术,1998。(3). 增强PAS系统的可用性有着积极意义 E2]王风萍。范春燕,王兰.EM¥在地区电网应用中的问题探讨 另外,该系统的许多相关功能也有待继续开发 口].电网技术,2002,(1). 利用:如无功优化、电压无功控制、静态安全分析、短 [3]于尔铿.电力系统状态估计EM].北京:水利电力出版社。 1985. 路电流分析等,以及调度员培训仿真系统(DTs),这 [43李碧君,薛禹胜,顾锦汶等.电力系统状态估计问题的研究现状 些都是对石家庄电网的安全经济调度有直接意义的 和展望D].电力系统自动化,1998。(11). 功能,是后续工作的发展方向。 I-¥3王士政.电网调度自动化与配网自动化技术[M].北京:中国 参考文献: 水利水电出版社,2003。 r1]于尔铿。陈竞成。张学松.地区电网调度自动化系统的应用功能 本文责任编辑:胡立兰 ・48・ 

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