PAS 軟件在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

PAS 應(yīng)用的中心議題：

* PAS高級應(yīng)用軟件系統(tǒng)簡介

* PAS高級應(yīng)用軟件的應(yīng)用

PAS 的 應(yīng)用領(lǐng)域：

* 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)估計、調(diào)度員潮流、負(fù)荷預(yù)報和調(diào)度員仿真培訓(xùn)

摘 要：結(jié)合高級應(yīng)用軟件PAS在泰州電網(wǎng)中應(yīng)用的實(shí)際情況，闡述了使用電力應(yīng)用軟件對電網(wǎng)調(diào)度和電網(wǎng)運(yùn)行分析所帶來的優(yōu)勢，并就實(shí)際運(yùn)用中的一些問題進(jìn)行了分析、討論。

1 PAS高級應(yīng)用軟件系統(tǒng)簡介

泰州供電公司PAS高級應(yīng)用軟件系統(tǒng)采用的是國電南瑞科技股份有限公司開發(fā)的系統(tǒng)，主要由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹顟B(tài)估計、調(diào)度員潮流、負(fù)荷預(yù)報和調(diào)度員仿真培訓(xùn)5部份組成。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于它的實(shí)時性。它利用電網(wǎng)的各種實(shí)時信息，如實(shí)時測量值、斷路器隔離開關(guān)的實(shí)時狀態(tài)等，對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，給調(diào)度員在進(jìn)行各種操作時提供決策依據(jù)，以便相應(yīng)地制定最優(yōu)的電網(wǎng)運(yùn)行方式，對于提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行都有許多有利之處。
　　
2 PAS高級應(yīng)用軟件的應(yīng)用

2．1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫歉呒墤?yīng)用軟件功能中最基本的功能模塊，它被其它網(wǎng)絡(luò)分析模塊所調(diào)用。通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，將電網(wǎng)各元件的電氣連接關(guān)系填入PAS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。電網(wǎng)元件的電氣連接關(guān)系是應(yīng)用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析計算的基礎(chǔ)，必須使所建的模型和實(shí)際的運(yùn)行方式相一致，才能保證應(yīng)用軟件結(jié)果的正確性。

2．1．1 網(wǎng)絡(luò)建模

在網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建中，由于泰州電網(wǎng)規(guī)模較大，220 kV以上的外網(wǎng)數(shù)據(jù)較多，對于這些線路，通過考慮其日常實(shí)際潮流量的大小、潮流穩(wěn)定性、運(yùn)行方式的改變情況以及在本系統(tǒng)功率存在缺額時對本系統(tǒng)的支持情況，分別等值為發(fā)電機(jī)或負(fù)荷模型；不屬于地調(diào)管轄的一部分220 kV以上電壓等級的相關(guān)實(shí)時數(shù)據(jù)通過省調(diào)四級數(shù)據(jù)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)。這不但滿足了本地區(qū)電網(wǎng)PAS的計算要求，而且使外網(wǎng)拓?fù)涞玫搅撕喕?，同時也簡化了外網(wǎng)數(shù)據(jù)的維護(hù)。

在圖庫一體的調(diào)度自動化系統(tǒng)中，PAS與SCADA系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)平臺，繪圖建模的作用是建立計算的靜態(tài)模型。繪圖建模規(guī)范化是維護(hù)工作的良好開端，與SCADA系統(tǒng)維護(hù)相比較，PAS系統(tǒng)基于SCADA系統(tǒng)，但在維護(hù)的嚴(yán)謹(jǐn)上，高于SCADA系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)建模中，首先是線路的繪制和連接。線路不應(yīng)屬于任何廠站，所以定義線路屬性時就必須用“始端廠站”和“末端廠站”來定義。這樣一來，線路就是唯一的。其次在電力系統(tǒng)中，存在多種類型的斷路器和隔離開關(guān)，如普通開關(guān)、小車開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)、中刀、接地刀等。在繪圖建模時，要按照開關(guān)的實(shí)際作用選擇其類型，否則圖形在計算連接關(guān)系時會出現(xiàn)一些常規(guī)檢查方法所檢查不到的錯誤。其三，不能將線路、電容器等錯畫成負(fù)荷，繪制變壓器圖元和使用變壓器圖元時，要注意正確區(qū)分電壓等級。

針對泰州電網(wǎng)多T接線輻射線路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用了定義T接廠站及相應(yīng)線路的方法予以解決，在錄人設(shè)備參數(shù)時，也準(zhǔn)確考慮了T接線結(jié)構(gòu)，對其每一個T接點(diǎn)前后(有些線路有2-4個T接點(diǎn))的每一段線路都分別考慮阻抗和充電電容。另外，對于全網(wǎng)的主變壓器和線路參數(shù)，并未完全依賴原始數(shù)據(jù)，因?yàn)椴慌懦紨?shù)據(jù)是非實(shí)測值或原始參數(shù)有誤的可能性，所以在調(diào)試過程中，針對不同運(yùn)行方式下狀態(tài)估計的結(jié)果，結(jié)合泰州電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并參考省調(diào)的參數(shù)數(shù)據(jù)，對個別網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。實(shí)踐證明，參數(shù)的準(zhǔn)確錄人和局部的精確調(diào)整，大大提高了遙測估計合格率，并且對運(yùn)行方式的改變有了更好的適應(yīng)性。

2．1．2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)維護(hù)

隨著實(shí)際電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改變，電網(wǎng)中新增任意一元件，都在投運(yùn)前完成PAS系統(tǒng)中相應(yīng)的建模工作，并將其廠站和設(shè)備信息錄入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中，以便對運(yùn)行方式進(jìn)行計算。

同時，調(diào)度員在日常堅持做好SCADA中斷路器、隔離開關(guān)的正確置位，來保證基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確(尤其在運(yùn)行方式發(fā)生改變時，如母線單母運(yùn)行或旁母轉(zhuǎn)代分路等)，否則可能使相關(guān)供電區(qū)域的狀態(tài)估計值與實(shí)際大相徑庭。而且，泰州電網(wǎng)總體為220kV變電站聯(lián)絡(luò)起來的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，各站220kV側(cè)的潮流相互影響很大。因此，對于220kV側(cè)隔離開關(guān)的正確置位應(yīng)給予更多重視。

2．2 狀態(tài)估計

狀態(tài)估計根據(jù)SCADA實(shí)時遙信遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，得到一個相對準(zhǔn)確并且完善的運(yùn)行方式，同時對SCADA實(shí)時遙信遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，按開關(guān)狀態(tài)建立網(wǎng)絡(luò)模型，估計出各母線上的電壓和相角以及設(shè)備的功率，檢測、辯識不良數(shù)據(jù)，補(bǔ)充不足量測點(diǎn)，加強(qiáng)全網(wǎng)的可觀測性，而且能計算出難以量測的電氣量。狀態(tài)估計提供了更準(zhǔn)確的運(yùn)行方式供調(diào)度運(yùn)行人員監(jiān)視運(yùn)行，是潮流計算軟件的基礎(chǔ)。

通過運(yùn)行狀態(tài)估計程序能夠提高數(shù)據(jù)精度，濾掉不良數(shù)據(jù)，并正確的修正、補(bǔ)充一些量測值，為PAS在線應(yīng)用提供可靠而完整的數(shù)據(jù)。調(diào)度人員可以通過狀態(tài)估計了解電網(wǎng)潮流分布、電網(wǎng)運(yùn)行方式和電氣設(shè)備狀態(tài)，能全面、直觀、系統(tǒng)掌握電網(wǎng)的實(shí)時運(yùn)行情況。調(diào)度自動化人員則可根據(jù)狀態(tài)估計軟件提供的粗檢測及可疑數(shù)據(jù)功能，通過界面中的“遙信預(yù)處理”、“遙測預(yù)處理”、“可疑數(shù)據(jù)”信息表中列出的內(nèi)容進(jìn)行對照、檢查，可以方便發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的缺陷，及時進(jìn)行處理。

可疑數(shù)據(jù)產(chǎn)生的因素影響到狀態(tài)估計收斂性和準(zhǔn)確性，從而必將影響到潮流計算的精度，因此應(yīng)立即找出原因予以消除。通過使用發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生可疑數(shù)據(jù)的主要原因有以下幾點(diǎn):

（1）網(wǎng)絡(luò)建模(包括網(wǎng)元參數(shù))的準(zhǔn)確性和合理性；

（2）通道故障引起遠(yuǎn)動信息錯誤；

（3）開關(guān)和刀閘及主變分接開關(guān)與實(shí)際位置不對應(yīng)；

（4）SCADA中遙測、遙信等遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

（5）煉鋼等沖擊負(fù)荷的影響等。

在可疑數(shù)據(jù)列表中大多數(shù)是無功功率缺乏準(zhǔn)確性，分析原因有以下幾個因素:

（1）數(shù)據(jù)庫錄人時線路沒有準(zhǔn)確的實(shí)測參數(shù)或者因電網(wǎng)的改造和發(fā)展使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化；

（2）為提高電壓質(zhì)量而頻繁調(diào)整主變分接頭位置，導(dǎo)致軟件中的檔位與實(shí)際方式不對應(yīng)；

（3）無功就地補(bǔ)償?shù)碾娙萜髁繙y沒有完全采集等。

因此，建議完善狀態(tài)估計覆蓋范圍內(nèi)的主變分接開關(guān)和電容器量測的采集同時對系統(tǒng)新投運(yùn)設(shè)備的參數(shù)要進(jìn)行實(shí)測，這不但關(guān)系到PAS計算的精度，也關(guān)系到系統(tǒng)的保護(hù)整定計算和補(bǔ)償度的合理調(diào)整，有利于電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 調(diào)度員潮流

調(diào)度員潮流是電網(wǎng)分析應(yīng)用軟件最基本的應(yīng)用之一。通過在線潮流計算，可以隨時進(jìn)行方式的調(diào)整，使有功分配更合理。通過使用估計數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流計算，可使調(diào)度人員對未來進(jìn)行的方式安排有個理論依據(jù)，它比離線計算更準(zhǔn)確、更可靠、更能真實(shí)地反映電網(wǎng)狀態(tài)。

根據(jù)運(yùn)行維護(hù)情況，總結(jié)認(rèn)為:在線潮流計算誤差來源主要有3個方面:狀態(tài)估計的誤差；從合環(huán)操作前做狀態(tài)估計取電網(wǎng)斷面，到合環(huán)操作后取實(shí)際潮流這一段時間內(nèi)，系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生了較大變化；潮流計算本身的誤差

針對遇到過的問題，總結(jié)誤差計算的經(jīng)驗(yàn)如下:

（1）各廠站的測量應(yīng)保證足夠的準(zhǔn)確性；同時，由于遙測、遙信的上傳速度不同，所以進(jìn)行SCADA映射應(yīng)在方式改變、實(shí)際潮流穩(wěn)定以后再進(jìn)行。

（2）狀態(tài)估計合格率要高，可疑數(shù)據(jù)要少，尤其實(shí)際操作所涉及到的供電區(qū)域的遙測估計合格率一定要保證，因狀態(tài)估計合格率對調(diào)度員潮流準(zhǔn)確性有較大影響。

（3）模擬操作與現(xiàn)場實(shí)際操作時間間隔要盡量短，尤其對于合環(huán)操作，時間間隔越短，誤差就越小，模擬計算結(jié)果對運(yùn)行操作的指導(dǎo)意義就越大；反之，時間間隔越長，電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)變化越大，計算結(jié)果與實(shí)際相差就越大。（4）在使用調(diào)度員潮流模塊對實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行分析和實(shí)時比較時，有時還有必要了解非地調(diào)管轄的上一級電網(wǎng)的操作情況，因?yàn)?20 kV及以上電壓等級線路的投?；蚍绞阶兓瑫χ車^(qū)域電網(wǎng)的潮流造成較大影響，從而加大了110 kV電網(wǎng)合環(huán)計算的統(tǒng)計誤差。

2．4 負(fù)荷預(yù)報

負(fù)荷預(yù)報是根據(jù)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)、氣象條件、突發(fā)事件等因素，計算預(yù)報未來幾天的系統(tǒng)負(fù)荷，利用保存的系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)際值和預(yù)報值進(jìn)行預(yù)報誤差分析，自動修正預(yù)測模型參數(shù)，可以查詢?nèi)我庖惶斓臍v史負(fù)荷數(shù)據(jù)；顯示指定日期的預(yù)報誤差，對指定時段進(jìn)行誤差分析，并顯示分析結(jié)果。

實(shí)際應(yīng)用中，影響負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確率的因素有以下幾點(diǎn)：（1）一些特殊的用戶如鋼廠和一些比較大的用戶生產(chǎn)缺乏規(guī)律，使得生產(chǎn)變化情況無法事前掌握；（2）氣象突變和預(yù)報不準(zhǔn)；（3）電網(wǎng)負(fù)荷增長較快，往年歷史數(shù)據(jù)的參考價值不大；（4）遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)精度對負(fù)荷預(yù)測有較大影響。

由于泰州地調(diào)的負(fù)荷受多種不確定因素影響，而且存在隨機(jī)性很大的地方小電廠或沖擊負(fù)荷(如鋼廠)，負(fù)荷預(yù)測的精度既要滿足省調(diào)電網(wǎng)的要求，還要滿足地調(diào)電網(wǎng)的要求。因此，地調(diào)網(wǎng)供負(fù)荷預(yù)測的難度很大?；谶@些原因，PAS系統(tǒng)采用了程序預(yù)測與人工干預(yù)相結(jié)合的方法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，既可以在畫面上直接選取一條較好的預(yù)報結(jié)果通過鼠標(biāo)拖動曲線或上下平移曲線進(jìn)行修改，也可以在數(shù)據(jù)庫中對曲線分段乘系數(shù)進(jìn)行人工修正，從而提高了準(zhǔn)確性。

2.5 調(diào)度員仿真培訓(xùn)

調(diào)度員仿真培訓(xùn)能模擬電力系統(tǒng)的靜態(tài)響應(yīng)以及事故恢復(fù)過程，讓調(diào)度員在仿真環(huán)境中進(jìn)行操作、事故處理及系統(tǒng)恢復(fù)的培訓(xùn)，掌握EMS的各種功能，熟悉各種操作；應(yīng)用該模塊還能進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行方式的研究和制定、繼電保護(hù)和安全自動裝置整定配置的研究等，該模塊的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：

（1）對調(diào)度員的培訓(xùn)。在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，對新調(diào)度員進(jìn)行使用SCADA/EMS中各種應(yīng)用軟件的訓(xùn)練,以及調(diào)度專業(yè)的基本操作和基本技能的培訓(xùn),使調(diào)度員熟悉泰州電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，基本運(yùn)行方式及電網(wǎng)的物理特性，掌握調(diào)度規(guī)程及各種基本操作，特別是負(fù)荷潮流的調(diào)整。例如調(diào)整變壓器擋位，靜止補(bǔ)償設(shè)備的投切、變電站的倒負(fù)荷、電網(wǎng)的合環(huán)和解環(huán)等。此外，開展緊急情況下的事故處理訓(xùn)練、事故后系統(tǒng)的恢復(fù)操作訓(xùn)練及典型事故分析演習(xí)訓(xùn)練。例如220kV唐子變110kV母線故障導(dǎo)致北部電網(wǎng)失壓，重負(fù)荷線路跳閘造成部分線路過載、保護(hù)拒動越級變電站失壓等事故處理，使調(diào)度員了解各類事故發(fā)生的全過程，掌握事故發(fā)生的原因、事故過程中的現(xiàn)象和正確的事故判斷處理方法，經(jīng)過吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，掌握泰州電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，提高正確判斷、分析、處理各種事故的能力，增強(qiáng)處理事故時的自信心。

2）非調(diào)度人員的使用。調(diào)度員培訓(xùn)仿真模塊具有與實(shí)際電網(wǎng)一致的仿真環(huán)境，并有靈活方便的交互式人機(jī)會話，可以模擬實(shí)際電網(wǎng)的物理過程。通過使用調(diào)度員培訓(xùn)仿真模塊，負(fù)責(zé)電網(wǎng)運(yùn)行方式的人員可以開展電網(wǎng)運(yùn)行方式合理性的分析、節(jié)日或特殊時期電網(wǎng)方式的研究，以及新設(shè)備投運(yùn)對系統(tǒng)的影響的研究，并可開展事故分析、反事故演習(xí)和編排反事故預(yù)案的研究；繼電保護(hù)人員可以開展繼電保護(hù)和安全自動裝置整定配置的研究；變電站運(yùn)行人員可以進(jìn)行電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和繼電保護(hù)的培訓(xùn)。

3 結(jié)語

PAS高級應(yīng)用軟件的應(yīng)用，有利于自動化人員根據(jù)狀態(tài)估計結(jié)果對自動化系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)。潮流計算軟件計算速度快、計算精度較高，分析結(jié)果直觀，是運(yùn)行方式安排及無功電壓管理的有利工具。調(diào)度員在日常系統(tǒng)運(yùn)行指揮操作過程中，通過使用PAS高級應(yīng)用軟件，不但加深了對電網(wǎng)的認(rèn)識，而且處理事故能力也得到了提高，使其逐漸由“經(jīng)驗(yàn)型”向“科學(xué)型”轉(zhuǎn)變。相信隨著進(jìn)一步對PAS高級應(yīng)用軟件使用和管理的加強(qiáng)，使其功能更具完善，PAS高級應(yīng)用軟件將為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮更大的作用。