唐琦

(国网福建省电力有限公司福州供电公司,福建福州 350000)

地区电网调度员仿真培训系统原理

唐琦

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研究仿真系统是为了能适应地区电网现在及未来发展变化的需要,能满足电网调度人员的培训及联合反事故演习需要,能满足运行方式、继电保护等专业人员对电网的进行研究的需求。系统基于已有的EMS系统基础上开发电网仿真培训系统(DTS)。DTS系统可直接取用SCADA系统的实时数据,并提供必要的软件如SCADA数据接口和状态估计程序,与EMS系统实现无缝连接。系统采用开放分布式设计[1],可全面模拟地区电网调度职责范围内的设备,包括:220kV、110kV、35kV、10kV等网架及相关的电力设备及运行情况,可以准确模拟电网在各种运行方式以及事故情况下系统的潮流分布和变化过程,可以准确地模拟各种二次设备的动作过程,实现对调度值班员的培训,以及对电网稳态、暂态过程的分析研究。

电网 调度员 系统原理

DTS系统总体设计目标是仿真系统的真实性、一致性、灵活性、开放性和实用性。仿真范围为地区电网管辖范围,即220kV、110kV、35kV、10kV等电压等级相应的电源及电网运行方式。实际的电网和调度系统,通过远动设备采集电力系统中各电力设备的运行状态(如频率、潮流、电压、开关状态、继电保护信号和事故信号等),通过通信通道送到调度室的实时调度系统上,调度员坐在调度室中,面对由数据采集监控(SCADA)和EMS高级应用软件共同组成的EMS系统,完成对实际电力系统的实时监控和分析决策。而DTS系统就好似实际电网及调度系统的“镜像系统”[2]。

附图1给出了DTS软件系统的结构。其中,“学员台”模拟了控制中心的EMS功能,它一般是由实际EMS软件系统的完整拷贝和模拟的EMS硬件系统所组成。“教员台”则负责实现仿真支持(包括:教员操作台、教案的制作与管理、仿真过程控制、事件处理器、仿真时钟等功能)、电力系统模型、远动系统模型以及仿真运行评估等功能。

在“教员台”上,电力系统仿真服务器负责对电力系统进行仿真,各种仿真功能的时间均严格统一在仿真时钟下。DTS启动初始化时,可在教案库中指定某一教案作为电力系统的运行工况,而电力系统模型按照指定在教案初始条件中的负荷/发电曲线以及指定在事件表中的操作事件等运行工况来运行。各种教案由教案制作与管理模块统一制作和管理。

电力系统模型和事件处理器一起共同构成了电力系统仿真服务器。在正常情形下,事件处理器每隔5秒钟周期性地驱动电力系统模型,来计算系统潮流和周期内的长期动态过程。当有操作或事故等事件发生时,事件处理器完成事件的接收、处理并负责立即驱动电力系统模型的仿真计算,以确保对事件响应的实时性。

图1 DTS软件系统的结构

DTS中的电力系统模型包括稳态模型和动态模型两部分。稳态模型考虑系统操作或调整后电网潮流的变化和系统频率变化,采用动态潮流算法来模拟,不考虑机电暂态过程,可用稳态电量来启动自动装置,并用逻辑方法来模拟继电保护,这种模型考虑了中长期动态过程,主要应用于调度员培训、运行方式安排和反事故演习等。动态模型考虑故障或操作后发电机的机电暂态变化过程,可用暂态变化过程中电量值来启动自动装置和继电保护,这种模型考虑了暂态过程,主要应用于运行方式研究、事故分析和继电保护校核等。

远动系统模型[3]包括:量测、RTU和通道等环节,它根据电力系统中真实的测点分布和量测类型,以模拟的RTU结构,每隔5秒钟从电力系统状态数据库中采集一次遥测、遥信等数据,逼真模拟运动系统各环节对数据采集结果的影响,并通过网络通讯以死区传送或变位传送的方式向“学员台”发送采集数据,同时接收和处理由“学员台”下达的遥调／遥控命令,通过事件处理器,作用到电力系统模型上。

仿真运行评估系统,可以实现培训评估:报告系统的功率、电压、电流和频率越限的情况、失电情况、网损情况等,以供教员在评估学员水平时参考,并提供新颖的培训评估打分功能,教员可根据培训教案的难易确定基准分,计算机根据培训过程中电网运行的误操作情况、供电可靠性、安全性、电能质量、经济性等几个方面的调度失误自动分门别类打分,并给出评估报告。

本文通过研究地调在调度管理职能与日常工作、电网结构和运行特点等方面,开发面向地区电网的DTS系统。所开发的系统由支撑系统、电力系统模型、教学员系统和控制中心模型等4部分组成,该系统在功能、算法和应用方法等方面都具有重要的地区电网管理的特色。本系统可以模拟电力网络、用户界面及电力系统行为,从而为调度员实践在系统正常、异常运行操作提供一个逼真的模拟环境。它还可用于调度员深造、工程研究、电力系统模型研究、各项离线的EMS功能以及操作步骤的预演、日常事故预想的演练等等。

[1]贾建赴,李井阳,魏众.吉林省电网仿真培训系统设计[J].吉林电力,2000(4):15.

[2]阎晓丁,于志新,荆宇,刘海生,等.调度员培训仿真系统的功能要求和设计原则[J].河北电力技术,2003(3):22.

[3]吕利军,刘志伟,杨建荣等.大同电网调度员培训仿真系统的建设[J].山西电力,2004(8):68.