地區電網調度員仿真培訓系統原理

唐琦

(國網福建省電力有限公司福州供電公司,福建福州 350000)

地區電網調度員仿真培訓系統原理

唐琦

(國網福建省電力有限公司福州供電公司,福建福州 350000)

研究仿真系統是為了能適應地區電網現在及未來發展變化的需要,能滿足電網調度人員的培訓及聯合反事故演習需要,能滿足運行方式、繼電保護等專業人員對電網的進行研究的需求。系統基于已有的EMS系統基礎上開發電網仿真培訓系統(DTS)。DTS系統可直接取用SCADA系統的實時數據,并提供必要的軟件如SCADA數據接口和狀態估計程序,與EMS系統實現無縫連接。系統采用開放分布式設計[1],可全面模擬地區電網調度職責范圍內的設備,包括:220kV、110kV、35kV、10kV等網架及相關的電力設備及運行情況,可以準確模擬電網在各種運行方式以及事故情況下系統的潮流分布和變化過程,可以準確地模擬各種二次設備的動作過程,實現對調度值班員的培訓,以及對電網穩態、暫態過程的分析研究。

電網 調度員 系統原理

DTS系統總體設計目標是仿真系統的真實性、一致性、靈活性、開放性和實用性。仿真范圍為地區電網管轄范圍,即220kV、110kV、35kV、10kV等電壓等級相應的電源及電網運行方式。實際的電網和調度系統,通過遠動設備采集電力系統中各電力設備的運行狀態(如頻率、潮流、電壓、開關狀態、繼電保護信號和事故信號等),通過通信通道送到調度室的實時調度系統上,調度員坐在調度室中,面對由數據采集監控(SCADA)和EMS高級應用軟件共同組成的EMS系統,完成對實際電力系統的實時監控和分析決策。而DTS系統就好似實際電網及調度系統的“鏡像系統”[2]。

附圖1給出了DTS軟件系統的結構。其中,“學員臺”模擬了控制中心的EMS功能,它一般是由實際EMS軟件系統的完整拷貝和模擬的EMS硬件系統所組成。“教員臺”則負責實現仿真支持(包括:教員操作臺、教案的制作與管理、仿真過程控制、事件處理器、仿真時鐘等功能)、電力系統模型、遠動系統模型以及仿真運行評估等功能。

在“教員臺”上,電力系統仿真服務器負責對電力系統進行仿真,各種仿真功能的時間均嚴格統一在仿真時鐘下。DTS啟動初始化時,可在教案庫中指定某一教案作為電力系統的運行工況,而電力系統模型按照指定在教案初始條件中的負荷/發電曲線以及指定在事件表中的操作事件等運行工況來運行。各種教案由教案制作與管理模塊統一制作和管理。

電力系統模型和事件處理器一起共同構成了電力系統仿真服務器。在正常情形下,事件處理器每隔5秒鐘周期性地驅動電力系統模型,來計算系統潮流和周期內的長期動態過程。當有操作或事故等事件發生時,事件處理器完成事件的接收、處理并負責立即驅動電力系統模型的仿真計算,以確保對事件響應的實時性。

圖1 DTS軟件系統的結構

DTS中的電力系統模型包括穩態模型和動態模型兩部分。穩態模型考慮系統操作或調整后電網潮流的變化和系統頻率變化,采用動態潮流算法來模擬,不考慮機電暫態過程,可用穩態電量來啟動自動裝置,并用邏輯方法來模擬繼電保護,這種模型考慮了中長期動態過程,主要應用于調度員培訓、運行方式安排和反事故演習等。動態模型考慮故障或操作后發電機的機電暫態變化過程,可用暫態變化過程中電量值來啟動自動裝置和繼電保護,這種模型考慮了暫態過程,主要應用于運行方式研究、事故分析和繼電保護校核等。

遠動系統模型[3]包括:量測、RTU和通道等環節,它根據電力系統中真實的測點分布和量測類型,以模擬的RTU結構,每隔5秒鐘從電力系統狀態數據庫中采集一次遙測、遙信等數據,逼真模擬運動系統各環節對數據采集結果的影響,并通過網絡通訊以死區傳送或變位傳送的方式向“學員臺”發送采集數據,同時接收和處理由“學員臺”下達的遙調／遙控命令,通過事件處理器,作用到電力系統模型上。

仿真運行評估系統,可以實現培訓評估:報告系統的功率、電壓、電流和頻率越限的情況、失電情況、網損情況等,以供教員在評估學員水平時參考,并提供新穎的培訓評估打分功能,教員可根據培訓教案的難易確定基準分,計算機根據培訓過程中電網運行的誤操作情況、供電可靠性、安全性、電能質量、經濟性等幾個方面的調度失誤自動分門別類打分,并給出評估報告。

本文通過研究地調在調度管理職能與日常工作、電網結構和運行特點等方面,開發面向地區電網的DTS系統。所開發的系統由支撐系統、電力系統模型、教學員系統和控制中心模型等4部分組成,該系統在功能、算法和應用方法等方面都具有重要的地區電網管理的特色。本系統可以模擬電力網絡、用戶界面及電力系統行為,從而為調度員實踐在系統正常、異常運行操作提供一個逼真的模擬環境。它還可用于調度員深造、工程研究、電力系統模型研究、各項離線的EMS功能以及操作步驟的預演、日常事故預想的演練等等。

[1]賈建赴,李井陽,魏眾.吉林省電網仿真培訓系統設計[J].吉林電力,2000(4):15.

[2]閻曉丁,于志新,荊宇,劉海生,等.調度員培訓仿真系統的功能要求和設計原則[J].河北電力技術,2003(3):22.

[3]呂利軍,劉志偉,楊建榮等.大同電網調度員培訓仿真系統的建設[J].山西電力,2004(8):68.