曹鋒，王想

(1.國網(wǎng)常州供電公司，江蘇 常州 213003；2.江蘇瑞中數(shù)據(jù)股份有限公司，南京 210003)

1 問題的提出

隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被用來解決復(fù)雜的電力調(diào)度問題，2011年江蘇省電力公司開展了“大運(yùn)行”體系技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)工程[1]，重點(diǎn)改造了省級(jí)電力調(diào)度中心(以下簡稱省調(diào))能量管理系統(tǒng)(EMS)，實(shí)現(xiàn)省調(diào)500 kV變電站集中監(jiān)控功能，同步推進(jìn)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)(SG-OSS)集中監(jiān)控功能的研發(fā)；在全省推廣了地縣一體化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度、監(jiān)控、配網(wǎng)一體化技術(shù)支持；同時(shí)建設(shè)省、地、縣一體化調(diào)度管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度運(yùn)行、監(jiān)控運(yùn)行工作同一信息平臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)。

現(xiàn)代化設(shè)備的引入提高了系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生復(fù)雜故障(如多重故障、越級(jí)故障等)時(shí)，調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常只能簡單警報(bào)，收集故障信息并將其在終端上顯示出來。但目前仍存在2個(gè)問題：一方面，當(dāng)有大量的警報(bào)信息、故障信息涌入調(diào)度中心時(shí)，難以進(jìn)行正確識(shí)別，并可能由于判斷失誤而使故障擴(kuò)大[2]；另一方面，現(xiàn)有電網(wǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果存儲(chǔ)采用5 min采樣的方式，分鐘級(jí)數(shù)據(jù)采樣與存儲(chǔ)導(dǎo)致調(diào)用時(shí)間超長，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)傳輸延遲時(shí)間較長，以及校驗(yàn)信息準(zhǔn)確性較低等問題[3]。

在故障狀態(tài)下，已有系統(tǒng)無法準(zhǔn)確確定故障位置，無法區(qū)分冗余或延時(shí)信息，如果僅僅依靠數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)提供的信息，是很難準(zhǔn)確判斷的。所以，實(shí)時(shí)故障糾錯(cuò)校驗(yàn)信息對(duì)于處理故障及故障后恢復(fù)，乃至于事故分析過程都是相當(dāng)重要的。剔除無用信息、準(zhǔn)確定位故障路徑、向運(yùn)行人員或高層軟件系統(tǒng)提供處理事故依據(jù)的工作通常由經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)行人員人工完成。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，這種基于經(jīng)驗(yàn)的處理模式完全可用基于規(guī)則的糾錯(cuò)校驗(yàn)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

目前，國內(nèi)尚無完整的關(guān)于“大運(yùn)行”技術(shù)支持系統(tǒng)接線圖糾錯(cuò)校驗(yàn)系統(tǒng)，本文介紹一種基于規(guī)則的故障信息實(shí)時(shí)糾錯(cuò)校驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)設(shè)備信息作為數(shù)據(jù)基，采用規(guī)則匹配的方式準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)定位故障點(diǎn)，濾除冗余的信息及各種誤傳信息，準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，保證調(diào)度、監(jiān)控員的工作效率，為各級(jí)監(jiān)控員提供一個(gè)維護(hù)方便、計(jì)算準(zhǔn)確、實(shí)用性強(qiáng)的接線圖糾錯(cuò)校驗(yàn)系統(tǒng)。

2 研究內(nèi)容

2.1 接線圖糾錯(cuò)校驗(yàn)系統(tǒng)

系統(tǒng)建立在設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控基礎(chǔ)上，結(jié)合電網(wǎng)“正常運(yùn)行方式”與“設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)”，并根據(jù)當(dāng)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行方式，依據(jù)一定的規(guī)則，對(duì)接線圖進(jìn)行糾錯(cuò)和校驗(yàn)，可提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，滿足調(diào)度、監(jiān)控、維護(hù)方面的要求，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 接線圖糾錯(cuò)校驗(yàn)交互示意

系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)模塊以及數(shù)據(jù)可視化展示模塊。數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)設(shè)備(開關(guān)、斷路器等)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)接入接口存入海迅實(shí)時(shí)庫，保證數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)性。服務(wù)提供模塊增加接線圖糾錯(cuò)校驗(yàn)服務(wù)，其調(diào)用海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫訪問接口得到設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，根據(jù)一定的規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)接線圖的糾錯(cuò)校驗(yàn)。所有與糾錯(cuò)校驗(yàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)訪問、模型信息訪問、圖形訪問等操作均通過該服務(wù)，并且該服務(wù)為第三方應(yīng)用提供事故全景反演的統(tǒng)一接口。數(shù)據(jù)展示層對(duì)服務(wù)提供模塊處理后傳遞來的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。系統(tǒng)服務(wù)部署如圖2所示，圖中AGC為自動(dòng)發(fā)電控制，DAS為高級(jí)軟件應(yīng)用系統(tǒng)，DTS為調(diào)度仿真系統(tǒng)。

圖2 接線圖糾錯(cuò)校驗(yàn)系統(tǒng)服務(wù)部署

2.2 實(shí)時(shí)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)源的選取上，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫采集的信息作為數(shù)據(jù)基，存儲(chǔ)電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的所有遙測(cè)、遙信等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，接線圖糾錯(cuò)校驗(yàn)系統(tǒng)中設(shè)備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)即來源于此。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制與以往SCADA系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有所不同，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在2個(gè)方面：一是精細(xì)化數(shù)據(jù)密度，數(shù)據(jù)變化信息實(shí)時(shí)存入實(shí)時(shí)庫，相比于傳統(tǒng)的周期性(分鐘級(jí))采樣數(shù)據(jù)，可更加及時(shí)地反映電網(wǎng)的故障信息，確保故障信息零中斷傳輸；另一方面，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的信息傳輸可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的事故全景反演。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)接入可達(dá)秒級(jí)，相對(duì)于傳統(tǒng)以分鐘級(jí)更新的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的接線圖糾錯(cuò)系統(tǒng)可以更好地保證故障信息的零中斷傳輸。

2.3 規(guī)則描述

當(dāng)發(fā)出接線圖糾錯(cuò)校驗(yàn)請(qǐng)求后，糾錯(cuò)校驗(yàn)服務(wù)將訪問關(guān)系庫與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，從關(guān)系庫中獲取接線圖上設(shè)備的信息，同時(shí)從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中獲取設(shè)備的實(shí)時(shí)信息，通過設(shè)備的實(shí)時(shí)信息和電網(wǎng)“正常運(yùn)行”狀態(tài)進(jìn)行比較，如果存在不一致的地方，則在圖形界面中顯示“錯(cuò)誤”設(shè)備的信息(設(shè)備狀態(tài)、所屬廠站等)，并在接線圖上突出顯示(以顏色來區(qū)分正常設(shè)備等)，從而方便監(jiān)控人員及時(shí)分析線路運(yùn)行是否正常，提高效率。

具體規(guī)則比對(duì)步驟如下：

(1)根據(jù)電網(wǎng)的“正常運(yùn)行方式”判斷電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正確；

(2)根據(jù)“實(shí)時(shí)信息”判斷電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)是否與實(shí)時(shí)信息相符；

(3)結(jié)合當(dāng)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行方式，初步判斷接線圖是否正確，并提出消缺處理建議。

下面以開關(guān)和線路為例來描述具體規(guī)則。

(1)開關(guān)狀態(tài)分為運(yùn)行、熱備用、冷備用以及檢修。

1)運(yùn)行指地刀分位、開關(guān)二側(cè)閘刀合位(雙母方式有且只有一把母線側(cè)閘刀合位，出線閘刀合位)、開關(guān)合位；

2)熱備用指地刀分位、開關(guān)二側(cè)閘刀合位(雙母方式有且只有一把母線側(cè)閘刀合位，出線閘刀合位)、開關(guān)分位，遙測(cè)均為0；

3)冷備用指地刀分位、開關(guān)二側(cè)閘刀分位、開關(guān)分位，遙測(cè)均為0；

4)檢修指開關(guān)二側(cè)閘刀分位，開關(guān)二側(cè)地刀合位，遙測(cè)均為0。

通過獲取開關(guān)、地刀、電流等實(shí)時(shí)信息，結(jié)合以上規(guī)則分析設(shè)備狀態(tài)，從而判斷接線圖設(shè)備狀態(tài)正確與否。

(2)線路分為充電、一供一以及T接線。

1)充電指電源側(cè)開關(guān)合位，無電流；受電側(cè)開關(guān)分位，遙測(cè)為0；

2)一供一指電源側(cè)、受電側(cè)開關(guān)均合位，且電源側(cè)、受電側(cè)遙測(cè)平衡；

3)T接線指電源側(cè)、受電側(cè)所有開關(guān)為合位的開關(guān)遙測(cè)平衡(受電測(cè)所有遙測(cè)總加與電源側(cè)總加平衡)。

通過獲取實(shí)時(shí)庫中電源側(cè)和受電側(cè)等實(shí)時(shí)負(fù)荷以及開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)以上規(guī)則來判斷接線圖線路是否正確。

2.4 可視化展示

現(xiàn)有電能管理系統(tǒng)不能以可視化的界面清晰地告知調(diào)度員當(dāng)前電網(wǎng)的非正常運(yùn)行方式，包括斷路器隔離開關(guān)的非正常位置，線路滿載程度或越限情況，因此換班時(shí)需要依次交接翻閱線路限額表查看目前線路越限情況，同時(shí)翻閱相關(guān)運(yùn)行值班記錄，查找容易出現(xiàn)遺漏或不清楚正常運(yùn)行方式的情況。

3 結(jié)束語

該技術(shù)在“大運(yùn)行”技術(shù)支持系統(tǒng)的背景下，研究開發(fā)主要用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備實(shí)際狀態(tài)的正確性檢測(cè)，實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)對(duì)接線圖進(jìn)行糾錯(cuò)和校驗(yàn)，從而降低錯(cuò)誤發(fā)生的概率，由此提高了電網(wǎng)的運(yùn)行安全，保證了調(diào)度、監(jiān)控等的工作效率，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，加快主設(shè)備事故處理速度避免事故擴(kuò)大，以及減少停電損失具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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