发电厂网源信息评估方法的探讨

徐 帅,杨 帆,张 明

(1.上海漕泾热电有限责任公司，上海 201507；2.上海明华电力技术工程有限公司，上海 200090)



发电厂网源信息评估方法的探讨

徐 帅1,杨 帆2,张 明1

(1.上海漕泾热电有限责任公司，上海 201507；2.上海明华电力技术工程有限公司，上海 200090)

随着智能电网、经济调度等系统建设，对电网侧与电源侧实时交互信息(简称网源信息)的可靠性的要求不断提高。实现网源信息的评估可及时发现本厂上送信息的各类缺陷，也可在电源侧实现对各类调度调控指令的闭环评估。介绍了发电厂网源信息的评估方法，为网源信息评估的实现提供了基础。同时，还介绍了基于网源信息的高级功能应用方法。

发电厂；实时交互；网源信息；评估方法

近年来，电网调度端自动发电控制、调度员潮流、静态安全分析、负荷预测、自动电压控制、动态安全评估等各类高级功能的应用日益广泛[1]，而准确的实时信息是上述功能实现的基础。随着智能电网、经济调度等系统建设，也对电网侧与电源侧实时交互信息(简称网源信息)的可靠性的要求不断提高。网源信息的可靠性取决于各级调度范围内各类远动信息系统的设备水平、运维水平以及设备故障后的处理水平。

通过在电源侧(即各类发电厂)实现本厂的网源信息评估可及时发现本厂上送信息的各类缺陷性问题以提高缺陷消除及时率，也可在电源侧实现对各类调度调控指令的接收、处理、控制的闭环评估。因此，在实现网源信息实时监测的基础上，建立结合调度机构对源端数据的考核方式、子站信息传输方式以及电源侧各类信息特点等因素的评估方法以及探究基于网源信息评估后可靠性的网源信息高级综合应用十分必要，也是具备可行性的。

1 网源信息分类

并网发电厂与电力调度之间的网源信息交互是电力生产的重要环节，关系着电力生产的安全性和连续性，信息的实时性和正确性对电厂的经济效益、电网的安全稳定运行产生了直接的影响。

根据调度机构对电网与电厂之间实时通信的各类信息的定义，网源信息主要可分为以下几类：

(1)发电计划曲线 发电计划是调度部门根据负荷预测、送受电计划、机组运行参数等因素，用某种算法编排出发电厂的出力计划，从而实现机组的优化组合，是现代电力系统自动发电控制的有效手段之一。发电计划曲线由调度部门下发各发电厂，该发电计划将作为电厂发电考核、发电电价结算的依据之一。

(2)AGC遥调指令 AGC即自动发电控制，是指通过自动控制程序的运行，实现对发电机组功率的重新调节分配，来满足负荷的动态变化及交换功率的动态平衡，同时使发电机的调速器能响应大的频率偏差，保持电网的频率稳定变化的控制过程[2]。AGC指令系调度主站下发至电厂机组的功率调节量指令。

(3)AVC遥调指令 AVC即自动电压控制，是指基于无功的“分层分区，就地平衡”的基本原则，根据电网实时运行数据，在确保电网安全稳定运行的前提下，对发电机无功、有载调压变压器分接头(OLTC)、可投切无功补偿装置、静止无功补偿器(SVC)等无功电压设备进行在线优化闭环控制，实现无功分层分区就地平衡，提高电网电压质量，降低网损。AVC指令系调度主站下发至电厂机组的电压、无功调节指令。

(4)遥信信息 反映电厂设备状态的信息，通常包括断路器状态、隔离开关状态，各种保护和自动装置动作信号等，以二进制表示，通过0、1之间的变化表示设备的位置和发出的信号，如断路器合、分，保护动作、复归。

(5)遥测信息 反映电厂运行状况的实时电气参数，如发电机出力、母线电压、有功负荷、无功负荷、线路电流等实时测量信息。

(6)电量信息 发电厂电能表采集和计算的电量数据，包括三相电压、三相电流、失压状态及累计时间、电度表时钟、有功/无功功率等实时数据。

(7)同步相量测量单元信息 同步相量测量单元(Phase Measurement Unit, 简称PMU)即可对相量幅值、相角和频率进行精确测量，主要用于广域电网的功角监测。PMU信息系PMU装置上送调度端的相关测量信息。除此之外，网源信息还包括环保数据等信息。上述诸多信息按信息流方向又可分为上行信息(包括遥信、遥测等电厂上送信息)以及下行信息(AGC、AVC指令等调度端下送信息)，如图1所示。

图1 网源信息分类

2 网源信息评估方法介绍

通过对网源信息进行实时监测，可汇集各类网源信息。结合各级调度对源端数据的考核方式以及电源侧各类信息特点，可形成各类网源信息的评估方法。根据评估方式的不同，又可将网源信息的评估方法分为针对信息正确性的直接评估和功能可靠性的复合评估。

2.1 网源信息直接评估方法

网源信息的直接评估包括遥信信息评估、遥测信息评估、电量信息评估等单一信息的评估，通过导入电源侧远动装置与调度主站通信的信息表识别遥信、遥测、电量信息，并进行图形化展示以及工程化解读，实现遥信、遥测、电量信息的评估。同时对数据不刷新、错误数据、数据召唤、数据变化上送等事件进行记录。

(1)遥信信息评估方法

遥信信息以电厂设备一次接线图(断路器状态、隔离开关状态)以及光字牌告警的方式进行图形化展示，通过核对状态的显示与实际状态的一致性，可评估此类遥信信息的正确性。

遥信信息的评估还包括对如遥信频繁变位现象的记录以及告警，主要针对遥信信息在相对较短时间内出现反复变位的情况，以提供故障的判断依据。

(2)遥测信息评估方法

结合遥测信息的图形化展示，遥测信息的评估可通过越限报警的方式实现，对遥测信息所含的电压、电流、有功、无功、线路电流等实测信息设置报警阈值，见下表。遥测越限时，记录越限的时间和数值，并生成告警信息。如表1所示。

表1 遥测报警阈值设置

(3)电量信息评估方法

电量信息以图形化展示及工程化解读为主，可通过电能平衡的方式展示，根据电量信息可统计出机组、线路以及厂变日、月累计电量以及系统-发变组不平衡率，厂用电损耗率，还可根据时段统计机组分时段电量、关口峰腰谷电量、全厂发电量综合统计等。

2.2 网源信息复合评估方法

网源信息复合评估指同时结合网源信息中的几类信息，对某一功能进行闭环的正确性评估的方式，诸如AGC信息评估、AVC信息评估、功角信息评估、发电计划曲线评估等。

2.2.1 AGC信息评估方法

AGC信息评估系对遥测信息、遥信信息及AGC调节指令信息等的复合评估，相关数据信息内容如表2所示。表2中“网源信息接受/或发送时间”系AGC相关信息在评估系统中记录的接受或发送时间。

表2 AGC信息内容

通过整合上述信息以及参考调度机构对AGC的考核办法，统计汇总AGC指令时刻(T0)、当前出力(P1)、目标出力(P2)、控制模式、调节开始时刻(TS)、调节开始出力(PS)、调节结束时刻(TE)、调节结束出力(PE)等信息，计算AGC的投入率(KA)、响应时间(ΔT)、调节速率(V)、调节偏差量(PΔ)、调节深度(ΔP)等指标进行计算，以在电源侧实现对AGC信息的复合评估。

(1)投入率

AGC投入率(KA)指在统计周期内，机组运行时，AGC保持投入状态的时间占比，统计周期一般为月，可用式(1)表示：

(1)

AGC投入时间可按“AGC投入/退出”信号变位时间进行统计。

(2)响应时间

AGC响应时间(Δt)是指调度 EMS 系统发出指令之后，机组出力在调节开始出力点的基础上，可靠地跨出与调节方向一致的调节死区所用的时间，单位为秒(s)，可表示：

ΔT=Ts-T0

(2)

(3)调节速率

AGC调节速率(V)指机组响应目标指令的速率，单位是MW/分钟，可表示：

(3)

TS、TE单位为秒(S)。

(4)调节偏差量

机组响应目标指令开始调节后至调节结束时间区间内，机组出力围绕目标P2 会产生波动。AGC调节偏差量(PΔ)即指在类似这样的时段内，对实际出力与目标出力之差的绝对值进行积分，然后用积分值除以积分时间，即为该时段的调节偏差量，单位为MW，可表示：

(4)

式中P(t)——在该时段内的实际出力。

(5)调节深度

AGC调节深度(ΔP)及机组响应本次调节指令后，实际调节出力幅度，单位为MW，可表示：

ΔP=PE-P0

(5)

通过对AGC信息的进一步挖掘，还可对AGC调节方向合格率、调节精度合格率、综合投运率等指标的评估。

2.2.2AVC信息评估方法

与AGC信息评估类似，AVC信息评估也是对遥测信息、遥信信息及AVC调节指令信息等的复合评估，相关数据信息内容如表3所示。

表3 AVC信息内容

同样，AVC信息评估方法也与AGC评估类似，可通过统计汇总AVC指令时刻(T0)、当前母线电压(V1)、目标出力(V2)、控制模式、调节开始时刻(TS)、调节初始电压(VS)、调节结束时刻(TE)、调节结束电压(VE)等信息，计算AVC的投入率(KA)、响应时间(ΔT)、调节速率(V)、调节偏差量(VΔ)、调节量(ΔV)等指标进行计算。

2.2.3 功角信息评估

发电厂PMU系统采集对象主要为发电机机端和线路功角相量。基于发电机机组和线路两点或多点的功角，通过对比理论相角差突变量时间与检测时间，综合绝对误差与相对误差，判定两点相角质量问题，可进行不同频率情况下相角差质量评价。

由于PMU信息具有高精度、高分辨率的特点，还可通过PMU信息中有效值、相角、频率、有功功率、无功功率、功率因数等当前量值可客观、准确评估AGC、AVC调节的准确性。

2.2.4 发电计划曲线评估

发电计划曲线的评估可通过发电计划曲线与实际机组有功功率曲线的图形化展示比对实现，并按一定欲量比较曲线重叠性，当出现状态异常时，可生成告警信息。

3 网源信息高级应用简介

网源信息的直接及复合评估均基于网源信息的全景采集，同时也为实现网源信息的高级应用打下良好的数据支持基础。

3.1 故障就地诊断

故障就地诊断指对系统运行中发生故障的电气元件进行的故障性质的分析，主要有线路故障、变压器故障诊断、发电机故障诊断等。

故障就地诊断的信息源为遥信、遥测、PMU信息，功能实现方法如图2所示。

图2 故障就地诊断过程

3.2 辅助服务对比分析

辅助服务是指为维护电力系统的安全稳定运行[3]，保证电能质量，除正常生产、输送、使用外，由发电企业、电网经营企业和电力用户提供的服务，包括：一次调频、自动发电控制(AGC)、调峰、自动电压控制(AVC)、备用和黑启动服务等。

电厂并网运行和辅助服务考核部分直接关系到发电厂的经济效益。利用网源信息实时数据，可对发电机组并网运行情况及辅助服务考核结果的统计以及与电力监管机构的预考核结果进行对比、分析[4]。辅助服务对比分析功能可保障及促进电厂稳定运行，并对各类决策可起支持作用。

4 结语

通过应用网源信息评估方法及高级应用方法，可及时发现发电厂上送信息的各类缺陷，可在电源侧实现对各类调度调控指令的接收正确率、处理及时率、控制成功率的统计，可进一步提升发电厂调控响应能力，提高发电厂运行控制水平，促进发电厂优质、经济运行。

[1]刘 洋，卢建刚，黄 凯. 电网调度自动化实时信息分析与评估系统的研[J].电力系统保护与控制，2010，38(8)：38-42.

LIU Yang, LU Jian-gang, HUANG Kai. Research of real-time information analysis and assessment system for power network dispatching automation[J]. Power System Protection and Control，2010，38(8)：38-42．

[2]杨 方，孙元章，程 林. AGC 与 AVC 协调控制和电压动态安全性[J].电力系统自动化，2010，34(4)：7-11.

YANG Fang, SUN Yuan-zhang, CHENG Lin. Coordinated control of AGC redispatching and AVC to enhance voltage security[J]. Automation of Electric Power Systems,2010,34(4):7-11.

[3]华东电监局.华东区域并网发电厂辅助管理实施细则[S].2008.12.

[4]田 雄，姚建刚，龚陈雄，等. 电厂并网运行管理及辅助服务管理系统的研发[J].电力系统保护与控制，2011，39(1) : 118-122.

TIAN Xiong, YAO Jian-gang, GONG Chen-xiong, et al. Research and design of grid parallel operation and auxiliary services management system[J]. Power System Protection and Control,2011,39(1).

(本文编辑：严 加)

Evaluation Methods for Grid-Source Information of Power Plant

XU Shuai1, YANG Fan2, ZHANG Ming1

(1. Shanghai Caojing Cogenerationg Co., Ltd.，Shanghai 201507, China;2. Shanghai Minghua Electric Power Technology & Engineering Co., Ltd.，Shanghai 200090, China)

With the development of smart grid and economical dispatch systems, there is growing demands for the reliability of real-time interactive information between the power grid and the power source (referred to herein as "grid-source information"). The realization of this information evaluation can help to discover timely the deviation and defects of the uploading production information, and also achieve closed-loop evaluation of dispatching and control commands locally in power plant. This paper introduces the evaluation methods for the grid-source information of power plant, providing a basis for realizing the local evaluation on the information. Moreover, it also introduces the application of advanced function based on the information.

power plant; real-time interaction; grid-source information; evaluation methods

10.11973/dlyny201506031

徐 帅(1980)，男，硕士，工程师，主要从事电力设备管理与维护工作。

TM734

B

2095-1256(2015)06-0880-04

2015-10-09