一种STATCOM系统远程控制模式调试方案研究

李泽时

(广东电网有限公司东莞供电局，广东东莞 523000）

一种STATCOM系统远程控制模式调试方案研究

李泽时

(广东电网有限公司东莞供电局，广东东莞 523000）

百兆级静止同步补偿装置(即STATCOM装置）是保证电力系统稳定运行和电压平稳的重要设备，以500 k V水乡站STATCOM工程为例，详细阐述了中调调度主站远方控制STATCOM系统的通信调试方案，同时提炼总结了STATCOM装置远方控制模式的系统试验工程经验。

STATCOM系统；远程控制；调试方案；调度主站

0 引言

百兆级静止同步补偿装置(以下称STATCOM装置）应用目前世界上最先进的电网动态无功补偿技术。随着国家“十一五”科技支撑重大示范项目东莞变电站STATCOM工程的完成，南方电网在珠三角地区开展了STATCOM系统第一期工程项目的落地工作。在STATCOM系统投入运行后，其可以应用现场输入定值方式进行系统的控制，同时具备应用中调EMS系统调度主站远方控制模式。应用中调调度主站远方控制模式，在电网出现故障情况下，调度员直接应用STATCOM系统遥调功能快速改变调控定值，从而实现快速优化电网内所有STATCOM系统的控制和输出，使STATCOM系统应用效果最大化，是快速恢复电网稳定运行的重要技术手段。因而远方控制功能是调度员直接控制STATCOM装置运行方式和装置输出的一项重要技术支撑。

500 kV水乡站STATCOM 工程远程控制模式通信调试工作，主要内容包括中调调度主站远程IEC104网络通信调试、中调调度主站遥调功能复用远动机通信调试；远方控制模式则包括远方电压模式、远方恒无功模式及计划曲线运行模式。在500 kV水乡站STATCOM 工程远程控制模式调试前制定标准化作业表单，在工作中总结和完善标准化调试验收方案，快速完成了STATCOM 装置与调度自动化系统的联调测试，保证了远方控制模式下STATCOM 装置系统调试的顺利完成，为500 kV水乡站STATCOM 顺利投入运行应用作出了重要技术保障。

1 STATCOM系统与调度自动化系统通信结构

依照广东电网公司系统运行部颁发的STATCOM系统自动化技术规范，500 k V水乡站STATCOM系统与调度自动化系统通信的系统结构图如图1所示。

STATCOM系统在计划曲线运行模式下，依靠中调EMS主站通过调度数据网直接与STATCOM系统监控主机进行通信，通信规约为南网104规约。STATCOM系统监控主机直接接收中调EMS主站下发计划曲线，在远方控制模式下，STATCOM装置按照计划曲线设定电压定值自动进行控制和输出。

STATCOM系统在远方控制模式下执行EMS主站的遥调命令时，需要通过原有的远动通信进行转发。远动机与EMS主站应用IEC101及IEC104规约，远动机与STATCOM系统监控主机应用IEC103规约进行通信。由于EMS主站应用了远动机进行转换，STATCOM系统监控主机与中调EMS的遥调通信存在一定的不确实性，是调试工作的重点。

图1 500 kV水乡站STATCOM系统与调度自动化系统通信系统结构图

2 STATCOM系统远程控制模式通信调试方法

STATCOM系统远程控制分为STATCOM系统远方电压计划曲线运行模式和STATCOM系统远方遥调下发定值运行模式两种。

2.1 STATCOM系统远方电压计划曲线运行模式通信调试

在STATCOM系统处于远程控制模式时，一般情况下STATCOM系统运行应用电压计划曲线模式。STATCOM系统监控主机通过电力二次安全防护系统接入调度数据网，STATCOM监控主机直接接入二次安防控制区。其通信结构图如图2所示。

图2 STATCOM系统通信结构图

变电站的二次安防策略及STATCOM监控主机远方通信网络参数均由中调主站统一分配，完成变电站二次安防策略配置后，使用笔记本电脑直接连接二次安防控制区交换机端口，应用定向报文抓取软件，测试EMS主站下发IEC104报文。此时抓取到的报文为测试报文，抓取测试报文成功后，应用笔记本电脑测试STATCOM通信交换机与系统监控主机通信状态，测试完成后对STATCOM监控主机数据管理模块列表里的“IEC104 RTU”进行配置，主要配置如下:

端口:和主站之间通讯的端口号，默认端口为2404。

所有数据、显示APDU:设置“通讯报文”页面显示的内容，如果选择了“所有数据”，将显示通过网口收发的所有数据内容，无论是否符合规约格式；如果选择了“显示APDU”，则按照一定格式输出APDU的数据内容。

IEC104设置参数:开关量起始地址(遥信）:0001；模拟量起始地址(遥测）:4001；控制量起始地址(遥控）:6001；遥调量起始地址(遥调）:6201。

所有配置完成后，重启模块配置。可以在STATCOM监控主机管理画面监测远方IEC104通信状况。至此，完成STATCOM系统远方电压计划曲线运行模式通信调试。

2.2 STATCOM系统远方遥调下发定值运行模式通信调试

调度主站远方下发定值模式一般采用带数据值的遥控命令，即遥调命令的方式实现。按照自动化技术规范要求，STATCOM系统采用复用远动通信形式完成中调主站对STATCOM系统定值的下发。在500 k V水乡站STATCOM工程现场，远动机与中调EMS主站应用IEC101及IEC104规约通信，STATCOM系统则应用IEC103规约与远动机进行通信。具体通信方式如图3所示。

图3 STATCOM系统远程通信方式

在500 k V水乡站STATCOM工程现场，STATCOM系统主机设定了专门的103通信模块，应用虚拟测控装置节点的方式接入远动系统，对于远动机来说就是增加了一个测控装置。这种工程配置方式对于远动机来说具有技术成熟、工程易于实现的特点。对于STATCOM系统来说，则需要按照测控装置的技术规范进行配置。

在现场调试时，STATCOM系统测控装置配置模块中专门配置一个虚拟的遥调测控节点，对于这个遥调测控节点，只有收到中调遥调命令后才会启动通信链接，由于中调EMS主站系统下发遥调定值时，远动机处理具有一定的随机性，因此存在遥调虚拟节点的节点号、串口号、间隔地址的不匹配，这样会直接导致遥调测控节点模块不能通信的现象。在现场调试时应用遥调报文抓取的方式，通过对遥调报文的分析，可以得出实际的节点号、串口号、间隔地址等数据，从而正确配置STATCOM系统遥调测控节点模块的各个参数。在500 k V水乡站STATCOM工程现场，应用笔记本电脑抓取远动机与站控层通信的报文，在中调主站遥调进行时，应用报文抓取工具的过滤功能，直接抓取到的遥调报文如下(接收报文头）:

68 2D 00 2D 00 68 01 05 C9 09 C0 00 6F 00 00 02 FF C0 00 00 00 00 00 03 00 47 00 00 00 00 00

通过对上述报文的分析，得到的遥调测控模块配置数据如下:节点号:1；串口号:0；间隔地址:88。

配置完成后，在中调主站测试遥调功能时，登录STATCOM系统主机监控画面的103通信模块，可以检测到正常的遥调报文:

接收节点数据:01 03 00 00 00 00 00 00 00 00 01 51 C8 09 C0 03 00 00 00；

接收报文头:68 2D 00 2D 00 68 01 05 C9 09 C0 00 6F 00 00 02 FF C0 00 00 00 00 00 03 00 47 00 00 00 00 00。

由此可以确认STATCOM系统中调主站远方遥调下发定值运行模式通信调试完成。

3 STATCOM系统远方控制模式试验

远方控制模式试验的目的是检查STATCOM远方控制功能是否正常，STATCOM装置能否按照中调指令进行控制和输出。试验分为远方电压控制模式试验、远方恒无功控制模式试验及远方电压曲线控制模式试验。试验前应该确认:STATCOM的水冷系统运行正常，#1 STATCOM及#2 STATCOM处于待机状态；各项参数按照要求设定；中调主站与STATCOM系统通信正常。现场参数设定的方法为直接登录STATCOM系统主机的装置控制柜和系统控制柜调试界面，直接修改各项定值参数。

3.1 STATCOM远方电压控制模式试验

500 k V水乡站的STATCOM装置直接挂接500 k V母线，远动电压控制与现场控制一样，分为控制220 k V母线及500 k V母线两种情况。现场测试方式为中调分别下发不同数值的220 kV电压与500 k V电压控制目标值，现场记录STATCOM装置输出的无功值及电压值，同时，测试中调下发电压定值越限时STATCOM装置的工作情况。

具体步骤:

(1）现场在系统主机控制柜画面选择远方控制模式命令，中调主站下发控制目标为220 k V母线电压值，控制目标为电压，此时检查和记录STATCOM后台显示值是否与中调主站下发值一致。

(2）现场启动STATCOM装置运行，使STATCOM进入运行状态。

(3）通知中调主站修改控制电压的数据，现场记录各STATCOM装置的输出值及220 k V电压的数据。现场启用“停止”命令，STATCOM退出运行(保持备用状态）。

(4）中调主站下发控制目标为500 kV母线电压值，控制目标为电压，此时检查和记录STATCOM后台显示值是否与中调主站下发值一致。

(5）现场启动STATCOM装置运行，使STATCOM进入运行状态。

(6）通知中调主站修改控制电压的数据，现场记录各STATCOM装置的输出值及500 k V电压的数据。现场启用“停止”命令，STATCOM退出运行(保持备用状态）。

3.2 STATCOM远方恒无功控制模式试验

恒无功控制模式下，STATCOM按照给定的无功定值进行输出。在远方恒无功控制模式中，中调主站通过复用远动通道，应用遥调命令功能下发无功定值，测试STATCOM的输出。

具体步骤:

(1）现场在系统主机控制柜画面选择远方控制模式命令，中调主站下发稳态无功控制模式选择、无功给定值等信息数据，检查后台显示是否一致。

(2）现场启动STATCOM装置运行，使STATCOM进入运行状态，现场记录检查STATCOM工控机后台无功输出数据是否与中调主站下发值一致。

(3）中调主站遥调修改控制无功值，记录STATCOM工控机后台无功输出数据。

3.3 STATCOM远方电压曲线控制模式试验

在远方控制模式下，一般应用电压曲线控制模式，系统按照中调给定的电压曲线进行自动控制。电压曲线分为500 k V电压曲线及220 k V电压曲线，按照电压上下限值及今天明天计划值，每一电压等级可以分为4条曲线。STATCOM系统应用网络通信，通过IEC104规约与中调主站进行通信，从而实现远方电压曲线控制模式。

具体步骤:

(1）现场设定远方控制模式，中调主站下发控制目标为220 k V电压、电压曲线数据信息，检查后台是否按照给定值改变。

(2）现场启动STATCOM装置运行，使#1 STATCOM、#2 STATCOM进入运行状态。

(3）每5 min一次记录异常220 k V电压、STATCOM输出无功值，检查是否与中调给定值一致。

(4）现场启用“停止”命令，STATCOM退出运行(保持备用状态）。

(5）中调主站下发控制目标为500 k V电压、电压曲线数据信息，检查后台是否按照给定值改变。

(6）现场启动STATCOM装置运行，使#1 STATCOM、#2 STATCOM进入运行状态。

(7）每5 min一次记录异常500 kV电压、STATCOM输出无功值，检查是否与中调给定值一致。

(8）现场启用“停止”命令，STATCOM退出运行(保持备用状态）。

4 结语

500 kV水乡站是全球首个直接挂靠500 k V母线的STATCOM 工程，也是首个严格按照技术规范调试验收的STATCOM工程项目。对于自动化专业和STATCOM 远方控制模式的技术规范下的调试验收，缺乏有效的现场调试及试验经验，本文总结了STATCOM 中调远方控制模式的通信调试方法及远控试验实施方法，通过应用各种快速测试手段，在500 k V水乡站STATCOM 工程现场解决多个技术难点，在短短的20个工作日完成全部STATCOM 工程自动化专业所有验收工作，为500 k V水乡站STATCOM 提前投运作出了应有的贡献。同时，本文所述通信调试及远方控制试验现场工程实践，极大地丰富了STATCOM 系统二次系统调试及试验的内容。

[1]许树楷，陈名，傅闯，等.南方电网±200 Mvar静止同步补偿装置系统调试[J].南方电网技术，2012，6(2）

[2]李春华，黄伟雄.南方电网200 Mvar链式STATCOM系统控制策略[J].电力系统自动化，2013，37(3）

[3]纪勇.静止同步补偿器(STATCOM）的原理与实现[M].北京:中国电力出版社，2005

2014-10-15

李泽时(1975—），男，广东东莞人，工程师，研究方向:变电站电力系统自动化。