广域备自投技术在电网中的应用分析

● 广东电网有限责任公司肇庆供电局 陈仲铎

随着经济社会的发展，电网规模日益扩大，电网结构越来越复杂，用户对供电的质量和可靠性要求也越来越高。在现代电网中，电网接线一般采取闭环设计、开环运行，配置备用电源自动投入装置（以下简称备自投）作为提高供电可靠性的有效手段。

常规备自投基于就地的信息，解决处于开环点的变电站备用电源自动投入问题，但无法适应运行方式的变化，解决复杂系统、复杂控制问题。在单电源串行供电的情况下，如果供电线路发生故障，常规备自投不能对停电厂站进行恢复供电。

网络备用电源自投控制系统（以下简称广域备自投）是就地备自投装置的扩展，基于广域信息（通过通信互联网络或EMS系统获取的信息），实现兼备本地备自投功能的自动控制系统。在工作电源因故消失后，广域备自投能够迅速启动、识别“失电母线（失电区域）”，确定相应的备自投模式，发出控制序列命令，断开工作电源，投入备用电源或其他正常工作电源，提高供电可靠性。

1 广域备自投的框架

广域备自投系统基于EMS平台，通过建模工具定义广域备自投模型。生成相应的备自投控制策略后，由EMS的网络分析模块对策略进行校正，最终再通过SCADA系统下发相应的控制策略。

广域备自投的框架如图1所示。

图1 广域备自投的框架

2 广域备自投模型定义

对于每一个备自投单元，广域备自投系统定义了其模型。首先为其确立基本定义属性，包括备自投的名称、所在厂站、投退状态、闭锁状态以及动作延时。投退状态标志备自投是否在使用，退出状态则备自投不起作用。闭锁状态标志则备自投不能动作，动作延时表示自备自投条件成立开始计时，即动作条件成立无闭锁量。延时时段内有闭锁量或动作条件转为不成立，则此次备自投动作撤销。在属性定义的基础上，每个备自投单元又由充电条件、动作条件、闭锁条件和动作序列等定义组成。

完整的广域备自投模型如图2所示。

图2 广域备自投的模型

其中动作条件由动作逻辑和一系列动作条件组成，每个动作条件表示由测点名对应测点的值与定值按比较类型判定，比较条件成立后延时指定延时时间，此条动作条件成立，即动作满足判定要达到指定延时时间才有效，延时计时由条件成立开始。每条动作条件表示一个逻辑事件，对所有动作逻辑事件按逻辑表达式进行逻辑计算，条件成立整个动作条件成立。动作条件的组成可以由通过数据采集得到的遥信、遥测、保护信号及安稳信号，以及通过EMS的网络分析功能得到相应的测点定值，其中采集数据信息可以是备自投所在厂站内的，也可以是其它厂站内的。闭锁条件和充电条件的定义与动作条件的定义类似，若闭锁条件成立则备自投进入闭锁状态，而充电条件用于判断备自投是否带电，可在系统运行前判断备自投是否具备投运的条件。同一个备自投的不同运行方式可以根据充电条件来判别。

动作序列定义包括测点名、动作、延时。动作为要执行的遥控状态，延时指执行此条动作前需要等待时间。

维护人员可以根据测点模型和相应的逻辑关系式定义备自投的充电条件、动作条件和闭锁条件，并定义备自投投入时的动作序列。直接使用人们习惯的逻辑表达式来描述逻辑关系，使得维护和使用更加方便。维护人员可以自由增加、删除、修改备自投模型。

3 广域备自投模型管理

广域备自投模型的属性和参数较多，广域备自投系统设计了一系列的备自投模型管理机制，尽可能地避免因备自投模型错误（属性错误、参数错误、逻辑关系错误等）而导致广域备自投发生“拒动”或“误动”的现象。

按照建模原则，在主站侧通过EMS系统可以获取实时电网状态，对全网的所有没有备用电源的厂站进行搜索，从其电源侧出发进行搜索获得与其相连的处于同一电气岛的厂站。判断该电气岛是否具有备用电源，如果其存在备用电源，则根据该集合内的厂站形成串行供电模型。

通过定期扫描模型的充电条件确定模型的投退状态。运行方式改变后，不满足充电条件的备自投会自动退出运行，满足充电条件的备自投模型会自动投入运行。同时，系统定期扫描有没有网架拓扑变化而使模型变更或者新模型生成，如时有通过告警信号的方式提醒调度员或运行人员人工确认更新。

4 模型校验

（1）维护人员可以根据测点模型和相应的逻辑关系式定义备自投的充电条件、动作条件和闭锁条件，并定义备自投投入时的动作序列，自由增加、删除、修改备自投模型。通过上述方式，根据备自投建模原则及标准最终实现对备自投模型的人工校验和维护。

（2）当广域备自投系统自动建模完成时，可通过备自投模型差异对比校验窗口实现对备自投模型的校验过程。自动生成的模型可以与当前模型文件进行对比，输出前后2个模型的差异（新增、删除及备自投策略发生变化的模型），并可以对比显示出指定模型的备自投策略变化，经人工确认后方可装载替换。

（3）广域备自投模型具有模型锁定的功能，防止已通过调试验证的模型在日后自动更新时被误修改，被锁定的单个模型在需要修改更新前应经过人工解锁。

5 广域备自投测试方法

（1）利用模拟调试系统（MTS-1）模拟测试模型区域各个厂站的不同运行方式和实时数据，使测试的备自投模型满足充电条件。

（2）在模拟调试系统中模拟故障变电站的电压、电流等遥测值突变以及相关的保护信号，使模型满足动作条件（在闭锁测试时，使其满足闭锁条件）。

（3）广域备自投控制系统生成控制策略，自动或由测试人员手动选择下发执行，控制指令通过EMS系统遥控功能由前置应用下发至模拟站端，即模拟调试系统。

（4）经过遥控选择、反校和执行步骤后，模拟调试系统返回遥控成功报文，并以遥信变位报文上送对应开关的变位。

（5）在EMS系统画面和告警窗上检查开关变位情况和告警上送情况。

上述过程包括了实时数据读取、备自投策略生成、控制指令执行等广域备自投控制系统运行控制的全过程。

6 结束语

经过一系列严格的论证与现场实际校验，目前肇庆地区“四会-翠竹”串广域备自投项目已成功投产，系统运行稳定，装置正确动作率100%，有效提高肇庆电网的运行可靠性。在运行实际中，还需要注意的是运行方式专业、自动化专业、调度专业等相关专业在广域备自投系统投退流程中进行把关，形成闭环管理。

本文在自动建模分析的基础上，实现对备自投功能的拓展，解决单电源串行供电故障下的恢复供电，这是对传统意义上的备自投的重要补充。在单电源串行供电的电网运行方式下，当发生停电事故时生成相应的恢复策略并自动执行，能快速恢复负荷供电，减少了此种运行方式下停电造成的损失。