探究基于EMS的区域备自投控制技术在地区电网快速复电中的应用

何宝华

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东 肇庆 526040）

探究基于EMS的区域备自投控制技术在地区电网快速复电中的应用

何宝华

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东 肇庆 526040）

在地区电网建设中，从电网运行的稳定性和可靠性考虑，可以应用基于EMS的区域备自投控制技术，构建相应的区域备自投系统，对常规备自投装置的固定逻辑动作以及有限使用范围等问题进行解决，对备自投的功能进行拓展，从而充分体现出智能电网的智能化特点和优势。本文从我国电网备自投装置应用现状出发，对基于EMS的区域备自投控制技术在地区电网快速复电中的应用进行了研究和探讨，希望能够为电力技术人员提供一些参考。

EMS；区域备自投；地区电网；快速复电；应用

1.基于EMS的区域备自投系统描述

EMS指能源管理系统，其能够确保能源的合理利用，提升电网的经济效益。而在电力网络中，基于EMS的区域备自投系统与SCADA系统共享模型、信息以及图形，系统自身的功能可以使得其在检测到电网断电的同时，检测电网状态，通过智能分析和判断，自动投切备用电源，从而实现地区电网的快速复电。该系统能够更好地实现快速复电，减轻调控运行压力，提高工作效率。

在SCADA接收到相应的变电站运行数据信息后，可以将其整理后一起传输到基于EMS的区域备自投系统中，系统通过信息的整理和分析，判断电网运行方式，实现对于相关设备模型充电、放电、闭锁等动作指令的生成。而系统结合保护信息综合分析判断，一旦检测到电网故障的发生，需要某个模型动作时，系统会自动判断动作条件并释放相应的动作指令，结合SCADA遥控功能控制相关设备动作，从而实现备用电源自动投入的目的。这里的控制方案是由区域备自投系统自动生成的，可以直接闭环控制，也可以经过调度人员的分析和确认后执行。

2.基于EMS的区域备自投系统在地区电网中的应用

2.1系统框架

基于EMS的区域备自投系统，主要是将区域备自投作为单独的功能模块嵌入EMS系统，应遵循IEC 61970 CIM的模型标准，具备主流的标准数据接口。通过建模工具以人工或自动方式定义区域备自投模型，采用状态估计对遥测、遥信数据进行数据预处理，并利用处理后的数据进行充电条件、放电条件判断和生成动作逻辑。区域备自投生成的动作逻辑经EMS的电网分析模块校正后，由SCADA下发操作指令。采用区域备自投系统嵌入EMS系统的紧耦合模式，有利于优化接口、统一模型，利用数据过滤、权限锁定等多重技术手段降低维护风险和误控风险，以达到保证安全、提高效率的目的。

2.2总体要求

在EMS系统进行区域备自投自动建模，并利用SCADA采集的各变电站遥信、遥测等实时信息判断区域备自投的充电条件、放电条件，在满足备自投动作条件时生成控制指令，由SCADA以遥控操作的方式断开工作电源、小电源和部分负荷，投入备用电源。

2.3系统功能

（1）自动建模功能：区域备自投应支持自动建模功能，通过获取实时电网状态，根据变电站内的不同拓扑结构，智能地识别并生成不同的备自投模型，同时能够适应局部双回线、小水电上网等复杂电网结构。每条模型均经过备自投建模、模拟测试、现场测试3个环节验证后单独封装。封装后不可再进行现场更改，从技术上消除了模型定值调整出错的风险，有效保障了区域备自投模型的安全性。

（2）数据采集功能：一是遥信采集范围，包括了断路器的运行状态、110kV串供出线刀闸的状态、220kV变电站变中刀闸的状态，以及线路保护、母差保护、失灵保护的动作信号；二是遥测采集范围，包括变压器的P、Q、I值，母线电压以及110kV及以上电压等级线路的P、Q、I、U值等。区域备自投系统运行计算所需数据建立专用远动通道，采用独立数据表进行标识，大幅提高信息的及时性，确保电网故障状态下远动机变化遥信大量上送时，区域备自投系统仍然能够快速获取遥测遥信数据。

（3）数据预处理功能：区域备自投系统应该具备针对SCADA遥测、遥信数据的识别和检测等预处理功能，以确保数据的可靠性和真实性。通常来讲，区域备自投的数据预处理功能意义仅仅针对备自投模型涉及的遥测量、遥信量进行检测和辨识，借此来提高数据预处理的性能，数据预处理功能应包括遥测遥信不匹配、RTU状态、刷新周期等检测和辨识判据。通过数据预处理功能，可以检测到可疑遥信量或遥测量，在这种情况下，应立即闭锁或放电相应的备自投功能，并通过告警信号提示调度员或自动化技术人员处理。

（4）动作逻辑功能：一方面，是对动作逻辑的校核，主要是结合EMS的电网分析功能，针对相应的动作逻辑进行安全校验，保证系统的正常动作；另一方面，是对动作逻辑的执行，区域备自投系统中，动作逻辑的执行可以分为开环控制和闭环控制，可以通过人工设置相应的控制方式。一般情况下，开环控制方式可以自动对区域备自投动作序列进行生成，同时通过告警信息询问调度员是否执行动作序列，闭环控制方式则是自动生成策略，通过SCADA自动执行，并对事件的相关信息进行记录。SCADA系统采用遥控队列管理、超时遥控命令自动重发、RTU分组管理等技术，提高遥控成功率。为了保证系统的可靠运行，减少失误动作，日常运行需要自动化技术人员持续做好区域备自投系统充电、放电、闭锁以及遥控等环节的安全管控。

2.4性能指标

基于EMS的区域备自投系统必须满足以下性能指标：

（1）可靠性：可靠性是确保系统运行效果的关键所在，具体来讲，一是必须能够实现无扰动切换，即在对主电源和备用电源进行投切时，应该尽可能避免对于电网其他设备的扰动；二是必须将区域备自投应用服务主备切换的时间控制在30s以内。

（2）实时性：一方面，备自投控制命令开始下发到结果正确显示到画面上的时间不能超过30s，另一方面，区域备自投单次计算时间不超过5s。

（3）可用性：在系统构建完成后，需要做好相应的检测和模拟工作，保证动作逻辑的正确率能够达到100%，备自投运行率不低于95%。

2.5系统测试

（1）模拟测试：立足区域电网的实际运行情况，在相应的机房内模拟真实的环境，对区域备自投系统的性能进行测试。由系统模拟故障信息，经EMS系统前置模块传输，并由SCADA处理后，发送到区域备自投模块，模块在对信息进行分析后，下发相应的策略，经前置模块将SCADA的遥控命令发送到模拟系统，由系统做出反馈，检测区域备自投系统的逻辑、性能实用效果。

（2）现场测试：选择两站串供三站作为模型，进行现场测试。对以往的电网故障进行分析，得到相应的数据，选择相应的电网故障类型，一是变电站或配网线路出现故障，保护装置、备自投装置以及开关机构等均正确动作，信号传输正常；二是变电站或配网线路出现故障，其他环节正常，就地备自投动作错误；三是变电站或配网线路出现故障，保护拒动引发越级动作，其他环节正确；四是开关机构运行错误，出现偷跳现象，其他环节正确；五是变电站或配网线路出现故障，保护装置、备自投装置以及开关机构等均正确动作，信号传递异常。现场测试主要验证备自投系统动作逻辑及遥控对象出口的正确性，在变电站端采用动模测试仪来模拟开关状态量及各种信号数字量，电流电压模拟量则通过继保测试仪外部加入。为实现多站同时启动程序，采用GPS触发装置进行约时触发，实现故障发生的统一时限。为模拟电网故障状态，采用雪崩测试模拟大量遥信遥测信号。

结语

在实际应用案例中，区域备自投系统能够在电网故障失电数秒内完成遥测遥信采集，迅速形成策略启动自动控制，通过完整的遥控周期逐级送电，快速实现电网复电。系统性能指标全部达到相应的要求，表明该系统在地区电网快速复电中有着良好的适用性，可以起到预期的效果，保证了供电的可靠性。总而言之，在地区电网中，应用基于EMS的区域备自投控制技术，是立足电网的具体情况，构筑相应的区域备自投系统，并从模拟环境和现场实际环境两个方面对系统的性能指标进行测试，确保其状态稳定，效果良好。系统能够有效提高链式接线中长距离多站串供的电网方式的供电可靠性，弥补变电站就地备自投应用的局限，为地区电网的稳定可靠运行提供良好的保障。

[1]林永昌．基于EMS的广域备自投关键技术研究和应用[D]．华南理工大学，2012：11-24．

[2]张杰明，黄达文，潘嘉琪．区域备自投控制技术在地区电网EMS中的应用[J]．广东电力，2015，28（10）：47-52．

[3]刘育权，刘金生，董凯达．基于实时信息的区域备自投控制系统[J]．电力系统保护与控制，2014，42（17）：131-135．

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