李曉兵

(湖南省電力公司衡陽電業(yè)局，湖南衡陽421001)

狀態(tài)估計是電網(wǎng)控制中心能量管理系統(tǒng)(EMS)中的基礎(chǔ)軟件，是運行調(diào)度員潮流、自動電壓控制等其它電網(wǎng)應用軟件的基礎(chǔ)。狀態(tài)估計利用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA)的實時遙測、遙信信息，確定電網(wǎng)結(jié)線方式和運行狀態(tài)，建立網(wǎng)絡(luò)模型，檢測和辨識不良數(shù)據(jù)，補充不足量測點，提高全網(wǎng)可觀測性水平〔1〕。狀態(tài)估計為其它應用軟件提供一個相對完整而可靠的實時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，為實際調(diào)度操作的可行性或操作后的方式調(diào)整提供理論依據(jù)〔2〕。狀態(tài)估計計算結(jié)果將直接影響潮流計算等應用軟件的計算精度，而遙測估計合格率是衡量狀態(tài)估計計算精度的重要指標，提高遙測估計合格率是EMS應用軟件實用化的基礎(chǔ)。

遙測估計合格率指的是狀態(tài)估計計算出的遙測合格點數(shù)與參與計算的遙測總點數(shù)的百分比。遙測估計合格點數(shù)是指遙測數(shù)據(jù)估計值誤差在規(guī)定范圍內(nèi)的點數(shù)。為提高EMS系統(tǒng)實用化水平，調(diào)度自動化系統(tǒng)運行管理規(guī)程〔3〕對遙測估計合格率指標提出了明確要求。遙測估計合格率基本指標要求≥90%，高標準指標要求≥95%。然而，在地區(qū)EMS系統(tǒng)實際運行中，遙測估計合格率指標由于容易受到多種因素影響，很容易滑落到低檔水平，從而制約了EMS應用軟件的實用化水平。如何準確定位和分析影響遙測估計合格率的原因并采取改進措施以提高合格率指標，成為EMS系統(tǒng)運行維護人員亟需解決的難題。

1 影響遙測估計合格率的原因分析

在EMS實際運行中，遙測估計合格率受多種因素的綜合影響，每個因素對合格率指標的影響權(quán)重，因地區(qū)而異，需要結(jié)合地區(qū)電網(wǎng)一次、二次設(shè)備實際情況進行具體分析。以衡陽地調(diào)EMS系統(tǒng)為例，遙測估計合格率曾在90%上下徘徊，特別是變壓器無功、負荷無功估計合格率較低。經(jīng)過研究分析，發(fā)現(xiàn)影響遙測估計合格率的主要環(huán)節(jié)集中在自動化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量、電網(wǎng)模型及算法處理等方面。

1.1 自動化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量不高

SCADA信息錯誤會對狀態(tài)估計計算結(jié)果造成影響。若某線路不帶電 (斷路器實際處于分位)，遙測值為0，而EMS采集的斷路器位置信號處于合位，狀態(tài)估計可能會判斷該線路有遙測值;如果EMS采集的斷路器位置信息正確，而遙測值不為0，則可能會判斷該線路在運行，如2段母線并列運行的話，可能會判斷該站存在低電磁環(huán)。這2種情況都將產(chǎn)生較大的計算誤差，且該計算誤差將會影響該站其它線路，造成該站或與該站相關(guān)聯(lián)的站計算結(jié)果有偏差。

同樣，SCADA信息不全也會對狀態(tài)估計計算模型產(chǎn)生影響。若EMS無法采集部分廠站信息，則網(wǎng)絡(luò)模型將與實際存在偏差。如衡陽地區(qū)110 kV柑梨、吳集變因自動化改造或無自動化設(shè)備而不能上傳信息，由于這2個變電站不屬于末端廠站，不能作為等值負荷處理，因而影響了網(wǎng)絡(luò)模型的完整性、正確性，對狀態(tài)估計計算結(jié)果造成了影響。

1.2 電網(wǎng)模型與實際存在偏差

EMS實際運行維護工作中，網(wǎng)絡(luò)模型缺失和參數(shù)錯誤是造成電網(wǎng)模型與實際存在偏差的主要原因。

在EMS中對變電站初次建模時，在沒有明確網(wǎng)絡(luò)建模范圍時，各變電站模型該延伸到哪個電壓等級，沒有統(tǒng)一的標準，因站而異，造成電網(wǎng)計算模型層次不清;另外，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，未及時維護網(wǎng)絡(luò)模型，如線路首、末端改變，線路接線方式改T接或π接等，未及時修改模型或修改不正確，造成電網(wǎng)計算模型與實際電網(wǎng)不一致，從而影響狀態(tài)估計結(jié)果。

運行維護中極易發(fā)生參數(shù)錄入錯誤現(xiàn)象。初次錄入電網(wǎng)應用軟件公共參數(shù)時，參數(shù)錄入不完整，使狀態(tài)估計按系統(tǒng)默認值計算，造成計算值與實際值存在偏差;也存在錄入?yún)?shù)與實際不一致而導致計算結(jié)果存在偏差現(xiàn)象。如變壓器高、中、低壓端電阻、電抗標幺值及抽頭類型等參數(shù)，直接影響變壓器三側(cè)功率及母線電壓的估計結(jié)果，T接線路的T接點兩端線路長度、線路類型等參數(shù)，直接影響T接線上各站點的潮流分布。

1.3 狀態(tài)估計算法待完善

狀態(tài)估計是根據(jù)量測量的精度 (加權(quán))和基爾霍夫定律 (網(wǎng)絡(luò)方程)，按最佳估計準則 (一般用加權(quán)最小二乘法)對生數(shù)據(jù)進行計算，得到最接近于系統(tǒng)真實狀態(tài)的最佳估計〔3〕。狀態(tài)估計原理只有1個，但實現(xiàn)的路徑有多條，每條路徑存在的一些問題對狀態(tài)估計軟件的計算會產(chǎn)生一定的影響。如衡陽地調(diào)EMS狀態(tài)估計程序在計算熱備用線路或T接線路時偏差較大，如某線路，一端處于熱備用狀態(tài)，對端廠站開關(guān)、刀閘都在合位，無遙測值，狀態(tài)估計程序卻估計出熱備用線路的潮流，造成計算誤差。

2 提高遙測估計合格率的改進措施

根據(jù)對以上影響遙測估計合格率的原因分析，衡陽地調(diào)結(jié)合實際，采取以下措施確保了遙測估計合格率的有效提升:

2.1 明確網(wǎng)絡(luò)建模范圍并規(guī)范網(wǎng)絡(luò)模型層級

首先，明確網(wǎng)絡(luò)建模范圍。對于地調(diào)調(diào)度管轄的變電站、發(fā)電廠，都應進行網(wǎng)絡(luò)建模，對于非調(diào)度管轄范圍的廠站，則可有條件地外推1層。其次，明確網(wǎng)絡(luò)模型層級。所有變電站的網(wǎng)絡(luò)模型均延伸到10 kV母線，發(fā)電廠則覆蓋到機組。其中220 kV電源線、聯(lián)絡(luò)線以等值發(fā)電機描述，10 kV饋線以等值負荷描述;同時，構(gòu)建1個虛廠站，定義為與外地區(qū)聯(lián)絡(luò)的對端廠站或T接線路T接端。根據(jù)建模范圍及層級原則，核對、完善EMS中的網(wǎng)絡(luò)模型。

2.2 全面核查電氣設(shè)備模型參數(shù)

電網(wǎng)應用軟件運行所需的公共參數(shù)包括:開關(guān)刀閘:電壓等級及類型，線路:電壓等級、安全電流及電阻、電抗和電納，負荷:電壓等級，變壓器各側(cè)電壓等級、銘牌電壓、額定容量、短路損耗、短路電壓百分數(shù)及高中壓側(cè)抽頭類型、是否有載調(diào)壓等，發(fā)電機:電壓等級、額定功率、額定出力及有、無功最大和最小出力、機組類型等。根據(jù)前述遙測估計合格率低的原因分析及實際維護經(jīng)驗，將模型參數(shù)清查重點放在變壓器參數(shù)和T接線路參數(shù)上，通過同時收集、核對銘牌參數(shù)和實測參數(shù)，并多次比較分析該兩類參數(shù)的計算結(jié)果，再確定采用銘牌參數(shù)還是實測參數(shù)。

2.3 加強EMS系統(tǒng)日常運行維護管理

運行維護水平同樣決定了遙測估計合格率水平。需要結(jié)合實際，從作業(yè)流程和維護技能方面加強EMS系統(tǒng)運行維護人員技能培訓，定期開展EMS運行狀態(tài)檢測評估和分析，確保提升系統(tǒng)維護水平。

2.3.1 SCADA系統(tǒng)維護

由于造成SCADA數(shù)據(jù)不準的原因較多，如一次輔助接點、二次回路接線問題造成開關(guān)狀態(tài)與實際不對應，變送器或測控模塊故障等造成遙測數(shù)據(jù)誤差大，遠動通道原因造成上傳數(shù)據(jù)不刷新，主、廠站定義不一致等都可能造成SCADA數(shù)據(jù)采集不準確，需要系統(tǒng)維護人員綜合評價，逐項排除。SCADA數(shù)據(jù)的檢查，主要是將狀態(tài)估計的粗檢測結(jié)果與自查結(jié)果相結(jié)合，同時匯總調(diào)度、監(jiān)控等自動化用戶反饋的問題，綜合評估分析后予以解決。

2.3.2 應用軟件維護

制訂并落實網(wǎng)絡(luò)建模、參數(shù)錄入和入庫的標準化流程及軟件運行維護管理制度。當電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運行方式改變或電氣元件參數(shù)變更，按流程和制度要求及時維護網(wǎng)絡(luò)模型和元件參數(shù)，保證SCADA系統(tǒng)和應用軟件數(shù)據(jù)庫的映射正確性。

對于SCADA采集的不正確的遙測及遙信，及時采取屏蔽或人工置數(shù)等臨時應急處理。對遠動工況退出的廠站，也可考慮采取整站屏蔽 (該廠站內(nèi)所有量測視為無效)或排除 (該廠站不參與計算)手段。對于因狀態(tài)估計軟件本身的問題造成估計不準，一方面需要完善程序，同時也可通過加大量測權(quán)重或調(diào)整相關(guān)參數(shù)等人工干預手段來提高計算結(jié)果的準確性。

3 結(jié)束語

在結(jié)合電網(wǎng)及EMS系統(tǒng)實際情況，對影響遙測估計合格率的原因進行分析后，針對性地加強網(wǎng)絡(luò)模型、元件參數(shù)、不良實時數(shù)據(jù)以及控制參數(shù)的維護處理，有效地提升了合格率指標。

衡陽地調(diào)通過落實改進措施，成功實現(xiàn)了遙測估計合格率指標從滿足基本要求到滿足高標準要求的跨越。遙測估計合格率最高達到了97.98%，從而為調(diào)度員潮流等應用軟件的實用化運行奠定了基礎(chǔ)。

該項成果獲得了衡陽市QC成果一等獎，并入選湖南電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)創(chuàng)一流同業(yè)對標典型經(jīng)驗。

〔1〕周全仁.電網(wǎng)分析與發(fā)電計劃〔M〕.長沙:湖南科學技術(shù)出版社，1996.

〔2〕于爾鏗.能量管理系統(tǒng) (EMS)〔M〕.北京:科學出版社，2001.

〔3〕DL/T516－2006電力調(diào)度自動化系統(tǒng)運行管理規(guī)程〔S〕.北京:中國電力出版社，2006.