基于PI數據庫的低頻減載在線監測及輔助分析系統

鄭春瑩，龔向陽，李豐偉

（寧波電業局，浙江 寧波 315010）

0 引言

電網發生惡性頻率事故時，低頻減載裝置能按頻率下降情況自動切除部分次要負荷，使頻率迅速恢復到正常或接近正常水平，是確保電網安全運行的重要防線。調度部門制定的低頻減載分配方案應滿足任何運行條件下的低頻減載投入率均在合格范圍并保證減載地的分布合理。浙江省電力公司頒發的《2010年浙江電網按頻率減負荷分配方案的通知》中規定，各輪次負荷投入率控制在100%～140%。

近年來寧波電網建設力度加大，主網及配網的接線變化頻繁。同時，電網的聯絡越來越強，負荷轉移頻繁，不同輪次間的負荷轉移極易造成低頻減載配置容量不足或超限，尤其是寧波電網對低頻減載的監測僅限于每月15日5點與10點的典型日斷面數據，未能實時全面地反映電網的低頻減載配置情況，給電網運行帶來一定的安全隱患。

寧波電網以220kV接入的電廠較多，電源支撐比較薄弱，因此要考慮“N-1”后電廠帶部分變電站形成小系統運行的可能性。從增強小系統運行可靠性的角度出發，需要在正常運行方式及檢修運行方式下對特定區域的低頻減載配置容量進行監測和分析。為此，開發了基于PI數據庫的寧波電網低頻減載在線監測及輔助分析系統，加強對低頻減載的分輪次分區域監測，為檢修運行方式提供輔助決策。

1 系統構架及界面

1.1 系統結構

系統采用4層結構設計，由客戶層、應用層、業務邏輯層、數據源層組成。系統架構如圖1所示。

圖1 系統架構

（1）客戶層：通過客戶端瀏覽器和客戶端實時告警系統，負責處理與用戶（地調用戶、縣調用戶）之間的交互。

（2）應用層：包括了系統的所有業務模塊，如參數設置、檢修設置、實時在線監測、實時告警、各類報表等。

（3）業務邏輯層：是基于應用層各業務模塊的邏輯算法，通過系統服務端和在線報表平臺基礎框架，提供上下層之間的數據處理和轉發。

（4）數據源層：實時數據存儲于PI數據庫，邏輯關系型數據存儲于SQL關系型數據庫，分別通過API與ADO.net技術獲取數據。

1.2 系統界面

系統的界面友好，能夠在Web首頁實現寧波電網低頻減載分輪次分區域的實時監測，顯示內容包括：

（1）寧波全網各輪次實時投入負荷和投入率，共8個輪次。

（2）當日各輪次負荷投入率曲線和統調負荷曲線對比圖。

（3）指定某個分區，顯示該縣（市、區）各輪次的投入負荷以及所占負荷比。

（4）通過選擇變電站，顯示該變電站區域的各輪次負荷與所占負荷比。

（5）按給定的區域、變電站和整定值，顯示各變電站低頻減載投入線路的實際負荷明細。

2 系統功能

2.1 低頻減載計劃的智能分析

利用系統的智能分析功能，依據各變電站的負荷特性，制定低頻減載各輪次切負荷計劃方案，科學分配各種負荷特性的變電站和線路，并通過模擬驗證方案的可行性，保障低頻減載各輪次計劃的合理性。

系統提供任意給定時間段的歷史斷面數據匯總，生成各輪次的低周投入率曲線，并與總負荷曲線進行比較。該時間段可以是一天，如春節、國慶等特殊節假日，也可以是一個月。圖2所示為某年9月的49.00 Hz/20 s輪次投入率曲線。

圖29月低頻投入率

通過對長時間段的歷史投入率的統計分析，可以比較客觀地反映該輪次總體投入率。例如對圖2所示的49.00 Hz/20 s輪次九月份全月投入率數據進行分析，認為該輪次分配方案總體投入率偏高，計劃退出110kV莊橋變電站低頻減載線路。模擬莊橋變電站低頻退出后的該輪次9月投入率曲線見圖3，可見莊橋變電站低頻減載退出后該輪次負荷投入率有所下降，但仍保持在合格范圍，并未越下限，故此方案是可行的。

圖3 調整后的9月低頻投入率

此外，由于該系統提供了完善的計算功能，可以統計任意指定區域的投入負荷比，在制定低頻減載分配方案時能參考各供區負荷，按負荷比例調整，如按每個縣局占全網的負荷比或每個220kV變電站占全網的負荷比來分配各區域的低頻投入負荷。

2.2 孤島系統的輔助決策

在電力系統發生故障造成部分線路停運時，某些區域會失去與主網的聯系，形成孤島系統。如孤島內的電廠發出的有功無法滿足負荷需求，就需要進行切負荷操作。此時，原有的智能分配計劃可能無法滿足實際需求，需要通過系統的輔助決策功能為調度操作提供幫助。

對于孤島系統，如何將所有線路合理地劃分成若干個輪次進行切負荷，是低頻減載的關鍵所在。利用基于PI數據庫的低頻減載在線監測及輔助分析系統，可以查看各輪次中上述特殊供電區域變電站線路的負荷投入率，輔助運行人員對孤島系統各輪次低頻減載計劃進行優化。

例如在檢修方式下寧波電網故障時，有可能造成華舜電廠帶220kV通濟、陽明、溪鳳3個變電站孤島運行。當區域負荷超電廠供電能力時，低頻減載必須匹配動作，故對該區域的低周配置容量要進行監測。如2010年10月15日10∶00，通濟、陽明、溪鳳3個變電站供區負荷為545.36 MW，該區域低周投入統計如表1所示。

表1 通濟、陽明、溪鳳區域低頻減載統計

2.3 負荷投入率的實時預警

系統能對負荷投入率超上/下限的輪次提供實時告警，使運行人員能及時發現異常。通過系統設置越限門檻值，一般留有2%～3%的裕度。

2.4 臺帳、報表的自動建立和維護

通過設置所轄區域內每個變電站每條線路的低頻減載裝置投入和結束時間，可以實現低頻減載裝置臺帳的自動建立和維護，還能自動生成多種類型的低頻減載統計報表，滿足多種分析需求和上報需求，節省了大量人力。

對每條線路設置減載投入和結束時間，有助于保存歷史數據時自動去掉新增的變電站和線路，從而獲取正確的歷史斷面數據。對低頻線路區域進行設定，可為特定區域的低頻投入容量統計提供可能。對于縣調用戶，通過CIM中的線路名稱編號和E文件（由SCADA系統向PI系統傳輸實時數據的統一格式文件）中的測點編號實現自動關聯，避免了人工搜索測點號，使系統維護變得簡單直觀，便于該系統的推廣應用。

2.5 檢修計劃的負荷投入率預測

當供電系統檢修時，應確保低頻減載仍滿足浙江省電力公司的考核要求（負荷投入率在100%～140%）。通過本系統的檢修預測功能，可將調度部門制定的月度檢修計劃導入系統，根據實際檢修時間確定基準時間，并依此自動計算負荷投入率。如果預測值與考核要求存在偏差，則提示調度部門調整檢修設置，從而避免因同一時間同一輪次變電站檢修過于集中造成投入率偏低。

例如，某110kV變電站需要在11月10-13日因檢修而全部停運，則可采用9月20-23日為基準時間的數據計算得出負荷投入率（見表2）。計算方法為：以9月20-23日中每天的某一個時間斷面數據為依據，減去該變電站所有的低頻線路負荷。若某一天的負荷投入率過低（＜100%)，在報表中（見表3）就會以藍色字體顯示，說明該次檢修設置不夠合理，可以考慮投入檢修備用容量。若投入率過高（＞140%），則以紅色顯示。

表2 9月20-23日48.75/0.5輪次的基準數據

3 結語

低頻減載裝置在線監測及輔助分析系統建立在PI實時數據庫系統基礎上，提供了Web顯示、調度參數管理、線路管理、月度維護計劃導入管理、實時告警、報表系統等模塊。調度運方人員通過該系統可以方便地進行電網運行方式、檢修方式的制定及安排，監控電網運行各項數據并進行分析及調整。從業務層面上來說，該系統是一個行之有效的輔助工具，極大地提高了運行人員低頻減載業務的日常維護和管理的效率。

表3 低頻減載檢修預測表

該系統為下年度各輪次低頻線路的分配提供了理論依據，同時為寧波電力主網的安全穩定運行、防止事故的擴大提供了重要的保證。

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