AVC快速诊断工具及应用研究
2018-02-05莫玲,徐艳
莫 玲, 徐 艳
(1. 珠海供电局,广东 珠海 519000;2. 东方电子股份有限公司,山东 烟台 264000)
电力工业是国民经济的重要基础产业。近年来,我国电力工业发展迅速,已进入大电网、大机组、西电东送、南北互济和全国联网的崭新发展阶段,供电量已经基本可以满足我们国民经济和社会发展的需求。与此同时,如何保证电能质量成为日益突出的问题。
电压是衡量电能质量的重要指标之一,如果电压过高,会危及设备的安全;反之,会影响设备的正常运行。电压能否维持在合格的范围内,不仅影响电力工业本身的安全,而且关系到千家万户。改善电压质量是节能的有效措施,也是防止电压崩溃,提高安全运行水平的重要条件[1]。
电压和无功功率的分布有着密不可分的关系。在许多情况下,无功功率是造成电网线路与变压器上电压损失和有功损耗的主要原因;因此,合理地调节无功功率,对于提高电压质量、降低系统网损具有重要意义[2]。
电网自动电压控制(AVC)是目前电压/无功控制中追求的最高级形式。它集安全性和经济性于一体,可实现安全约束下的经济的闭环控制,被公认为是电力系统调度控制发展的最高阶段。AVC是指通过调度自动化SDADA系统,实时采集电网各节点的四遥(即遥控、遥调、遥信、遥测)数据进行在线分析和计算,在确保电网与设备安全运行的前提下,以各节点电压合格、关口功率因数合格为约束条件,从全网角度进行在线无功/电压优化控制,实现无功补偿设备合理投入和无功功率分层就地平衡与电压稳定的综合优化目标[3-5]。
1 AVC分析诊断现状
当AVC系统或者局部调节出现异常时,维护人员应迅速分析和诊断异常原因,尽快恢复自动调压功能。
AVC的分析诊断主要由供电局的调度值班人员和自动化维护人员完成。事实上,AVC大部分故障和异常信息直接告警,由值班人员进行分析和诊断,当异常原因不明时(如涉及到算法运算规则或者一些特定规则),由调度值班人员对模型参数、运行日志和其他调试信息进行分析,完成诊断。如果仍不能解决,则需要交由厂家的技术支持或者研发人员来进行分析诊断。可见,随着系统规模和程序设计复杂度的上升,自动化维护人员和值班人员故障分析和处理越来越困难,耗时长且难度大。
国外目前尚未发现相关文献报道。国内文献[6]叙述了保定地调AVC系统在日常维护及运行过程中出现的常见故障及其处理方法。这些故障的处理方法只是经验的总结,主要涉及AVC的各种参数设置问题,未涉及AVC策略问题,也未提供有效的工具进行AVC故障诊断,只能通过经验总结诊断故障,对维护人员的技术水平要求较高。
文献[7]介绍了贵州电网AVC系统控制策略,分析了运行中存在的问题,包括网省协调配合问题、链式结构电厂无功分配问题、地区电网AVC策略不合理以及地区电网AVC与省调主站AVC策略不匹配,提出了解决措施,提高了无功电压安全经济运行水平。这些问题只是涉及了AVC的策略问题,并未涉及AVC的日常维护问题,未涉及减轻维护人员排查AVC问题的劳动强度等问题。
文献[8]介绍邯郸地区电网自动电压控制(AVC)系统的控制结构,结合当前AVC系统运行情况,从无功设备动作明显增加、变压器关口无功倒送不明显和变压器分头自动调节不成功等方面分析AVC系统闭环运行中存在的问题,并提出有针对性的措施。同样的,问题只是涉及了AVC的策略问题,并未涉及AVC的日常维护问题,未涉及减轻维护人员排查AVC问题的劳动强度等问题。
文献[9]介绍了AVC系统的概况,着重分析了在设计和运行时比较常见的问题:在AVC系统操作中容易操作失败;AVC设备经常异常闭锁;不得不频繁地进行人工干预和AVC系统使用后,有时会产生输出的电压不合格的现象。针对上述问题提出了以下建议:1)保证系统运行的安全性;2)完善AVC系统的运行管理;3)优化AVC系统的设备管理;4)加强AVC系统的操作管理。本文研究仅仅涉及AVC日常维护中由于闭锁而不进行控制的问题。
综上所述,为了使AVC运行维护和使用更加方便,研究出现异常后如何实现快速诊断,并开发相应的工具,具有十分重要的意义。
2 快速诊断工具研究
2.1 研究方案
本文通过深入分析AVC系统常见的故障类型及人工分析诊断过程,采用分类分析的方法,研发了一套AVC快速诊断分析工具。通过该工具可协助技术人员实现快速诊断,降低自动化维护人员劳动强度和技术难度,提高维护人员的工作效率,减少技术人员的维护压力,有利于技术人员快速而准确地进行故障定位,从而解决问题,实现快速恢复,保证AVC稳定运行,提高电压合格率。
总体设计流程如图1所示。
图1 AVC快速诊断工具流程图
本方案提出通过人机界面以直观方式展示AVC的各种运行参数和运行信息,方便用户进行查询分析AVC运行状况,定位AVC问题等工作。其关键技术点如下。
1)制定一套AVC的故障诊断定位规则。对不同的故障类型应进行不一样的诊断,并进行合理的分析和定位。
2)根据故障类型,通过诊断规则获取不同的运行信息和参数。
3)故障分析和系统维护人员通过快速诊断工具的人机界面对故障进行分析定位,能够美观、清晰地将相关信息、数据展示出来。人机浏览界面通过文件的方式展示,符合自动化人员和调度员的使用习惯。
2.2 设计与功能实现
2.2.1 AVC故障分类及分析处理
根据故障本身的特点,并结合其对应的运行文本信息源,制定出合理的故障诊断策略(见表1)。具体诊断处理方法如下。
1)故障类型。AVC的故障可按级别分为3种:系统级错误,一般是由模型参数或者程序本身等异常最终导致的;厂站级错误,由于厂站内存在设备参数错误或者其他原因最终导致厂站级错误;监控点级错误,不具备可以调节的设备导致有监控点节点电压或者无功越限不能正常调节的监控点级错误。其中,系统级的错误影响最大、最严重,而监控点级的错误影响最小,但是出现概率最高。
2)故障信息定位。AVC系统的实时性特性要求系统功能安全稳定且易于维护,为了不影响实际的实时运行,在功能设计时按系统级和厂站级提供了各种调试信息及AVC运行信息的输出接口,以文件的形式存放。不同的故障信息存放在不同的文件中。
表1 AVC故障分类及诊断处理方法
3)诊断分析。根据故障类型和故障信息文件,以及实际运行经验和故障诊断方法,定位故障信息,并进行诊断分析。
4)故障处理。根据故障诊断结果,对故障进行处理,消除故障,恢复正常。
2.2.2 程序设计
珠海供电局调度自动化系统(DF8003E)平台是一个开放性的平台,提供了良好的外部接口便于用户添加、修改功能。AVC自动诊断工具就是在DF8003 E平台开放接口的基础上进行开发的。
AVC自动诊断工具采用C++、QT语言进行编程实现,并且跨操作系统。
AVC自动诊断工具能够对当日AVC运行日志的实时查看,保证实时刷新最新生成的运行信息。自动检测当前时间,当展示内容的时间与系统的时间超过AVC的1个运算周期时,则根据显示的当前文件,自动刷新最新的日志信息内容。流程图如图2所示。
图2 程序工作流程图
2.3 应用与改进
本文设计开发的AVC快速诊断分析工具在珠海供电局进行了应用,并根据现场应用情况和客户改进意见进行了多次改进,具体主要改进功能如下。
1)历史信息查询功能。能够查询历史运行日志,可以定位任意一天的运行信息。在运行界面上能够选择历史的某一天,选择某一厂站,可以查看该厂站的选定日期的运行日志,从而可以查询历史某一天所有厂站的运行信息,方便查询历史故障。
2)关键字查询定位功能。目前,AVC系统每天每个厂站的运行日志信息量都很大,而AVC系统运行日志是AVC包含所有系统、区域和厂站的运行信息日志,信息量更大;因此,本研究设计并提供了关键字查询功能,并在此基础上提供灵活、方便的筛选组合功能(关键字、大小写、某一时间段组合查询),同时对查询结果进行显著标注(如颜色标注等),使大量数据下的信息筛选、信息定位更加快速和准确,工作效率得到很大提高。
3)所有节点查询功能。AVC的运行日志不仅在AVC主服务器上的调度员界面上查询,也可以在网内任一节点的调度员界面上查询,这样使得AVC维护工作可以不在AVC服务器上完成,从而更好地保证了AVC服务的正常运行。
3 结语
采用AVC快速诊断分析工具可减轻维护人员工作量,提高工作效率,缩短自动化系统的运营成本,解决了AVC的维护依赖维护人员的水平与素质的状况。应用结果表明,使用该工具大大的提高了珠海用户分析和处理AVC故障的时间和效率,得到了用户的高度认可。
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