電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制新技術(shù)新產(chǎn)品ppt課件

1、李德勝國網(wǎng)電力科學(xué)研討院穩(wěn)定技術(shù)研討所南京南瑞集團(tuán)公司穩(wěn)定技術(shù)分公司6/24/2021電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制新技術(shù)新產(chǎn)品及其運用新技術(shù)新產(chǎn)品及其運用目目 錄錄一、電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向一、電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向二、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新產(chǎn)品二、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新產(chǎn)品三、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新判據(jù)三、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新判據(jù)電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向 1l光電傳感器的運用 l 新型光學(xué)電壓、電流互感器日益顯現(xiàn)出富有魅力的前景和強大的生命力，它與傳統(tǒng)的電壓、電流互感器相比，優(yōu)勢十清楚顯，良好的絕緣性能，較強的抗電磁干擾才干，

2、丈量頻帶寬，動態(tài)范圍大，與現(xiàn)代技術(shù)嚴(yán)密結(jié)合，而且體積小、分量輕、維修方便、價錢相對廉價。近幾年來各方面對這種新型互感器表示了極大的興趣，再加上數(shù)字信號處置器(DSP)技術(shù)，光電技術(shù)的催化、推進(jìn)作用，開展勢頭很好，國外一些大公司投入大量人力和物力開發(fā)光學(xué)電壓、電流互感器，并且已有掛網(wǎng)運轉(zhuǎn)產(chǎn)品。數(shù)字化變電站的投運對于電網(wǎng)穩(wěn)定控制安裝在硬件軟件上都提出了更高的要求。 l 電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向 2l自順應(yīng)穩(wěn)定控制 1l 將全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)引入電力系統(tǒng)可以處置從廣域中采集實時量的一致時標(biāo)問題，無疑對電力系統(tǒng)的缺陷記錄、事故分析，甚至繼電維護(hù)技術(shù)帶來不可取代的奉獻(xiàn)。但

3、要特別強調(diào)指出，它只能提供已成為現(xiàn)實的受擾軌跡，充其量只相當(dāng)于數(shù)值仿真程序的一次運轉(zhuǎn)。 l 緊急控制的全部決策和執(zhí)行過程必需在實際系統(tǒng)到達(dá)動態(tài)鞍點之前，例如在檢測到缺陷后的200ms內(nèi)完成。但穩(wěn)定分析依賴于對主導(dǎo)群的正確識別，而缺陷去除后才起作用的各種要素也可以改動主導(dǎo)群，故不知道整個受擾軌跡就不能正確判別其主導(dǎo)群。任何時序數(shù)據(jù)的外延只能適用于參數(shù)延續(xù)變化的過程，希望利用缺陷期間或控制前的信息的外延來得到缺陷后或控制后的軌跡是不可以的。 電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向 3l自順應(yīng)穩(wěn)定控制 2l 系統(tǒng)在未加控制措施時的受擾軌跡可以用數(shù)值仿真、物理仿真、GPS實時量測等任一種

4、方法得到。但是穩(wěn)定控制的決策過程必需對各種控制措施的組合進(jìn)展估計和比較。試探控制措施的效果時，不可以用實際系統(tǒng)做實驗，因此，即使可以按照部分的受擾軌跡判別出系統(tǒng)將失穩(wěn)，在龐大的控制措施空間中，那怕僅僅試探一次，也必需求取新的受擾軌跡。基于GPS的廣域丈量對此無能為力，只能依托事先的數(shù)值仿真或物理仿真。因此，“實時計算，實時控制 的緊急控制框架從原理上看也不可行。 電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向電力系統(tǒng)緊急控制的開展方向 4l 自順應(yīng)穩(wěn)定控制 3l 我國學(xué)者在1993年初次提出基于EEAC的“在線料想計算，實時匹配在線緊急控制框架，2019年研制勝利OPS-1緊急控制在線預(yù)決策系統(tǒng)并作為國內(nèi)外首例基

5、于在線優(yōu)化決策的穩(wěn)定控制系統(tǒng)投入工業(yè)運轉(zhuǎn)。OPS-1安裝在穩(wěn)定控制系統(tǒng)的主站或調(diào)度中心，與可以提供電力系統(tǒng)實時丈量數(shù)據(jù)的控制安裝或電網(wǎng)EMS接口，接納電網(wǎng)實測數(shù)據(jù)，快速進(jìn)展緊急控制戰(zhàn)略的自動尋優(yōu)，定期刷新控制安裝中的控制戰(zhàn)略表，使得控制措施總是與電網(wǎng)當(dāng)前構(gòu)造和運轉(zhuǎn)方式相順應(yīng)，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自順應(yīng)穩(wěn)定控制，并具有對相繼開斷事故的處置才干。 l 目前，OPS-1曾經(jīng)開展成為系列化的預(yù)防控制與緊急控制在線預(yù)決策系統(tǒng)，并與廣域丈量技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定的廣域丈量分析控制一體化。 二、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新產(chǎn)品二、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新產(chǎn)品l 安裝的研制背景l(fā) 隨著特高壓電網(wǎng)的逐漸

6、建立，“西電東送、南北互供 格局的構(gòu)成, 我國電網(wǎng)的構(gòu)造將會發(fā)生很大變化，以特高壓電網(wǎng)為骨干電網(wǎng)的平安穩(wěn)定特性將變得更加復(fù)雜。 l 我國對特高壓電網(wǎng)短少運轉(zhuǎn)管理閱歷, 更需求平安穩(wěn)定控制系統(tǒng)為其穩(wěn)定運轉(zhuǎn)提供保證。為此，國家電網(wǎng)公司已把“1000kV級交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定及控制技術(shù)的研討作為1000kV級交流輸電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研討框架的重要課題。l SCS-500E 分布式區(qū)域型平安穩(wěn)定控制安裝分布式區(qū)域型平安穩(wěn)定控制安裝l1000kV級交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定及控制技術(shù)的研討l特高壓互聯(lián)電網(wǎng)平安穩(wěn)定協(xié)調(diào)防御及決策系統(tǒng)的研討與開發(fā)l順應(yīng)特高壓交流同步電網(wǎng)平安穩(wěn)定控制措施研討和安裝開發(fā)南瑞穩(wěn)定所區(qū)域穩(wěn)定安裝平臺

7、南瑞穩(wěn)定所區(qū)域穩(wěn)定安裝平臺lFWK-300lSCS-500ESCS-500E基于基于32位單片機(jī)位單片機(jī)+DSP的分布式穩(wěn)定控制安裝，主要用于第二的分布式穩(wěn)定控制安裝，主要用于第二道防線的區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)。道防線的區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)。 2019年開場開發(fā)，年開場開發(fā)，2019年在三峽左岸投入運轉(zhuǎn)，年在三峽左岸投入運轉(zhuǎn)，2019年中年中標(biāo)三峽右岸安控系統(tǒng)，已投入運轉(zhuǎn)標(biāo)三峽右岸安控系統(tǒng)，已投入運轉(zhuǎn)600多臺套。多臺套。滿足特高壓互聯(lián)電網(wǎng)要求的新一代平安穩(wěn)定控制平臺滿足特高壓互聯(lián)電網(wǎng)要求的新一代平安穩(wěn)定控制平臺正正在研發(fā)中年國家電網(wǎng)公司科技工程。在研發(fā)中年國家電網(wǎng)公司科技工程。系統(tǒng)構(gòu)架、信息采樣、系統(tǒng)

8、通訊、控制戰(zhàn)略等方面均有所提系統(tǒng)構(gòu)架、信息采樣、系統(tǒng)通訊、控制戰(zhàn)略等方面均有所提高和突破高和突破目前在廣東、河南、安徽試運轉(zhuǎn)目前在廣東、河南、安徽試運轉(zhuǎn),2019年下半年年下半年投入市場。投入市場。SCS-500ESCS-500E穩(wěn)定控制安裝穩(wěn)定控制安裝SCS-500ESCS-500E穩(wěn)定控制安裝穩(wěn)定控制安裝SCS-500E SCS-500E 主要特點主要特點分散式布置的主從式系統(tǒng)構(gòu)架分散式布置的主從式系統(tǒng)構(gòu)架全新的機(jī)箱構(gòu)造全新的機(jī)箱構(gòu)造高速高速DSP,主頻可達(dá)主頻可達(dá)600M 32Mbps高速通訊模塊高速通訊模塊 高效的計算方法、可靠的判別原理高效的計算方法、可靠的判別原理安裝級缺陷在線仿真

9、安裝級缺陷在線仿真在線決策無縫接口在線決策無縫接口SCS-500ESCS-500E的技術(shù)改良的技術(shù)改良合理的系統(tǒng)構(gòu)架合理的系統(tǒng)構(gòu)架 適宜小室布適宜小室布置的分散式構(gòu)造置的分散式構(gòu)造SCS-500ESCS-500E的技的技術(shù)改良術(shù)改良高速的信息處置才高速的信息處置才干、新的算法和判干、新的算法和判據(jù)：據(jù)：采用公用的采用公用的DSP(DSP(數(shù)數(shù)字信號處置器字信號處置器) )芯片芯片或或SoCSoC系統(tǒng)芯片系統(tǒng)芯片/SiP/SiP系統(tǒng)封裝系統(tǒng)封裝技術(shù)，提高信息處技術(shù)，提高信息處置才干。置才干。模擬量計算采用新模擬量計算采用新的算法以及線路無的算法以及線路無缺陷跳閘等判據(jù)。缺陷跳閘等判據(jù)。高速、可靠

10、的通高速、可靠的通訊才干：訊才干：安裝之間、安裝安裝之間、安裝內(nèi)部采用高速通內(nèi)部采用高速通訊接口公用光訊接口公用光纖、纖、LVDSLVDS、低電、低電壓差分傳輸技壓差分傳輸技術(shù)，速率達(dá)術(shù)，速率達(dá)MbpsMbps很強的互換性和很強的互換性和互操作性互操作性IEC61850IEC61850 ：思索了思索了IEC61850IEC61850規(guī)范，具備與數(shù)規(guī)范，具備與數(shù)字化變電站合并字化變電站合并單元的接口單元的接口具備與在線決策具備與在線決策系統(tǒng)的接口功能，系統(tǒng)的接口功能，可以實現(xiàn)具有優(yōu)可以實現(xiàn)具有優(yōu)化功能的自順應(yīng)化功能的自順應(yīng)穩(wěn)定控制穩(wěn)定控制提高安裝可靠性的措施提高安裝可靠性的措施提高安裝可靠提高安

11、裝可靠性的措施性的措施硬件方面：硬件方面：安裝自檢和閉鎖措安裝自檢和閉鎖措施通訊、電源等施通訊、電源等完全獨立的啟動回完全獨立的啟動回路路開出回路的防誤動開出回路的防誤動提高抗干擾才干提高抗干擾才干EMC軟件方面：軟件方面：多重相關(guān)條件的判多重相關(guān)條件的判別確認(rèn)，即判別條別確認(rèn)，即判別條件的冗余件的冗余電氣量或開關(guān)量應(yīng)電氣量或開關(guān)量應(yīng)采用變化過程采用變化過程邏輯補充判別邏輯補充判別通訊方面的可靠通訊方面的可靠性措施：性措施：報文的檢錯：如報文的檢錯：如數(shù) 字 報 文 的數(shù) 字 報 文 的CRC校驗等校驗等命令報文的特殊命令報文的特殊編碼識別編碼識別通訊報文分類傳通訊報文分類傳送送命令報文的延續(xù)

12、命令報文的延續(xù)多次確認(rèn)多次確認(rèn)方便可靠的安裝配方便可靠的安裝配置管理軟件：置管理軟件：協(xié)助用戶下載定值、協(xié)助用戶下載定值、校驗定值，查看事校驗定值，查看事件記錄和動作記錄，件記錄和動作記錄，可以用曲線圖形的可以用曲線圖形的方式直觀的顯示數(shù)方式直觀的顯示數(shù)據(jù)變化情況。據(jù)變化情況。提供規(guī)范提供規(guī)范COMTRADE格式格式的數(shù)據(jù)記錄。的數(shù)據(jù)記錄。公用的頻率丈量模塊常常用用的的傳傳統(tǒng)統(tǒng)方方法法 捕捉器方式快速捕捉器方式快速, ,精度精度. .HzHz 軟件計算速度慢，精度目前可以到達(dá)軟件計算速度慢，精度目前可以到達(dá)0.001Hz0.001HzSCS-500E采采用用方方法法 CPLDCPLD上采用公用

13、模塊上采用公用模塊, ,速度快速度快, ,精度高精度高0.005Hz 0.005Hz 安裝可以提供頻率記錄分析功能模塊，以便事后查安裝可以提供頻率記錄分析功能模塊，以便事后查閱頻率變化及異常情況閱頻率變化及異常情況輻射電磁場干輻射電磁場干擾：擾：場強場強 10V/m 10V/m掃頻掃頻 80MHz 80MHz1GHz1GHz點頻點頻 80MHz 80MHz、160MHz160MHz、450MHz450MHz、900MHz900MHz電壓突降、短電壓突降、短時中斷和電壓時中斷和電壓變化抗擾度變化抗擾度SCS-500ESCS-500E電磁兼容性電磁兼容性靜電放電靜電放電44級：級：空氣放電空氣放電

14、 +15KV +15KV接觸放電接觸放電 +8KV +8KVSCS-500ESCS-500E的電的電磁兼容性磁兼容性快速瞬變快速瞬變4 4級：級：電壓電壓 +4KV +4KV頻率頻率 2.5kHz 2.5kHz浪涌沖擊浪涌沖擊抗擾度：抗擾度：共模共模 +4KV+4KV差模差模 +2KV+2KV1M1M脈沖群干擾脈沖群干擾( (根據(jù)根據(jù)20192019年年7 7月月 ): ): 共模共模 2.5KV2.5KV3KV3KV差模差模 1KV1KV1.5KV1.5KV帶觸摸屏的人機(jī)交互帶觸摸屏的人機(jī)交互波形顯示打印波形顯示打印完善的安裝管理軟件在線數(shù)據(jù)仿真功能l元件缺陷和數(shù)據(jù)仿真、運轉(zhuǎn)方式設(shè)定等元件缺

15、陷和數(shù)據(jù)仿真、運轉(zhuǎn)方式設(shè)定等功能，大大的方便了系統(tǒng)的出廠實驗、功能，大大的方便了系統(tǒng)的出廠實驗、現(xiàn)場調(diào)試和安裝的定檢。現(xiàn)場調(diào)試和安裝的定檢。動模及數(shù)字仿真實驗動模及數(shù)字仿真實驗針對國家示范實驗工程針對國家示范實驗工程晉東南荊門的特高壓線路，進(jìn)晉東南荊門的特高壓線路，進(jìn)展了動模實驗和數(shù)字仿真實驗，對安裝的一切缺陷判據(jù)進(jìn)展了展了動模實驗和數(shù)字仿真實驗，對安裝的一切缺陷判據(jù)進(jìn)展了實驗，判據(jù)滿足特高壓線路的要求。實驗，判據(jù)滿足特高壓線路的要求。對對500kV系統(tǒng)，各種線路模型參數(shù)，進(jìn)展了動模實驗和數(shù)字仿系統(tǒng)，各種線路模型參數(shù)，進(jìn)展了動模實驗和數(shù)字仿真實驗，對安裝的一切缺陷判據(jù)進(jìn)展了實驗，判據(jù)滿足要求。

16、真實驗，對安裝的一切缺陷判據(jù)進(jìn)展了實驗，判據(jù)滿足要求。1000KV動模實驗?zāi)Ｐ蛣幽嶒災(zāi)Ｐ蛿?shù)字仿真模型數(shù)字仿真模型 SCS-200 穩(wěn)定控制安裝穩(wěn)定控制安裝l安裝的研制背景l(fā) 隨著電網(wǎng)建立的不斷開展 ，對于電網(wǎng)穩(wěn)定控制的第三道防線的控制安裝曾經(jīng)不能完全滿足要求，市場迫切需求我們提高軟硬件程度，研制順應(yīng)現(xiàn)場需求的新一代穩(wěn)定控制安裝。l l 安裝實現(xiàn)功能安裝實現(xiàn)功能l 24路模擬量的采集計算，缺陷判別 ； 2路安裝間光纖接口，接口規(guī)范同 500光纖接口； 至少32組獨立輸出空接點每組包括2對空接點； 至少31個外部弱電開入； 至少8路獨立中央信號每路包括2對空接點 ； 3個隔離RS485， 1個隔

17、離RS232(監(jiān)控用) ； 2個10M/100M以太網(wǎng)RJ45接口(監(jiān)控用) ； 1個隔離打印RS232； 1個符合B碼規(guī)范的通訊對時接口和脈沖對時接口； 液晶顯示板1個調(diào)試及下載minUSB串口； 中央處置模塊(SCM-910)單板調(diào)試minUSB串口； 顯示通訊處置模塊(SCM-930)單板調(diào)試minUSB串口； 經(jīng)過光纖可外擴(kuò)機(jī)箱協(xié)調(diào)判別缺陷l軟件總體方案軟件總體方案l組態(tài)化組態(tài)化 、可配置，總體目的是不修正工、可配置，總體目的是不修正工程軟件源代碼，只經(jīng)過配置參數(shù)，即可程軟件源代碼，只經(jīng)過配置參數(shù)，即可構(gòu)成新工程軟件構(gòu)成新工程軟件 。l中央處置模塊中央處置模塊(SCM-910)軟件作為

18、中心控軟件作為中心控制軟件，擔(dān)任同單元處置模塊制軟件，擔(dān)任同單元處置模塊(SCM-912)、通訊處置模塊通訊處置模塊(SCM-930)進(jìn)展數(shù)據(jù)交換，進(jìn)展數(shù)據(jù)交換，同時搜集判別弱電開入模塊同時搜集判別弱電開入模塊(SCM-980)信信息，判別輸出給中央信號和啟動模塊息，判別輸出給中央信號和啟動模塊(SCM-950)和出口輸出模塊和出口輸出模塊(SCM-960)。單元處置模塊單元處置模塊(SCM-912)軟件擔(dān)任本模件軟件擔(dān)任本模件線路缺陷判別，通訊處置模塊線路缺陷判別，通訊處置模塊(SCM-930)擔(dān)任對外監(jiān)控通訊和打印功能，顯示處擔(dān)任對外監(jiān)控通訊和打印功能，顯示處置模塊置模塊(SCM-932)

19、擔(dān)任人機(jī)交互和液晶顯擔(dān)任人機(jī)交互和液晶顯示。示。 l 硬件設(shè)計特點硬件設(shè)計特點l 全部板無工程跳線全部板無工程跳線l 可單個可單個minUSB口下載一切工程軟件和配置文件口下載一切工程軟件和配置文件l 低通濾波截止頻率在低通濾波截止頻率在175HZl 一切跳閘和信號回路均為一切跳閘和信號回路均為8A大電流繼電器大電流繼電器l 一切模擬量和開入開出信號均運用一切模擬量和開入開出信號均運用7.62mm間距以上間距以上的大端子的大端子l 固定前面板固定前面板,提高抗干擾才干提高抗干擾才干l 整體密閉機(jī)箱，機(jī)箱長度為整體密閉機(jī)箱，機(jī)箱長度為270mm，遠(yuǎn)小于原有型，遠(yuǎn)小于原有型號號360mm三、電力系

20、統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新判據(jù)三、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新判據(jù)l背景l(fā) 電力系統(tǒng)緊急控制安裝檢測發(fā)電廠或變電站出線、主變和機(jī)組的運轉(zhuǎn)工況，根據(jù)本廠站的信息和必要的遠(yuǎn)方信息，識別電網(wǎng)當(dāng)前運轉(zhuǎn)方式，判別本廠站出線、主變、母線的缺陷外形。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生缺陷時，根據(jù)缺陷類型與當(dāng)前電網(wǎng)運轉(zhuǎn)方式，查找離線/在線分析制定的控制戰(zhàn)略表，選定控制措施及控制量，快速發(fā)出切機(jī)、切負(fù)荷、解列等控制命令，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。顯然，可靠、快速、準(zhǔn)確的缺陷類型判據(jù)是正確實施緊急控制的根底。l 為此，我公司針對目前在判據(jù)上存在的難點疑點組織專人進(jìn)展攻關(guān)，經(jīng)過大量的實踐研討和實驗，獲得了突破，研討勝利了一些新的可靠判據(jù)。 無缺陷跳閘新判

21、據(jù)原理無缺陷跳閘新判據(jù)原理 長間隔輸電線路的分布參數(shù)等值電路 lshZUlchIIlshIZlchUUcc221221分析不同情況下安裝側(cè)電壓、電流、丈量阻抗、功率的變化規(guī)分析不同情況下安裝側(cè)電壓、電流、丈量阻抗、功率的變化規(guī)律如下。律如下。1.1 1.1 本側(cè)跳閘本側(cè)跳閘電流電流I1I1近似為近似為0 0，沒有充電電流。，沒有充電電流。1.2 1.2 對側(cè)跳閘對側(cè)跳閘電流電流I1I1近似為線路充電電流總和，電流近似為線路充電電流總和，電流I2I2近似為近似為0 0，這樣安裝安，這樣安裝安裝處的丈量阻抗就等于開路阻抗裝處的丈量阻抗就等于開路阻抗. .此丈量阻抗僅與線路參數(shù)及線路長度有關(guān)。當(dāng)線路

22、長度不超越此丈量阻抗僅與線路參數(shù)及線路長度有關(guān)。當(dāng)線路長度不超越時，此阻抗的幅值隨著長度的添加而降低，且為容性。對實際運時，此阻抗的幅值隨著長度的添加而降低，且為容性。對實際運用中的用中的220kV220kV或或500kV500kV或更高電壓等級的輸電線路，其波長約在或更高電壓等級的輸電線路，其波長約在4700km6000km4700km6000km范圍內(nèi)，而實際線路長度普通在范圍內(nèi)，而實際線路長度普通在800km800km以內(nèi)，以內(nèi)，小于。對于超高壓輸電線路，線路電阻很小，因此，丈量阻抗相小于。對于超高壓輸電線路，線路電阻很小，因此，丈量阻抗相角近似為角近似為-90-90。幾種線型的開路阻抗隨線路長度的變化如。幾種線型的開路阻抗隨線路長度的變化如: :根本本地電氣量的無缺陷跳閘新判據(jù)根本本地電氣量的無缺陷跳閘新判據(jù)二、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新判據(jù)二、電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定控制安裝新判據(jù)根本本地電氣量的無缺陷跳閘新判據(jù)根本本地電氣量的無缺陷跳閘新判據(jù)基于上述分析，根據(jù)在不同情況下安裝安裝處的電氣量變化特征，新的無缺陷跳閘判據(jù)可描畫如下：假設(shè)安裝啟動后，檢測到功率和電流突變至近似為0值，那么判為線路本側(cè)發(fā)生無缺陷跳閘；假設(shè)安裝啟動后，檢測到功率和電流發(fā)生突變，但仍有容性無功電流，且安裝