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1、地区电网220kV主变事故自动转电及切负荷系统研究-机电论文 地区电网220kV主变事故自动转电及切负荷系统研究 李英刘敏李志清林继滨黄克勤 （国网福建省电力有限公司厦门供电公司，福建厦门361000） 摘要：针对地区电网发生220kV主变事故造成运行主变超载的问题，设计了自动转电及切负荷系统，该系统具备智能事故辨识、自动生成转电及切负荷方案、高效遥控执行等功能，实现了全自动迅速消除主变超载的目标，保障了设备及电网安全，对高负载率的220kV变电站采用主变并列运行方式起到了强力支撑作用，提高了供电可靠性及经济性。 关键词 ：220kV主变事故；自动转电；自动切负荷；复合式串并行遥控 0引言 地
2、区电网通常包含220kV、110kV、35kV、10kV、380V等多个电压等级。其中，220kV环网是主干，是110kV及以下电压等级供电网络的支撑。联络220kV环网与下级电网的220kV主变则是地区电网的核心设备，在地区电网中至关重要。220kV变电站主变运行方式主要分为两种：分列运行、并列运行。主变并列运行的供电可靠性及经济性均显著高于分列运行，但在负荷较大时（例如并列运行的两台主变负载率均超过60%），主变N-1时会引起设备超载较严重。此时，为保证设备安全，常规的做法是采用主变分列运行方式，但却牺牲了供电可靠性及经济性。随着电网发展对可靠性及经济性要求的不断提高，分列运行方式显得越来
3、越不可取。 为了舍弃分列运行方式，在高负载率220kV变电站采用并列运行方式，必须设法化解电网负荷高峰时段发生220kV主变事故跳闸造成运行主变严重超载的难题。针对此种事故，传统处理方式为调度员对事故伴生的大量信号及数据进行综合分析，草拟应急处置方案，并电话下令监控员或变电运维站值班员对相关断路器进行一系列遥控操作，以实现转电或切负荷，消除主变超载。但由于此种人工处理方式速度慢、耗时长，在遇到主变严重超载情况时，转电或切负荷不及时很可能导致运行主变受损甚至跳闸，事故范围进一步扩大，严重危及设备和电网安全。因此很有必要对以上传统事故处理过程进行分析、提炼及优化，并转化为程序，最终开发出一套具备智
4、能事故辨识、自动生成转电及切负荷方案、高效遥控执行功能的完整系统，以实现全自动迅速消除主变超载的目标。 1智能事故辨识 较大规模的地区电网每日信号量均可达到数万条。因此，在实时在线监测电网海量信号的情况下，要正确触发自动转电及切负荷系统启动，必须剔除无用信息，在海量信号及数据中准确抓捕少量有效信息，进行逻辑化、条理化、有效化分析，正确判断220kV主变事故及其造成的超载情况。通过对各种220kV主变事故的信号进行深入分析，总结共性，决定采用220kV主变高压侧/中压侧开关合转分信号作为本系统的触发条件。以地区主网调控一体系统平台为基础，全天候在线监测全网信号，当发现触发条件达到时，经短延时（一
5、般设为20s，由于变电站数据上传普遍存在一定延时，在此环节设置延时可以确保所有变电站在事故发生后的最新遥测数据均已传送至自动化主站）后对全网所有220kV主变负载数据进行扫描，如有超载情况，立即记录超载主变，并启动计算，自动生成转电及切负荷方案，以消除超载。此种智能事故辨识抓住主变事故的特点，剔除主变事故发生时的大量保护信号，可以避免保护信号误报、漏报造成错误判断，确保了系统触发的准确性。 2自动转电及切负荷方案 通过智能事故辨识触发本系统后，即启动自动转电及切负荷方案的自动生成程序。方案由以下几个层层递进的子方案组成： （1）联络线转电。 检查超载主变所在220kV变电站与相邻的同电压等级变
6、电站是否存在110kV联络线（连接两个变电站110kV母线的线路，正常情况下处于一侧充电运行，另一侧热备用状态）。如有联络线，则将联络线转运行带超载变电站中的一段110kV母线，迅速将该段母线所接的大量负荷转移至相邻220kV变电站。如主变超载仍未消失，或转电后联络线负荷/相邻变电站主变负荷超过额定值，则转至2.2，生成下一个子方案。 （2）110kV变电站转电。 对超载220kV主变所接的全部110kV变电站按照接线类型结合负荷大小进行排序，依次为内桥接线（含扩大内桥）、外桥接线（含扩大外桥）、线路变压器组接线。按以上顺序在110kV变电站内通过断路器合解环操作（优先进行110kV电压等级合
7、解环，然后再进行10kV电压等级合解环）转电，逐步减小超载主变的负荷，直至其降至额定值之下。如超载现象依然存在，应再次尝试用联络线进行转电。 （3）切除10kV馈线负荷。 以上子方案仍然无法完全消除超载时，应采取拉闸限电措施。根据主变超载量计算出需要切除负荷的大小，按照地方政府批准的地区电网事故限电序位表，将序位表中由超载主变供电的10kV馈线自动选取出来，按顺序逐一切除，当达到所需切荷量时，主变负荷降至额定值以下，即终止计算。 上述子方案的自动生成过程均需经过潮流计算反复模拟校验，确保满足电网的设备容量及稳定约束。 3复合式串并行遥控 转电及切负荷方案自动生成后，输出至遥控执行模块。转电及切
8、负荷方案对执行时限要求非常严格，方案中的每步遥控命令必须要在规定时间内执行完毕，否则就会错失事故处理的最佳时机。为确保在最短时间内消除主变超载，同时严格保证操作的正确性，本系统遥控功能模块将串行遥控与并行遥控有机结合，构成复合式串并行遥控的方式。 （1）串行遥控。 利用调控一体系统的遥控接口，在MMI（人机界面）上调入转电子方案，对方案中的遥控步骤由进程自动顺序执行，前一项遥控操作成功返回后才能继续执行后一项遥控，称为串行遥控。采用串行遥控的目的是保证电网转电过程中的连续可靠供电，如合解环转电必须先合环再解环才不会造成失电。对于同一个变电站内的合解环转电及跨变电站的合解环转电均采用串行方式。但
9、如果所有遥控均串行执行，方案中的执行条目越多，方案耗时将越长，则最终方案耗时很难达到快速消除主变超载的时限要求。 （2）并行遥控。 串行遥控可以实现转电及切负荷方案的批次遥控顺序自动执行功能，但可能无法在规定时限内将转供电方案执行完毕，为此必须设计相应的并行遥控机制。通过对方案中的所有子方案进行分析，可以发现单个合解环转电方案内部的多项遥控操作有逻辑上的先后顺序，但多个合解环方案之间互不相关，可以同步下发至现场设备予以执行；另外，切负荷方案包含的多项断路器合转分操作彼此也无相关性，同样也可同步执行。根据该特点，可对方案进行拆分，通过技术手段实现多个合解环转电方案、多项切负荷遥控操作的并行下发执
10、行。具体实现方式为：通过MMI将转电及切负荷方案发送到DBADM（实时数据服务）模块，由DBADM模块对方案中的执行项进行必要的安全性检查，生成事项，然后根据上述原则分解发送至对应前置模块中的RTU（远程终端单元）描述结构中。前置模块收到执行项后，每个RTU描述结构都有单独的线程执行资源，RTU间没有相关性，可以独立执行。相比串行遥控，并行遥控的执行效率提高数倍，可以确保满足执行时限要求。 （3）串并行遥控相结合。 本系统利用串行与并行遥控各自的优点，将两者有机结合，形成串中有并、并中有串的复合式串并行遥控机制，按照符合电网安全稳定要求的方式正确无误地快速执行转电及切负荷方案，既保证了操作顺序
11、正确无误，又显著提高了执行效率，达到了最短时间内消除220kV主变超载的目的。 4结语 本文提出的自动转电及切负荷系统解决了220kV主变事故发生后调度监控人员按传统方式人工处理速度慢、效率低、可能导致事故继续恶化的问题，实现了在线辨识事故及自动迅速转电及切负荷，能快速消除主变超载情况，将主变事故处理中最重要的环节由目前的“人工分析型”上升为“自动智能型”，有效增强了调度运行人员驾驭电网的能力，保障了系统安全，提高了供电可靠性。目前，该系统已在华东某地区调控中心正常在线运行近两年，该地区电网包含约100座110kV及以上变电站，其中220kV变电站17座。该系统投运以来的记录证明了其在应对220kV主变事故造成运行主变超载的问题时能够正确自动生成方案并快速执行到位。 参考文献 1程干江.智能馈线自动化方案J.电力系统自动化，2001，25（9）：4244. 2李晔，张保会.基于负荷无功电压响应的切负荷控制决策优化J.电力自动化设备，2015，35（6）：106111. 3葛文林，陆屾，孟勇亮，等.调度自动化系统负荷切除和恢复功能的设计与实现J.电力系统自动化，2013，37（11）：99102. 收稿日期：20151009 作者简介：李英（1982），男，湖南邵东人，博士，工程师，主要从事电力系统调度运行及优化计算工作。
