基于EMS系統(tǒng)的功率不平衡量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷設(shè)計(jì)研究

1 引言

益陽(yáng)電網(wǎng)部分變電站投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，站端自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，測(cè)控裝置死機(jī)、通信中斷等造成的數(shù)據(jù)不刷新時(shí)有發(fā)生，而益陽(yáng)地調(diào) EMS 系統(tǒng)沒(méi)有有效監(jiān)測(cè)的方法，這直接影響基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和功率不平衡量的電能指標(biāo)。

目前，益陽(yáng)地調(diào) EMS 系統(tǒng)是以計(jì)算公式的形式監(jiān)測(cè)變壓器/母線的功率不平衡情況，該方案需要增加大量計(jì)算點(diǎn)，后期維護(hù)復(fù)雜，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)功能。而且，益陽(yáng)地調(diào) EMS 系統(tǒng)不能有效判斷變電站間隔數(shù)據(jù)不刷新的情況，對(duì)正常的監(jiān)控運(yùn)行造成一定影響。再加上現(xiàn)場(chǎng)工作，特別是縣公司維護(hù)的間隔進(jìn)行 TA 變比調(diào)整時(shí)，沒(méi)有及時(shí)通知主站同步修改，影響自動(dòng)化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，EMS 系統(tǒng)需要有相應(yīng)的功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)功率平衡量和問(wèn)題數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷[1]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)功率不平衡量進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷必須具備兩個(gè)基本條件：一是廠站端遙測(cè)數(shù)據(jù)采集完整；二是 EMS 系統(tǒng)具備平衡測(cè)點(diǎn)功能和數(shù)據(jù)圖形化處理功能。益陽(yáng)電網(wǎng)除個(gè)別 35 kV 變電站外，大多數(shù)變電站變壓器、母線各側(cè)遙測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集完整，廠站端條件基本滿足；EMS 提供良好的人機(jī)圖形界面和強(qiáng)大的計(jì)算編輯功能，能實(shí)現(xiàn)以圖形和表格方式動(dòng)態(tài)展示功率平衡情況，迅速判斷不平衡故障點(diǎn)；EMS 中自帶的平衡測(cè)點(diǎn)功能可由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)對(duì)母線、變壓器進(jìn)/出端結(jié)構(gòu)變化的自動(dòng)同步調(diào)整，即對(duì)某一母線設(shè)定了平衡測(cè)點(diǎn)后，如該母線發(fā)生相關(guān)間隔變動(dòng)，只要在 EMS 制圖時(shí)同步一次，該平衡監(jiān)測(cè)點(diǎn)會(huì)根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)調(diào)整計(jì)算構(gòu)成單元，即能實(shí)現(xiàn)平衡計(jì)算免維護(hù)。

在 EMS 系統(tǒng)中添加的監(jiān)測(cè)模塊主要包括五個(gè)功能：數(shù)據(jù)采集和計(jì)算、功率平衡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析、圖形和表格輸出、歷史查詢。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)處理過(guò)程是通過(guò)前置機(jī)采集到遙測(cè)、遙信等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后上傳至 SCADA 實(shí)時(shí)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再交由編寫的監(jiān)測(cè)平衡計(jì)算程序進(jìn)行提取、分析、判斷、計(jì)算、存儲(chǔ)，最后輸出展示平衡量曲線、數(shù)據(jù)表格以及如果功率平衡量越限發(fā)出的不平衡報(bào)警提示等內(nèi)容，流程圖如圖 1 所示。

理想狀態(tài)下，流進(jìn)該母線/變壓器的功率代數(shù)和為零，但實(shí)際情況必須考慮到數(shù)據(jù)采集的同時(shí)性和誤差，其代數(shù)和控制在規(guī)定的范圍內(nèi)即可。目前，根據(jù)湖南省電科院的評(píng)價(jià)考核標(biāo)準(zhǔn)，報(bào)警提示的設(shè)置閾值是：220 kV 有功 6.1 MW，無(wú)功 9.15 MVar；110 kV 有功 2.28 MW，無(wú)功 3.42 MVar。如果越限，該母線/變壓器視為功率不平衡，相關(guān)人員得知報(bào)警提示后，立即報(bào)警通知相關(guān)專業(yè)人員檢查其不平衡原因，以便盡早排除相應(yīng)故障。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

通過(guò)實(shí)例分析來(lái)驗(yàn)證模塊的實(shí)際應(yīng)用效果。

實(shí)例一：110 kV 清水塘變 #1 母線無(wú)功功率異常情況分析。9 月 1 日，模塊監(jiān)測(cè)到 110 kV 清水塘變 110 kV #1 母線的無(wú)功功率平衡量在 11:00 曲線異常，遙測(cè)數(shù)據(jù)飆升至 140 MVar，相應(yīng)廠站也報(bào)出了“不平衡”警告，如圖 2 所示。經(jīng)自動(dòng)化主站檢查后，發(fā)現(xiàn)迎請(qǐng)線 502 間隔無(wú)功數(shù)據(jù)突變至 142 MVar，嚴(yán)重偏離實(shí)際水平。匯報(bào)監(jiān)控人員后，由監(jiān)控立即通知檢修人員現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)迎清線 502 測(cè)控裝置主板故障，造成 502 間隔無(wú)功及 B 相電壓數(shù)據(jù)采集異常。本次實(shí)例，有效驗(yàn)證了該模塊能提高 EMS 系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置故障的監(jiān)控水平。

實(shí)例二：220 kV 明山變蔡明線 604 間隔測(cè)控裝置故障情況分析。4 月 27 日，自動(dòng)化值班員發(fā)現(xiàn) 220 kV 明山變 220 kV #1 母有功平衡量“不平衡”告警。從 17:50 至 23:50，平衡量從正常值 -2.3 MW 開(kāi)始不斷跳變，最大到達(dá) 24.24 MW。如圖 3 所示。

經(jīng)自動(dòng)化主站初步檢查，發(fā)現(xiàn)蔡明線 604 間隔有功、無(wú)功、電流已不刷新，而其他間隔正常，所以判斷為蔡明線間隔測(cè)控裝置異常，立即通知檢修公司到現(xiàn)場(chǎng)處理，同時(shí)向省調(diào)匯報(bào)故障情況。

現(xiàn)場(chǎng)檢查后發(fā)現(xiàn)，該間隔測(cè)控裝置因設(shè)備老化，電源板件已燒毀，整個(gè)裝置已無(wú)法工作，省、地調(diào)對(duì)該間隔的“三遙”功能失效。經(jīng)檢修人員緊急處理后，測(cè)控裝置恢復(fù)正常，避免了同業(yè)對(duì)標(biāo)被考核。

從以上實(shí)例可以看出，新功能對(duì)變電站母線/變壓器有功、無(wú)功功率不平衡量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷分析做到了及時(shí)、可靠、直觀。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)益陽(yáng)電網(wǎng)實(shí)際情況，介紹了在現(xiàn)有 EMS 系統(tǒng)上一體化設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)檢測(cè)和診斷分析模塊。從實(shí)際運(yùn)行的情況來(lái)看，該模塊的應(yīng)用既加強(qiáng)了調(diào)度部門對(duì)站端自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，又提高了變電站故障設(shè)備處理的效率，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。