并网运行及辅助服务系统的框架模型研究

刘　伟　王　羽

摘要:本文根据《两个细则》的文件精神,在分析了华中区域并网欲行及辅助服务的具体情况基础上,设计一套较为完整、成熟的系统。该系统能客观科学的反映电厂机组参与并网运行及提供辅助服务的情况。介绍了系统的总体框架、功能模型,分析了系统的一些特点。

关键词:两个细则辅助服务并网运行

0 引言

国家电监会于2008年11月25日下发了《关于同意印发实施华中区域发电厂辅助服务管理及并网运行管理实施细则的通知》(电监市场[2008]57号),简称《通知》。华中电监局根据《通知》印发了《华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》及《华中区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》,简称《两个细则》[1-3]。两个细则的目的在于——保障华中电力系统安全、优质、经济运行,因此两个细则实施工作的顺利进行显得尤为重要。并网运行管理应遵循电力系统客观规律和建立社会主义市场经济体制的要求,贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,实行“统一调度、分级管理”,坚持“公开、公平、公正”的原则。并网运行管理分为四大部分:安全管理;调度管理;检修管理;技术指导和管理。而辅助服务是指为维护电力系统的安全稳定运行,保证电能质量,除正常电能生产、输送、使用外,由发电厂提供的服务。包括:一次调频、自动发电控制、调峰、无功调节、备用和黑启动服务等。随着全网并网运行及辅助服务管理实施工作的展开,问题显现出来:如何科学客观的监视、统计和分析电厂各机组参与并网运行及提供辅助服务的情况。《两个细则》的实施是一项专业性强,涉及面广,工作量大的工作,因此亟须建立一套完整科学的系统来对机组参与并网运行及提供辅助服务的情况进行管理与考核。针对系统的具体实现而言,就是要设计一套系统软件来分析和处理实时数据,并按照相关规定和原则将其量化,从而为实施奖惩的考核措施提供依据。

1 总体框架

在参考国内外的成功例子后[4-6],二滩水电公司结合华中电网《两个细则》实施情况,设计了一套并网运行及辅助服务考核系统。利用电厂的信息发电实时数据,设计出发电机组并网运行情况及辅助服务的考核结果的统计、分析、以及与电力监管机构的预考核结果进行对比、分析、申诉等功能。基本思路如下:①该系统使用磁盘阵列的结构保证系统的安全稳定及数据的完整性。②监控系统单方向地向数据库服务器提供所有发电机组的实时发电信息、发电计划、电网实时频率。③应用服务器利用监控系统提供的信息,对每一台机组的运行情况进行监视、统计、分析,并开发出相应的考核管理等功能。④该系统的统计、分析、考核结果以数据库保存,以网页的形式供浏览、查询。⑤本系统分为服务器端、客户端、网站端三大部分。

根据以上思路,并网电厂考核系统的内部结构部署如图1所示,主要包括一台数据库服务器,一台用服务器,以及一个磁盘阵列。公司内部各专业用户使用公司内部PC工作站。采用了磁盘阵列的方法,有效的保障了数据的完整性和服务器运行的稳定性。

系统的运行流程如图2所示,整个系统由服务器端、客户端和Web端3个部分构成。实时数据由电厂RTU送至EMS,由EMS处理后以文本文件的形式打包成数据包发往可供系统访问的FTP服务器。服务器端程序负责对这些数据进行计算分析等一系列处理,并将处理好的数据存储至本地数据库服务器。客户端程序通过内部网络访问服务器,取出数据库中的有用数据,并将数据帧可视化为实时曲线,供调度人员监视,并提供考核结果以报表的形式输出。Web发布程序负责提供浏览器/服务器(B/S)服务,使电厂其他工作人员可以通过Internet查看考核结果和考核过程中的信息。考虑到电力系统所要求的运行稳定性和可靠性,本系统在成熟的.NET平台开发,同时,Web部分采用ASP.NET开发,以保证通过Internet查询的速度和连接的稳定性。

2 系统功能

根据两个细则的要求,系统主要功能模块包括:

2.1 考核模型管理:管理电厂机组等系统注册参数;

2.2 考核流程管理:启动月度考核,监视考核执行情况;

2.3 考核参数设置:即考核指标,管理设置电厂参与的考核类型、考核奖惩电量比例和考核范围;

2.4 免考核管理:设置电厂和机组免考核时间范围和免考核原因;

2.5 电厂申报:电厂申报减出力、免考申请;

2.6 考核结果申诉:读取电力监管部门的预考核结果,与本系统的考核结果进行分析比较,提供生成报表、提出申诉等功能;

2.7 发电考核:主要包括:安全管理考核;黑启动考核;调度管理考核;非计划停运考核;日发电计划考核;AGC考核;一次调频考核;无功调节考核;调峰考核;检修管理考核;技术指导与管理考核;发电考核统计分析;

2.8 辅助服务补偿:主要包括AGC补偿;调峰补偿;旋转备用补偿;无功补偿;黑启动补偿;辅助服务补偿统计,执行各项考核补偿计算,分类统计考核补偿结果;

2.9 信息发布:信息发布主要完成各类考核信息的发布、存档、检索及处理;

2.10 数据接口:从数据中心等设备获得原始数据后,对数据进行处理并将处理的数据转存到数据库中;

2.11 系统支撑平台:提供报表、数据字典、数据访问、权限管理、日志服务和告警服务等公共底层支撑。

其中,发电考核模块和辅助服务补偿模块是最为关键的两大模块,数据的统计分析工作都将在这里进行。以一次调频考核功能为例来具体说明系统功能。

根据一次调频的考核规则:一次调频投运率,机组一次调频人工死区,机组调速系统的速度变动率,调速系统的迟缓率,机组一次调频负荷调节幅度,机组一次调频响应行为,以机组为单位,每月对机组的一次调频功能进行考核。按未完成次数记录考核电量。数据源如表1所示

一次调频考核结果的显示,以棒图的形式展示电厂的每月的一次调频考核扣罚电量。以表格形式展示电厂、机组每月、每日的一次调频考核的详细信息,包括每月的投运率等,建立链接,点击月记录中的每一条汇总信息都会进一步展示一天的所有具体信息。表格具备查询每次电网频率发生波动时的机组的一次调频调节性能;具备手动填写一次调频性能中各项指标的功能;具备按任意字段排序、导出报表的功能。

3 特点分析

3.1 计算灵活,具科学性 系统能灵活应对突发变动,多套考核指标同时进行。各个考核项的算法经过实际测验,符合考核要求。

软件设计成通用的发电厂并网运行及辅助服务考核分析管理平台,系统运行所需的配置参数如数据采集信息表、考核参数指定、数据字典等都通过人机界面进行配置整定,不需修改软件。

软件架构上,采用模块化设计,即系统的模块可以随意添加、删除、修改,如由于政策或者其他原因,需要对部分考核模块(如一次调频)进行修改,系统只需要在服务器上对该模块进行修改而不涉及其他。

3.2 可操作性强 系统不需手动填写大量繁琐的表格,许多考核项能够自动进行。人性化的操作界面,使得操作简单易行,结果明显易懂。

系统除可以从数据中心采集数据外,还应具有其他的数据采集显示,如:从网控RTU以CDT规约,通过异步串口通信方式采集;采用OPC规范,通过网络通信方式采集;采用Modbus规约,通过异步串口通信方式采集。不管什么方式,数据采集由系统按运行管理人员指定的配置参数自动完成,数据采集过程不需人工参与。

考核报表可采用Excel电子表格形式、柱形图、曲线图等多种型式输出,并可与可以在网路打印机和本地打印机上打印。自动生成电力临管部门的预考核与本系统预考核的对比分析报表及图示,自动生成申诉报表,待相关人员确认提交。

3.3 强大的数据支撑 考核过程中,原始数据、中间数据、考核结果报表数据都能完整的保存,便于需要历史数据时的查看,过期数据由软件自动清理。各个考核项的数据完备,在理论上科学客观。

系统运行过程中,软件自动检测系统运行的状态,并将检测到异常情况以事件形式在告警信息栏显示,记录信息保存在数据库中查询和检索,方便运行管理人员快速找到系统的故障点。对数据库中的信息可以采用移动存储媒介备份,一旦系统故障,可以快速恢复。如果因为系统故障停机,系统恢复正常后,应可以追补停机期间的动态数据。

3.4 考核面向过程 各个考核项目,从数据采集到计算,再到统计分析,每一个步骤都保存记录,整个考核的流程不是单一的结果记录,而是面向每一个项目的运行过程,实时数据实时监测,不受时间限制。这样保证了考核的科学客观性,避免了单纯填写表格导致的只有结论的情况。

4 结语

根据两个细则要求,在即将启动的试运行期间及正式运行期间,电厂并网运行和辅助服务考核部分将关系到电厂每月数十万的经济效益;系统在运行期间存储的大量数据和分析结果,对于电厂长期稳定的运行起着保障及促进的作用;系统的分析结果,有助于领导做出科学的决策,并对领导的决策起着强有力的支持作用。本系统能顺利完成两个细则的具体实施工作,保证电厂机组在华中电力系统安全、优质、经济运行,具有非常重要的现实意义。

参考文献:

[1]国家电监会.关于同意印发实施华中区域发电厂辅助服务管理及并网运行管理实施细则的通知.(电监市场[2008]57号).2008年11月25日.

[2]华中电监局.华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行).(华中电监市场[2009]11号).2009年1月.

[3]华中电监局.华中区域发电厂并网运行管理实施细则(试行).(华中电监市场[2009]11号).2009年1月.

[4]Graeme A Chown,Jonathan Hedgecock.Proposed Ancillary Services for the Southern African Power Pool.IEEE PES PowerAfrica 2007 Conference and Exposition.16-20 July 2007.

[5]Sheng He,Xudong Sun,Jianyun Chai. Study on the Paralleling Operation Control of a Household Wind Power Generation System. Electrical Machines and Systems,2008 International Conference on 17-20 Oct.2008.

[6]张森林.区域电力市场辅助服务补偿机制实用化研究.水电能源科学.Vol.26 No.6.June.2008.