淺談鋁電網電力調度中心建設

趙勇 田家運 趙洪山 崔剛

摘要：文章以某公司鋁電項目調度中心工程為背景，該公司鋁電項目本期新建、擴建電廠各一座，新建330kV變電站一座，330kV開關站一座，110kV變電站兩座，330kV電解鋁整流變電站兩座，電力調度中心一座，形成了集發輸配用為一體的鋁電網結構。其中電力調度中心集成了5個系統平臺，實現對該公司鋁電網各參數的實時監控、正常狀態下的電力調度以及非正常狀態下電網安全穩定控制。

關鍵詞：鋁電網；電力調度；安全穩定控制

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）35-0081-02

該公司鋁電網電力調度中心涵蓋了能量管理及電能質量監測系統、電網安全穩定控制及保護信息系統、調度管理信息系統、電能量計量系統、智能輔助綜合監控及大屏幕顯示系統等5個系統平臺。

1 能量管理及電能質量監測系統

1.1 能量管理系統（EMS）

能量管理系統（以下簡稱EMS系統）采用“一個平臺、多個應用”的系統設計進行構建，一個平臺是指一個適用于調度中心內各種實時應用功能的系統支撐平臺，也稱為基礎平臺，多個應用是指在這個平臺之上構架相關的各種應用，如SCADA子系統、變電站集中監控、調度員培訓仿真（DTS）、自動發電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）、網絡分析（狀態估計、調度員潮流、短路電流計算、靜態安全分析、靈敏度分析、系統負荷預報與母線負荷預報）等內容。

EMS系統內部結構采用分布式開放局域網交換技術，雙重化冗余配置，由100/1000M主干局域網交換機及人機交換機的二層結構組成。從功能上，系統劃分為安全I區、安全Ⅱ區和安全Ⅲ區，安全I區和安全Ⅱ區之間通過橫向隔離防火墻互聯，安全I區和安全Ⅲ區之間通過正向物理隔離相連。EMS系統網絡的組織充分考慮信息流和實時性能要求，采用雙網配置，正常情況下，雙網采用負荷平衡工作方式，一旦某一網絡出現故障，另一網就完全接替全部通信負荷。EMS系統同時支持遠方診斷，提供圖形化遠方維護工具，系統通過撥號認證裝置進行遠方維護接入，保證滿足二次安防要求，從而提高了維護響應的及時性，免去了維護人員的來回奔波。

EMS系統與鋁電網各電廠、變電站、開關站、電解鋁整流變電站的通訊采用一路數據專線和一路調度數據網方式：數據專線采用IEC60870-5-101規約；調度數據網采用IEC60870-5-104規約。EMS系統可以同時監控鋁電網各廠站的頻率、電壓、電流、有功、無功、功率因數、溫度等參數，具有很高的實時性。

1.2 電能質量監測系統

電能質量監測系統可顯示所有電能質量實時數據列表、波形、矢量圖、頻譜（帶方向），包括2～31次諧波相角、功率、功率因數、電壓、電流各序分量等完整的數據顯示及分析。

2 電網安全穩定控制及保護信息系統

2.1 電網安全穩定控制系統

該公司鋁電網系統負荷由動力負荷和電解鋁負荷兩部分組成。電解鋁的輔助設施需要動力負荷，電解鋁負荷啟動前先啟動動力負荷，只能在電解鋁負荷退出后才能停運動力負荷，動力負荷以感應電動機為主。電解鋁負荷特性表現為恒功率，對交流電壓和頻率的變化很不敏感。

綜合考慮電解鋁負荷和機組投產進度，安排如下典型運行方式，最終實現年產電解鋁2×45萬噸，具體如表1

所示。

考慮到鋁電網在實際運行中可能出現線路故障、機組脫網、負荷退出等情況，造成鋁電網功率擾動，為了保證電解鋁正常運行，需要在以上7種運行方式下考慮鋁電網的安全穩定控制，優先考慮機組自身的一次調頻及調壓能力以及該公司電網旋轉備用電源對鋁電網的支撐作用，完成該公司電網對鋁電網的負荷轉帶，若執行負荷轉帶措施后仍導致頻率跌落，采取“先轉帶再壓負荷”的原則，極端嚴重故障下，采取負荷側深度調節，待故障清除后重新恢復對電解鋁供電，以保證鋁電網穩定運行，提高電網抵御事故沖擊的能力。

安全穩定控制系統由電解鋁供電系統安全穩定特性分析、穩定控制集中管理系統、主站安穩裝置、子站安穩裝置、切機執行站安穩裝置和切負荷執行站安穩裝置組成，安控管理主站系統與各廠站穩控裝置通過分布式網絡連接，通過交換機和以太網轉換器集中后進行統一監控和管理。

考慮到甘肅地區風電、太陽能發電等清潔能源豐富，未來也可能接入到該公司鋁電網之中，鋁電網安全穩定控制系統將會發揮更大作用。

2.2 保護信息系統

保護故障信息管理功能，系統應采用IEC61970和IEC61850標準建模，具備IEC60870-5-103通訊規約功能。實現與EMS系統的圖形、模型以及數據庫的共享，最大限度地減輕保護故障信息管理功能的維護工作量。

3 調度管理信息系統

調度管理信息系統（以下簡稱OMS系統）主要包括設備運行管理、設備檢修管理、電網運行管理、應急預案管理、事故報告管理、運行方式管理、運行值班管理、電網運行信息等。

OMS系統具有良好的人機界面和充分的可擴展性，方便調度值班人員和運行檢修人員查詢所需信息，并按照鋁電網管理流程實現電力調度、現場操作、運行管理等日常工作的規范化和標準化。

4 電能量計量系統

電能量計量數據是電網運行中的重要參數，通過對電能量計量數據的分析可以了解到電力系統內各間隔數據的用電情況，對改善電網質量、進行無功補償、設備升級改造，節能減排都具有重要意義。

電能量計量系統可接入32個廠站，960塊電能表，對每塊表可以做到整點、半點或每15分鐘的數據采集，擁有豐富的報表功能，可以方便運行人員設置各種數據比較和分析。

5 智能輔助綜合監控及大屏幕顯示系統

5.1 智能輔助綜合監控系統

智能輔助綜合監控系統以視頻監控為核心，集成環境監控、安全預警、火災報警、消防系統，采用統一技術手段實現調度中心樓內智能運行管理；視頻監控系統與調度自動化系統互動，可以自動控制現場的攝像機。

5.2 大屏幕顯示系統

大屏幕顯示系統采用3行×12列（共計36塊）60英寸超窄邊DLP拼接單元拼接而成，精確顯示系統采集的多種各設備運作狀況與實時信息，同時可以分區或整屏顯示鋁電網相關信息。

6 結語

5個系統平臺在該公司充分發揮了作用，實現對鋁電網24小時實時監控，為調度人員調度指令的下達提供便利，規范調度操作流程，在電網出現故障或者機組甩負荷時能夠快速準確地保持鋁電網穩定，防止造成重大損失。

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作者簡介：趙勇（1983—），男，國電南瑞科技股份有限公司助理工程師，研究方向：變電站綜合自動化研究和項目管理；田家運（1984—），男，國電南瑞科技股份有限公司助理工程師，研究方向：變電站綜合自動化研究和項目管理。