PAS 軟件在電力調度自動(dòng)化系統中的應用分析

PAS 應用的中心議題：

* PAS高級應用軟件系統簡(jiǎn)介

* PAS高級應用軟件的應用

PAS 的 應用領(lǐng)域：

* 網(wǎng)絡(luò )拓撲、狀態(tài)估計、調度員潮流、負荷預報和調度員仿真培訓

摘 要：結合高級應用軟件PAS在泰州電網(wǎng)中應用的實(shí)際情況，闡述了使用電力應用軟件對電網(wǎng)調度和電網(wǎng)運行分析所帶來(lái)的優(yōu)勢，并就實(shí)際運用中的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析、討論。

1 PAS高級應用軟件系統簡(jiǎn)介

泰州供電公司PAS高級應用軟件系統采用的是國電南瑞科技股份有限公司開(kāi)發(fā)的系統，主要由網(wǎng)絡(luò )拓撲、狀態(tài)估計、調度員潮流、負荷預報和調度員仿真培訓5部份組成。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于它的實(shí)時(shí)性。它利用電網(wǎng)的各種實(shí)時(shí)信息，如實(shí)時(shí)測量值、斷路器隔離開(kāi)關(guān)的實(shí)時(shí)狀態(tài)等，對電網(wǎng)的運行狀態(tài)進(jìn)行分析，給調度員在進(jìn)行各種操作時(shí)提供決策依據，以便相應地制定最優(yōu)的電網(wǎng)運行方式，對于提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和保證電網(wǎng)的安全運行都有許多有利之處。
　　
2 PAS高級應用軟件的應用

2．1 網(wǎng)絡(luò )拓撲

網(wǎng)絡(luò )拓撲是高級應用軟件功能中最基本的功能模塊，它被其它網(wǎng)絡(luò )分析模塊所調用。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )拓撲，將電網(wǎng)各元件的電氣連接關(guān)系填入PAS網(wǎng)絡(luò )數據庫。電網(wǎng)元件的電氣連接關(guān)系是應用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )分析計算的基礎，必須使所建的模型和實(shí)際的運行方式相一致，才能保證應用軟件結果的正確性。

2．1．1 網(wǎng)絡(luò )建模

在網(wǎng)絡(luò )模型的構建中，由于泰州電網(wǎng)規模較大，220 kV以上的外網(wǎng)數據較多，對于這些線(xiàn)路，通過(guò)考慮其日常實(shí)際潮流量的大小、潮流穩定性、運行方式的改變情況以及在本系統功率存在缺額時(shí)對本系統的支持情況，分別等值為發(fā)電機或負荷模型；不屬于地調管轄的一部分220 kV以上電壓等級的相關(guān)實(shí)時(shí)數據通過(guò)省調四級數據網(wǎng)轉發(fā)。這不但滿(mǎn)足了本地區電網(wǎng)PAS的計算要求，而且使外網(wǎng)拓撲得到了簡(jiǎn)化，同時(shí)也簡(jiǎn)化了外網(wǎng)數據的維護。

在圖庫一體的調度自動(dòng)化系統中，PAS與SCADA系統共用數據平臺，繪圖建模的作用是建立計算的靜態(tài)模型。繪圖建模規范化是維護工作的良好開(kāi)端，與SCADA系統維護相比較，PAS系統基于SCADA系統，但在維護的嚴謹上，高于SCADA系統。網(wǎng)絡(luò )建模中，首先是線(xiàn)路的繪制和連接。線(xiàn)路不應屬于任何廠(chǎng)站，所以定義線(xiàn)路屬性時(shí)就必須用“始端廠(chǎng)站”和“末端廠(chǎng)站”來(lái)定義。這樣一來(lái)，線(xiàn)路就是唯一的。其次在電力系統中，存在多種類(lèi)型的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，如普通開(kāi)關(guān)、小車(chē)開(kāi)關(guān)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)、中刀、接地刀等。在繪圖建模時(shí)，要按照開(kāi)關(guān)的實(shí)際作用選擇其類(lèi)型，否則圖形在計算連接關(guān)系時(shí)會(huì )出現一些常規檢查方法所檢查不到的錯誤。其三，不能將線(xiàn)路、電容器等錯畫(huà)成負荷，繪制變壓器圖元和使用變壓器圖元時(shí)，要注意正確區分電壓等級。

針對泰州電網(wǎng)多T接線(xiàn)輻射線(xiàn)路的結構特點(diǎn)，采用了定義T接廠(chǎng)站及相應線(xiàn)路的方法予以解決，在錄人設備參數時(shí)，也準確考慮了T接線(xiàn)結構，對其每一個(gè)T接點(diǎn)前后(有些線(xiàn)路有2-4個(gè)T接點(diǎn))的每一段線(xiàn)路都分別考慮阻抗和充電電容。另外，對于全網(wǎng)的主變壓器和線(xiàn)路參數，并未完全依賴(lài)原始數據，因為不排除原始數據是非實(shí)測值或原始參數有誤的可能性，所以在調試過(guò)程中，針對不同運行方式下?tīng)顟B(tài)估計的結果，結合泰州電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )結構特點(diǎn)，并參考省調的參數數據，對個(gè)別網(wǎng)絡(luò )參數進(jìn)行了調整。實(shí)踐證明，參數的準確錄人和局部的精確調整，大大提高了遙測估計合格率，并且對運行方式的改變有了更好的適應性。

2．1．2 網(wǎng)絡(luò )結構維護

隨著(zhù)實(shí)際電網(wǎng)結構的改變，電網(wǎng)中新增任意一元件，都在投運前完成PAS系統中相應的建模工作，并將其廠(chǎng)站和設備信息錄入相應數據庫中，以便對運行方式進(jìn)行計算。

同時(shí)，調度員在日常堅持做好SCADA中斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的正確置位，來(lái)保證基本網(wǎng)絡(luò )結構準確(尤其在運行方式發(fā)生改變時(shí)，如母線(xiàn)單母運行或旁母轉代分路等)，否則可能使相關(guān)供電區域的狀態(tài)估計值與實(shí)際大相徑庭。而且，泰州電網(wǎng)總體為220kV變電站聯(lián)絡(luò )起來(lái)的環(huán)網(wǎng)結構，各站220kV側的潮流相互影響很大。因此，對于220kV側隔離開(kāi)關(guān)的正確置位應給予更多重視。

2．2 狀態(tài)估計

狀態(tài)估計根據SCADA實(shí)時(shí)遙信遙測數據進(jìn)行分析計算，得到一個(gè)相對準確并且完善的運行方式，同時(shí)對SCADA實(shí)時(shí)遙信遙測數據進(jìn)行校驗，按開(kāi)關(guān)狀態(tài)建立網(wǎng)絡(luò )模型，估計出各母線(xiàn)上的電壓和相角以及設備的功率，檢測、辯識不良數據，補充不足量測點(diǎn)，加強全網(wǎng)的可觀(guān)測性，而且能計算出難以量測的電氣量。狀態(tài)估計提供了更準確的運行方式供調度運行人員監視運行，是潮流計算軟件的基礎。

通過(guò)運行狀態(tài)估計程序能夠提高數據精度，濾掉不良數據，并正確的修正、補充一些量測值，為PAS在線(xiàn)應用提供可靠而完整的數據。調度人員可以通過(guò)狀態(tài)估計了解電網(wǎng)潮流分布、電網(wǎng)運行方式和電氣設備狀態(tài)，能全面、直觀(guān)、系統掌握電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運行情況。調度自動(dòng)化人員則可根據狀態(tài)估計軟件提供的粗檢測及可疑數據功能，通過(guò)界面中的“遙信預處理”、“遙測預處理”、“可疑數據”信息表中列出的內容進(jìn)行對照、檢查，可以方便發(fā)現系統中的缺陷，及時(shí)進(jìn)行處理。

可疑數據產(chǎn)生的因素影響到狀態(tài)估計收斂性和準確性，從而必將影響到潮流計算的精度，因此應立即找出原因予以消除。通過(guò)使用發(fā)現產(chǎn)生可疑數據的主要原因有以下幾點(diǎn):

（1）網(wǎng)絡(luò )建模(包括網(wǎng)元參數)的準確性和合理性；

（2）通道故障引起遠動(dòng)信息錯誤；

（3）開(kāi)關(guān)和刀閘及主變分接開(kāi)關(guān)與實(shí)際位置不對應；

（4）SCADA中遙測、遙信等遠動(dòng)數據的準確性；

（5）煉鋼等沖擊負荷的影響等。

在可疑數據列表中大多數是無(wú)功功率缺乏準確性，分析原因有以下幾個(gè)因素:

（1）數據庫錄人時(shí)線(xiàn)路沒(méi)有準確的實(shí)測參數或者因電網(wǎng)的改造和發(fā)展使系統參數發(fā)生變化；

（2）為提高電壓質(zhì)量而頻繁調整主變分接頭位置，導致軟件中的檔位與實(shí)際方式不對應；

（3）無(wú)功就地補償的電容器量測沒(méi)有完全采集等。

因此，建議完善狀態(tài)估計覆蓋范圍內的主變分接開(kāi)關(guān)和電容器量測的采集同時(shí)對系統新投運設備的參數要進(jìn)行實(shí)測，這不但關(guān)系到PAS計算的精度，也關(guān)系到系統的保護整定計算和補償度的合理調整，有利于電網(wǎng)的安全、穩定運行。

2.3 調度員潮流

調度員潮流是電網(wǎng)分析應用軟件最基本的應用之一。通過(guò)在線(xiàn)潮流計算，可以隨時(shí)進(jìn)行方式的調整，使有功分配更合理。通過(guò)使用估計數據進(jìn)行潮流計算，可使調度人員對未來(lái)進(jìn)行的方式安排有個(gè)理論依據，它比離線(xiàn)計算更準確、更可靠、更能真實(shí)地反映電網(wǎng)狀態(tài)。

根據運行維護情況，總結認為:在線(xiàn)潮流計算誤差來(lái)源主要有3個(gè)方面:狀態(tài)估計的誤差；從合環(huán)操作前做狀態(tài)估計取電網(wǎng)斷面，到合環(huán)操作后取實(shí)際潮流這一段時(shí)間內，系統狀態(tài)發(fā)生了較大變化；潮流計算本身的誤差

針對遇到過(guò)的問(wèn)題，總結誤差計算的經(jīng)驗如下:

（1）各廠(chǎng)站的測量應保證足夠的準確性；同時(shí)，由于遙測、遙信的上傳速度不同，所以進(jìn)行SCADA映射應在方式改變、實(shí)際潮流穩定以后再進(jìn)行。

（2）狀態(tài)估計合格率要高，可疑數據要少，尤其實(shí)際操作所涉及到的供電區域的遙測估計合格率一定要保證，因狀態(tài)估計合格率對調度員潮流準確性有較大影響。

（3）模擬操作與現場(chǎng)實(shí)際操作時(shí)間間隔要盡量短，尤其對于合環(huán)操作，時(shí)間間隔越短，誤差就越小，模擬計算結果對運行操作的指導意義就越大；反之，時(shí)間間隔越長(cháng)，電網(wǎng)實(shí)際運行狀態(tài)變化越大，計算結果與實(shí)際相差就越大。（4）在使用調度員潮流模塊對實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行分析和實(shí)時(shí)比較時(shí)，有時(shí)還有必要了解非地調管轄的上一級電網(wǎng)的操作情況，因為220 kV及以上電壓等級線(xiàn)路的投?；蚍绞阶兓?，會(huì )對周?chē)^域電網(wǎng)的潮流造成較大影響，從而加大了110 kV電網(wǎng)合環(huán)計算的統計誤差。

2．4 負荷預報

負荷預報是根據歷史負荷數據、氣象條件、突發(fā)事件等因素，計算預報未來(lái)幾天的系統負荷，利用保存的系統負荷實(shí)際值和預報值進(jìn)行預報誤差分析，自動(dòng)修正預測模型參數，可以查詢(xún)任意一天的歷史負荷數據；顯示指定日期的預報誤差，對指定時(shí)段進(jìn)行誤差分析，并顯示分析結果。

實(shí)際應用中，影響負荷預測準確率的因素有以下幾點(diǎn)：（1）一些特殊的用戶(hù)如鋼廠(chǎng)和一些比較大的用戶(hù)生產(chǎn)缺乏規律，使得生產(chǎn)變化情況無(wú)法事前掌握；（2）氣象突變和預報不準；（3）電網(wǎng)負荷增長(cháng)較快，往年歷史數據的參考價(jià)值不大；（4）遠動(dòng)數據精度對負荷預測有較大影響。

由于泰州地調的負荷受多種不確定因素影響，而且存在隨機性很大的地方小電廠(chǎng)或沖擊負荷(如鋼廠(chǎng))，負荷預測的精度既要滿(mǎn)足省調電網(wǎng)的要求，還要滿(mǎn)足地調電網(wǎng)的要求。因此，地調網(wǎng)供負荷預測的難度很大?；谶@些原因，PAS系統采用了程序預測與人工干預相結合的方法進(jìn)行負荷預測，既可以在畫(huà)面上直接選取一條較好的預報結果通過(guò)鼠標拖動(dòng)曲線(xiàn)或上下平移曲線(xiàn)進(jìn)行修改，也可以在數據庫中對曲線(xiàn)分段乘系數進(jìn)行人工修正，從而提高了準確性。

2.5 調度員仿真培訓

調度員仿真培訓能模擬電力系統的靜態(tài)響應以及事故恢復過(guò)程，讓調度員在仿真環(huán)境中進(jìn)行操作、事故處理及系統恢復的培訓，掌握EMS的各種功能，熟悉各種操作；應用該模塊還能進(jìn)行電網(wǎng)運行方式的研究和制定、繼電保護和安全自動(dòng)裝置整定配置的研究等，該模塊的應用主要體現在以下兩點(diǎn)：

（1）對調度員的培訓。在不影響系統正常運行的情況下，對新調度員進(jìn)行使用SCADA/EMS中各種應用軟件的訓練,以及調度專(zhuān)業(yè)的基本操作和基本技能的培訓,使調度員熟悉泰州電網(wǎng)結構，基本運行方式及電網(wǎng)的物理特性，掌握調度規程及各種基本操作，特別是負荷潮流的調整。例如調整變壓器擋位，靜止補償設備的投切、變電站的倒負荷、電網(wǎng)的合環(huán)和解環(huán)等。此外，開(kāi)展緊急情況下的事故處理訓練、事故后系統的恢復操作訓練及典型事故分析演習訓練。例如220kV唐子變110kV母線(xiàn)故障導致北部電網(wǎng)失壓，重負荷線(xiàn)路跳閘造成部分線(xiàn)路過(guò)載、保護拒動(dòng)越級變電站失壓等事故處理，使調度員了解各類(lèi)事故發(fā)生的全過(guò)程，掌握事故發(fā)生的原因、事故過(guò)程中的現象和正確的事故判斷處理方法，經(jīng)過(guò)吸取經(jīng)驗教訓，掌握泰州電網(wǎng)的薄弱環(huán)節，提高正確判斷、分析、處理各種事故的能力，增強處理事故時(shí)的自信心。

2）非調度人員的使用。調度員培訓仿真模塊具有與實(shí)際電網(wǎng)一致的仿真環(huán)境，并有靈活方便的交互式人機會(huì )話(huà)，可以模擬實(shí)際電網(wǎng)的物理過(guò)程。通過(guò)使用調度員培訓仿真模塊，負責電網(wǎng)運行方式的人員可以開(kāi)展電網(wǎng)運行方式合理性的分析、節日或特殊時(shí)期電網(wǎng)方式的研究，以及新設備投運對系統的影響的研究，并可開(kāi)展事故分析、反事故演習和編排反事故預案的研究；繼電保護人員可以開(kāi)展繼電保護和安全自動(dòng)裝置整定配置的研究；變電站運行人員可以進(jìn)行電網(wǎng)結構和繼電保護的培訓。

3 結語(yǔ)

PAS高級應用軟件的應用，有利于自動(dòng)化人員根據狀態(tài)估計結果對自動(dòng)化系統的薄弱環(huán)節進(jìn)行監控和維護。潮流計算軟件計算速度快、計算精度較高，分析結果直觀(guān)，是運行方式安排及無(wú)功電壓管理的有利工具。調度員在日常系統運行指揮操作過(guò)程中，通過(guò)使用PAS高級應用軟件，不但加深了對電網(wǎng)的認識，而且處理事故能力也得到了提高，使其逐漸由“經(jīng)驗型”向“科學(xué)型”轉變。相信隨著(zhù)進(jìn)一步對PAS高級應用軟件使用和管理的加強，使其功能更具完善，PAS高級應用軟件將為電網(wǎng)的安全、穩定、經(jīng)濟運行發(fā)揮更大的作用。