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,李雪明南瑞集團公司國網(wǎng)電力科學研究院,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環(huán)控制,無法識別所切線路狀態(tài)引起的隱性故障,且不具備精確切負荷功能。在對目前工程上應(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荷功能及識別線路狀態(tài)在工程上不可行的原因。在智能變電站的架構(gòu)下,通過接入通用面向?qū)ο笞冸娬臼录鉀Q裝置無法識別線路狀態(tài)的問題;同時拓展的應(yīng)用范圍,運用傳送線路功率,提出了一種實現(xiàn)精確切負荷功能的新方法,

2、滿足低頻低壓減載裝置技術(shù)升級的要求。關(guān)鍵詞:低頻低壓減載;隱性故障;精確切負荷; ;通用面向?qū)ο笞冸娬臼录U大,這一技術(shù)缺陷也對裝置提出了第點技術(shù)要引言求,即能識別所切線路狀態(tài)引起的隱性故障,當有被低頻低壓減載裝置作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定自動切線路退出運行時,裝置能智能地選擇其他相應(yīng)線控制的最后一道防線,保證了電力系統(tǒng)承受大擾動路代替退出運行的線路。時的安全要求,防止事故擴大,避免系統(tǒng)崩潰。文這點技術(shù)要求是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)獻研究了切負荷控制的負效應(yīng)及其機理,發(fā)現(xiàn)切發(fā)展對裝置性能的內(nèi)在要求。其中第點技術(shù)要負荷控制的負效應(yīng)與系統(tǒng)負荷特性、工況、故障等眾求,站問數(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荷、低壓切負荷也已投入現(xiàn)場運行多年,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;文獻提出了一種綜合電傳輸功能的實現(xiàn)上沒有任何技術(shù)難度。而在傳統(tǒng)變壓、頻率、有功變化量的減負荷控制方法;文獻提電站的架構(gòu)下,后面點技術(shù)要求的實現(xiàn)面臨較大出了一種基于多代理技術(shù)實現(xiàn)多個就地減負荷控制的工程難度,無法實現(xiàn)大面積的推廣。裝置協(xié)調(diào)動作的方法?；?標準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)方向在廠站端對低頻低壓減變電站精確切負荷功能及識別線路狀態(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,通過接入通用點:低頻低壓減載裝置需具備站問數(shù)據(jù)傳輸功面向?qū)ο笞冸娬臼录鉀Q識別線路狀態(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荷功能,能根據(jù)功夠?qū)崿F(xiàn)精確切負荷功能的新方法,以滿足未來系統(tǒng)率數(shù)值或整站負荷比例來選擇相應(yīng)的被切線路,做層面低頻低壓減載的需求,符合低頻低壓減載

5、裝置到按容量切負荷。技術(shù)升級的要求。低頻低壓減載裝置目前在跳閘出口部分仍然采用開環(huán)控制,這種控制方式導致裝置可能切除一些 低頻低壓減載裝置的現(xiàn)狀及不足已退出運行的線路,由于欠切負荷而導致電網(wǎng)故障目前,變電站內(nèi)低頻低壓減載功能的實現(xiàn)方式可以分為種:通過低頻低壓減載裝置實現(xiàn);通收稿日期:? ;修回日期:?。 過線路保護實現(xiàn)分布式低頻低壓減載功能。以某個國家電網(wǎng)公司大電網(wǎng)重大專項資助項目?典型的 變電站為例,其一次接線如圖所。示,以此說明這種減載方式的技術(shù)特點。? ?萬方數(shù)據(jù)力 動電 系 統(tǒng) 自 代進線 進線 圖 某 變電站電氣接線圖.低頻低壓減載裝置 方案是,不使用專門的低頻低壓減載裝置而是采用線

6、以圖所示的 變電站為例,低頻低壓減 路保護來實現(xiàn)低頻低壓減載的功能,也有大范圍的應(yīng)用。在線路保護中整合低頻低壓減載的功能,根據(jù)低載裝置接入變電站 母線電壓,計算母線的電壓、頻率,按動作輪次分為基本輪與特殊輪通過出 頻低壓切負荷輪次動作及延時定值,整定到每回線路的保護裝置上,當本回線路上的頻率或電壓低至設(shè)定口定值配合出口壓板來切除變電站 與電壓等級的出線,不采集出線的功率和狀態(tài)。低頻減 值且滿足延時后,切除本回線路。分布式減載面臨不載的基本輪輪次快速動作的可為輪,另設(shè)長 同保護裝置間定值整定的配合問題,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化或延時的特殊輪?；据喌娜蝿?wù)是盡快制止各種功 減載策略的變化會帶來定值管理難度的加

7、大。率缺額引起的頻率下降;特殊輪的任務(wù)是基本輪動作 針對低頻低壓減載技術(shù)升級的點要求,發(fā)現(xiàn)這后,避免系統(tǒng)頻率長時間懸停在較低值處?。低壓 種完全分布式的低頻低壓減載方式無法滿足未來系減載的動作輪次與低頻減載類似。 統(tǒng)層面低頻低壓減載需求。系統(tǒng)內(nèi)不同節(jié)點間電氣針對裝置升級的點技術(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)點信息的基礎(chǔ)上接入 母線電壓外,還應(yīng)接入進線,的電壓和電流,以獲得整站的電壓、頻率及功率,來進 形成的反饋控制,這種分布式減載不滿足反饋控制原行低頻低壓的判斷和滿足信息上送的要求。第二,為 理,也不是技術(shù)的發(fā)展方向,如需升級

8、,必然需要增加和 能集中所有線路保護信息的這樣一個裝置,而增加的滿足精確切負荷的要求,裝置需要接入這個裝置與低頻低壓減載裝置在功能上是重疊的,這等級所有出線的電壓和電流來計算線路功率。第三,為了識別線路狀態(tài),裝置還需接入線路斷路器 也正是未來低頻低壓減載裝置需要實現(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過多:首先,回出線的跳閘回路需要從主控室接到保護小室,需要根導線; 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 母線電壓、回 進 信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)符合 標準,按結(jié)構(gòu)分為過程線電壓和電流、回出線的電壓和電流為例,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改根芯電纜、根芯電纜,總計根導線需接為的應(yīng)用。某個裝置接入網(wǎng)后,會進端子排。在不計及裝置其他接線的情況下,此接人規(guī)模就已經(jīng)遠遠超過單柜接線極限,有些規(guī)模更大的 將裝置當前狀態(tài)合成數(shù)據(jù)集,沒有事件站需要的接線相應(yīng)會更多。低頻低壓減載裝置作為 發(fā)生時,一般以丁。為時間間隔發(fā)布信息,即心跳報文,其他裝置通過訂閱控制塊來獲保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的第三道防線的二次設(shè)備,實得該裝置信息;當數(shù)據(jù)集發(fā)生改變,即有事件發(fā)生時,際運行中動作的概率很小,從而此種技術(shù)升級帶來的性能優(yōu)化不能被工程應(yīng)用所接受,無法大規(guī)模推廣。 裝

10、置會馬上發(fā)送該數(shù)據(jù)集的所有數(shù)據(jù),然后按時問間.分布式低頻低壓減載 隔,發(fā)布第及第幀,第幀時間間隔為丁:,第目前應(yīng)用的低頻低壓減載裝置在變電站中實際 幀時間間隔為,后續(xù)報文以倍的規(guī)律逐漸增加,應(yīng)用時,由于出口回路接線復(fù)雜,一種經(jīng)濟性更好的 最后報文恢復(fù)心跳報文,如圖所示“。一一萬方數(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)傳送線路功率的方法。首先,將傳輸時間一事件線路有功功率添加進保護裝置數(shù)據(jù)集中,通過圖 傳輸時間網(wǎng)向外發(fā)布,低頻低壓減載裝置通過訂閱.控制塊獲得線路功率。以一包存儲容量為的控制塊為例,減載裝置同

11、時訂閱仍以圖變電站為例,在智能變電站框架下,目個二次設(shè)備的控制塊,且以每個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荷功能及對出口的閉環(huán)控制,只 的發(fā)送時間間隔均為 最小時間間隔來測算,是對外接口有變化:對后臺的通信協(xié)議升級,能支持 這種極端情況下減載裝置對交換機的通信速率要求為. /,目前工程應(yīng)用速率為 /的制造報文規(guī)范協(xié)議;采樣通過光?纖接人 交換機可以滿足通信要求,且能有一定冗余,這保證母線合并單元發(fā)送的格式的采樣報文;跳閘通過接入網(wǎng)出口取代 了在硬件層面通過網(wǎng)來獲取線路功率信息原有硬接線。 是可行的,下面結(jié)合發(fā)布機制在軟件層面確定具體實行方法下面所述方法不影

12、響保護裝置原有為滿足低頻低壓減載裝置技術(shù)升級要求,可以采邏輯。用以下做法:通過網(wǎng)訂閱線路保護及相應(yīng)智能終端信息,獲得線路相關(guān)狀態(tài),智能選擇被切線路, 裝置正常運行期間,線路保護發(fā)布數(shù)如需獲得線路功率,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時更新,設(shè)變化幅度線路的合并單元。這種獲得線路功率的方法與傳統(tǒng) 超過%才更新,以防止由于功率的變化導致保護裝變電站下的裝置并無本質(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、接線復(fù)雜的弊病,低頻低壓減載 低頻低壓減載裝置啟動后,通過網(wǎng)發(fā)裝置如此大的建設(shè)規(guī)模,帶來成本高、后期維護難度 布一布爾型控制字置到線路保護裝置,線

13、路大的缺點,運行維護單位是否愿意接受此種方式是該 保護裝置接收后,確認進入減載裝置,啟動事件狀態(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) 保護裝置收到減載裝置啟動信息后,當功率變采樣,按每周期點采樣率且一幀采樣報文化幅度超過%時,更新控制塊中的功率信來測算,條線路采樣通信要求速率為. /, 息,確保減載裝置能收到線路實時的功率信息。/速率的交換機端口最大也只能容納條 低頻低壓減載裝置啟動返回后,通過線的數(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路保護裝換機的通信速率一般為 /還無法支撐變 置,線路保護裝置接收后,恢復(fù)正常運行狀態(tài)。電站內(nèi)采樣報文的網(wǎng)絡(luò)通信。交

14、換機的核心部件是 通過上述工程實用的方法,使低頻低壓減載裝置半導體,其決定了交換機的發(fā)展,也必將遵循半導體 在保持現(xiàn)有接線規(guī)模的基礎(chǔ)上,滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)的發(fā)展規(guī)律?摩爾定律。隨著時間的推移,當未來 定控制技術(shù)發(fā)展對裝置性能的要求:通過采集母線更高速率的交換機的價格降到可接受的水平時,也可 電壓及進線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路的功率信 輯判斷及信息上送;通過訂閱信息獲得線息。 路狀態(tài),智能選擇被切線路;運用網(wǎng)傳送目前應(yīng)用的交換機還不能支持低頻低壓減載裝 線路功率,能夠做到精確切負荷。置的網(wǎng)絡(luò)采樣需求,考慮運用信息來傳輸線結(jié)語路功率信息。首先,對低頻

15、低壓減載裝置需采集的信息進行分類,以圖所示的變電站為例,可分為類: 傳統(tǒng)變電站中,限于接線規(guī)模,識別線路狀態(tài)、精進行邏輯判斷及需要上送的數(shù)據(jù),這類信息需要接 確切負荷功能無法在低頻低壓減載裝置中大規(guī)模應(yīng)收 母線電壓和兩回 進線的電壓和電 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,文中提出的擴展應(yīng)線路狀態(tài)、智能終端信息,這些狀態(tài)信息可通過 用范圍來提升減載裝置的性能,成本低且易于工程實網(wǎng)接人;所有 和 出線的有功 現(xiàn);結(jié)合智能變電站具備的在線更新定值的功能。使功率。 減載裝置能夠直接在線更新電網(wǎng)低頻低壓減載方案這些出線的功率

16、信息,實際上只在低頻低壓減載的切負荷比例定值,快速適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化,大大降裝置動作、需要精確切負荷時才有意義,在減載裝置 低調(diào)度定值管理難度;能夠滿足未來系統(tǒng)層面低頻低一?萬方數(shù)據(jù), 力動 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)級低頻低壓減載的實時精確控制作為一個 .,:系統(tǒng)工程,在結(jié)合智能變電站、在線穩(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,推進系統(tǒng)級低頻低壓減載實時精確全穩(wěn)定控制平臺研制.電力系統(tǒng)自動化,:卜., , , .控制的工程化應(yīng)用仍是未來研究的難點。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,如何運用智能變電站的技術(shù)來李雪明,姬長安,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)備的性能將是未來一段時間內(nèi)研究制系統(tǒng)的設(shè)計與實施.電力系統(tǒng)自動化,:?.的重點。/ .?第部分:變電站和饋線設(shè)備的基本通參考文獻信結(jié)構(gòu):抽象通信服務(wù)接口./ 電力系統(tǒng)自動低頻減負荷技術(shù)規(guī)定.北/ ?電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導則.北京:中京:中國電力出版社,.國電力出版社,.韓英鐸,閔勇,洪紹斌.復(fù)雜擴展式電力系統(tǒng)低頻減載方案設(shè)計任先成,薛禹勝, ,等.低頻低壓切負荷的控制負效應(yīng)及.電力系統(tǒng)自動化,:?.其機理.電力系統(tǒng)自動化,:., , , .?.,:.,:?.薛禹勝,任先成, ,等.關(guān)于低頻低壓切負荷決策優(yōu)化協(xié)./ 第 部分:特定通信服務(wù)映射調(diào)的評述.電力系統(tǒng)自動化,:?.對?和?