220kV變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

黃光磊 林志賢

深圳供電局有限公司 廣東 深圳 518000

引言

隨著變電站工程數(shù)量的逐漸增多，對變電站的各項基礎(chǔ)設(shè)施的要求也不斷增加。在信息化時代提升變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制的效率變得尤為重要[1]，220kV變電站主網(wǎng)機組的主要工作為變電站的停運﹑出力受限和投退等協(xié)調(diào)工作進行管理。停運管理包括機組停運和上報，以及后續(xù)的調(diào)度審核確認，向上級進行機組狀態(tài)匯報和停機匯報。調(diào)度審核人員對停止狀態(tài)的變更信息進行審核和批復(fù)，最后將接口的數(shù)據(jù)進行同步。出力受限管理中，首先進行機組出力受限申請[2]，在系統(tǒng)中可以進行管理查詢，投退管理包括機組調(diào)頻和查詢，以及后續(xù)的數(shù)據(jù)審核和儲存。在國民經(jīng)濟的發(fā)展中，電力的遞減是相當(dāng)重要的，電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大和用電量的增加都是未來電力發(fā)展需要面對的問題，變電站的信息化發(fā)展可以節(jié)約大量的物力和人力。將變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)用在變電站當(dāng)中，可以提升變電站的工作效率及智能化程度。實現(xiàn)可視化監(jiān)控的操作功能。

1 220kV變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 設(shè)計主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制擴展控制站

變電站的系統(tǒng)需要專業(yè)的服務(wù)器，硬件設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)

如圖1所示，硬件設(shè)備由7部分組成，在變電站的電子設(shè)備儲存室中安裝現(xiàn)場控制站所需的DPU數(shù)據(jù)采集器[3]，在主控室中將傳感器連接到數(shù)據(jù)采集器上，檢查現(xiàn)場設(shè)備的通電情況和信號接收情況，變送器的邏輯運算方式是根據(jù)控制策略制定的，因此信號應(yīng)傳輸?shù)接嬎銠C的執(zhí)行器中?？刂普拘枰獙⒆兞康挠嬎憬Y(jié)果和變化情況進行儲存，并隨時將數(shù)據(jù)通過傳感器傳輸?shù)綀?zhí)行器中控制器的主要設(shè)計目的是對機組協(xié)調(diào)進行控制[4]，因此，控制模塊需要獨立的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。將通訊點與內(nèi)網(wǎng)進行連接，確保通信站和控制站可以相通。DPU數(shù)據(jù)采集器可以實現(xiàn)變電站的信息數(shù)據(jù)的實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)進行各站輸送。

1.2 設(shè)計變電站主網(wǎng)機組操作站

變電站主網(wǎng)機組操作站的主要硬件由系統(tǒng)操作計算機和輔助硬件組成，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)條件需要單獨的網(wǎng)絡(luò)交換機和路由器。與系統(tǒng)計算機進行相連，計算機為普通配置的計算機，輔助的硬件以USB接口的方式和計算機相連，輔助硬件的主要功能是分散控制，界面可以顯示計算機是否與輔助硬件連接成功[5]。計算機除了常見的主機﹑顯示器等主要設(shè)備外還配備有通信接口，接口主要是為了方便與外部的其他設(shè)備相連接。計算機的顯示器可以顯示操作的信息，操作的數(shù)據(jù)既可以導(dǎo)出電子表格，又可以通過打印機打印成紙質(zhì)版資料。變電站主網(wǎng)機組一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，顯示器界面會顯示報警信號，提醒操作員及時進行控制。調(diào)度站與操作站的其他硬件沒有太大差異，但多了與外網(wǎng)相連的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接口，調(diào)度站的計算機可以傳輸信息，方便日常的生產(chǎn)溝通等問題的解決。

2 220kV變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 對機組負荷指令處理模塊的設(shè)計

在變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對負荷指令進行處理才能進行有效控制，在系統(tǒng)中設(shè)置處理循環(huán)模式，根據(jù)變電站中的負荷負載命令對機組的狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，保障機組運行狀態(tài)達到最佳[6]。并根據(jù)狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換和設(shè)定，以及停電和恢復(fù)供電的切換。電網(wǎng)自動調(diào)度的負荷指令是由系統(tǒng)通過計算決定的，符合變電站實際情況和運行狀態(tài)的指令。調(diào)度員通過主動對負荷指令的詳細情況進行手動調(diào)整，進行輸電的限速﹑限幅處理?？刂葡到y(tǒng)也能夠在機組發(fā)生數(shù)據(jù)異常或產(chǎn)生故障的時候進行負荷控制，以保證該機組的電流負荷在合理的范圍之內(nèi)[7-8]。機組負荷指令處理模塊對負荷指令的處理包括外部處理和內(nèi)部處理，電網(wǎng)調(diào)度中心發(fā)出負荷指令屬于外部指令，可以直接進行處理并給出指令反饋，除調(diào)整頻率指令不可避免地存在物理偏差之外，都能順利處理。機組內(nèi)部產(chǎn)生的指令為內(nèi)部指令，控制系統(tǒng)產(chǎn)生的指令為強制性指令，包括強迫降低負荷。

2.2 優(yōu)化系統(tǒng)擴展控制站的參數(shù)

220kV變電站主網(wǎng)機組通過計算可以看出具有很強的時間差分特性，在進行系統(tǒng)控制的時候，對主控協(xié)調(diào)控制的PID參數(shù)和主PID參數(shù)進行優(yōu)化[9-10]，就會提升系統(tǒng)控制的精準性?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)考慮系統(tǒng)的負荷水平和系統(tǒng)在運行時的穩(wěn)定性，對擴展控制站的參數(shù)進行優(yōu)化，加強機組實際運行中的適應(yīng)性。在原有的參數(shù)中降低控制參數(shù)的相對偏差變化率，偏差變化率越小，參數(shù)的偏差越小。對動態(tài)參數(shù)和靜態(tài)參數(shù)同時進行偏差弱化，而這兩種參數(shù)可以根據(jù)實際的情況進行有效切換，PID優(yōu)化機組在變電站輸送電力的時候，將參數(shù)進行快速校正。參考BTU系數(shù)和變電站的歷史數(shù)據(jù)進行校正回路設(shè)置[11-12]，將歷史數(shù)據(jù)和機組的實際控制量進行比較。理論控制系數(shù)和實際控制系數(shù)進行對比，對控制參數(shù)進行優(yōu)化。實際BTU校正系數(shù)是根據(jù)DCS的歷史數(shù)據(jù)得出的。在計算了上述兩個系數(shù)后，實現(xiàn)變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化。

3 系統(tǒng)測試

為了驗證本文設(shè)計的變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制能力，對該系統(tǒng)進行系統(tǒng)測試。證明該系統(tǒng)的功能可以實現(xiàn)。以及系統(tǒng)的性能良好，適用于進行主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制工作

3.1 系統(tǒng)測試環(huán)境

在進行系統(tǒng)測試之前要搭建適合的系統(tǒng)測試環(huán)境，保證系統(tǒng)的軟件運行順暢，系統(tǒng)可以進行正常的開啟和關(guān)閉，系統(tǒng)周圍環(huán)境的溫度和濕度保證需求。變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制之前分散系統(tǒng)的測試已經(jīng)完成，主要設(shè)備到位，消防設(shè)施也完善齊全。測試的參數(shù)如表1所示：

表1 系統(tǒng)測試的設(shè)備和軟件參數(shù)

硬件設(shè)備的熱控設(shè)備是必不可少的測試設(shè)備，保證在系統(tǒng)測試之前變送器和熱控設(shè)備安裝就位，將分散控制系統(tǒng)的線進行連接，保證周圍的溫度和照明環(huán)境符合設(shè)備的運行要求。

3.2 系統(tǒng)調(diào)試

在進行系統(tǒng)測試之前應(yīng)對系統(tǒng)進行調(diào)試，對系統(tǒng)的登錄界面進行登錄權(quán)限測試，檢查系統(tǒng)的調(diào)度登錄端﹑工程師登錄端和操作員登錄端是否合理。對電源﹑測試硬件進行檢查，對設(shè)備的接線進行檢驗，尤其是絕緣設(shè)備的安裝，為了保證系統(tǒng)測試過程的安全，一定要保證絕緣設(shè)備能夠發(fā)揮作用，保障測試人員的安全。

系統(tǒng)的軟件調(diào)試主要是針對主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制的系統(tǒng)操作進行檢查，對于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組態(tài)合理性進行檢查。并進行協(xié)調(diào)控制靜態(tài)測試，調(diào)試系統(tǒng)的軟件直到機組的負荷達到系統(tǒng)運行的水平。

3.3 測試結(jié)果

變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)常見的系統(tǒng)測試通常采用AGC測試方法，在機組協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)上進行裝載能力的測試，裝載能力超過ECR則進入AGC運行模式，在改變協(xié)調(diào)距離的情況下，測試AGC的信號質(zhì)量差。結(jié)果如圖2所示：

圖2 實驗結(jié)果

實驗結(jié)果如圖2所示，在操作距離不斷增加的情況下，系統(tǒng)的信號質(zhì)量差也在不斷地上升，但操作距離達到250m的時候，信號質(zhì)量差在0.7左右，完全符合變電站協(xié)調(diào)控制的AGC測試結(jié)果，符合主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制的要求。

4 結(jié)束語

在經(jīng)濟快速發(fā)展和電網(wǎng)不斷升級的背景下，本文設(shè)計了V變電站主網(wǎng)機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)提升了變電站協(xié)調(diào)控制的信息化程度，提升了電站的控制質(zhì)量，對系統(tǒng)的參數(shù)和指標進行優(yōu)化，推動了變電站的現(xiàn)代化發(fā)展。