負荷批量控制在婁底電網(wǎng)中的應(yīng)用

顏獻誠，張彥卿

（國網(wǎng)湖南省電力公司婁底供電分公司，湖南 婁底 417000）

0 引 言

隨著±800 kV特高壓直流輸電工程在祁韶線投運，婁底供電公司于2017年開展了調(diào)控系統(tǒng)負荷批量控制功能建設(shè)工作，以應(yīng)對特高壓直流雙極閉鎖后或重大事故等緊急情況下，受端電網(wǎng)功率會嚴重失衡而出現(xiàn)重要輸電線路和聯(lián)絡(luò)線路超過負荷及旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)備用不足等難題[1]。負荷批量控制功能有效解決了這一難題。它的原理為事先設(shè)置包含部分與限電負荷有關(guān)的斷路器的控制策略，在發(fā)生異常情況或事故時，自動執(zhí)行相關(guān)線路拉閘限電，達到科學、快速、有效切除負荷的目的。

根據(jù)調(diào)監(jiān)（2016）19號文件《國調(diào)中心關(guān)于印發(fā)智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)負荷批量控制功能規(guī)范的通知》相關(guān)要求，婁底供電公司迅速行動，組織相關(guān)人員進行討論，結(jié)合現(xiàn)有智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的配備情況，通過研究制定了負荷批量控制功能建設(shè)的工作計劃，以確保負荷批量控制功能順利投入試運行。

1 系統(tǒng)主要架構(gòu)

婁底負荷批量控制系統(tǒng)基于E8000基礎(chǔ)平臺，共享一區(qū)模型、設(shè)備實時狀態(tài)、用戶和權(quán)限等信息，實現(xiàn)調(diào)控系統(tǒng)的一體化功能。

1.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

系統(tǒng)構(gòu)建在I區(qū)，部署于I區(qū)的兩臺負荷批量控制工作站上。負荷批量控制工作站利用系統(tǒng)原監(jiān)控坐席工作站，如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

婁底電網(wǎng)負荷批量控制系統(tǒng)功能先進，實現(xiàn)了地縣一體化控制。該系統(tǒng)利用東方電子E8000系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺建立的相關(guān)模型管理、設(shè)備狀態(tài)辨識、SCADA控制等高級功能，具備了電網(wǎng)負荷批量控制的設(shè)施維護、實時檢測、策略優(yōu)化、安全管理、控制執(zhí)行和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等重要功能。該系統(tǒng)利用現(xiàn)有的SCADA功能對變電站斷路器實施遠程控制，并與省調(diào)系統(tǒng)實時互通，傳送可切負荷、切除實際負荷等信息，如圖2所示[2]。

1.3 主要功能

負荷批量控制（Load Batch Control，簡稱LBC）系統(tǒng)是基于E8000基礎(chǔ)平臺的一個快速負荷批量拉路模塊。它主要通過對預案策略執(zhí)行批量控制，通過多輪拉路操作達到快速切負荷的目的。它共享一區(qū)模型、設(shè)備實時狀態(tài)、用戶和權(quán)限等信息，實現(xiàn)與調(diào)控系統(tǒng)一體化功能。該系統(tǒng)主要具備權(quán)限及安全管理、模型維護、策略選取、控制執(zhí)行、多態(tài)切換、統(tǒng)計查詢和省地交互等功能[2]。

2 專業(yè)管理主要做法

負荷批量控制是一項牽涉到調(diào)控中心調(diào)度、方式、監(jiān)控和自動化等各專業(yè)的復雜工程，各專業(yè)必須分工明確、流程清晰，確保負荷批量控制功能達到實用化要求。實用化總體目標為：所切負荷及斷路器“不多、不少、不錯、不拒”。

2.1 職責分工

2.1.1 方式專業(yè)

（1）根據(jù)電網(wǎng)運行方式變化，開展電網(wǎng)潮流計算，根據(jù)計算結(jié)果提供負荷批量控制策略；

（2）根據(jù)電網(wǎng)變化，及時修編負荷批量控制策略。

圖1 硬件網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

圖2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

2.1.2 自動化專業(yè)

（1）負責負荷批量控制系統(tǒng)建設(shè)、維護工作，確保系統(tǒng)正常運行；

（2）負責錄入方式專業(yè)提供的控制策略；

（3）落實監(jiān)控提出的改進措施和要求。

2.1.3 監(jiān)控專業(yè)

（1）負責負荷批量控制系統(tǒng)日常使用、數(shù)據(jù)統(tǒng)計；

（2）負責審核自動化運維班策略錄入數(shù)據(jù)正確性；

（3）落實方式專業(yè)提出的改進措施和要求；

（4）定期開展監(jiān)控人員操作培訓及模擬演練。

2.2 主要流程說明

緊急情況下，按以下流程啟動電網(wǎng)負荷批量控制功能。

（1）地區(qū)調(diào)度員接受上級調(diào)度指令或根據(jù)電網(wǎng)實際情況啟動流程；

（2）當值調(diào)度員下令地調(diào)監(jiān)控員執(zhí)行負荷控制策略，由負荷批量控制系統(tǒng)按照一定順序拉開對應(yīng)線路斷路器或主變斷路器；

（3）監(jiān)控員根據(jù)負荷批量控制系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并做好記錄，向調(diào)度員匯報執(zhí)行情況；

（4）地區(qū)調(diào)度員向上級調(diào)度匯報執(zhí)行情況，通知需限電地區(qū)的縣調(diào)、配調(diào)及營銷部門；

（5）縣調(diào)、配調(diào)通知供電指揮中心，及時發(fā)布停電信息和通知客戶。

2.3 確定負荷批量控制策略

負荷批量控制策略應(yīng)基于本年度婁底電網(wǎng)事故限電序位表、有序用電序位表、重要用戶名單和電網(wǎng)正常運行方式編制。原則上，所切的斷路器必須是序位表中的開關(guān)，并根據(jù)電網(wǎng)運行方式進行實時調(diào)整。策略可分為三類：全網(wǎng)重大事故切負荷策略、變電站事故切負荷策略和重要斷面故障切負荷策略。

2.4 定期反事故演練

正常情況下，負荷批量控制功能使用概率非常小，只有在電網(wǎng)出現(xiàn)重大事故且導致系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重缺失時才會使用[1]。為了使調(diào)控人員熟悉該功能及操作流程，調(diào)控中心應(yīng)定期開展反事故演練。通過演練驗證負荷批量控制限電功能的科學性、快速性和準確性，檢驗電網(wǎng)調(diào)度應(yīng)急指揮和省地縣三級調(diào)度協(xié)同處置能力，大力提升電網(wǎng)調(diào)度運行水平。

演練時，可利用電網(wǎng)某些時刻變電站全停的機會，編制負荷批量控制實戰(zhàn)演練負荷線路預案，模擬可控用電負荷。根據(jù)電網(wǎng)實際運行情況，模擬用電負荷高峰時段特高壓直流故障導致大功率缺失，在省調(diào)統(tǒng)一指揮下，開展省地縣三級調(diào)度協(xié)同應(yīng)急處置。地調(diào)公司采用實操演練方式，省縣公司采用模擬演練方式。

3 應(yīng)用情況

3.1 全流程安全管控

短時實施電網(wǎng)大量切負荷會對社會造成較大影響，實際運行過程中很少操作。婁底公司在實施過程中將安全管控擺在首要位置，從制度、人員、流程和措施等多方面貫徹安全第一的理念。結(jié)合E8000智能調(diào)度支持系統(tǒng)認證模塊的建設(shè)，對系統(tǒng)使用人員采取嚴格的認證登錄措施。操作人員在申請操作權(quán)限后，由本地數(shù)字證書系統(tǒng)確認，并簽發(fā)相應(yīng)電子鑰匙。此電子鑰匙與人員綁定為一體，在鑰匙中包含人員權(quán)限標簽及相應(yīng)算法數(shù)據(jù)。人員在登陸系統(tǒng)時，將鑰匙插入到工作站中，由工作站向服務(wù)器提交信息。服務(wù)器根據(jù)數(shù)字證書系統(tǒng)中已經(jīng)簽發(fā)的服務(wù)程序權(quán)限標簽判定當前人員權(quán)限，并反饋給工作站，最終確定該人員的登陸狀態(tài)和所具有的權(quán)限。需要注意，要對批量負荷控制操作全過程進行嚴格的權(quán)限控制校驗。在每個環(huán)節(jié)實行操作權(quán)認證模式，主要包括序位表維護權(quán)限控制、序列選擇權(quán)限控制、操作執(zhí)行權(quán)限控制和操作執(zhí)行監(jiān)護權(quán)限控制等四個環(huán)節(jié)。如果其中一個環(huán)節(jié)權(quán)限認證不成功，則批量負荷控制系統(tǒng)就會自動終止操作[1]。同時，實際切除負荷控制命令的傳輸也采取了信息加解密措施，有效提高了控制命令的準確性和可靠性，充分保障了批量負荷操作控制系統(tǒng)的安全。

3.2 多態(tài)運行機制

因為批量負荷控制僅在電網(wǎng)發(fā)生重大事故導致功率嚴重缺失時才會使用，所以在正常方式下不會執(zhí)行。為了使調(diào)控人員熟悉該功能，婁底公司實施了批量負荷控制軟件的多態(tài)運行模式，分別為瀏覽態(tài)模式、預置態(tài)模式和執(zhí)行態(tài)模式。日常運行在瀏覽態(tài)模式，反事故演練時運行在預置態(tài)，實際控制運行在執(zhí)行態(tài)。預置態(tài)是指在控制過程中只發(fā)送遙控預置指令，根據(jù)預置反校信息判斷遙控結(jié)果。預置反校成功，則判斷遙控成功。執(zhí)行態(tài)模式是在控制過程中不間斷發(fā)送遙控預置和執(zhí)行指令，對遙控開關(guān)執(zhí)行前狀態(tài)與目標控制后狀態(tài)進行對比，從而準確判斷遙控結(jié)果，適用于電網(wǎng)事故緊急切負荷時。

3.3 智能選線功能

3.3.1 動態(tài)識別分區(qū)對象

實際操作中，從經(jīng)濟和安全運行角度考慮，工作人員會對不同分區(qū)對象實施同步負荷控制。通常，負荷開關(guān)按照電網(wǎng)常規(guī)運行方式確定其所屬分區(qū)。當運行方式出現(xiàn)改變時，可能發(fā)生部分序位表中負荷與實際分區(qū)不一致的現(xiàn)象，導致實際負荷控制的目標出現(xiàn)較大偏差，數(shù)據(jù)不準確。因此，負荷批量控制功能需要利用網(wǎng)絡(luò)拓撲功能，根據(jù)電網(wǎng)運行方式變化自動識別斷路器所屬分區(qū)。準確快速識別負荷所屬分區(qū)，是保證批量負荷控制操作正確性的前提。

3.3.2 支持自動排除序位表中不符合要求的斷路器

操作時滿足以下條件的斷路器可自動排除：斷路器當前狀態(tài)為分位；斷路器未帶負荷；斷路器的控制參數(shù)未定義完整；斷路器被掛牌處于閉鎖等[2]。

3.4 現(xiàn)場試驗

3.4.1 試驗前準備工作

編制批量控制試驗序列表，確定操作序列的正確性，錄入批量控制序位表。首先，由監(jiān)控人員在預置態(tài)進行演練，確認序列表的正確性。檢驗無誤后，由變電運維值班員將大科、建設(shè)、共榮變除試驗開關(guān)外的其他開關(guān)把手打至“就地”位置，遠方檢查試驗各間隔實際位置。調(diào)控中心監(jiān)控值班員檢查大科、建設(shè)、共榮變上述各間隔無異常信號，遠方遙控合上試驗開關(guān)。

3.4.2 試驗階段

為了驗證系統(tǒng)閉環(huán)控制功能，婁底公司專門制定了一組由大科、建設(shè)、共榮變電容、電抗器、開關(guān)組成的控制序列，并對其進行了實際出口操作，驗證了系統(tǒng)功能的正確性和有效性。

測試1：設(shè)定3個變電站，選取部分序列表中開關(guān)，分別對其采用負荷置零、掛檢修牌等方式，驗證系統(tǒng)是否將其可靠閉鎖。

測試2：設(shè)定3個變電站，選擇區(qū)域控制預案，臨時改變運行方式，將某個變電站切換至另一區(qū)域運行，然后發(fā)令、執(zhí)行操作，驗證系統(tǒng)執(zhí)行時自動剔除了不在該運行區(qū)域的斷路器。

地區(qū)調(diào)度設(shè)定拉路負荷，同時下達命令至監(jiān)控。監(jiān)控（主值）根據(jù)調(diào)度命令，在E8000系統(tǒng)負荷批量控制模塊預置態(tài)輸入拉路負荷，系統(tǒng)根據(jù)負荷目標值自動選線，執(zhí)行后進行統(tǒng)計。實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1所示。

表1 批量負荷控制試驗數(shù)據(jù)

3.5 操作統(tǒng)計及告警功能驗證

試驗后，驗證系統(tǒng)具備控制過程中各輪次及總的控制結(jié)果數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計功能，具備控制結(jié)果數(shù)據(jù)日志儲存功能，具備歷史控制結(jié)果數(shù)據(jù)展示查詢功能，具備批量切除負荷未恢復送電斷路器顯示和查詢功能。支持批量切除負荷供電恢復信息查詢功能，復電信息包括恢復供電線路總數(shù)、恢復總負荷、恢復各線路供電和恢復供電時間等信息。驗證系統(tǒng)具備負荷批量控制操作導致的斷路器分閘告警特殊標識功能，明顯區(qū)分負荷批量控制操作導致的斷路器分閘警告與其他遙控產(chǎn)生的分閘警告。

4 結(jié) 論

婁底負荷批量控制功能于2017年11月正式投運行。運行效果證明，該功能滿足調(diào)監(jiān)（2016）9號國調(diào)中心關(guān)于智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)負荷批量控制功能規(guī)范要求，控制系統(tǒng)設(shè)計先進合理，運行穩(wěn)定可靠，切實提高了事故緊急情況下調(diào)控機構(gòu)對負荷控制的精準度和時效性。下一步將從以下方面進行改進，切實推進婁底公司負荷批量控制實用化水平。具體地，完善控制預案序位表，制定針對各種事故情況下的精益控制預案表；擴展省地互聯(lián)功能，實現(xiàn)省地調(diào)度系統(tǒng)信息交互功能；探索主配調(diào)一體化模式下負荷批量控制的精準負荷控制研究，直接控制大用戶負荷；優(yōu)化數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計功能。