PAS高级软件在盐城电网的应用

2011-04-12程建东胡桂荣

电力工程技术 2011年3期

程建东，胡桂荣

(盐城供电公司，江苏盐城224005)

盐城电网担负着盐城市七县三区的供电任务，随着电力系统发展和电网商业化运营,电力网的调度和控制变得越来越复杂，电网需求的水准也越来越高，盐城电网的自动化水平已显现出不能适应电网发展的需要。为此,引进OPEN3000系统对盐城电网自动化系统进行升级。盐城电网调度自动化系统的PAS高级应用软件是结合调度自动化系统升级改造工作实施的，主要有网络拓扑、状态估计、调度员潮流、电压/无功优化等功能[1]。盐城电网的PAS系统在调试和应用阶段也遇到许多实际问题，随着PAS系统不断改进升级，实用化程度不断提高，PAS系统很好地帮助了调度员了解和掌握电力系统的运行状态,并提供分析决策依据,保证了电网运行的安全性。

1 软件结构及与人机界面系统的信息交换

软件结构与人机界面系统的信息交换如图1所示。数据采集与监控系统（SCADA）前置采集的数据是信息的起始端，经主处理机处理后，数据被SCADA使用，同时作为PAS应用的数据来源。PAS软件的各模块的实时数据均取自SCADA实时数据库，其中状态估计模块计算得出的估计数据回送到SCADA实时库中，这部分数据可以被SCADA人机监控界面利用。PAS数据中心作为PAS电网静态描述数据SQL库的辅助，可以为网上需要使用电网描述数据的模块提供归类好的内存结构式电网描述数据，在有多个模块运行的情况下，数据中心的存在可以加速模块的启动并且方便管理。

调度员潮流计算作为服务器模块可以直接响应仿真界面的数据请求，并可接受客户端发出的命令，从而形成一个全面的单一客户对多服务器结构的仿真研究环境。调度员潮流计算数据来源是SCADA实时数据库和PAS数据中心[2]。

图1 SCADA及PAS系统信息流向

2 软件功能

2.1 网络拓扑

网络拓扑是PAS应用功能中的最基本功能，利用几何拓扑学，根据电网描述数据库和SCADA系统的遥信信息（如开关状态的开断变化）实时反映整个网络的结线情况，正确地划分网络计算用结点数、网络的系统数及解列情况，并根据注入量的信息判断整个网络的可观测性，将网络的物理模型转换为数学模型用于PAS计算。网络拓扑为状态估计、调度员潮流等模块提供网络分析功能。无论电网结构复杂与否，在进行地区电网高级应用软件功能设计时，网络拓扑模块是必不可少的。

2.2 状态估计

状态估计的理论基础是最小二乘法，主要对SCADA系统提供的遥测数据进行修正，减少RTU采集时的误差和通道传输时的误码，并剔除错误的数据，补齐由于各种原因采集不到的数据，提供一个电力系统的事实潮流解，为下一步进行安全分析、经济调度和调度员培训提供一个相容的熟数据库。状态估计的量测有：支路量测、节点量测、母线电压幅值。状态量有：母线电压的相角和幅值。另外，状态估计还提供许多辅助功能，如根据状态估计的结果跟踪记录遥测异常出现的时间和被检测出的次数，还能检测电压越限、支路过载情况。

2.3 外网等值

外网等值主要是对调度范围外的网络进行合理简化，考虑外部网络对电网操作和各项计算的影响，提高计算精度，为其他应用软件提供统一的外网模型。外部网络包括所有的主要电源、主要母线、联络线、联络变压器；利用内网状态估计的结果进行边界母线的计算，在线校正外网的发电和母线电压，生成全网模型；外网拓扑状态以及发电处理负荷可根据当前情况修正，所有修正工作都可以在一次接线图上进行；外网数据提供最大、最小和一般运行方式3种选择。

2.4 调度员潮流计算

调度员潮流计算是在当前电网运行状态和负荷水平下，分析计算当调度员改变电网的运行状态时（如进行预定的操作、改变当前的运行方式等）系统潮流分布的情况，并对重新分布的潮流进行分析、计算、判断。调度员潮流计算可以实现以下功能：可以模拟各种开关、刀闸的变位操作，并且各种模拟操作和可以多重组合；可模拟机组出力、负荷功率和变电器分接头位置的调节；可以模拟发电机的启停和负荷、变压器的分接头；可模拟电容器等无功补偿装置的投退，并统计操作对电网网损的影响；可以模拟系统的解列、并网、合环、解环；可以修改元件参数求解潮流；研究设备参数对潮流分布的影响。

2.5 电压/无功优化

电压控制系统通过调整各电容器、电抗器的投切和变压器分接头的位置，在满足全网各节点电压的前提下，使得全网网损达到最小。该模块可以降低系统运行的网损，使系统运行于最优状态，降低了系统的运行成本。

2.6 静态安全分析

静态安全分析是对给定的运行方式进行事故预想，进行自动故障选择、安全评定和校正控制。可以处理单一开断事故和多个开断元件形成的复杂事故。可以任意选择故障点或对全网进行扫描，事故的严重程度可以自动排列，对事故引起的线路越限，可给出校正对策，以消除越限。

2.7 短路电流计算

短路是电网中最常见的一种故障，了解短路时电网的状态，对于电力系统运行乃至设计、设备选择和继电保护整定等都十分重要。短路电流计算通过在线扫描系统中各母线短路和故障引起的短路电流，设定通常发生在母线或线路上任何处的单相、二相、二相对地、三相短路以及断线等故障，计算故障电流分布和各母线电压。

3 应用中的主要问题及改进建议

PAS系统在盐城电网的应用大大提高了盐城电网的自动化水平，但在实际应用中也碰到了一些问题，这些问题解决后将进一步提高盐城电网的自动化水平。

3.1 网络拓扑不够准确

盐城电网PAS系统网络拓扑不够准确的原因主要是：

（1）绘图软件对部分元件定义不当。应用过程中发现，绘图软件中对避雷器没有适当的定义。而在实际中，部分避雷器直接与线路或母线相连接，导致网络拓扑计算时，错将这些部分处理成直接接地。在调试中曾发现城南变101、102开关10 kV侧分别有一组避雷器直接接地，进行网络拓扑计算后，发现10 kV母线及负荷均不带电。网络拓扑的不够准确直接影响了状态估计和调度员潮流等功能，需要改进绘图软件，对系统中的所有元件进行恰当的定义。

（2）刀闸遥信量错误较多。在应用中发现刀闸遥信量错误较多或未采集全，建议开发一些专家规则来进行自动拓扑排错和纠错[3]。

3.2 调度员潮流计算中存在的问题

（1）SCADA系统数据的合格率直接影响潮流计算的准确度，甚至是计算收敛与否。调度员潮流计算所获得的数据信息，包括网络接线方式和实时遥测、遥信数据均来自SCADA系统，所以SCADA系统的数据准确是基础，开关所接母线或旁路刀闸位置与现场的不对应都能引起计算明显错误，计算人员应根据数据差异判断SCADA系统错误所在，更正后重新读取数据信息进行计算。因此，建议制定运行规程和制度，由调度员根据当日操作任务，及时更正SCADA系统一次接线方式。

（2）由于变压器分接头位置信息不是实时数据，监控员根据给定的母线电压曲线进行频繁调整，如果调度员潮流计算所取的分接头位置维护不到位，就会造成变压器实际无功潮流与计算差异较大。建议在高峰和低谷设定几个点，由变电站监控人员将变压器分接头位置信息反馈给调度员，调度员手工置入。

（3）主网架环网运行线路参数影响潮流计算正确度。一般理论参数可能引起潮流分布比例与实际不符，建议采用实测参数。

（4）平衡节点选择困难。调度员潮流的平衡节点不能靠地区网络边缘太近，否则平衡点附近变电站的故障后潮流结果与实际不符，故不同的地理位置，网架结构各不相同，平衡节点的选取也不同。

（5）故障掉闸解网后的潮流计算有时不收敛，但在实际中可能经过发电机自动调节装置或低频低压切除负荷。因此，调度员潮流对于重大故障后(尤其是解网孤立运行)潮流计算并不适用。