哈爾濱地區電網調度仿真培訓及高級計算分析軟件的開發與應用

董平亮/哈爾濱電業局

哈爾濱地區電網調度仿真培訓及高級計算分析軟件的開發與應用

董平亮/哈爾濱電業局

一、前言

現代電力系統的高速發展，使電網的規模越來越大，自動化程度越來越高，同時對電網安全、經濟、優質運行提出來了更高的要求，這些都對調度人員的技術水平要求越來越高，對電網的運行求越來越高，也使得調度員的工作更加繁重，完全靠人的腦力勞動難以勝任，迫切需要有現代化手段，即有效的、具有專家水平的輔助工具。為此哈爾濱電業局與北京龍源電氣公司共同研制開發了哈爾濱地區電網調度仿真培訓（Dispatcher Training System，簡稱DTS）及高級計算機分析軟件，并于1999年6月份開始在哈地調投入運行。目前哈地調已配置了較完備的調度自動化SCADA系統，調度人員實時、準確地掌握了系統運行狀況。在此基礎上，借助于DTS系統及高級計算分析軟件、調度在運行方式分析、故障計算及分析、倒閘操作等方面的工作有了很大提高。

二、哈爾濱地區電網DTS及高級計算機分析軟件功能

地調主要管轄輸變配電系統，地調DTS及高級計算機軟件應用主要模擬電力系統的穩態及電磁暫態過程，而不需要模擬電力系統頻率變化、發電機轉速變化的機電暫態過程。

針對哈地區電網特點，該軟件主要功能如下：

1.在線接口軟件。將DTS及高級計算機分析軟件同調度自動化主站的OPEN-2000系統相連，讀取在線的遙測、遙信量數據，保證了計算的實時性、真實性。

2.網絡拓樸軟件。根據電網中元件的分布與聯通的狀況，及SCADA采集到的各廠站的開關、刀閘狀態，確定全網的電氣聯通情況，將全網劃分為電氣互相分離的若干小網（島），每個島包含若干個由陰抗非零的支路聯通的節點，由此形成了節點、支路、島構成的電力網絡模型，這也是電網分析計算的基礎。

3.動態數據庫。從SCADA系統采集的數據包括靜態數據和動態數據，靜態數據為網絡參數，包括電網元件能數、節點編號等，另一種是狀態量，包括電壓、電流、有功功率、無功功率等。動態數據庫很好地將上述數據編輯、管理，為計算提供條件。

4.動態電網接線圖。具有圖形建模、編輯功能，隨意將各種元件畫在接線圖中，并進行編輯，經過拓樸后可進行潮流計算、故障分析等。

5.在線潮流計算。任意設置線路、變壓器的開停狀態，求出全網的潮流計算分布，給出越限的范圍后，即可算出節點的電壓越限和支路的功率越限，實現了靜態安全分析的一部分功能。

6.狀態估計。解決不良數據、短缺數據問題，使數據庫真實全面。

7.無功控制及優化。為保證電壓水平在允許范圍內的條件下，可計算如何調整有載調壓變和電容器使系統線損最小，以指導電網經濟運行。

改變了過去電網普通變壓器分接頭只根據經驗和本變電所電壓情況來整定現狀，根據無功優化的結果考慮全網的情況，以保證電網電壓有羅好的水平且線損最小。

8.網損計算。計算電網任意時刻的線損情況，分類統計送電線損、配電線損及其他線損以便進行經濟性分析。

9.66 千伏消弧線圈補償度計算。當電網運行方式變化，如線路投切時，電網電容電流會發生變化，消弧線圈補償度也會發生變化。在調整消弧線圈之前即可啟動該軟件進行線路仿真操作，計算消弧線圈補償度的變化并給出可行的調整方案。

10.電力系統故障計算及分析。調度人員對電力系統故障的處理要依據繼電保護動作情況，計算電網任意運行方式下，任意一點短路時，單相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路電流計算，并進行繼電保護行為分析。

11.動態操作票自動生成軟件。操作票自動生成軟件及選項生成軟件可根據當前電網運行方式及操作任務，由人工智能原理開出正確的操作票、檢驗調度員開操作票的能力，并記錄在案。

三、哈爾濱地區電網DTS及高級計算機分析軟件應用

經過近一年的使用，哈地調對上述功能進行了應用，主要用于如下工作：

1.各種運行方式的制定及分析。調度年運行方式編制及日常計劃的安排，涉及大量運行方式的變更，尤其是春、秋檢中主要設備的投停，對系統影響非常大，包括電磁合環、主變并列、變壓器分接頭調整，發電機出力調整，該軟件中“運行方式分析系統”可以對上述各種情況進行詳細計算，包括潮流、網損、無功優化計算等，使調度人員對制定的運行方式有了定量的準確掌握，避免了傳統憑經驗的做法。

2.電網故障計算及分析。調度人員對電力系統故障的處理要依據繼電保護動作情況。對各種故障情況下繼電保護動作行為的分析，單靠人腦無法進行。該軟件中“事故分析系統”能夠對電網任意運行方式下，任意一點發生短路時，單相接地、兩相短路、三相短路的短路電流及主后備保護動作的靈敏度進行計逄，使調度人員對故障后保種保護動作有量的概念。

3.動態操作票自動生成。該軟件中的“操作管理系統”給出了適合各種運行方工蔗糖化的電氣倒閘操作票，可以在屏幕的網絡圖上進行模擬操作，操作規則軟件可判斷模擬操作的正確性。此項功能可對調度員進行培訓、考核，并將考核結果記錄在案，同時對春秋檢的大量操作可省時省力，提高準確性。

4.66 千伏消弧線圈補償度計算。哈地區電網66千伏系統中性點為小電流接地系統，采用消弧線圈補償。復雜的倒閘操作中消弧線圈調整是一項比較繁瑣的計算工作，既要考慮倒閘前后接線方式，又要考慮中間過程。該軟件中“消弧線圈補償度計算”將各運行方式后，即可給出幾種調整方案，使計算簡單、準確。

另外該軟件具有負荷預測功能。目前已在哈地調模擬電力市場負荷預測中補步應用，其結果具有參考、指導作用。

四、哈爾濱地區電網DST及高級計算機分析軟件的特點

經過近一年的使用，該軟件具有以下特點：

1.數學模型精確、實用性強。網絡拓樸、潮流計算、故障計算、網損計算都具有準確的數學模型，因此計算結果與實際非常接近。哈地區電網目前220千伏變電所9座，66千伏變電所127座，其中實現遙測、遙信功能的僅有全部220千伏變電所和24座66千伏變電所，該程序很好地解決了由于在線數據少而引起的計算不收斂或誤差過大的問題，其實用性非常強。

2.界面簡單明了、操作方便。該軟件具有先進的圖形編輯系統及數據管理系統（包括動態數據庫及靜態數據庫）使圖形、數據的修改、增加、刪除、查詢都很方便，畫面清晰，提示明確，操作靈活。

五、結束語

哈爾濱地區電網DTS及高級計算機分析軟件具有準確、靈活的仿真功能，是計算機技術和電力系統理論相結合的成果。哈地調已在電力系統分析計算、運行方式編制、調度員培訓等各方面進行了應用。該軟件對提高哈爾濱電網調度人員的專業技術水平，提高電力系統運行管理水平，具有很大的實際意義，已成為哈地調不可缺少的具有專家水平的輔助工具。由于該軟件具有很好的移植性，因此具有很大的推廣價值。