自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用.pdf

  • 文档大小:740.18 KB
  • 文档格式:pdf
  • 约 6页
  • 2021-06-12 发布
  • 举报
自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用1 自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用2 自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用3 自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用4 自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用5 自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用6
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档
  1. 1、本文档共6页,内容下载后可编辑。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
第43卷第23期2015年12月1日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlVlol_43NO.23Dec.I.2015自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用金学成,陈堂龙27邹根华,姚诸香(1.国网江西省电力公司,江西南昌330077;2.国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京211106)摘要:基于江西白适应外部环境的电网智能防御系统实际运行,结合实际调度运行的案例阐述了智能防御系统的作用。系统实现了电网拓扑关系、地理信息、自然环境信息、电网运行状态信息的多时间尺度多维一体可视化展示。基于灾害机理,系统实现了自然环境引发设备故障的概率量化评估和自适应预想故障集调整。结合雷电、山火实例介绍了考虑自然灾害信息的电网安全预警与辅助决策和相继故障风险评估等功能。最后,介绍了离线研究子系统在编制短、长期调度预案方面的积极作用。关键词:自适应;概率评估;故障集;灾害预警;相继故障Applicationofpowergridsecurityandstabilityintelligentdefensesystemself-adaptingtheexternalenvironmentJINXuecheng,CHENTanglong,ZOUGenhua,YAOZhuxiang(1.StateGridJiangxiElectricPowerCompany,Nanchang330077,China;2.NARITechnologyDevelopmentCo.,Ltd.,Nanjing211106,China)Abstract:WiththerunningofJiangxipowergridsecurityandstabilityintelligentdefensesystem,itiselaboratedabouttheroleofsystemcombinedwiththerealcases.Itrealizesthemultipletimescalesandmulti-dimensionalvisualdisplayintegrationofthegridtopology/geographicinformation/thenaturalenvironmentinformationandoperatingconditionsofthepowergrid.Asaninnovation,basedondisastermechanisms,probabilityquantitativeassessmentofequipmentfailurecausedbythenaturalenvironmentanddynamicadjustmentofthefaultsetsarerealized.Combinedwiththunderstorms/firesexamples.itpresentsthepowergridsecuritywarning&decisionsupportconsideringnaturaldisastersandtherisk’assessmentofcascadingfailures.Finally,theoffiinestudysubsystemSpositiveroleinthepreparationofshort,long-termaspectsofschedulingplansareintroduced.Keywords:self-adapting;probabilityassessment;faultsets;disasterwaming;cascadingfailures中图分类号:TM710引言近年来,雷电、台风、冰灾等极端自然灾害频发,给电网运行带来严峻的考验,国内各研究机构和电网公司开展了大量有关灾害的风险防控研究。文献[1.2]根据台风引发线路的故障概率建立预想故障集,实现对电网的暂态稳定风险评估;文献[3]分析了山火预警技术在输电线路的应用现状;文献[4】基于系统检测数据,得出冰灾的气象特点。基于灾害防控理论,有机构开发了雷电[引、台风[、覆冰[等自然灾害监测或预警系统。这些系统多为孤立运行,未实现灾害监测与电网运行的有机融合,难以为电网调度运行提供有效的决策支持。另一方面,—文章编号:1674.3415(2015)23.013706国内电力研究工作者虽然在一般性停电灾害防御技术方面取得了重大突破,提出了时空协调的大停电防御框架,但这些系统都暂未考虑外部环境信息及其对电网的影响,无法评估外部自然灾害对电网安全稳定性造成的危害,不具备减少极端自然灾害下停电概率和停电时间的能力。因此,亟需在已有的灾害信息采集监测系统与安全稳定防御系统的基础上,根据实测和预报信息,结合电网实时工况或计划方式,在线分析灾害对电网设备及电网安全稳定性的影响,给出预警与辅助决策信息。江西自然灾害多发,2008年初的冰灾引发了江西电网大范围的倒塔、导线断裂,造成大面积停电,受灾面积超过80%。因此,构建应对极端外部灾害金学成,等自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用一139.如表2,将这些线路列为关键的风险设备,通过列表展示。表2可能受到雷电的影响发生故障的部分线路信息Table2Informationofsomelineswhichmaybeaffectedbythunderstorms智能防御系统首先根据雷电监测实时数据划分雷击分区,然后结合上一时段的分区情况信息,预测未来若干时段内各个分区的范围;根据雷电监测预报和实际落雷数目信息,预报各分区的落雷密度;计及线路位于各个分区中的长度,利用式(1)计算评估线路在未来某个时段中的故障概率P为.‘‘P77(g+只)Pi(1)i=1式中:为划分的雷击分区数目;r/为建弧率;g、分别为雷电的击杆率和绕击率;、只分别为雷电电流超过击杆和绕击时耐雷水平的概率;为预测的分区i内某时段的落雷密度;Si为分区i中的引雷面积。调度员可选择时刻进行电网状态检查,系统根据所选时刻显示对应的风险设备集合列表和概率评估结果,双击风险设备可在画面上定位,例如台风灾害引发线路故障概率的展示,地理图上不仅展示台风移动路径,并在台风经过的地方展示台风引发线路跳闸概率,提醒调度员台风可能引发哪条或哪几条线路故障,及时做好台风的应急规划和处置。智能防御系统直观地监视到风险设备的故障概率,为调度员采取辅助决策防止自然灾害导致电网相继故障提供了决策依据。3自适应外部环境的预想故障集调整针对预想故障下的电网在线安全评估,现有方法是凭经验或电网方式变化筛选出少量的预想故障,进行在线安全稳定评估;华东WAMAP系统中考虑根据给定的风险设备集,进行组合后生成群发性故障,没有评估概率和故障原因Il。智能防御系统根据灾害引发设备故障的概率评估结果,实现预想故障集的在线实时动态调整,摆脱了对调度员经验的依赖,同时减少了计算量。2011年7月17日6时27分,智能防御系统根据接收的雷电信息,进行了雷电引发线路故障概率的计算,得出线路的故障概率情况,部分结果如表2。得出丰金线和舍金线受到雷电影响导致断线的故障概率为0.019735,超过设定的故障概率阈值,智能防御系统自动在预想故障集中增加丰金线与舍金线同时故障的案例和丰金线与舍金线分别与别条线路同时故障得到的故障集合。6时32分丰金线与舍金线因雷击跳闸,智能防御系统的电网运行自动识别功能显示丰金线与舍金线跳闸的关联因素是雷击。智能防御系统根据灾害引发设备故障的概率评估结果生成安全稳定评估预想故障集,并过滤发生概率小于阈值且对电网风险较小的故障,重新组合对电网安全威胁较大和发生概率更大的故障集,实现了白适应外部环境的预想故障集的动态调整。基于天气信息的预见性和超前性,智能防御系统不仅实现了电网预想故障集的在线实时动态调整,还能够实现电网未来时段的预想故障集调整。例如基于雷电、台风和冻雨等预报信息,生成日前的预想故障集,用于日计划校核,可给方式人员安排电网的运行方式提供依据。4灾害威胁电网安全稳定的预警与辅助决策基于设备故障的概率评估及白适应外部环境的预想故障集动态调整,智能防御系统可依据当前电网的运行状态,优化断面限额,提高输电能力;对于电网不安全状态,即时预警并提供辅助决策。通过离线研究子系统,实现电网运行方式的优化调整。4.1电网断面限额调整通过智能防御系统实时监视电网运行,调度员可及时掌握雷电、山火等外部灾害对电网设备故障的影响情况,在线监视电网安全稳定裕度,适时调整输电断面的安全稳定限额,根据优化控制决策结果,进行断面限额调整,提高电网的输电能力。经过实际运行,智能防御系统在线跟踪自然环境情况和电网运行状态,动态确定输电极限,使江西电网的输电能力提高了约10%。2011年7月8日,贵溪三期2号机组具备并网试验条件,但在进行168h满负荷试验期间,由于后半夜贵鹰地区负荷大幅.140.电力系统保护与控制降低,贵里线功率大幅增加,而贵里线是小径导线,按照离线计算的控制策略,出力受限,不能进行满负荷试验;调度员通过智能防御系统根据自然环境温度变化计算出在后半夜温度降低时,贵里线外送极限有一定提高,于是适时放宽贵里线外送功率限额,因而机组出力不受限,顺利完成试验,使得二号机组提早1个星期完成168满负荷试验并投入商用运行,江西电网多供电量将超过6000万km;在夏季主汛期期间,通过智能防御系统,调度员增加了万安水电厂机组出力,减少了弃水,合计增加多供电量将超过7620万kWh。4.2电网运行风险预警与辅助决策分析智能防御系统在线安全稳定分析与预警模块包括:静态安全预警、电压安全预警、预防控制辅助决策与动态安全预警模块。基于EMS系统和调度员培训模拟系统数据平台,智能防御系统改善了传统通过全年的统计数据设定不具有时变性的灾害引发故障概率L12l方式,从电网安全预警的角度划分了电网的运行状态IlJ,根据输入系统的实时天气信息,防御系统在预想故障集根据自然环境信息的动态调整基础上实现了对雷电、台风、冰灾等灾害的影响设备故障的概率评估中,引入了时变因素,例如:系统根据天气预报动态评估雷电的落雷点、台风路径和线路覆冰厚度等,综合评估线路故障概率,实现了在线综合安全预警及协调预防控制分析,评估结果更有利于调度员进行调度的调整。智能防御系统投入运行以来,使调度人员进一步认识灾害环境下电网的存在的风险。2011年,在江西省雷电多发季节7-9月,智能防御系统预测的部分雷电引发故障概率情况如表2,电网运行分析评估结果如表3。—2012.717T17:56智能防御系统监测到江西电网在文赣双回线路故障因雷击故障后,将导致万燕线过载,防御系统给出风险预警。辅助决策功能根据预防控制措施及其控制代价,以预防控制代价最小为优化目标,在线计算并准实时地给出最优的预防控制措施,调整万安、瑞金的发电机出力,并提示调度员下发安全稳定约束指令实施闭环控制。江西电网部分线路经过山火多发地区,智能防御系统也已实现根据山火警信息计算山火导致线路跳闸概率,自动动态调整预想故障集;运行状态识别功能对判断为山火引起的线路跳闸进行告警。智能防御系统计及了调度预案中没有考虑到的台风、雷电、山火和覆冰等自然环境可能引起的多种故障,提升了调度运行人员在灾害环境下确保电网安全稳定运行的能力和对电网的掌控能力。表3系统考虑雷电灾害对电网的运行分析评估结果Table3Analysisandevaluationresultsconsideredthunderstorms5群发性相继故障的风险评估智能防御系统在引发电网设备相继故障在线仿真与风险评估和应对极端灾害的在线辅助决策技术方面进行了有益的探索,建立了潮流转移引发相继故障的概率模型、计及暂态过程以及二/三道防线的动作情况的相继故障模式搜索模型。2008年的冰灾持续20多天,输电线路的覆冰不断积累,相继故障的频度和规模不断增加,进而形成多个电力孤岛及大范围停电。如果电力系统稳定性评估时只考虑单个故障,而不考虑相继故障,显然不符合实际规律。智能防御系统通过广域信息平台在线监测到外部环境恶化时,启动相应的群发性相继故障的风险分析功能,考虑支路开断引起的潮流转移导致相关支路过载开断及对地面放电短路的可能性,进行电网开断仿真,自动修正设备故障概率和预想故障集,通过在线递归方式的N.M安全稳定分析,预警缓慢相继故障的风险。在夏季大方式下江西赣南断面(由文赣I、II线和万虎I、II线以及万燕线、井埠线构成)的潮流较重,雷电活动频繁,雷击造成线路跳闸的概率大,需对赣南电网进行相继故障的风险评估。预想场景为:在井埠线检修方式下,万虎II线故障跳闸后,再发生文赣双回线同跳故障。利用智能防御系统的离线研究功能进行分析,万虎II线故障跳闸后,电网保持稳定,若文赣双回线故障,万燕线发生过载,电流由440.79A变为1027A,超过额定电流840A。若不进行运行调整,一旦文赣双回线故障发生,万燕线、万虎II线将会相继开断,导致赣南断面解列,继而赣南地区电网崩溃。离线研究子系统给出预防金学成,等自适应外部环境的电网安全稳定智能防御系统应用-141-控制辅助决策计算结果:在万虎II线故障跳闸后,瑞金电厂有功出力增加134.8MW、无功出力增加139.5Mvar,万安电厂出力减少149.7MW,即使发生文赣双回线故障,万燕线并不过载。6自适应外部环境的电网运行方式协调优化辅助决策通过离线研究子系统调度员可以考虑在灾害环境影响下进行电网临时、特殊方式潮流和安全稳定分析;对电网典型日进行安全分析和事故预想,编制短、长期调度预案。方式人员利用离线研究功能获取电网在线/历史数据和历史灾害数据,根据计划安排调整运行方式,分析系统中静态、暂态和动态等安全稳定问题的薄弱环节,计算灾害多发环境下主要断面安全稳定极限及关键故障和制约因素,以智能防御系统提供的安全稳定控制策略、安全稳定模式以及发电和负荷的参与因子等信息为依据,研究制定运行方式和协调安全稳定控制措施。案例一:使用离线研究子系统进行电网临时、特殊方式潮流和安全稳定分析。智能防御系统对2011年11月1曰江西电网的临时方式进行分析,考虑500kV鹰信I、II线、220kV信上II线与信茅I、II线同时因覆冰停电,校核开机方式为黄金埠电厂单机或双机,贵三单机,贵二单机或双机,校核负荷水平为上饶电网按照全网负荷5O万kW,其中上饶变l4万kW、玉山变7万kW、竹航山变4万kW、茅家岭变3万kW、龟峰l7万l(W、王源5万kW。应用智能防御系统的离线研究功能进行安全稳定校核,结果表明铜峰线、月峰线、贵源线、信上I线、峰上线、峰源线l,无线路过载,电压合乎要求。乐鹰双回线发生异名单相故障,重合不成功,同时跳三相,主网保持稳定。利用用离线研究子系统进行安全稳定极限计算,制订了地区电网临时控制规定。1)月峰线+铜峰线+贵源线功率之和控制在50万内。2)峰上线+信上I线功率之和控制在28万内。3)月梅线+铛铜线+贵里线功率之和控制在45万内。统对典型日进行电网稳定水平进行分析,按照要求选取典型Et江西电网潮流,分别对各个断面进行了静态安全分析和暂态稳定分析,重点对典型日重载断面进行了稳定计算,设置了同杆并架的220kV浔妙II线、浔沙II线异名两相因强风发生单相故障,同时跳三相,500kV罗安II线发生三相短路、罗安II线无故障跳开,500kV文赣I线发生三相短路、Ⅱ文赣线无故障跳开,500kV赣州变220kVII段母线故障,结果表明电网整体运行平稳,不存在静态N1过载、电压稳定问题和暂态失稳问题。7结语智能防御系统投入运行实现了将广域信息采集与可视化的范围从电网内部扩大到自然环境,将预警目标从单故障风险延拓到相继故障的风险,将控制优化决策的范畴从正常的电网运行环境扩展到灾害环境。基于气象、雷电、台风、覆冰和山火预报与实测信息,系统实现了白适应外部环境的在线安全稳定智能预警与控制辅助决策,包括根据电网外部环境自动调整安全稳定评估标准、基于输电线路故障概率在线评估动态调整预想故障集、基于外部环境信息和电网运行工况信息在线识别合理的候选控制措施及其可调范围和代价等方面;针对极端外部灾害影响电网运行的特点,智能防御系统可实现相继故障在线仿真与风险评估,对群发性相继故障风险进行在线实时预警;实现了外部灾害环境下电网调度运行协调优化控制决策支持;实现了以在线运行数据为基础的电网运行方式分析研究,提高了电网运行方式安排、预案编制等电网运行核心业务的工作水平。智能防御系统的应用对全面提升电网应对自然灾害的运行控制能力和确保电网安全可靠经济运行,起到了良好的示范作用。参考文献[1]方嵩,方丽华,熊小伏,等.基于有效决策界的电网台案例二:使用离线系统对电网典型日进行潮流[2]稳定分析。2011年华中网调分别选取了7月15日和25日两天作为全网计算的典型日进行分析。智能防御系风灾害预警方法[J].电力系统保护与控制,2014,—42(18):8388.FANGSong,FANGLihua,XIONGXiaofu,eta1.Atyphoondisasterearlywarningmethodforpowergridbasedoneffectivedecisionboundary[J].PowerSystemProtectionandControl,2014,42(18):83-88.宋晓酷,汪震,甘德强,等.台风天气条件下的电网暂态稳定风险评估[J].电力系统保护与控制,2012,40(24):1-8.SONGXiaozhe,WANGZhen,GANDeqiang,eta1.Transientstabilityriskassessmentofpowergridunder.142.电力系统保护与控制typhoonweather[J].PowerSystemProtectionandControl,2012,40(24):1-8.[3]叶立平,陈锡阳,何子兰,等.山火预警技术在输电线路的应用现状[J].电力系统保护与控制,2014,42(6):145.153.YELiping,CHENXiyang,HEZilan,eta1.Presentsituationofforestfireearlywarningtechnologyusedfurtransmissionline[J].PowerSystemProtectionandControl,2014,42(6):145-153.[4]陆佳政,张红先,方针,等.湖南电力系统冰灾监测结果及其分析[J】.电力系统保护与控制,2009,37(12):99.105.LUJiazheng,ZHANGHongxian,FANGZhen,eta1.ResultanditsanalysisoficedisastermonitoringofHunanpowersystem[J].PowerSystemProtectionandControl,2009,37(12):99-105.[5]罗毅,王剑,刘亚新,等.雷电定位监测系统在输电线—路防雷中的应用[J].电网技术,2009,33(20):173176.LUOYi,WANGJian,LIUYaxin,eta1.Applicationoflightninglocationandmonitoringsysteminpreventionoflightningfaultsoftransmissionline[J].PowerSystemTechnology,2009.33(20):173-176.[6]张继芬,张世钦,胡永洪.福建电网气象信息预警系统的设计与实现[J].电力系统保护与控制,2009,7(13):72.74.ZHANGJifen,ZHANGShiqin,HUYonghong.Designofthemeteorologicalforewarningsystemfurpowergrid[J].PowerSystemProtectionandControl,2009,37(13):72-74.[7]黄新波,孙钦东,程荣贵,等.导线覆冰的力学分析与覆冰在线监测系统[J].电力系统自动化,2007,31(14):98.101.HUANGXinbo,SUNQindong,CHENGRonggui,eta1.Mechanicalanalysisontransmissionlineconductoricingandapplicationofonlinemonitoringsystem[J].AutomationofElectricPowerSystems,2007,31(14):98-101.[8]薛禹胜.时空协调的大停电防御框架:(一)从孤立防线到综合防御[J].电力系统自动化,2006,3O(1):8-16.XUEYusheng.Space-timecooperativeframeworkfurdefendingblackouts:partIfromisolateddefenselinestocoordinateddefending[J].AutomationofElectricPowerSystems,2006,30(1):8-16.[9]薛禹胜.时空协调的大停电防御框架:(二)广域信息、在线量化分析和自适应优化控I ̄tJ[J].电力系统自动化,2006,30(2):1-10.XUEYusheng.Space-timecooperativeframeworkfurdefendingblackouts:partIIreliableinformation,quantitativeanalysisandadaptivecontrols[J].AutomationofElectricPowerSystems,2006,30(2):1-10.[10]薛禹胜.时空协调的大停电防御框架:(三)各道防线内部的优化和不同防线之间的协调[J].电力系统自动化,2006,30(3):1-10,106.XUEYusheng.Space-timecooperativeframeworkfurdefendingblackouts:partIIIoptimizationandcoordination—ofdefenselines[J】.AutomationofElectricPowerSystems,2006,30(3):1-10,106.[11]曹路,张涛,汪德星,等.华东WAMAP系统的应用实—践[J].电力系统自动化,2008,32(21):97100.CAOLu,ZHANGTao,WANGDexing,eta1.ApplicationofwideareamonitoringanalysisprotectionandcontrolsysteminEastChinaPowerGrid[J].Automation—ofElectricPowerSystems,2008,32(21):97100.[12]吕颖,孙宏斌,张伯明,等.在线继电保护智能预警系统的开发【J】.电力系统自动化,2006,3O(4):1-5.LUYing,SUNHongbin,ZHANGBoming,eta1.SupportingplatformdesignandfunctionintegrationfurEMSapplicationsoftware[J].AutomationofElectricPowerSystems,2006,3O(4):I-5.[13]蔡斌,吴素农,王诗明,等.电网在线安全稳定分析和预警系统[J].电网技术,2007,31(2):36-41.CAIBin,WUSunong,WANGShiming,eta1.Powergridon-linesecurityandstabilityanalysisandforewarningsystem[J].PowerSystemTechnology,2007,31(2):36.41.[14]李建,庞晓艳,李曼,等.省级电网在线安全稳定预警及决策支持系统研究与应用[J】_电力系统自动化,2008,32(22):97-102.LIJian,PANGXiaoyan,LIMin,eta1.Researchandapplicationofonlinesecuritypre-warninganddecision-makingsupportsystemfurprovincialpowergrid[J].AutomationofElectricPowerSystems,2008,32(22):97.】02.收稿日期:2015-01-26:—修回日期:2015-0425作者简介:金学成(1978-),男,博士,高级工程师,研究方向为电网调度自动化、二次系统安全防护;陈堂龙(1988一),男,通信作者,硕士,助理工程师,—研究方向为电力系统安全稳定分析与控制。Email:chentanglong@163.com(编辑姜新丽)
富富资料
该用户很懒,什么也没介绍
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档