地區(qū)電網(wǎng)調度員仿真培訓系統(tǒng)原理

唐琦

(國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司,福建福州 350000)

地區(qū)電網(wǎng)調度員仿真培訓系統(tǒng)原理

唐琦

(國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司,福建福州 350000)

研究仿真系統(tǒng)是為了能適應地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)在及未來發(fā)展變化的需要,能滿足電網(wǎng)調度人員的培訓及聯(lián)合反事故演習需要,能滿足運行方式、繼電保護等專業(yè)人員對電網(wǎng)的進行研究的需求。系統(tǒng)基于已有的EMS系統(tǒng)基礎上開發(fā)電網(wǎng)仿真培訓系統(tǒng)(DTS)。DTS系統(tǒng)可直接取用SCADA系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù),并提供必要的軟件如SCADA數(shù)據(jù)接口和狀態(tài)估計程序,與EMS系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接。系統(tǒng)采用開放分布式設計[1],可全面模擬地區(qū)電網(wǎng)調度職責范圍內的設備,包括:220kV、110kV、35kV、10kV等網(wǎng)架及相關的電力設備及運行情況,可以準確模擬電網(wǎng)在各種運行方式以及事故情況下系統(tǒng)的潮流分布和變化過程,可以準確地模擬各種二次設備的動作過程,實現(xiàn)對調度值班員的培訓,以及對電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)過程的分析研究。

電網(wǎng) 調度員 系統(tǒng)原理

DTS系統(tǒng)總體設計目標是仿真系統(tǒng)的真實性、一致性、靈活性、開放性和實用性。仿真范圍為地區(qū)電網(wǎng)管轄范圍,即220kV、110kV、35kV、10kV等電壓等級相應的電源及電網(wǎng)運行方式。實際的電網(wǎng)和調度系統(tǒng),通過遠動設備采集電力系統(tǒng)中各電力設備的運行狀態(tài)(如頻率、潮流、電壓、開關狀態(tài)、繼電保護信號和事故信號等),通過通信通道送到調度室的實時調度系統(tǒng)上,調度員坐在調度室中,面對由數(shù)據(jù)采集監(jiān)控(SCADA)和EMS高級應用軟件共同組成的EMS系統(tǒng),完成對實際電力系統(tǒng)的實時監(jiān)控和分析決策。而DTS系統(tǒng)就好似實際電網(wǎng)及調度系統(tǒng)的“鏡像系統(tǒng)”[2]。

附圖1給出了DTS軟件系統(tǒng)的結構。其中,“學員臺”模擬了控制中心的EMS功能,它一般是由實際EMS軟件系統(tǒng)的完整拷貝和模擬的EMS硬件系統(tǒng)所組成?！敖虇T臺”則負責實現(xiàn)仿真支持(包括:教員操作臺、教案的制作與管理、仿真過程控制、事件處理器、仿真時鐘等功能)、電力系統(tǒng)模型、遠動系統(tǒng)模型以及仿真運行評估等功能。

在“教員臺”上,電力系統(tǒng)仿真服務器負責對電力系統(tǒng)進行仿真,各種仿真功能的時間均嚴格統(tǒng)一在仿真時鐘下。DTS啟動初始化時,可在教案庫中指定某一教案作為電力系統(tǒng)的運行工況,而電力系統(tǒng)模型按照指定在教案初始條件中的負荷/發(fā)電曲線以及指定在事件表中的操作事件等運行工況來運行。各種教案由教案制作與管理模塊統(tǒng)一制作和管理。

電力系統(tǒng)模型和事件處理器一起共同構成了電力系統(tǒng)仿真服務器。在正常情形下,事件處理器每隔5秒鐘周期性地驅動電力系統(tǒng)模型,來計算系統(tǒng)潮流和周期內的長期動態(tài)過程。當有操作或事故等事件發(fā)生時,事件處理器完成事件的接收、處理并負責立即驅動電力系統(tǒng)模型的仿真計算,以確保對事件響應的實時性。

圖1 DTS軟件系統(tǒng)的結構

DTS中的電力系統(tǒng)模型包括穩(wěn)態(tài)模型和動態(tài)模型兩部分。穩(wěn)態(tài)模型考慮系統(tǒng)操作或調整后電網(wǎng)潮流的變化和系統(tǒng)頻率變化,采用動態(tài)潮流算法來模擬,不考慮機電暫態(tài)過程,可用穩(wěn)態(tài)電量來啟動自動裝置,并用邏輯方法來模擬繼電保護,這種模型考慮了中長期動態(tài)過程,主要應用于調度員培訓、運行方式安排和反事故演習等。動態(tài)模型考慮故障或操作后發(fā)電機的機電暫態(tài)變化過程,可用暫態(tài)變化過程中電量值來啟動自動裝置和繼電保護,這種模型考慮了暫態(tài)過程,主要應用于運行方式研究、事故分析和繼電保護校核等。

遠動系統(tǒng)模型[3]包括:量測、RTU和通道等環(huán)節(jié),它根據(jù)電力系統(tǒng)中真實的測點分布和量測類型,以模擬的RTU結構,每隔5秒鐘從電力系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中采集一次遙測、遙信等數(shù)據(jù),逼真模擬運動系統(tǒng)各環(huán)節(jié)對數(shù)據(jù)采集結果的影響,并通過網(wǎng)絡通訊以死區(qū)傳送或變位傳送的方式向“學員臺”發(fā)送采集數(shù)據(jù),同時接收和處理由“學員臺”下達的遙調／遙控命令,通過事件處理器,作用到電力系統(tǒng)模型上。

仿真運行評估系統(tǒng),可以實現(xiàn)培訓評估:報告系統(tǒng)的功率、電壓、電流和頻率越限的情況、失電情況、網(wǎng)損情況等,以供教員在評估學員水平時參考,并提供新穎的培訓評估打分功能,教員可根據(jù)培訓教案的難易確定基準分,計算機根據(jù)培訓過程中電網(wǎng)運行的誤操作情況、供電可靠性、安全性、電能質量、經(jīng)濟性等幾個方面的調度失誤自動分門別類打分,并給出評估報告。

本文通過研究地調在調度管理職能與日常工作、電網(wǎng)結構和運行特點等方面,開發(fā)面向地區(qū)電網(wǎng)的DTS系統(tǒng)。所開發(fā)的系統(tǒng)由支撐系統(tǒng)、電力系統(tǒng)模型、教學員系統(tǒng)和控制中心模型等4部分組成,該系統(tǒng)在功能、算法和應用方法等方面都具有重要的地區(qū)電網(wǎng)管理的特色。本系統(tǒng)可以模擬電力網(wǎng)絡、用戶界面及電力系統(tǒng)行為,從而為調度員實踐在系統(tǒng)正常、異常運行操作提供一個逼真的模擬環(huán)境。它還可用于調度員深造、工程研究、電力系統(tǒng)模型研究、各項離線的EMS功能以及操作步驟的預演、日常事故預想的演練等等。

[1]賈建赴,李井陽,魏眾.吉林省電網(wǎng)仿真培訓系統(tǒng)設計[J].吉林電力,2000(4):15.

[2]閻曉丁,于志新,荊宇,劉海生,等.調度員培訓仿真系統(tǒng)的功能要求和設計原則[J].河北電力技術,2003(3):22.

[3]呂利軍,劉志偉,楊建榮等.大同電網(wǎng)調度員培訓仿真系統(tǒng)的建設[J].山西電力,2004(8):68.