基于電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)的事故限電群控策略研究

楊 陽(yáng)，曾遠(yuǎn)方

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

1 現(xiàn)狀分析

在電力供應(yīng)不足和突發(fā)極端事件等情況下，電力系統(tǒng)為確保電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，需快速按照事故限電序位表和三級(jí)快速限電序位表在規(guī)定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行負(fù)荷控制措施，并及時(shí)統(tǒng)計(jì)限電情況，匯報(bào)上級(jí)調(diào)度及通報(bào)相關(guān)部門[1]。傳統(tǒng)事故限電執(zhí)行方式為根據(jù)中調(diào)下達(dá)的用電指標(biāo)，按限電序位表人工分析需執(zhí)行的限電設(shè)備，再以兩人為一個(gè)操作組，分多個(gè)操作組在遙控執(zhí)行，最后手動(dòng)統(tǒng)計(jì)限電設(shè)備及負(fù)荷數(shù)。傳統(tǒng)限電的執(zhí)行效率統(tǒng)計(jì)分析如表1所示。

表1 傳統(tǒng)限電操作耗時(shí)統(tǒng)計(jì)表

表1中，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以各級(jí)限電的極限開關(guān)數(shù)量作為統(tǒng)計(jì)樣本，上述數(shù)據(jù)是一組人（2人）的操作總需時(shí)間，單個(gè)開關(guān)的操作時(shí)間為36 s（抽取30個(gè)電容器開關(guān)分閘操作過(guò)程樣本所得平均值）。通過(guò)分析表1數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)事故限電過(guò)程中主要存在兩方面的問(wèn)題。一是操作風(fēng)險(xiǎn)高。調(diào)控員采用人工定位具體設(shè)備的方法，逐個(gè)遙控開關(guān)。因直接遙控開關(guān)無(wú)防誤閉鎖，很容易因廠站名稱相似或設(shè)備名稱相近而誤操開關(guān)。二是執(zhí)行效率低。按當(dāng)前人員配置（調(diào)控當(dāng)值7人），值班人員需分3組操作。以二級(jí)限電為例，僅開關(guān)操作環(huán)節(jié)就耗時(shí)達(dá)15.8 min，全流程超過(guò)20 min，遠(yuǎn)達(dá)不到限電時(shí)限（10 min）要求。

2 群控策略

2.1 總體架構(gòu)

基于電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)（Operation Control System，OCS）的監(jiān)視和遙控功能，在OCS構(gòu)建設(shè)備群控模塊，該模塊由設(shè)備集約化數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)篩選機(jī)以及自動(dòng)控制單元組成。群控模塊總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)

群控策略是在搭建集約化數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，采用基于多目標(biāo)融合的批量拉限電算法，根據(jù)限電序位表中負(fù)荷實(shí)時(shí)總量，自動(dòng)按照限電目標(biāo)值篩選出斷路器數(shù)量最少的控制序列集合，并自動(dòng)按照本次控制對(duì)象進(jìn)行遙控執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)限電的群控操作[2]。

2.1 設(shè)備集約化管理

根據(jù)三級(jí)限電序位表或事故預(yù)案中限電表，在OCS系統(tǒng)的群控模塊中構(gòu)建設(shè)備集約化控制表。該表通過(guò)OCS設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)采集每個(gè)開關(guān)的遙測(cè)數(shù)據(jù)和遙信位置等信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，獲取各開關(guān)對(duì)應(yīng)的操作地址，為群控操作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。設(shè)備集約化控制表提供限電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視與集中控制平臺(tái)，減少人工定位開關(guān)的耗時(shí)及誤操開關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)備集約化控制表如圖2所示，根據(jù)不同的限電需要將限電序位表分類，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。集約化控制表中數(shù)據(jù)均按照限電優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行排列，最優(yōu)先執(zhí)行的設(shè)備序號(hào)為“1”，以此類推。因此在執(zhí)行限電時(shí)，僅需查看按序號(hào)順序即可獲知設(shè)備限電優(yōu)先級(jí)。

圖2 設(shè)備集約化控制表

2.2 數(shù)據(jù)分析機(jī)

數(shù)據(jù)分析機(jī)采用基于不同目標(biāo)融合的負(fù)荷控制算法進(jìn)行限電設(shè)備的篩選與統(tǒng)計(jì)[2]。篩選功能主要用于在數(shù)據(jù)分析機(jī)中根據(jù)限電目標(biāo)值，自動(dòng)分析需遙控的開關(guān)。統(tǒng)計(jì)功能用于統(tǒng)計(jì)限電設(shè)備的功率值，數(shù)據(jù)分析機(jī)提供以下兩種數(shù)據(jù)選擇方法。

一是根據(jù)目標(biāo)值自動(dòng)選擇限電設(shè)備，相關(guān)計(jì)算公式為：

式中，Pt為擬控制負(fù)荷目標(biāo)值，為集約化控制表中負(fù)荷總加值滿足擬控制負(fù)荷目標(biāo)值切除開關(guān)數(shù)量最少的控制序列集合N。在人工輸入限電目標(biāo)值后，系統(tǒng)按照該方法自動(dòng)篩選限電設(shè)備群組。

二是人工手動(dòng)選擇限電設(shè)備，相關(guān)計(jì)算公式為：

式中，Pm為手動(dòng)選擇限電負(fù)荷總和，Pi為選擇的單個(gè)開關(guān)負(fù)荷值。人工手動(dòng)選擇限電設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際情況需要靈活選擇限電設(shè)備，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)已選擇的功率值。

2.3 順控執(zhí)行

事故限電需在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)控制序列中開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控分閘，因此在執(zhí)行群控限電操作時(shí)，系統(tǒng)采取同一廠站遙控?cái)?shù)據(jù)串行、多個(gè)廠站遙控?cái)?shù)據(jù)并行相結(jié)合的開關(guān)遙控分閘操作方式[3]。在點(diǎn)擊“遙控執(zhí)行”按鈕后，群控操作模塊的順控執(zhí)行功能啟動(dòng)，遙控信號(hào)按照限電序位表順序發(fā)送至OCS遙控模塊中。OCS遙控模塊收到分閘命令后，自動(dòng)進(jìn)行分閘控制命令的“選擇”“返?！币约啊按_認(rèn)”過(guò)程，并將執(zhí)行結(jié)果反饋至群控模塊，從而實(shí)現(xiàn)以最快速度完成目標(biāo)負(fù)荷的拉閘限電操作[4]。

3 群控操作流程

在OCS系統(tǒng)的群控模塊中選擇對(duì)應(yīng)限電序位表進(jìn)入操作界面，輸入上級(jí)調(diào)度下達(dá)的限電負(fù)荷總量，系統(tǒng)自動(dòng)選擇開關(guān)清單（也可人工勾選開關(guān)，系統(tǒng)根據(jù)勾選設(shè)備實(shí)時(shí)計(jì)算出限電負(fù)荷總量值），由操作人及監(jiān)護(hù)人輸入密碼并確認(rèn)后，系統(tǒng)自動(dòng)將所選開關(guān)進(jìn)行遙控分閘的操作。完成遙控操作后，系統(tǒng)根據(jù)遙測(cè)變化量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)限電負(fù)荷數(shù)，簡(jiǎn)化流程如圖3所示。

圖3 群控操作流程

通過(guò)上述方法，將確定開關(guān)清單、執(zhí)行遙控操作以及統(tǒng)計(jì)限電數(shù)據(jù)3個(gè)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)化為群控操作一個(gè)環(huán)節(jié)，將多組操作人員的分散和重復(fù)性操作轉(zhuǎn)變?yōu)橐唤M人員控制的系統(tǒng)化多線程遙控。系統(tǒng)根據(jù)遙測(cè)變化量統(tǒng)計(jì)限電數(shù)據(jù)，減少人員工作量。

4 應(yīng)用效果

群控限電策略已經(jīng)應(yīng)用于東莞調(diào)度，該功能取得良好的應(yīng)用效果。

4.1 降低安全風(fēng)險(xiǎn)

事故快速限電執(zhí)行效率的提升可有效降低電力系統(tǒng)在電力供應(yīng)不足或突發(fā)事件時(shí)導(dǎo)致的系統(tǒng)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，保證用戶的有序用電及重要用戶的可靠供電。

4.2 操作效率提升

依靠群控模塊的多線程同時(shí)遙控功能，事故限電操作效率提升90%。模擬群控操作測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 群控操作耗時(shí)統(tǒng)計(jì)表

4.3 操作人員減員優(yōu)化

采用系統(tǒng)群控操作，使限電操作由人工操作模式向智能操作模式轉(zhuǎn)變，可節(jié)省人力6人（80%）以上。

5 結(jié) 論

在分析現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)具備遙控和監(jiān)視功能的基礎(chǔ)上，在電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)建立群控模塊，實(shí)現(xiàn)事故限電設(shè)備的集約化管理，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析與設(shè)備順控執(zhí)行的功能。在選擇限電目標(biāo)值后，系統(tǒng)按照多目標(biāo)優(yōu)化的負(fù)荷控制策略自動(dòng)選擇目標(biāo)設(shè)備，再通過(guò)單一廠站串行和多廠站并行的順控策略，批量進(jìn)行負(fù)荷控制。群控策略在東莞電網(wǎng)的實(shí)踐應(yīng)用，大幅提高了事故處置效率，保證了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。