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1、智能变电站架构下的低频低压减载装置技术思路 .第卷 第期电力系统自动化 .年月日:./智能变电站架构下的低频低压减载装置技术思路李祝昆,宣筱青,叶振风,李雪明南瑞集团公司国网电力科学研究院,江苏省南京市摘要:传统低频低压减载装置出口回路采用开环控制,无法识别所切线路状态引起的隐性故障,且不具备精确切负荷功能。在对目前工程上应用的低频低压减载装置功能分析的基础上,解释了传统变电站中减载装置精确切负荷功能及识别线路状态在工程上不可行的原因。在智能变电站的架构下,通过接入通用面向对象变电站事件解决装置无法识别线路状态的问题;同时拓展的应用范围,运用传送线路功率,提出了一种实现精确切负荷功能的新方法,
2、满足低频低压减载装置技术升级的要求。关键词:低频低压减载;隐性故障;精确切负荷; ;通用面向对象变电站事件扩大,这一技术缺陷也对装置提出了第点技术要引言求,即能识别所切线路状态引起的隐性故障,当有被低频低压减载装置作为电力系统安全稳定自动切线路退出运行时,装置能智能地选择其他相应线控制的最后一道防线,保证了电力系统承受大扰动路代替退出运行的线路。时的安全要求,防止事故扩大,避免系统崩溃。文这点技术要求是电力系统安全稳定控制技术献研究了切负荷控制的负效应及其机理,发现切发展对装置性能的内在要求。其中第点技术要负荷控制的负效应与系统负荷特性、工况、故障等众求,站问数据传输功能可以借鉴现有稳定控制装
3、置多因素相关;文献指出了传统低频低压减载装置的技术成就,且目前各种规模的区域稳定控制系统孤立地处理低频切负荷、低压切负荷也已投入现场运行多年,具备了高可靠性及安全的重大缺陷,提出了与综合性,这保证了将来低频低压减载装置在站间数据协调控制的研究方向;文献提出了一种综合电传输功能的实现上没有任何技术难度。而在传统变压、频率、有功变化量的减负荷控制方法;文献提电站的架构下,后面点技术要求的实现面临较大出了一种基于多代理技术实现多个就地减负荷控制的工程难度,无法实现大面积的推广。装置协调动作的方法。基于 标准的智能变电站的出现,改这些研究从不同方向得出需要从系统层面来协变了二次设备获取信息的方式。本文
4、在介绍目前应调处理低频低压减载控制,以实现最优控制的技术用的低频低压减载装置现状的基础上,分析了传统演变路径。而这一技术方向在厂站端对低频低压减变电站精确切负荷功能及识别线路状态技术上不可载装置提出了更高的技术要求,主要集中在以下行的原因。在智能变电站的架构下,通过接入通用点:低频低压减载装置需具备站问数据传输功面向对象变电站事件解决识别线路状态能,能将本站电气量频率、电压及功率上送及接收的问题,拓展的应用范围,提出了一种能控制命令;装置需具备精确切负荷功能,能根据功够实现精确切负荷功能的新方法,以满足未来系统率数值或整站负荷比例来选择相应的被切线路,做层面低频低压减载的需求,符合低频低压减载
5、装置到按容量切负荷。技术升级的要求。低频低压减载装置目前在跳闸出口部分仍然采用开环控制,这种控制方式导致装置可能切除一些 低频低压减载装置的现状及不足已退出运行的线路,由于欠切负荷而导致电网故障目前,变电站内低频低压减载功能的实现方式可以分为种:通过低频低压减载装置实现;通收稿日期:? ;修回日期:?。 过线路保护实现分布式低频低压减载功能。以某个国家电网公司大电网重大专项资助项目?典型的 变电站为例,其一次接线如图所。示,以此说明这种减载方式的技术特点。? ?万方数据力 动电 系 统 自 代进线 进线 图 某 变电站电气接线图.低频低压减载装置 方案是,不使用专门的低频低压减载装置而是采用线
6、以图所示的 变电站为例,低频低压减 路保护来实现低频低压减载的功能,也有大范围的应用。在线路保护中整合低频低压减载的功能,根据低载装置接入变电站 母线电压,计算母线的电压、频率,按动作轮次分为基本轮与特殊轮通过出 频低压切负荷轮次动作及延时定值,整定到每回线路的保护装置上,当本回线路上的频率或电压低至设定口定值配合出口压板来切除变电站 与电压等级的出线,不采集出线的功率和状态。低频减 值且满足延时后,切除本回线路。分布式减载面临不载的基本轮轮次快速动作的可为轮,另设长 同保护装置间定值整定的配合问题,电网结构变化或延时的特殊轮。基本轮的任务是尽快制止各种功 减载策略的变化会带来定值管理难度的加
7、大。率缺额引起的频率下降;特殊轮的任务是基本轮动作 针对低频低压减载技术升级的点要求,发现这后,避免系统频率长时间悬停在较低值处?。低压 种完全分布式的低频低压减载方式无法满足未来系减载的动作轮次与低频减载类似。 统层面低频低压减载需求。系统内不同节点间电气针对装置升级的点技术要求,首先,装置除了 量存在相互耦合影响,系统频率电压紧急控制技术的发展方向也必定是在综合系统各节点信息的基础上接入 母线电压外,还应接入进线,的电压和电流,以获得整站的电压、频率及功率,来进 形成的反馈控制,这种分布式减载不满足反馈控制原行低频低压的判断和满足信息上送的要求。第二,为 理,也不是技术的发展方向,如需升级
8、,必然需要增加和 能集中所有线路保护信息的这样一个装置,而增加的满足精确切负荷的要求,装置需要接入这个装置与低频低压减载装置在功能上是重叠的,这等级所有出线的电压和电流来计算线路功率。第三,为了识别线路状态,装置还需接入线路断路器 也正是未来低频低压减载装置需要实现的功能。状态。如上文所述,在传统变电站架构下,此方案无智能变电站架构下的低频低压减载装置法推广的原因就在于接线过多:首先,回出线的跳闸回路需要从主控室接到保护小室,需要根导线; 智能变电站以高度可靠的智能设备为基础,其通另外,以接入段 母线电压、回 进 信网络与系统符合 标准,按结构分为过程线电压和电流、回出线的电压和电流为例,就需
9、要 层、间隔层和站控层。各层次内部及层次之间采用高速网络通信,站内不同设备间的信息交互由硬接线改根芯电缆、根芯电缆,总计根导线需接为的应用。某个装置接入网后,会进端子排。在不计及装置其他接线的情况下,此接人规模就已经远远超过单柜接线极限,有些规模更大的 将装置当前状态合成数据集,没有事件站需要的接线相应会更多。低频低压减载装置作为 发生时,一般以丁。为时间间隔发布信息,即心跳报文,其他装置通过订阅控制块来获保证电力系统安全稳定的第三道防线的二次设备,实得该装置信息;当数据集发生改变,即有事件发生时,际运行中动作的概率很小,从而此种技术升级带来的性能优化不能被工程应用所接受,无法大规模推广。 装
10、置会马上发送该数据集的所有数据,然后按时问间.分布式低频低压减载 隔,发布第及第帧,第帧时间间隔为丁:,第目前应用的低频低压减载装置在变电站中实际 帧时间间隔为,后续报文以倍的规律逐渐增加,应用时,由于出口回路接线复杂,一种经济性更好的 最后报文恢复心跳报文,如图所示“。一一万方数据?智能电网? 李祝昆,等 智能变电站架构下的低频低压减载装置技术思路正常运行期间,并不需要这些信息。因此,可以采用一种使用网传送线路功率的方法。首先,将传输时间一事件线路有功功率添加进保护装置数据集中,通过图 传输时间网向外发布,低频低压减载装置通过订阅.控制块获得线路功率。以一包存储容量为的控制块为例,减载装置同
11、时订阅仍以图变电站为例,在智能变电站框架下,目个二次设备的控制块,且以每个控制块前的低频低压减载装置仍然沿用了之前的技术架构,同样不具备精确切负荷功能及对出口的闭环控制,只 的发送时间间隔均为 最小时间间隔来测算,是对外接口有变化:对后台的通信协议升级,能支持 这种极端情况下减载装置对交换机的通信速率要求为. /,目前工程应用速率为 /的制造报文规范协议;采样通过光?纤接人 交换机可以满足通信要求,且能有一定冗余,这保证母线合并单元发送的格式的采样报文;跳闸通过接入网出口取代 了在硬件层面通过网来获取线路功率信息原有硬接线。 是可行的,下面结合发布机制在软件层面确定具体实行方法下面所述方法不影
12、响保护装置原有为满足低频低压减载装置技术升级要求,可以采逻辑。用以下做法:通过网订阅线路保护及相应智能终端信息,获得线路相关状态,智能选择被切线路, 装置正常运行期间,线路保护发布数如需获得线路功率,按直接采样方式,需要接人每条 据集中的功率信息且并不需要实时更新,设变化幅度线路的合并单元。这种获得线路功率的方法与传统 超过%才更新,以防止由于功率的变化导致保护装变电站下的装置并无本质区别,只是将电缆换成光 置频繁促发的情况发生。纤,同样面临规模大、接线复杂的弊病,低频低压减载 低频低压减载装置启动后,通过网发装置如此大的建设规模,带来成本高、后期维护难度 布一布尔型控制字置到线路保护装置,线
13、路大的缺点,运行维护单位是否愿意接受此种方式是该 保护装置接收后,确认进入减载装置,启动事件状态。方案工程应用是否可行的最大不确定性。如用网络 保护装置收到减载装置启动信息后,当功率变采样,按每周期点采样率且一帧采样报文化幅度超过%时,更新控制块中的功率信来测算,条线路采样通信要求速率为. /, 息,确保减载装置能收到线路实时的功率信息。/速率的交换机端口最大也只能容纳条 低频低压减载装置启动返回后,通过线的数据,从成本与速度两方面考虑,目前应用的交 网发布同一布尔型控制字置到线路保护装换机的通信速率一般为 /还无法支撑变 置,线路保护装置接收后,恢复正常运行状态。电站内采样报文的网络通信。交
14、换机的核心部件是 通过上述工程实用的方法,使低频低压减载装置半导体,其决定了交换机的发展,也必将遵循半导体 在保持现有接线规模的基础上,满足电力系统安全稳的发展规律?摩尔定律。随着时间的推移,当未来 定控制技术发展对装置性能的要求:通过采集母线更高速率的交换机的价格降到可接受的水平时,也可 电压及进线电压和电流获得整站电气信息,供本地逻以考虑采用网络采样的方式直接获取线路的功率信 辑判断及信息上送;通过订阅信息获得线息。 路状态,智能选择被切线路;运用网传送目前应用的交换机还不能支持低频低压减载装 线路功率,能够做到精确切负荷。置的网络采样需求,考虑运用信息来传输线结语路功率信息。首先,对低频
15、低压减载装置需采集的信息进行分类,以图所示的变电站为例,可分为类: 传统变电站中,限于接线规模,识别线路状态、精进行逻辑判断及需要上送的数据,这类信息需要接 确切负荷功能无法在低频低压减载装置中大规模应收 母线电压和两回 进线的电压和电 用。智能变电站的架构为低频低压减载装置的性能流采样数据,以获得整站的频率、电压和有功功率; 提升提供了很好的平台,文中提出的扩展应线路状态、智能终端信息,这些状态信息可通过 用范围来提升减载装置的性能,成本低且易于工程实网接人;所有 和 出线的有功 现;结合智能变电站具备的在线更新定值的功能。使功率。 减载装置能够直接在线更新电网低频低压减载方案这些出线的功率
16、信息,实际上只在低频低压减载的切负荷比例定值,快速适应电网结构变化,大大降装置动作、需要精确切负荷时才有意义,在减载装置 低调度定值管理难度;能够满足未来系统层面低频低一?万方数据, 力动 化电 系 统 自. , , ,压减载的技术需求,具有工程大规模推广的应用前 / ? .景。系统级低频低压减载的实时精确控制作为一个 .,:系统工程,在结合智能变电站、在线稳定控制、多代理宋锦海,余文杰,宣筱青,等.适应特高压互联电网的安等技术的基础上,推进系统级低频低压减载实时精确全稳定控制平台研制.电力系统自动化,:卜., , , .控制的工程化应用仍是未来研究的难点。智能变电站的出现改变了站内二次设备获
17、取信.息的方式,其分层、层间网络通信的架构使变电站内,:?.的二次设备联成一体,如何运用智能变电站的技术来李雪明,姬长安,戴永荣,等.西北一华中直流背靠背联网稳定控整合提升二次设备的性能将是未来一段时间内研究制系统的设计与实施.电力系统自动化,:?.的重点。/ .?第部分:变电站和馈线设备的基本通参考文献信结构:抽象通信服务接口./ 电力系统自动低频减负荷技术规定.北/ ?电力系统安全稳定控制技术导则.北京:中京:中国电力出版社,.国电力出版社,.韩英铎,闵勇,洪绍斌.复杂扩展式电力系统低频减载方案设计任先成,薛禹胜, ,等.低频低压切负荷的控制负效应及.电力系统自动化,:?.其机理.电力系统
18、自动化,:., , , .?.,:.,:?.薛禹胜,任先成, ,等.关于低频低压切负荷决策优化协./ 第 部分:特定通信服务映射调的评述.电力系统自动化,:?.对?和?及/ ?映射., . , , ./ ,.李祝昆一,男,通信作者,硕士,工程师,主要研究:一.方向:电力系统安全稳定控制。:.侯玉强,方勇杰,杨卫东,等.综合电压频率动态交互影响的自动.减负荷控制新方法.电力系统自动化,:. , , ,宣筱青一,男,高级工程师,主要研究方向:电力系 统安全稳定控制。 .叶振风一,男,工程师,主要研究方向:电力系统安,:?.全稳定控制。侯玉强,方勇杰,杨卫东,等.基于多代理技术的低频低压减负荷编辑孔丽蓓控制.电力系统自动化,:., , ,: , . .【 .?. , . , ,.?: ; ; ; 一?万方数据
