并網(wǎng)運(yùn)行及輔助服務(wù)系統(tǒng)的框架模型研究

劉　偉　王　羽

摘要:本文根據(jù)《兩個細(xì)則》的文件精神,在分析了華中區(qū)域并網(wǎng)欲行及輔助服務(wù)的具體情況基礎(chǔ)上,設(shè)計一套較為完整、成熟的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能客觀科學(xué)的反映電廠機(jī)組參與并網(wǎng)運(yùn)行及提供輔助服務(wù)的情況。介紹了系統(tǒng)的總體框架、功能模型,分析了系統(tǒng)的一些特點。

關(guān)鍵詞:兩個細(xì)則輔助服務(wù)并網(wǎng)運(yùn)行

0 引言

國家電監(jiān)會于2008年11月25日下發(fā)了《關(guān)于同意印發(fā)實施華中區(qū)域發(fā)電廠輔助服務(wù)管理及并網(wǎng)運(yùn)行管理實施細(xì)則的通知》(電監(jiān)市場[2008]57號),簡稱《通知》。華中電監(jiān)局根據(jù)《通知》印發(fā)了《華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細(xì)則(試行)》及《華中區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實施細(xì)則(試行)》,簡稱《兩個細(xì)則》[1-3]。兩個細(xì)則的目的在于——保障華中電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,因此兩個細(xì)則實施工作的順利進(jìn)行顯得尤為重要。并網(wǎng)運(yùn)行管理應(yīng)遵循電力系統(tǒng)客觀規(guī)律和建立社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制的要求,貫徹“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針,實行“統(tǒng)一調(diào)度、分級管理”,堅持“公開、公平、公正”的原則。并網(wǎng)運(yùn)行管理分為四大部分:安全管理;調(diào)度管理;檢修管理;技術(shù)指導(dǎo)和管理。而輔助服務(wù)是指為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,保證電能質(zhì)量,除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外,由發(fā)電廠提供的服務(wù)。包括:一次調(diào)頻、自動發(fā)電控制、調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、備用和黑啟動服務(wù)等。隨著全網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行及輔助服務(wù)管理實施工作的展開,問題顯現(xiàn)出來:如何科學(xué)客觀的監(jiān)視、統(tǒng)計和分析電廠各機(jī)組參與并網(wǎng)運(yùn)行及提供輔助服務(wù)的情況?！秲蓚€細(xì)則》的實施是一項專業(yè)性強(qiáng),涉及面廣,工作量大的工作,因此亟須建立一套完整科學(xué)的系統(tǒng)來對機(jī)組參與并網(wǎng)運(yùn)行及提供輔助服務(wù)的情況進(jìn)行管理與考核。針對系統(tǒng)的具體實現(xiàn)而言,就是要設(shè)計一套系統(tǒng)軟件來分析和處理實時數(shù)據(jù),并按照相關(guān)規(guī)定和原則將其量化,從而為實施獎懲的考核措施提供依據(jù)。

1 總體框架

在參考國內(nèi)外的成功例子后[4-6],二灘水電公司結(jié)合華中電網(wǎng)《兩個細(xì)則》實施情況,設(shè)計了一套并網(wǎng)運(yùn)行及輔助服務(wù)考核系統(tǒng)。利用電廠的信息發(fā)電實時數(shù)據(jù),設(shè)計出發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行情況及輔助服務(wù)的考核結(jié)果的統(tǒng)計、分析、以及與電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)的預(yù)考核結(jié)果進(jìn)行對比、分析、申訴等功能?；舅悸啡缦?①該系統(tǒng)使用磁盤陣列的結(jié)構(gòu)保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定及數(shù)據(jù)的完整性。②監(jiān)控系統(tǒng)單方向地向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供所有發(fā)電機(jī)組的實時發(fā)電信息、發(fā)電計劃、電網(wǎng)實時頻率。③應(yīng)用服務(wù)器利用監(jiān)控系統(tǒng)提供的信息,對每一臺機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視、統(tǒng)計、分析,并開發(fā)出相應(yīng)的考核管理等功能。④該系統(tǒng)的統(tǒng)計、分析、考核結(jié)果以數(shù)據(jù)庫保存,以網(wǎng)頁的形式供瀏覽、查詢。⑤本系統(tǒng)分為服務(wù)器端、客戶端、網(wǎng)站端三大部分。

根據(jù)以上思路,并網(wǎng)電廠考核系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部署如圖1所示,主要包括一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,一臺用服務(wù)器,以及一個磁盤陣列。公司內(nèi)部各專業(yè)用戶使用公司內(nèi)部PC工作站。采用了磁盤陣列的方法,有效的保障了數(shù)據(jù)的完整性和服務(wù)器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

系統(tǒng)的運(yùn)行流程如圖2所示,整個系統(tǒng)由服務(wù)器端、客戶端和Web端3個部分構(gòu)成。實時數(shù)據(jù)由電廠RTU送至EMS,由EMS處理后以文本文件的形式打包成數(shù)據(jù)包發(fā)往可供系統(tǒng)訪問的FTP服務(wù)器。服務(wù)器端程序負(fù)責(zé)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析等一系列處理,并將處理好的數(shù)據(jù)存儲至本地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器?？蛻舳顺绦蛲ㄟ^內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器,取出數(shù)據(jù)庫中的有用數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)幀可視化為實時曲線,供調(diào)度人員監(jiān)視,并提供考核結(jié)果以報表的形式輸出。Web發(fā)布程序負(fù)責(zé)提供瀏覽器/服務(wù)器(B/S)服務(wù),使電廠其他工作人員可以通過Internet查看考核結(jié)果和考核過程中的信息?？紤]到電力系統(tǒng)所要求的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性,本系統(tǒng)在成熟的.NET平臺開發(fā),同時,Web部分采用ASP.NET開發(fā),以保證通過Internet查詢的速度和連接的穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)功能

根據(jù)兩個細(xì)則的要求,系統(tǒng)主要功能模塊包括:

2.1 考核模型管理:管理電廠機(jī)組等系統(tǒng)注冊參數(shù);

2.2 考核流程管理:啟動月度考核,監(jiān)視考核執(zhí)行情況;

2.3 考核參數(shù)設(shè)置:即考核指標(biāo),管理設(shè)置電廠參與的考核類型、考核獎懲電量比例和考核范圍;

2.4 免考核管理:設(shè)置電廠和機(jī)組免考核時間范圍和免考核原因;

2.5 電廠申報:電廠申報減出力、免考申請;

2.6 考核結(jié)果申訴:讀取電力監(jiān)管部門的預(yù)考核結(jié)果,與本系統(tǒng)的考核結(jié)果進(jìn)行分析比較,提供生成報表、提出申訴等功能;

2.7 發(fā)電考核:主要包括:安全管理考核;黑啟動考核;調(diào)度管理考核;非計劃停運(yùn)考核;日發(fā)電計劃考核;AGC考核;一次調(diào)頻考核;無功調(diào)節(jié)考核;調(diào)峰考核;檢修管理考核;技術(shù)指導(dǎo)與管理考核;發(fā)電考核統(tǒng)計分析;

2.8 輔助服務(wù)補(bǔ)償:主要包括AGC補(bǔ)償;調(diào)峰補(bǔ)償;旋轉(zhuǎn)備用補(bǔ)償;無功補(bǔ)償;黑啟動補(bǔ)償;輔助服務(wù)補(bǔ)償統(tǒng)計,執(zhí)行各項考核補(bǔ)償計算,分類統(tǒng)計考核補(bǔ)償結(jié)果;

2.9 信息發(fā)布:信息發(fā)布主要完成各類考核信息的發(fā)布、存檔、檢索及處理;

2.10 數(shù)據(jù)接口:從數(shù)據(jù)中心等設(shè)備獲得原始數(shù)據(jù)后,對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并將處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫中;

2.11 系統(tǒng)支撐平臺:提供報表、數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)訪問、權(quán)限管理、日志服務(wù)和告警服務(wù)等公共底層支撐。

其中,發(fā)電考核模塊和輔助服務(wù)補(bǔ)償模塊是最為關(guān)鍵的兩大模塊,數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析工作都將在這里進(jìn)行。以一次調(diào)頻考核功能為例來具體說明系統(tǒng)功能。

根據(jù)一次調(diào)頻的考核規(guī)則:一次調(diào)頻投運(yùn)率,機(jī)組一次調(diào)頻人工死區(qū),機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的速度變動率,調(diào)速系統(tǒng)的遲緩率,機(jī)組一次調(diào)頻負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度,機(jī)組一次調(diào)頻響應(yīng)行為,以機(jī)組為單位,每月對機(jī)組的一次調(diào)頻功能進(jìn)行考核。按未完成次數(shù)記錄考核電量。數(shù)據(jù)源如表1所示

一次調(diào)頻考核結(jié)果的顯示,以棒圖的形式展示電廠的每月的一次調(diào)頻考核扣罰電量。以表格形式展示電廠、機(jī)組每月、每日的一次調(diào)頻考核的詳細(xì)信息,包括每月的投運(yùn)率等,建立鏈接,點擊月記錄中的每一條匯總信息都會進(jìn)一步展示一天的所有具體信息。表格具備查詢每次電網(wǎng)頻率發(fā)生波動時的機(jī)組的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)性能;具備手動填寫一次調(diào)頻性能中各項指標(biāo)的功能;具備按任意字段排序、導(dǎo)出報表的功能。

3 特點分析

3.1 計算靈活,具科學(xué)性 系統(tǒng)能靈活應(yīng)對突發(fā)變動,多套考核指標(biāo)同時進(jìn)行。各個考核項的算法經(jīng)過實際測驗,符合考核要求。

軟件設(shè)計成通用的發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行及輔助服務(wù)考核分析管理平臺,系統(tǒng)運(yùn)行所需的配置參數(shù)如數(shù)據(jù)采集信息表、考核參數(shù)指定、數(shù)據(jù)字典等都通過人機(jī)界面進(jìn)行配置整定,不需修改軟件。

軟件架構(gòu)上,采用模塊化設(shè)計,即系統(tǒng)的模塊可以隨意添加、刪除、修改,如由于政策或者其他原因,需要對部分考核模塊(如一次調(diào)頻)進(jìn)行修改,系統(tǒng)只需要在服務(wù)器上對該模塊進(jìn)行修改而不涉及其他。

3.2 可操作性強(qiáng) 系統(tǒng)不需手動填寫大量繁瑣的表格,許多考核項能夠自動進(jìn)行。人性化的操作界面,使得操作簡單易行,結(jié)果明顯易懂。

系統(tǒng)除可以從數(shù)據(jù)中心采集數(shù)據(jù)外,還應(yīng)具有其他的數(shù)據(jù)采集顯示,如:從網(wǎng)控RTU以CDT規(guī)約,通過異步串口通信方式采集;采用OPC規(guī)范,通過網(wǎng)絡(luò)通信方式采集;采用Modbus規(guī)約,通過異步串口通信方式采集。不管什么方式,數(shù)據(jù)采集由系統(tǒng)按運(yùn)行管理人員指定的配置參數(shù)自動完成,數(shù)據(jù)采集過程不需人工參與。

考核報表可采用Excel電子表格形式、柱形圖、曲線圖等多種型式輸出,并可與可以在網(wǎng)路打印機(jī)和本地打印機(jī)上打印。自動生成電力臨管部門的預(yù)考核與本系統(tǒng)預(yù)考核的對比分析報表及圖示,自動生成申訴報表,待相關(guān)人員確認(rèn)提交。

3.3 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐 考核過程中,原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、考核結(jié)果報表數(shù)據(jù)都能完整的保存,便于需要歷史數(shù)據(jù)時的查看,過期數(shù)據(jù)由軟件自動清理。各個考核項的數(shù)據(jù)完備,在理論上科學(xué)客觀。

系統(tǒng)運(yùn)行過程中,軟件自動檢測系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài),并將檢測到異常情況以事件形式在告警信息欄顯示,記錄信息保存在數(shù)據(jù)庫中查詢和檢索,方便運(yùn)行管理人員快速找到系統(tǒng)的故障點。對數(shù)據(jù)庫中的信息可以采用移動存儲媒介備份,一旦系統(tǒng)故障,可以快速恢復(fù)。如果因為系統(tǒng)故障停機(jī),系統(tǒng)恢復(fù)正常后,應(yīng)可以追補(bǔ)停機(jī)期間的動態(tài)數(shù)據(jù)。

3.4 考核面向過程 各個考核項目,從數(shù)據(jù)采集到計算,再到統(tǒng)計分析,每一個步驟都保存記錄,整個考核的流程不是單一的結(jié)果記錄,而是面向每一個項目的運(yùn)行過程,實時數(shù)據(jù)實時監(jiān)測,不受時間限制。這樣保證了考核的科學(xué)客觀性,避免了單純填寫表格導(dǎo)致的只有結(jié)論的情況。

4 結(jié)語

根據(jù)兩個細(xì)則要求,在即將啟動的試運(yùn)行期間及正式運(yùn)行期間,電廠并網(wǎng)運(yùn)行和輔助服務(wù)考核部分將關(guān)系到電廠每月數(shù)十萬的經(jīng)濟(jì)效益;系統(tǒng)在運(yùn)行期間存儲的大量數(shù)據(jù)和分析結(jié)果,對于電廠長期穩(wěn)定的運(yùn)行起著保障及促進(jìn)的作用;系統(tǒng)的分析結(jié)果,有助于領(lǐng)導(dǎo)做出科學(xué)的決策,并對領(lǐng)導(dǎo)的決策起著強(qiáng)有力的支持作用。本系統(tǒng)能順利完成兩個細(xì)則的具體實施工作,保證電廠機(jī)組在華中電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,具有非常重要的現(xiàn)實意義。

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