影響遙測(cè)估計(jì)合格率的常見(jiàn)原因分析及改進(jìn)措施

李曉兵

(湖南省電力公司衡陽(yáng)電業(yè)局，湖南衡陽(yáng)421001)

狀態(tài)估計(jì)是電網(wǎng)控制中心能量管理系統(tǒng)(EMS)中的基礎(chǔ)軟件，是運(yùn)行調(diào)度員潮流、自動(dòng)電壓控制等其它電網(wǎng)應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。狀態(tài)估計(jì)利用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA)的實(shí)時(shí)遙測(cè)、遙信信息，確定電網(wǎng)結(jié)線方式和運(yùn)行狀態(tài)，建立網(wǎng)絡(luò)模型，檢測(cè)和辨識(shí)不良數(shù)據(jù)，補(bǔ)充不足量測(cè)點(diǎn)，提高全網(wǎng)可觀測(cè)性水平〔1〕。狀態(tài)估計(jì)為其它應(yīng)用軟件提供一個(gè)相對(duì)完整而可靠的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，為實(shí)際調(diào)度操作的可行性或操作后的方式調(diào)整提供理論依據(jù)〔2〕。狀態(tài)估計(jì)計(jì)算結(jié)果將直接影響潮流計(jì)算等應(yīng)用軟件的計(jì)算精度，而遙測(cè)估計(jì)合格率是衡量狀態(tài)估計(jì)計(jì)算精度的重要指標(biāo)，提高遙測(cè)估計(jì)合格率是EMS應(yīng)用軟件實(shí)用化的基礎(chǔ)。

遙測(cè)估計(jì)合格率指的是狀態(tài)估計(jì)計(jì)算出的遙測(cè)合格點(diǎn)數(shù)與參與計(jì)算的遙測(cè)總點(diǎn)數(shù)的百分比。遙測(cè)估計(jì)合格點(diǎn)數(shù)是指遙測(cè)數(shù)據(jù)估計(jì)值誤差在規(guī)定范圍內(nèi)的點(diǎn)數(shù)。為提高EMS系統(tǒng)實(shí)用化水平，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)程〔3〕對(duì)遙測(cè)估計(jì)合格率指標(biāo)提出了明確要求。遙測(cè)估計(jì)合格率基本指標(biāo)要求≥90%，高標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求≥95%。然而，在地區(qū)EMS系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，遙測(cè)估計(jì)合格率指標(biāo)由于容易受到多種因素影響，很容易滑落到低檔水平，從而制約了EMS應(yīng)用軟件的實(shí)用化水平。如何準(zhǔn)確定位和分析影響遙測(cè)估計(jì)合格率的原因并采取改進(jìn)措施以提高合格率指標(biāo)，成為EMS系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員亟需解決的難題。

1 影響遙測(cè)估計(jì)合格率的原因分析

在EMS實(shí)際運(yùn)行中，遙測(cè)估計(jì)合格率受多種因素的綜合影響，每個(gè)因素對(duì)合格率指標(biāo)的影響權(quán)重，因地區(qū)而異，需要結(jié)合地區(qū)電網(wǎng)一次、二次設(shè)備實(shí)際情況進(jìn)行具體分析。以衡陽(yáng)地調(diào)EMS系統(tǒng)為例，遙測(cè)估計(jì)合格率曾在90%上下徘徊，特別是變壓器無(wú)功、負(fù)荷無(wú)功估計(jì)合格率較低。經(jīng)過(guò)研究分析，發(fā)現(xiàn)影響遙測(cè)估計(jì)合格率的主要環(huán)節(jié)集中在自動(dòng)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量、電網(wǎng)模型及算法處理等方面。

1.1 自動(dòng)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量不高

SCADA信息錯(cuò)誤會(huì)對(duì)狀態(tài)估計(jì)計(jì)算結(jié)果造成影響。若某線路不帶電 (斷路器實(shí)際處于分位)，遙測(cè)值為0，而EMS采集的斷路器位置信號(hào)處于合位，狀態(tài)估計(jì)可能會(huì)判斷該線路有遙測(cè)值;如果EMS采集的斷路器位置信息正確，而遙測(cè)值不為0，則可能會(huì)判斷該線路在運(yùn)行，如2段母線并列運(yùn)行的話，可能會(huì)判斷該站存在低電磁環(huán)。這2種情況都將產(chǎn)生較大的計(jì)算誤差，且該計(jì)算誤差將會(huì)影響該站其它線路，造成該站或與該站相關(guān)聯(lián)的站計(jì)算結(jié)果有偏差。

同樣，SCADA信息不全也會(huì)對(duì)狀態(tài)估計(jì)計(jì)算模型產(chǎn)生影響。若EMS無(wú)法采集部分廠站信息，則網(wǎng)絡(luò)模型將與實(shí)際存在偏差。如衡陽(yáng)地區(qū)110 kV柑梨、吳集變因自動(dòng)化改造或無(wú)自動(dòng)化設(shè)備而不能上傳信息，由于這2個(gè)變電站不屬于末端廠站，不能作為等值負(fù)荷處理，因而影響了網(wǎng)絡(luò)模型的完整性、正確性，對(duì)狀態(tài)估計(jì)計(jì)算結(jié)果造成了影響。

1.2 電網(wǎng)模型與實(shí)際存在偏差

EMS實(shí)際運(yùn)行維護(hù)工作中，網(wǎng)絡(luò)模型缺失和參數(shù)錯(cuò)誤是造成電網(wǎng)模型與實(shí)際存在偏差的主要原因。

在EMS中對(duì)變電站初次建模時(shí)，在沒(méi)有明確網(wǎng)絡(luò)建模范圍時(shí)，各變電站模型該延伸到哪個(gè)電壓等級(jí)，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因站而異，造成電網(wǎng)計(jì)算模型層次不清;另外，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，未及時(shí)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)模型，如線路首、末端改變，線路接線方式改T接或π接等，未及時(shí)修改模型或修改不正確，造成電網(wǎng)計(jì)算模型與實(shí)際電網(wǎng)不一致，從而影響狀態(tài)估計(jì)結(jié)果。

運(yùn)行維護(hù)中極易發(fā)生參數(shù)錄入錯(cuò)誤現(xiàn)象。初次錄入電網(wǎng)應(yīng)用軟件公共參數(shù)時(shí)，參數(shù)錄入不完整，使?fàn)顟B(tài)估計(jì)按系統(tǒng)默認(rèn)值計(jì)算，造成計(jì)算值與實(shí)際值存在偏差;也存在錄入?yún)?shù)與實(shí)際不一致而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在偏差現(xiàn)象。如變壓器高、中、低壓端電阻、電抗標(biāo)幺值及抽頭類型等參數(shù)，直接影響變壓器三側(cè)功率及母線電壓的估計(jì)結(jié)果，T接線路的T接點(diǎn)兩端線路長(zhǎng)度、線路類型等參數(shù)，直接影響T接線上各站點(diǎn)的潮流分布。

1.3 狀態(tài)估計(jì)算法待完善

狀態(tài)估計(jì)是根據(jù)量測(cè)量的精度 (加權(quán))和基爾霍夫定律 (網(wǎng)絡(luò)方程)，按最佳估計(jì)準(zhǔn)則 (一般用加權(quán)最小二乘法)對(duì)生數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到最接近于系統(tǒng)真實(shí)狀態(tài)的最佳估計(jì)〔3〕。狀態(tài)估計(jì)原理只有1個(gè)，但實(shí)現(xiàn)的路徑有多條，每條路徑存在的一些問(wèn)題對(duì)狀態(tài)估計(jì)軟件的計(jì)算會(huì)產(chǎn)生一定的影響。如衡陽(yáng)地調(diào)EMS狀態(tài)估計(jì)程序在計(jì)算熱備用線路或T接線路時(shí)偏差較大，如某線路，一端處于熱備用狀態(tài)，對(duì)端廠站開(kāi)關(guān)、刀閘都在合位，無(wú)遙測(cè)值，狀態(tài)估計(jì)程序卻估計(jì)出熱備用線路的潮流，造成計(jì)算誤差。

2 提高遙測(cè)估計(jì)合格率的改進(jìn)措施

根據(jù)對(duì)以上影響遙測(cè)估計(jì)合格率的原因分析，衡陽(yáng)地調(diào)結(jié)合實(shí)際，采取以下措施確保了遙測(cè)估計(jì)合格率的有效提升:

2.1 明確網(wǎng)絡(luò)建模范圍并規(guī)范網(wǎng)絡(luò)模型層級(jí)

首先，明確網(wǎng)絡(luò)建模范圍。對(duì)于地調(diào)調(diào)度管轄的變電站、發(fā)電廠，都應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模，對(duì)于非調(diào)度管轄范圍的廠站，則可有條件地外推1層。其次，明確網(wǎng)絡(luò)模型層級(jí)。所有變電站的網(wǎng)絡(luò)模型均延伸到10 kV母線，發(fā)電廠則覆蓋到機(jī)組。其中220 kV電源線、聯(lián)絡(luò)線以等值發(fā)電機(jī)描述，10 kV饋線以等值負(fù)荷描述;同時(shí)，構(gòu)建1個(gè)虛廠站，定義為與外地區(qū)聯(lián)絡(luò)的對(duì)端廠站或T接線路T接端。根據(jù)建模范圍及層級(jí)原則，核對(duì)、完善EMS中的網(wǎng)絡(luò)模型。

2.2 全面核查電氣設(shè)備模型參數(shù)

電網(wǎng)應(yīng)用軟件運(yùn)行所需的公共參數(shù)包括:開(kāi)關(guān)刀閘:電壓等級(jí)及類型，線路:電壓等級(jí)、安全電流及電阻、電抗和電納，負(fù)荷:電壓等級(jí)，變壓器各側(cè)電壓等級(jí)、銘牌電壓、額定容量、短路損耗、短路電壓百分?jǐn)?shù)及高中壓側(cè)抽頭類型、是否有載調(diào)壓等，發(fā)電機(jī):電壓等級(jí)、額定功率、額定出力及有、無(wú)功最大和最小出力、機(jī)組類型等。根據(jù)前述遙測(cè)估計(jì)合格率低的原因分析及實(shí)際維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，將模型參數(shù)清查重點(diǎn)放在變壓器參數(shù)和T接線路參數(shù)上，通過(guò)同時(shí)收集、核對(duì)銘牌參數(shù)和實(shí)測(cè)參數(shù)，并多次比較分析該兩類參數(shù)的計(jì)算結(jié)果，再確定采用銘牌參數(shù)還是實(shí)測(cè)參數(shù)。

2.3 加強(qiáng)EMS系統(tǒng)日常運(yùn)行維護(hù)管理

運(yùn)行維護(hù)水平同樣決定了遙測(cè)估計(jì)合格率水平。需要結(jié)合實(shí)際，從作業(yè)流程和維護(hù)技能方面加強(qiáng)EMS系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員技能培訓(xùn)，定期開(kāi)展EMS運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)評(píng)估和分析，確保提升系統(tǒng)維護(hù)水平。

2.3.1 SCADA系統(tǒng)維護(hù)

由于造成SCADA數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的原因較多，如一次輔助接點(diǎn)、二次回路接線問(wèn)題造成開(kāi)關(guān)狀態(tài)與實(shí)際不對(duì)應(yīng)，變送器或測(cè)控模塊故障等造成遙測(cè)數(shù)據(jù)誤差大，遠(yuǎn)動(dòng)通道原因造成上傳數(shù)據(jù)不刷新，主、廠站定義不一致等都可能造成SCADA數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確，需要系統(tǒng)維護(hù)人員綜合評(píng)價(jià)，逐項(xiàng)排除。SCADA數(shù)據(jù)的檢查，主要是將狀態(tài)估計(jì)的粗檢測(cè)結(jié)果與自查結(jié)果相結(jié)合，同時(shí)匯總調(diào)度、監(jiān)控等自動(dòng)化用戶反饋的問(wèn)題，綜合評(píng)估分析后予以解決。

2.3.2 應(yīng)用軟件維護(hù)

制訂并落實(shí)網(wǎng)絡(luò)建模、參數(shù)錄入和入庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)化流程及軟件運(yùn)行維護(hù)管理制度。當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式改變或電氣元件參數(shù)變更，按流程和制度要求及時(shí)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)模型和元件參數(shù)，保證SCADA系統(tǒng)和應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫(kù)的映射正確性。

對(duì)于SCADA采集的不正確的遙測(cè)及遙信，及時(shí)采取屏蔽或人工置數(shù)等臨時(shí)應(yīng)急處理。對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)工況退出的廠站，也可考慮采取整站屏蔽 (該廠站內(nèi)所有量測(cè)視為無(wú)效)或排除 (該廠站不參與計(jì)算)手段。對(duì)于因狀態(tài)估計(jì)軟件本身的問(wèn)題造成估計(jì)不準(zhǔn)，一方面需要完善程序，同時(shí)也可通過(guò)加大量測(cè)權(quán)重或調(diào)整相關(guān)參數(shù)等人工干預(yù)手段來(lái)提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語(yǔ)

在結(jié)合電網(wǎng)及EMS系統(tǒng)實(shí)際情況，對(duì)影響遙測(cè)估計(jì)合格率的原因進(jìn)行分析后，針對(duì)性地加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)模型、元件參數(shù)、不良實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及控制參數(shù)的維護(hù)處理，有效地提升了合格率指標(biāo)。

衡陽(yáng)地調(diào)通過(guò)落實(shí)改進(jìn)措施，成功實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)估計(jì)合格率指標(biāo)從滿足基本要求到滿足高標(biāo)準(zhǔn)要求的跨越。遙測(cè)估計(jì)合格率最高達(dá)到了97.98%，從而為調(diào)度員潮流等應(yīng)用軟件的實(shí)用化運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

該項(xiàng)成果獲得了衡陽(yáng)市QC成果一等獎(jiǎng)，并入選湖南電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)創(chuàng)一流同業(yè)對(duì)標(biāo)典型經(jīng)驗(yàn)。

〔1〕周全仁.電網(wǎng)分析與發(fā)電計(jì)劃〔M〕.長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

〔2〕于爾鏗.能量管理系統(tǒng) (EMS)〔M〕.北京:科學(xué)出版社，2001.

〔3〕DL/T516－2006電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)程〔S〕.北京:中國(guó)電力出版社，2006.