直流输电半自动数字化输入功率曲线方案研究

王思，田园，杨稼祥，崔鹏，王玄之

(国网宁夏电力有限公司检修公司，宁夏 银川 750011)

高压直流输电具有输送距离不受限制、输送容量大、工程造价低、损耗小的优点，是解决我国资源分布不均匀、能源优化配置的有效途径，能够取得良好的社会效益、经济效益[1-2]。当前，国内在运和新建的直流输电系统采取有人值守工作模式，直流功率调整工作由运维人员根据调度计划曲线的计划值，并计算出功率的升降速率，在规定的时刻进行手动操作。即便使用了自动功率控制功能的换流站，也需要在换流站运行人员工作站OWS后台手动整定或修改计划功率值，可靠性和便捷性较低[3]。

根据国家“碳达峰碳中和”目标，电力市场进一步针对新能源消纳进行现货交易改革，由于直流系统具有良好的快速可控制性，因此承担了大量新能源现货交易任务，换流站功率临时调整次数随之增加，人工操作风险也随之增大。结合银东直流现有运行基础，提出了使用反向隔离装置实现功率曲线自动导入功能的半自动数字化输入功率曲线解决方案，对国内常规、特高压直流输电工程均有一定的借鉴作用[4-5]。

1 银东直流手动功率实现方式

现阶段在运直流输电工程中，换流站内基本采用双极手动功率控制的方式[6]。首先，换流站运行人员将功率调整的参考值和升降速率按照功率计划曲线提前计算出来，填写操作票；其次，按照操作票将功率参考值和升降速率整定至换流站运行人员工作站OWS后台中；最后，按照时间节点，点击开始后进行功率调整。

2 银东直流自动功率曲线实现方式

2.1 实现原理

自动功率控制是建立在SCADA系统的冗余架构和自检原理基础上。银川东换流站SCADA 系统冗余配置2 台服务器，运维人员人工录入全天相应时段的计划值在客户端界面中，该数据保存在2 台服务器的商用数据库里，原理如图1所示。实时处理程序将从数据库中提取出计划值数据，并通过通信服务程序下发到冗余的控制系统[7]。

图1 自动功率曲线系统原理

2.2 实现方式

自动功率曲线实现主要依据保存于服务器中预先设定的t时刻点的功率参考值及参考速率在T时刻点下发至极控制系统自动执行来实现。图2为某一时段的功率变化点和功率曲线。

图2 调度计划曲线

国调下发功率计划曲线，是以每15 min一个功率计划值下发，因此一天完整的计划曲线有96个参考值，如果全天稳定在一个功率点，那么96个参考值是相等的。如果连续的两个参考值发生变化，那么以变化后的功率点的前15 min 为功率参考值下发时刻，以当前变化后的功率点时刻为完成时刻，完全利用此15 min 时间段进行功率调整。

由功率升降差值和功率升降时间及超前量计算得到，升降速率值V(MW/min)的计算方法如下：

(1)

在实际系统中V的计算采用“进一法”对调整速率进行取整 ，避免因系统误差导致功率升降滞后。在实际系统中设置提醒功能便于运维人员监视，系统会在功率参考值下发的前2 min ( 可根据需要对此时间进行调整)提示2 min 后发送的功率参考值和升降速率值[8]。

根据以上算法，系统将按图3中的蓝色线执行。

图3 计划曲线与程序执行曲线

3 半自动数字化输入功率曲线方案

3.1 实现原理

由于国调中心下发计划功率曲线和临时调整功率曲线是通过调度数据网(2区网络)下发至换流站的计划工作站，而换流站端运行人员OWS工作站位于SCADA网络中(生产控制1区)，调度数据网与SCADA网络分别属于不同控制区，在换流站端不存在物理连接。现阶段无论是在手动控制模式，还是自动控制模式下，均是在位于SCADA网络中的OWS后台上进行操作。

本方案提出利用反向隔离装置将位于2区网络的计划曲线值自动导入位于生产控制1区中的换流站端运行人员OWS工作站后台模块并执行相应功率调整，技术对比如表1所示[9-10]。

3.2 网络安全与系统实现

本方案的网络安全是通过隔离网络导入方式来实现。在换流站站端通过安装反向隔离装置并配置一些相关软件，将计划工作站(属于生产控制2区)与换流站 LAN 网(属于生产控制1区)进行连接，来实现计划功率曲线文件由计划工作站向运行人员OWS工作站自动传输，硬件结构如图4所示。

表1 三种功率调整模式技术特点比较

图4 换流站功率曲线半自动导入系统硬件结构

反向隔离装置软件配置完毕后，会自动对传输文件所在源目录进行扫描，当扫描到有新的文件产生时，就会自动将新产生的文件传输到运行人员OWS工作站对应目的地目录。

安装反向隔离装置，其详细的传输计划功率曲线方案路径如图5所示。 具体路径为国调计划端向换流站计划站下发计划功率曲线，站端接收后，扫描程序将自动对该数据信息进行转化，转化为TXT文本并保存至指定文件夹中，该文件夹中的TXT文本将会被反向隔离装置软件自动检测并传输至设定IP 地址的OWS工作站(运行人员工作站)的文件夹内，同时OWS监控后台将会产生告警提醒，运维值班人员听到告警后立即会选择需要执行的计划功率曲线并导入相应的功率控制模块，然后直流控制系统将按设定的功率曲线自动调整功率。

图5 换流站功率曲线半自动导入逻辑

4 结 语

通过分析±660 kV银东直流输电工程现有各类直流功率控制的实现方法，提出了使用反向隔离装置实现功率曲线自动导入功能的半自动数字化输入功率曲线解决方案，降低了运行人员功率调整工作量，也减少了人工整定功率操作失误的风险，更能发挥直流输电工程功率和电流调节容易、控制迅速的优点，从而更好地为电力市场现货交易服务，本方法可供新建或改造的直流输电工程控制保护系统参考。