江苏电网在线动态安全评估系统及应用研究

2017-04-14王大江江叶峰仇晨光葛亚明胡昊明程锦闽国网江苏省电力公司电力科学研究院江苏南京03国网江苏省电力公司电力调度控制中心江苏南京004

电力工程技术 2017年2期

王大江，江叶峰，仇晨光，葛亚明，胡昊明，程锦闽（.国网江苏省电力公司电力科学研究院，江苏南京03；.国网江苏省电力公司电力调度控制中心，江苏南京004）

江苏电网在线动态安全评估系统及应用研究

王大江1，江叶峰2，仇晨光2，葛亚明2，胡昊明1，程锦闽2
（1.国网江苏省电力公司电力科学研究院，江苏南京211103；2.国网江苏省电力公司电力调度控制中心，江苏南京210024）

基于智能调度系统的在线动态安全评估系统以实时在线数据为基础进行计算分析，实现了电网的离线分析向在线分析的飞跃。文中简要介绍了江苏电网动态安全评估系统的主要结构、功能、计算流程，以江苏2016年6月23日龙卷风冰雹特大灾害下的电网安全稳定分析和2016年11月4日某变电站母线故障后的稳定分析为算例，结果表明动态安全评估系统能够及时有效地对电网进行实时计算分析并给出相应的辅助决策措施，提升了电网调度运行人员在事故紧急情形下的应急处理能力，对保证电网的安全稳定运行起到了重要作用。

在线分析；动态安全评估；智能调度；辅助决策

0 引言

江苏电网地处华东沿海经济和负荷中心，“十二·五”期间，江苏电网发展迅速，已经形成500 kV“六纵五横”的骨架网络，与上海、浙江、安徽电网通过10回500 kV线路相连，呈现“北电南送、西电东送”的潮流输送格局，除已经投运的锦苏特高压直流和淮南—上海特高压交流输电工程北半环外，正在建设晋北—南京、锡盟—泰州特高压直流工程，未来江苏电网将成为特高压交直流混联的大型受端电网，在取得巨大成就的同时，也面临着电网发展新形势下的技术挑战［1－5］，因此提高安全稳定分析水平是保证江苏电网安全稳定运行的重要手段之一。

传统稳定分析计算时采用离线的计算方式，选取的典型方式与电网实际运行工况有差别，导致多数情况下计算结果趋于保守，因此在线安全分析得到国内外的关注［6－12］。针对江苏电网发展的新需求，迫切需要在线安全稳定分析技术，克服传统离线方式计算的不足，对电网实施在线动态安全评估，发现各种运行方式存在的问题，并且有针对性的提出改进或预防辅助决策措施，提高调度运行人员对电网的控制水平，有效地提升驾驭大电网的能力［13－15］。

为此，开展基于智能调度技术支持系统的动态安全评估（dynamic security assessment，DSA），以能量管理系统采集到的实时数据为基础进行计算分析，具有重要意义［16］。本文首先简要介绍了江苏电网动态安全评估系统的结构、功能模块，然后分析了动态安全评估系统稳定分析的计算流程，最后以2016年6月23日江苏遭受龙卷风冰雹特大灾害下电网事故应急处理和2016年11月4日某变电站母线故障后的稳定分析为计算实例进行分析，结果表明动态安全评估系统在辅助调控人员进行科学决策方面发挥了重要作用。

1 江苏电网动态安全评估系统介绍

江苏电网动态安全评估系统基于智能电网调度D5000系统，负责江苏电网调度管辖范围内的安全稳定分析计算，以下将从总体结构、基本功能、计算流程几方面进行简单介绍。

1.1数据源

数据源是在线分析计算的基础，基于智能调度系统D5000的在线稳定系统首先通过与调度支持系统的接口，自动获取国调统一下发的在线计算数据，包括静态模型及参数、实时潮流数据，通过数据拼接，整合本地动态模型及参数、机组及负荷详细模型，形成一套结构完整、能反映当前电网实时运行工况并能进行稳定计算的数据，为在线安全稳定评估提供完备的数据源。

1.2动态安全评估系统结构和基本功能

在线动态安全评估系统属于智能电网调度技术支持系统D5000实时与监控类应用，其主要结构如图1所示。

构建图1系统的主要硬件配置：计算节点机群、调度管理服务器、数据接口服务器、网络连接交换机、工程师工作站等。各个部分协调工作，完成系统所需要或所分配的各种计算分析，并将需要的结果返回给人机界面。

图1 在线动态安全评估系统主要结构Fig.1 The mainstructure of DSA system

1.3在线动态安全评估系统稳定分析流程

在线动态安全评估系统通过整合设备参数、故障集、电网实时信息等相关数据，生成在线分析应用所需要的计算数据，形成准确合理的与电网实际运行工况相符合的在线整合潮流数据，然后进行基态潮流扫描、静态安全分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、电压稳定分析、短路电流分析六大类计算，同时计算电网关键断面的稳定裕度，并对裕度较低的稳定运行情况提示告警，给出相应辅助决策，其整体计算分析流程如图2所示。

1.4实时态与研究态计算模式

在线动态安全评估系统计算模式分为实时态模块计算和研究态模块计算2种模式。实时态模块是在线跟踪电网实际运行情况，周期性启动计算，每15 min定期对电网运行展开六大类计算分析和预防控制决策支持，实现电网安全稳定性的可视化监视和在线辅助决策，向调度运行人员提供当前运行方式下的电网预防控制措施方案，给出稳定极限和调度策略；研究态模块则是事件性启动，选择调度运行人员关心的断面数据，对系统存在的静态、暂态以及动态等问题作详细研究，寻找系统静态、暂态、动态等安全稳定问题的成因，研究解决问题的根本方法，达到在当前运行状态下优化系统运行、提高系统安全、稳定、经济运行的目的。2种计算模式的差别在于启动周期不同，其余功能基本相同。

2 在线动态安全评估系统在江苏电网中的应用

2.1算例1

2016年6月23日13：00－15：00，江苏北部盐城、连云港、宿迁、淮安等地区出现强降水和大风天气，尤其是盐城阜宁、射阳等地出现强雷电、短时强降雨、冰雹、雷雨大风等强对流天气，局部遭龙卷风袭击，江苏电网受到严重冲击，其中盐城地区电网受到冲击最大。2条500 kV线路跳闸，倒塔1基、受损3基；多条220 kV线路和110 kV线跳闸及倒塔。大范围电网故障导致苏北地区某大型主力电厂仅通过单条500 kV线并网，受灾地区多个变电站单线馈供运行，其中220 kV YN－DY双线、DY－HX线、HX－XY线跳闸。线路跳闸后，电网联系减弱，存在运行风险，江苏北部的盐城地区部分电网如图3所示。

图2 在线动态安全评估系统计算流程框图Fig.2 Thecalculation flow chart of DSA system

图3 江苏盐城地区部分220 kV电网接线图Fig.3 Part Yancheng 220 kV power grid of Jiangsu

当值安全分析工程师立即利用在线评估系统选取了2016年6月23日15：00国调下发的断面数据作为基础分析数据，由研究态模块自动开展六大类计算。选取的计算方式下盐城地区部分电网实际接线图如图4所示。可以看到，事故后，盐城地区形成了多级馈供的方式，且阜宁地区的HX，QY，DY，BX及YC等5座220 kV变电站仅由PD－HX双线与YC－YW线路等三线并网，如图4中绿色实线中部分，方式异常薄弱。在线动态安全评估系统经六大类安全分析，发现存在静态安全问题，无暂稳、动稳、短路电流超标等问题。计算结果如表1所示，详细的静态安全计算结果如表2、表3所示。

图4 故障后的盐城地区部分220 kV电网接线图Fig.4 Part 220 kV power grid of Yancheng after faults

表1 动态安全评估计算结果Table 1 Results of dynamic security assessment

由上述计算结果可知，江苏电网在灾害后的运行方式下存在静态安全问题，在PD－HX双线开断后，YC－YW线越限，DY变、HX变、QY变3个站220 kV正母线电压越下限。在线动态评估系统给出的辅助决策措施为减少YC变有功负荷99.5 MW、无功负荷16.73 Mvar；减少QY变有功负荷17.97 MW、无功负荷5.22 Mvar，采用辅助决策措施后的稳定计算结果如表4所示。

表2 静态安全校核设备过载结果Table 2 Equipment overload results of static security check

表3 静态电压安全校核结果Table 3 Static voltage security check results

表4 综合辅助决策后结果Table 4 Results of after comprehensive assistant decision

在盐城灾区电网受损严重，已经损失大量负荷的情况下，电力资源对于灾后应急抢险及生产生活是极为重要的，进行切除负荷的操作显然并不合适。由于盐城地区DY－CB双线、盐城与淮安联络线YN－QJ 3条线路处于充电备用状态，省调讨论后决定采取将3条备用联络通道转运行，加强盐城电网方式，调整方式后的电网接线图如图5所示。

进行了方式调整后，盐城地区220 kV电网结构得到了加强，PD－HX双线开断后YC－YW线路安全裕度变为5.63%，DY变／220 kV正母线电压安全裕度为3.25%，HX变／220 kV正母线电压安全裕度为4.62%，QY变／220 kV正母线电压安全裕度为5.12%，消除了PD－HX双线开断后静态不安全的隐患。

2.2算例2

2016年11月4日09：46，江苏某地区500 kV SL变VⅡ段母线发生故障跳闸，故障发生后，跳开VⅡ段母线所带的SL－YQ I线、SL－JJ I线、SL－XS I线，该地区局部电网接线图如图6所示，SL变为该地区的枢纽变电站，承担该地区的主要受电任务，跳闸后该地区电网联系变弱。

图6 江苏某地区部分电网接线图Fig.6 Part power grid of Jiangsu

事故发生后，当值安全分析工程师选取了10：00的电网断面数据，调用了研究态计算模块，由在线评估系统对故障后方式下的电网安全稳定性进行了自动分析。经六大类计算，发现在事故后方式下，存在静态安全过载问题，无暂稳、动稳等问题，计算结果如表5所示。

由上述在线安全校核结果可知，在故障后方式下，此时再发生XS－LZⅡ线开断后，SL－XSⅡ线线负载率达到113.35%，处于过载状态。

表5 动态安全评估计算结果Table 5 Results of dynamic security assessment

图5 调整运行方式后盐城地区部分220 kV电网接线图Fig.5 Part 220 kV power grid of Yancheng after operation mode adjustment

在线动态评估系统给出的辅助决策措施为减少JJDC发电机组出力69.5 MW，采用辅助决策后的计算结果为XS－LZⅡ线开断后，SL－XSⅡ线稳定裕度为6.32%，当值调度员立即按照辅助决策给出的结果，降低JJDC机组出力，消除了过载风险，并通知SL变查找故障原因，尽快投运跳闸的3条线路。

3 结语

本文结合江苏电网在遭受龙卷风冰雹特大灾害后和枢纽变电站母线跳闸后的实际运行状况，利用在线动态安全评估系统对故障后的电网进行了及时的安全稳定校核，并针对存在的越限风险采取了相应的控制策略，消除了电网运行隐患。算例表明，在线安全分析系统能够快速有效地进行在线安全校核，发现电网实时运行中的薄弱环节，为调度员进行电网调控、优化电网运行方式提供有效的技术支持和辅助决策措施，在电网实际运行发挥了重要的指导作用，相对于传统离线计算方式具有更大的优势，有助于向智能型调度的转变。

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Research on the On⁃line Dynamic Security Assessment System and Application of Jiangsu Power Grid

WANG Dajiang1，JIANG Yefeng2，QIU Chenguang2，GE Yaming2，HU Haoming1，CHENG Jinmin2
（1.State Grid Jiangsu Electric Power Company Electric Power Research Institute，Nanjing 211103，China；2.State Grid Jiangsu Electric Power Dispatching and Control Center，Nanjing 210024，China）

The on⁃line dynamic security assessment system based on intelligent scheduling system calculates and analyses power system using real time on⁃line data，achieves a leap from the off⁃line analysis to the on⁃line analysis of the power grid.The main structure，function and calculation process of the dynamic security assessment system of Jiangsu power grid are briefly introduced in this paper，using the safety and stability analysis of Jiangsu power grid encountering tornado and hail disaster in June 23，2016 and after a substation bus fault in November 4，2016 as calculation examples，the results show that the dynamic security assessment system can calculate and analyze the power grid，and give the corresponding auxiliary decision⁃making measures timely and effectively，enhancing the emergency handling capacity of power dispatchers in emergency situations，and plays an important role in ensuring the safe and stable operation of the power grid.

on⁃line analyse；dynamic security assessment；intelligent scheduling system；auxiliary decision⁃making

TM77

：A

：2096－3203（2017）02－0051－05