PAS 软件在电力调度自动化系统中的应用分析

PAS 应用的中心议题：
  
 *  PAS高级应用软件系统简介
  
 *  PAS高级应用软件的应用

PAS 的 应用领域：

*  网络拓扑、状态估计、调度员潮流、负荷预报和调度员仿真培训

摘 要：结合高级应用软件PAS在泰州电网中应用的实际情况，阐述了使用电力应用软件对电网调度和电网运行分析所带来的优势，并就实际运用中的一些问题进行了分析、讨论。

1 PAS高级应用软件系统简介

泰州供电公司PAS高级应用软件系统采用的是国电南瑞科技股份有限公司开发的系统，主要由网络拓扑、状态估计、调度员潮流、负荷预报和调度员仿真培训5部份组成。其最大的优点在于它的实时性。它利用电网的各种实时信息，如实时测量值、断路器隔离开关的实时状态等，对电网的运行状态进行分析，给调度员在进行各种操作时提供决策依据，以便相应地制定最优的电网运行方式，对于提高电网运行的经济性和保证电网的安全运行都有许多有利之处。
　　
2 PAS高级应用软件的应用

2．1 网络拓扑

网络拓扑是高级应用软件功能中最基本的功能模块，它被其它网络分析模块所调用。通过网络拓扑，将电网各元件的电气连接关系填入PAS网络数据库。电网元件的电气连接关系是应用软件进行网络分析计算的基础，必须使所建的模型和实际的运行方式相一致，才能保证应用软件结果的正确性。

2．1．1 网络建模

在网络模型的构建中，由于泰州电网规模较大，220 kV以上的外网数据较多，对于这些线路，通过考虑其日常实际潮流量的大小、潮流稳定性、运行方式的改变情况以及在本系统功率存在缺额时对本系统的支持情况，分别等值为发电机或负荷模型；不属于地调管辖的一部分220 kV以上电压等级的相关实时数据通过省调四级数据网转发。这不但满足了本地区电网PAS的计算要求，而且使外网拓扑得到了简化，同时也简化了外网数据的维护。

在图库一体的调度自动化系统中，PAS与SCADA系统共用数据平台，绘图建模的作用是建立计算的静态模型。绘图建模规范化是维护工作的良好开端，与SCADA系统维护相比较，PAS系统基于SCADA系统，但在维护的严谨上，高于SCADA系统。网络建模中，首先是线路的绘制和连接。线路不应属于任何厂站，所以定义线路属性时就必须用“始端厂站”和“末端厂站”来定义。这样一来，线路就是唯一的。其次在电力系统中，存在多种类型的断路器和隔离开关，如普通开关、小车开关、母联开关、中刀、接地刀等。在绘图建模时，要按照开关的实际作用选择其类型，否则图形在计算连接关系时会出现一些常规检查方法所检查不到的错误。其三，不能将线路、电容器等错画成负荷，绘制变压器图元和使用变压器图元时，要注意正确区分电压等级。

针对泰州电网多T接线辐射线路的结构特点，采用了定义T接厂站及相应线路的方法予以解决，在录人设备参数时，也准确考虑了T接线结构，对其每一个T接点前后(有些线路有2-4个T接点)的每一段线路都分别考虑阻抗和充电电容。另外，对于全网的主变压器和线路参数，并未完全依赖原始数据，因为不排除原始数据是非实测值或原始参数有误的可能性，所以在调试过程中，针对不同运行方式下状态估计的结果，结合泰州电网的网络结构特点，并参考省调的参数数据，对个别网络参数进行了调整。实践证明，参数的准确录人和局部的精确调整，大大提高了遥测估计合格率，并且对运行方式的改变有了更好的适应性。

2．1．2 网络结构维护

随着实际电网结构的改变，电网中新增任意一元件，都在投运前完成PAS系统中相应的建模工作，并将其厂站和设备信息录入相应数据库中，以便对运行方式进行计算。

同时，调度员在日常坚持做好SCADA中断路器、隔离开关的正确置位，来保证基本网络结构准确(尤其在运行方式发生改变时，如母线单母运行或旁母转代分路等)，否则可能使相关供电区域的状态估计值与实际大相径庭。而且，泰州电网总体为220kV变电站联络起来的环网结构，各站220kV侧的潮流相互影响很大。因此，对于220kV侧隔离开关的正确置位应给予更多重视。

2．2 状态估计

状态估计根据SCADA实时遥信遥测数据进行分析计算，得到一个相对准确并且完善的运行方式，同时对SCADA实时遥信遥测数据进行校验，按开关状态建立网络模型，估计出各母线上的电压和相角以及设备的功率，检测、辩识不良数据，补充不足量测点，加强全网的可观测性，而且能计算出难以量测的电气量。状态估计提供了更准确的运行方式供调度运行人员监视运行，是潮流计算软件的基础。?

通过运行状态估计程序能够提高数据精度，滤掉不良数据，并正确的修正、补充一些量测值，为PAS在线应用提供可靠而完整的数据。调度人员可以通过状态估计了解电网潮流分布、电网运行方式和电气设备状态，能全面、直观、系统掌握电网的实时运行情况。调度自动化人员则可根据状态估计软件提供的粗检测及可疑数据功能，通过界面中的“遥信预处理”、“遥测预处理”、“可疑数据”信息表中列出的内容进行对照、检查，可以方便发现系统中的缺陷，及时进行处理。
 
可疑数据产生的因素影响到状态估计收敛性和准确性，从而必将影响到潮流计算的精度，因此应立即找出原因予以消除。通过使用发现产生可疑数据的主要原因有以下几点:
 
（1）网络建模(包括网元参数)的准确性和合理性；

（2）通道故障引起远动信息错误；

（3）开关和刀闸及主变分接开关与实际位置不对应；

（4）SCADA中遥测、遥信等远动数据的准确性；

（5）炼钢等冲击负荷的影响等。

在可疑数据列表中大多数是无功功率缺乏准确性，分析原因有以下几个因素:

（1）数据库录人时线路没有准确的实测参数或者因电网的改造和发展使系统参数发生变化；

（2）为提高电压质量而频繁调整主变分接头位置，导致软件中的档位与实际方式不对应；

（3）无功就地补偿的电容器量测没有完全采集等。

因此，建议完善状态估计覆盖范围内的主变分接开关和电容器量测的采集同时对系统新投运设备的参数要进行实测，这不但关系到PAS计算的精度，也关系到系统的保护整定计算和补偿度的合理调整，有利于电网的安全、稳定运行。

2.3 调度员潮流

调度员潮流是电网分析应用软件最基本的应用之一。通过在线潮流计算，可以随时进行方式的调整，使有功分配更合理。通过使用估计数据进行潮流计算，可使调度人员对未来进行的方式安排有个理论依据，它比离线计算更准确、更可靠、更能真实地反映电网状态。

根据运行维护情况，总结认为:在线潮流计算误差来源主要有3个方面:状态估计的误差；从合环操作前做状态估计取电网断面，到合环操作后取实际潮流这一段时间内，系统状态发生了较大变化；潮流计算本身的误差

针对遇到过的问题，总结误差计算的经验如下:

（1）各厂站的测量应保证足够的准确性；同时，由于遥测、遥信的上传速度不同，所以进行SCADA映射应在方式改变、实际潮流稳定以后再进行。

（2）状态估计合格率要高，可疑数据要少，尤其实际操作所涉及到的供电区域的遥测估计合格率一定要保证，因状态估计合格率对调度员潮流准确性有较大影响。

（3）模拟操作与现场实际操作时间间隔要尽量短，尤其对于合环操作，时间间隔越短，误差就越小，模拟计算结果对运行操作的指导意义就越大；反之，时间间隔越长，电网实际运行状态变化越大，计算结果与实际相差就越大。（4）在使用调度员潮流模块对实际电网进行分析和实时比较时，有时还有必要了解非地调管辖的上一级电网的操作情况，因为220 kV及以上电压等级线路的投停或方式变化，会对周围小区域电网的潮流造成较大影响，从而加大了110 kV电网合环计算的统计误差。

2．4 负荷预报

负荷预报是根据历史负荷数据、气象条件、突发事件等因素，计算预报未来几天的系统负荷，利用保存的系统负荷实际值和预报值进行预报误差分析，自动修正预测模型参数，可以查询任意一天的历史负荷数据；显示指定日期的预报误差，对指定时段进行误差分析，并显示分析结果。

实际应用中，影响负荷预测准确率的因素有以下几点：（1）一些特殊的用户如钢厂和一些比较大的用户生产缺乏规律，使得生产变化情况无法事前掌握；（2）气象突变和预报不准；（3）电网负荷增长较快，往年历史数据的参考价值不大；（4）远动数据精度对负荷预测有较大影响。

由于泰州地调的负荷受多种不确定因素影响，而且存在随机性很大的地方小电厂或冲击负荷(如钢厂)，负荷预测的精度既要满足省调电网的要求，还要满足地调电网的要求。因此，地调网供负荷预测的难度很大。基于这些原因，PAS系统采用了程序预测与人工干预相结合的方法进行负荷预测，既可以在画面上直接选取一条较好的预报结果通过鼠标拖动曲线或上下平移曲线进行修改，也可以在数据库中对曲线分段乘系数进行人工修正，从而提高了准确性。
 
2.5 调度员仿真培训

调度员仿真培训能模拟电力系统的静态响应以及事故恢复过程，让调度员在仿真环境中进行操作、事故处理及系统恢复的培训，掌握EMS的各种功能，熟悉各种操作；应用该模块还能进行电网运行方式的研究和制定、继电保护和安全自动装置整定配置的研究等，该模块的应用主要体现在以下两点：?

（1）对调度员的培训。在不影响系统正常运行的情况下，对新调度员进行使用SCADA/EMS中各种应用软件的训练,以及调度专业的基本操作和基本技能的培训,使调度员熟悉泰州电网结构，基本运行方式及电网的物理特性，掌握调度规程及各种基本操作，特别是负荷潮流的调整。例如调整变压器挡位，静止补偿设备的投切、变电站的倒负荷、电网的合环和解环等。此外，开展紧急情况下的事故处理训练、事故后系统的恢复操作训练及典型事故分析演习训练。例如220kV唐子变110kV母线故障导致北部电网失压，重负荷线路跳闸造成部分线路过载、保护拒动越级变电站失压等事故处理，使调度员了解各类事故发生的全过程，掌握事故发生的原因、事故过程中的现象和正确的事故判断处理方法，经过吸取经验教训，掌握泰州电网的薄弱环节，提高正确判断、分析、处理各种事故的能力，增强处理事故时的自信心。

2）非调度人员的使用。调度员培训仿真模块具有与实际电网一致的仿真环境，并有灵活方便的交互式人机会话，可以模拟实际电网的物理过程。通过使用调度员培训仿真模块，负责电网运行方式的人员可以开展电网运行方式合理性的分析、节日或特殊时期电网方式的研究，以及新设备投运对系统的影响的研究，并可开展事故分析、反事故演习和编排反事故预案的研究；继电保护人员可以开展继电保护和安全自动装置整定配置的研究；变电站运行人员可以进行电网结构和继电保护的培训。

3 结语

PAS高级应用软件的应用，有利于自动化人员根据状态估计结果对自动化系统的薄弱环节进行监控和维护。潮流计算软件计算速度快、计算精度较高，分析结果直观，是运行方式安排及无功电压管理的有利工具。调度员在日常系统运行指挥操作过程中，通过使用PAS高级应用软件，不但加深了对电网的认识，而且处理事故能力也得到了提高，使其逐渐由“经验型”向“科学型”转变。相信随着进一步对PAS高级应用软件使用和管理的加强，使其功能更具完善，PAS高级应用软件将为电网的安全、稳定、经济运行发挥更大的作用。