智能變電站架構(gòu)下的低頻低壓減載裝置技術(shù)思路

1、智能變電站架構(gòu)下的低頻低壓減載裝置技術(shù)思路 .第卷 第期電力系統(tǒng)自動(dòng)化 .年月日:./智能變電站架構(gòu)下的低頻低壓減載裝置技術(shù)思路李祝昆,宣筱青,葉振風(fēng),李雪明南瑞集團(tuán)公司國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院,江蘇省南京市摘要:傳統(tǒng)低頻低壓減載裝置出口回路采用開(kāi)環(huán)控制,無(wú)法識(shí)別所切線(xiàn)路狀態(tài)引起的隱性故障,且不具備精確切負(fù)荷功能。在對(duì)目前工程上應(yīng)用的低頻低壓減載裝置功能分析的基礎(chǔ)上,解釋了傳統(tǒng)變電站中減載裝置精確切負(fù)荷功能及識(shí)別線(xiàn)路狀態(tài)在工程上不可行的原因。在智能變電站的架構(gòu)下,通過(guò)接入通用面向?qū)ο笞冸娬臼录鉀Q裝置無(wú)法識(shí)別線(xiàn)路狀態(tài)的問(wèn)題;同時(shí)拓展的應(yīng)用范圍,運(yùn)用傳送線(xiàn)路功率,提出了一種實(shí)現(xiàn)精確切負(fù)荷功能的新方法,

2、滿(mǎn)足低頻低壓減載裝置技術(shù)升級(jí)的要求。關(guān)鍵詞:低頻低壓減載;隱性故障;精確切負(fù)荷; ;通用面向?qū)ο笞冸娬臼录U(kuò)大,這一技術(shù)缺陷也對(duì)裝置提出了第點(diǎn)技術(shù)要引言求,即能識(shí)別所切線(xiàn)路狀態(tài)引起的隱性故障,當(dāng)有被低頻低壓減載裝置作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定自動(dòng)切線(xiàn)路退出運(yùn)行時(shí),裝置能智能地選擇其他相應(yīng)線(xiàn)控制的最后一道防線(xiàn),保證了電力系統(tǒng)承受大擾動(dòng)路代替退出運(yùn)行的線(xiàn)路。時(shí)的安全要求,防止事故擴(kuò)大,避免系統(tǒng)崩潰。文這點(diǎn)技術(shù)要求是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)獻(xiàn)研究了切負(fù)荷控制的負(fù)效應(yīng)及其機(jī)理,發(fā)現(xiàn)切發(fā)展對(duì)裝置性能的內(nèi)在要求。其中第點(diǎn)技術(shù)要負(fù)荷控制的負(fù)效應(yīng)與系統(tǒng)負(fù)荷特性、工況、故障等眾求,站問(wèn)數(shù)據(jù)傳輸功能可以借鑒現(xiàn)有穩(wěn)定控制裝

3、置多因素相關(guān);文獻(xiàn)指出了傳統(tǒng)低頻低壓減載裝置的技術(shù)成就,且目前各種規(guī)模的區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)孤立地處理低頻切負(fù)荷、低壓切負(fù)荷也已投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行多年,具備了高可靠性及安全的重大缺陷,提出了與綜合性,這保證了將來(lái)低頻低壓減載裝置在站間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)控制的研究方向;文獻(xiàn)提出了一種綜合電傳輸功能的實(shí)現(xiàn)上沒(méi)有任何技術(shù)難度。而在傳統(tǒng)變壓、頻率、有功變化量的減負(fù)荷控制方法;文獻(xiàn)提電站的架構(gòu)下,后面點(diǎn)技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)面臨較大出了一種基于多代理技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)就地減負(fù)荷控制的工程難度,無(wú)法實(shí)現(xiàn)大面積的推廣。裝置協(xié)調(diào)動(dòng)作的方法?；?標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站的出現(xiàn),改這些研究從不同方向得出需要從系統(tǒng)層面來(lái)協(xié)變了二次設(shè)備獲取信息的方式。本文

4、在介紹目前應(yīng)調(diào)處理低頻低壓減載控制,以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制的技術(shù)用的低頻低壓減載裝置現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分析了傳統(tǒng)演變路徑。而這一技術(shù)方向在廠站端對(duì)低頻低壓減變電站精確切負(fù)荷功能及識(shí)別線(xiàn)路狀態(tài)技術(shù)上不可載裝置提出了更高的技術(shù)要求,主要集中在以下行的原因。在智能變電站的架構(gòu)下,通過(guò)接入通用點(diǎn):低頻低壓減載裝置需具備站問(wèn)數(shù)據(jù)傳輸功面向?qū)ο笞冸娬臼录鉀Q識(shí)別線(xiàn)路狀態(tài)能,能將本站電氣量頻率、電壓及功率上送及接收的問(wèn)題,拓展的應(yīng)用范圍,提出了一種能控制命令;裝置需具備精確切負(fù)荷功能,能根據(jù)功夠?qū)崿F(xiàn)精確切負(fù)荷功能的新方法,以滿(mǎn)足未來(lái)系統(tǒng)率數(shù)值或整站負(fù)荷比例來(lái)選擇相應(yīng)的被切線(xiàn)路,做層面低頻低壓減載的需求,符合低頻低壓減載

5、裝置到按容量切負(fù)荷。技術(shù)升級(jí)的要求。低頻低壓減載裝置目前在跳閘出口部分仍然采用開(kāi)環(huán)控制,這種控制方式導(dǎo)致裝置可能切除一些 低頻低壓減載裝置的現(xiàn)狀及不足已退出運(yùn)行的線(xiàn)路,由于欠切負(fù)荷而導(dǎo)致電網(wǎng)故障目前,變電站內(nèi)低頻低壓減載功能的實(shí)現(xiàn)方式可以分為種:通過(guò)低頻低壓減載裝置實(shí)現(xiàn);通收稿日期:? ;修回日期:?。 過(guò)線(xiàn)路保護(hù)實(shí)現(xiàn)分布式低頻低壓減載功能。以某個(gè)國(guó)家電網(wǎng)公司大電網(wǎng)重大專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目?典型的 變電站為例,其一次接線(xiàn)如圖所。示,以此說(shuō)明這種減載方式的技術(shù)特點(diǎn)。? ?萬(wàn)方數(shù)據(jù)力 動(dòng)電 系 統(tǒng) 自 代進(jìn)線(xiàn) 進(jìn)線(xiàn) 圖 某 變電站電氣接線(xiàn)圖.低頻低壓減載裝置 方案是,不使用專(zhuān)門(mén)的低頻低壓減載裝置而是采用線(xiàn)

6、以圖所示的 變電站為例,低頻低壓減 路保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)低頻低壓減載的功能,也有大范圍的應(yīng)用。在線(xiàn)路保護(hù)中整合低頻低壓減載的功能,根據(jù)低載裝置接入變電站 母線(xiàn)電壓,計(jì)算母線(xiàn)的電壓、頻率,按動(dòng)作輪次分為基本輪與特殊輪通過(guò)出 頻低壓切負(fù)荷輪次動(dòng)作及延時(shí)定值,整定到每回線(xiàn)路的保護(hù)裝置上,當(dāng)本回線(xiàn)路上的頻率或電壓低至設(shè)定口定值配合出口壓板來(lái)切除變電站 與電壓等級(jí)的出線(xiàn),不采集出線(xiàn)的功率和狀態(tài)。低頻減 值且滿(mǎn)足延時(shí)后,切除本回線(xiàn)路。分布式減載面臨不載的基本輪輪次快速動(dòng)作的可為輪,另設(shè)長(zhǎng) 同保護(hù)裝置間定值整定的配合問(wèn)題,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化或延時(shí)的特殊輪。基本輪的任務(wù)是盡快制止各種功 減載策略的變化會(huì)帶來(lái)定值管理難度的加

7、大。率缺額引起的頻率下降;特殊輪的任務(wù)是基本輪動(dòng)作 針對(duì)低頻低壓減載技術(shù)升級(jí)的點(diǎn)要求,發(fā)現(xiàn)這后,避免系統(tǒng)頻率長(zhǎng)時(shí)間懸停在較低值處?。低壓 種完全分布式的低頻低壓減載方式無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)系減載的動(dòng)作輪次與低頻減載類(lèi)似。 統(tǒng)層面低頻低壓減載需求。系統(tǒng)內(nèi)不同節(jié)點(diǎn)間電氣針對(duì)裝置升級(jí)的點(diǎn)技術(shù)要求,首先,裝置除了 量存在相互耦合影響,系統(tǒng)頻率電壓緊急控制技術(shù)的發(fā)展方向也必定是在綜合系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)信息的基礎(chǔ)上接入 母線(xiàn)電壓外,還應(yīng)接入進(jìn)線(xiàn),的電壓和電流,以獲得整站的電壓、頻率及功率,來(lái)進(jìn) 形成的反饋控制,這種分布式減載不滿(mǎn)足反饋控制原行低頻低壓的判斷和滿(mǎn)足信息上送的要求。第二,為 理,也不是技術(shù)的發(fā)展方向,如需升級(jí)

8、,必然需要增加和 能集中所有線(xiàn)路保護(hù)信息的這樣一個(gè)裝置,而增加的滿(mǎn)足精確切負(fù)荷的要求,裝置需要接入這個(gè)裝置與低頻低壓減載裝置在功能上是重疊的,這等級(jí)所有出線(xiàn)的電壓和電流來(lái)計(jì)算線(xiàn)路功率。第三,為了識(shí)別線(xiàn)路狀態(tài),裝置還需接入線(xiàn)路斷路器 也正是未來(lái)低頻低壓減載裝置需要實(shí)現(xiàn)的功能。狀態(tài)。如上文所述,在傳統(tǒng)變電站架構(gòu)下,此方案無(wú)智能變電站架構(gòu)下的低頻低壓減載裝置法推廣的原因就在于接線(xiàn)過(guò)多:首先,回出線(xiàn)的跳閘回路需要從主控室接到保護(hù)小室,需要根導(dǎo)線(xiàn); 智能變電站以高度可靠的智能設(shè)備為基礎(chǔ),其通另外,以接入段 母線(xiàn)電壓、回 進(jìn) 信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)符合 標(biāo)準(zhǔn),按結(jié)構(gòu)分為過(guò)程線(xiàn)電壓和電流、回出線(xiàn)的電壓和電流為例,就需

9、要 層、間隔層和站控層。各層次內(nèi)部及層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信,站內(nèi)不同設(shè)備間的信息交互由硬接線(xiàn)改根芯電纜、根芯電纜,總計(jì)根導(dǎo)線(xiàn)需接為的應(yīng)用。某個(gè)裝置接入網(wǎng)后,會(huì)進(jìn)端子排。在不計(jì)及裝置其他接線(xiàn)的情況下,此接人規(guī)模就已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單柜接線(xiàn)極限,有些規(guī)模更大的 將裝置當(dāng)前狀態(tài)合成數(shù)據(jù)集,沒(méi)有事件站需要的接線(xiàn)相應(yīng)會(huì)更多。低頻低壓減載裝置作為 發(fā)生時(shí),一般以丁。為時(shí)間間隔發(fā)布信息,即心跳報(bào)文,其他裝置通過(guò)訂閱控制塊來(lái)獲保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的第三道防線(xiàn)的二次設(shè)備,實(shí)得該裝置信息;當(dāng)數(shù)據(jù)集發(fā)生改變,即有事件發(fā)生時(shí),際運(yùn)行中動(dòng)作的概率很小,從而此種技術(shù)升級(jí)帶來(lái)的性能優(yōu)化不能被工程應(yīng)用所接受,無(wú)法大規(guī)模推廣。 裝

10、置會(huì)馬上發(fā)送該數(shù)據(jù)集的所有數(shù)據(jù),然后按時(shí)問(wèn)間.分布式低頻低壓減載 隔,發(fā)布第及第幀,第幀時(shí)間間隔為丁:,第目前應(yīng)用的低頻低壓減載裝置在變電站中實(shí)際 幀時(shí)間間隔為,后續(xù)報(bào)文以倍的規(guī)律逐漸增加,應(yīng)用時(shí),由于出口回路接線(xiàn)復(fù)雜,一種經(jīng)濟(jì)性更好的 最后報(bào)文恢復(fù)心跳報(bào)文,如圖所示“。一一萬(wàn)方數(shù)據(jù)?智能電網(wǎng)? 李祝昆,等 智能變電站架構(gòu)下的低頻低壓減載裝置技術(shù)思路正常運(yùn)行期間,并不需要這些信息。因此,可以采用一種使用網(wǎng)傳送線(xiàn)路功率的方法。首先,將傳輸時(shí)間一事件線(xiàn)路有功功率添加進(jìn)保護(hù)裝置數(shù)據(jù)集中,通過(guò)圖 傳輸時(shí)間網(wǎng)向外發(fā)布,低頻低壓減載裝置通過(guò)訂閱.控制塊獲得線(xiàn)路功率。以一包存儲(chǔ)容量為的控制塊為例,減載裝置同

11、時(shí)訂閱仍以圖變電站為例,在智能變電站框架下,目個(gè)二次設(shè)備的控制塊,且以每個(gè)控制塊前的低頻低壓減載裝置仍然沿用了之前的技術(shù)架構(gòu),同樣不具備精確切負(fù)荷功能及對(duì)出口的閉環(huán)控制,只 的發(fā)送時(shí)間間隔均為 最小時(shí)間間隔來(lái)測(cè)算,是對(duì)外接口有變化:對(duì)后臺(tái)的通信協(xié)議升級(jí),能支持 這種極端情況下減載裝置對(duì)交換機(jī)的通信速率要求為. /,目前工程應(yīng)用速率為 /的制造報(bào)文規(guī)范協(xié)議;采樣通過(guò)光?纖接人 交換機(jī)可以滿(mǎn)足通信要求,且能有一定冗余,這保證母線(xiàn)合并單元發(fā)送的格式的采樣報(bào)文;跳閘通過(guò)接入網(wǎng)出口取代 了在硬件層面通過(guò)網(wǎng)來(lái)獲取線(xiàn)路功率信息原有硬接線(xiàn)。 是可行的,下面結(jié)合發(fā)布機(jī)制在軟件層面確定具體實(shí)行方法下面所述方法不影

12、響保護(hù)裝置原有為滿(mǎn)足低頻低壓減載裝置技術(shù)升級(jí)要求,可以采邏輯。用以下做法:通過(guò)網(wǎng)訂閱線(xiàn)路保護(hù)及相應(yīng)智能終端信息,獲得線(xiàn)路相關(guān)狀態(tài),智能選擇被切線(xiàn)路, 裝置正常運(yùn)行期間,線(xiàn)路保護(hù)發(fā)布數(shù)如需獲得線(xiàn)路功率,按直接采樣方式,需要接人每條 據(jù)集中的功率信息且并不需要實(shí)時(shí)更新,設(shè)變化幅度線(xiàn)路的合并單元。這種獲得線(xiàn)路功率的方法與傳統(tǒng) 超過(guò)%才更新,以防止由于功率的變化導(dǎo)致保護(hù)裝變電站下的裝置并無(wú)本質(zhì)區(qū)別,只是將電纜換成光 置頻繁促發(fā)的情況發(fā)生。纖,同樣面臨規(guī)模大、接線(xiàn)復(fù)雜的弊病,低頻低壓減載 低頻低壓減載裝置啟動(dòng)后,通過(guò)網(wǎng)發(fā)裝置如此大的建設(shè)規(guī)模,帶來(lái)成本高、后期維護(hù)難度 布一布爾型控制字置到線(xiàn)路保護(hù)裝置,線(xiàn)

13、路大的缺點(diǎn),運(yùn)行維護(hù)單位是否愿意接受此種方式是該 保護(hù)裝置接收后,確認(rèn)進(jìn)入減載裝置,啟動(dòng)事件狀態(tài)。方案工程應(yīng)用是否可行的最大不確定性。如用網(wǎng)絡(luò) 保護(hù)裝置收到減載裝置啟動(dòng)信息后,當(dāng)功率變采樣,按每周期點(diǎn)采樣率且一幀采樣報(bào)文化幅度超過(guò)%時(shí),更新控制塊中的功率信來(lái)測(cè)算,條線(xiàn)路采樣通信要求速率為. /, 息,確保減載裝置能收到線(xiàn)路實(shí)時(shí)的功率信息。/速率的交換機(jī)端口最大也只能容納條 低頻低壓減載裝置啟動(dòng)返回后,通過(guò)線(xiàn)的數(shù)據(jù),從成本與速度兩方面考慮,目前應(yīng)用的交 網(wǎng)發(fā)布同一布爾型控制字置到線(xiàn)路保護(hù)裝換機(jī)的通信速率一般為 /還無(wú)法支撐變 置,線(xiàn)路保護(hù)裝置接收后,恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。電站內(nèi)采樣報(bào)文的網(wǎng)絡(luò)通信。交

14、換機(jī)的核心部件是 通過(guò)上述工程實(shí)用的方法,使低頻低壓減載裝置半導(dǎo)體,其決定了交換機(jī)的發(fā)展,也必將遵循半導(dǎo)體 在保持現(xiàn)有接線(xiàn)規(guī)模的基礎(chǔ)上,滿(mǎn)足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)的發(fā)展規(guī)律?摩爾定律。隨著時(shí)間的推移,當(dāng)未來(lái) 定控制技術(shù)發(fā)展對(duì)裝置性能的要求:通過(guò)采集母線(xiàn)更高速率的交換機(jī)的價(jià)格降到可接受的水平時(shí),也可 電壓及進(jìn)線(xiàn)電壓和電流獲得整站電氣信息,供本地邏以考慮采用網(wǎng)絡(luò)采樣的方式直接獲取線(xiàn)路的功率信 輯判斷及信息上送;通過(guò)訂閱信息獲得線(xiàn)息。 路狀態(tài),智能選擇被切線(xiàn)路;運(yùn)用網(wǎng)傳送目前應(yīng)用的交換機(jī)還不能支持低頻低壓減載裝 線(xiàn)路功率,能夠做到精確切負(fù)荷。置的網(wǎng)絡(luò)采樣需求,考慮運(yùn)用信息來(lái)傳輸線(xiàn)結(jié)語(yǔ)路功率信息。首先,對(duì)低頻

15、低壓減載裝置需采集的信息進(jìn)行分類(lèi),以圖所示的變電站為例,可分為類(lèi): 傳統(tǒng)變電站中,限于接線(xiàn)規(guī)模,識(shí)別線(xiàn)路狀態(tài)、精進(jìn)行邏輯判斷及需要上送的數(shù)據(jù),這類(lèi)信息需要接 確切負(fù)荷功能無(wú)法在低頻低壓減載裝置中大規(guī)模應(yīng)收 母線(xiàn)電壓和兩回 進(jìn)線(xiàn)的電壓和電 用。智能變電站的架構(gòu)為低頻低壓減載裝置的性能流采樣數(shù)據(jù),以獲得整站的頻率、電壓和有功功率; 提升提供了很好的平臺(tái),文中提出的擴(kuò)展應(yīng)線(xiàn)路狀態(tài)、智能終端信息,這些狀態(tài)信息可通過(guò) 用范圍來(lái)提升減載裝置的性能,成本低且易于工程實(shí)網(wǎng)接人;所有 和 出線(xiàn)的有功 現(xiàn);結(jié)合智能變電站具備的在線(xiàn)更新定值的功能。使功率。 減載裝置能夠直接在線(xiàn)更新電網(wǎng)低頻低壓減載方案這些出線(xiàn)的功率

16、信息,實(shí)際上只在低頻低壓減載的切負(fù)荷比例定值,快速適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化,大大降裝置動(dòng)作、需要精確切負(fù)荷時(shí)才有意義,在減載裝置 低調(diào)度定值管理難度;能夠滿(mǎn)足未來(lái)系統(tǒng)層面低頻低一?萬(wàn)方數(shù)據(jù), 力動(dòng) 化電 系 統(tǒng) 自. , , ,壓減載的技術(shù)需求,具有工程大規(guī)模推廣的應(yīng)用前 / ? .景。系統(tǒng)級(jí)低頻低壓減載的實(shí)時(shí)精確控制作為一個(gè) .,:系統(tǒng)工程,在結(jié)合智能變電站、在線(xiàn)穩(wěn)定控制、多代理宋錦海,余文杰,宣筱青,等.適應(yīng)特高壓互聯(lián)電網(wǎng)的安等技術(shù)的基礎(chǔ)上,推進(jìn)系統(tǒng)級(jí)低頻低壓減載實(shí)時(shí)精確全穩(wěn)定控制平臺(tái)研制.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,:卜., , , .控制的工程化應(yīng)用仍是未來(lái)研究的難點(diǎn)。智能變電站的出現(xiàn)改變了站內(nèi)二次設(shè)備獲

17、取信.息的方式,其分層、層間網(wǎng)絡(luò)通信的架構(gòu)使變電站內(nèi),:?.的二次設(shè)備聯(lián)成一體,如何運(yùn)用智能變電站的技術(shù)來(lái)李雪明,姬長(zhǎng)安,戴永榮,等.西北一華中直流背靠背聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定控整合提升二次設(shè)備的性能將是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)研究制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,:?.的重點(diǎn)。/ .?第部分:變電站和饋線(xiàn)設(shè)備的基本通參考文獻(xiàn)信結(jié)構(gòu):抽象通信服務(wù)接口./ 電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減負(fù)荷技術(shù)規(guī)定.北/ ?電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導(dǎo)則.北京:中京:中國(guó)電力出版社,.國(guó)電力出版社,.韓英鐸,閔勇,洪紹斌.復(fù)雜擴(kuò)展式電力系統(tǒng)低頻減載方案設(shè)計(jì)任先成,薛禹勝, ,等.低頻低壓切負(fù)荷的控制負(fù)效應(yīng)及.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,:?.其機(jī)理.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,:., , , .?.,:.,:?.薛禹勝,任先成, ,等.關(guān)于低頻低壓切負(fù)荷決策優(yōu)化協(xié)./ 第 部分:特定通信服務(wù)映射調(diào)的評(píng)述.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,:?.對(duì)?和?