趙勇 田家運(yùn) 趙洪山 崔剛

摘要：文章以某公司鋁電項(xiàng)目調(diào)度中心工程為背景，該公司鋁電項(xiàng)目本期新建、擴(kuò)建電廠各一座，新建330kV變電站一座，330kV開(kāi)關(guān)站一座，110kV變電站兩座，330kV電解鋁整流變電站兩座，電力調(diào)度中心一座，形成了集發(fā)輸配用為一體的鋁電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。其中電力調(diào)度中心集成了5個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該公司鋁電網(wǎng)各參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、正常狀態(tài)下的電力調(diào)度以及非正常狀態(tài)下電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制。

關(guān)鍵詞：鋁電網(wǎng)；電力調(diào)度；安全穩(wěn)定控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）35-0081-02

該公司鋁電網(wǎng)電力調(diào)度中心涵蓋了能量管理及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制及保護(hù)信息系統(tǒng)、調(diào)度管理信息系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、智能輔助綜合監(jiān)控及大屏幕顯示系統(tǒng)等5個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)。

1 能量管理及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1 能量管理系統(tǒng)（EMS）

能量管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)EMS系統(tǒng)）采用“一個(gè)平臺(tái)、多個(gè)應(yīng)用”的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行構(gòu)建，一個(gè)平臺(tái)是指一個(gè)適用于調(diào)度中心內(nèi)各種實(shí)時(shí)應(yīng)用功能的系統(tǒng)支撐平臺(tái)，也稱(chēng)為基礎(chǔ)平臺(tái)，多個(gè)應(yīng)用是指在這個(gè)平臺(tái)之上構(gòu)架相關(guān)的各種應(yīng)用，如SCADA子系統(tǒng)、變電站集中監(jiān)控、調(diào)度員培訓(xùn)仿真（DTS）、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）、網(wǎng)絡(luò)分析（狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、短路電流計(jì)算、靜態(tài)安全分析、靈敏度分析、系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)報(bào)與母線(xiàn)負(fù)荷預(yù)報(bào)）等內(nèi)容。

EMS系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用分布式開(kāi)放局域網(wǎng)交換技術(shù)，雙重化冗余配置，由100/1000M主干局域網(wǎng)交換機(jī)及人機(jī)交換機(jī)的二層結(jié)構(gòu)組成。從功能上，系統(tǒng)劃分為安全I(xiàn)區(qū)、安全Ⅱ區(qū)和安全Ⅲ區(qū)，安全I(xiàn)區(qū)和安全Ⅱ區(qū)之間通過(guò)橫向隔離防火墻互聯(lián)，安全I(xiàn)區(qū)和安全Ⅲ區(qū)之間通過(guò)正向物理隔離相連。EMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的組織充分考慮信息流和實(shí)時(shí)性能要求，采用雙網(wǎng)配置，正常情況下，雙網(wǎng)采用負(fù)荷平衡工作方式，一旦某一網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，另一網(wǎng)就完全接替全部通信負(fù)荷。EMS系統(tǒng)同時(shí)支持遠(yuǎn)方診斷，提供圖形化遠(yuǎn)方維護(hù)工具，系統(tǒng)通過(guò)撥號(hào)認(rèn)證裝置進(jìn)行遠(yuǎn)方維護(hù)接入，保證滿(mǎn)足二次安防要求，從而提高了維護(hù)響應(yīng)的及時(shí)性，免去了維護(hù)人員的來(lái)回奔波。

EMS系統(tǒng)與鋁電網(wǎng)各電廠、變電站、開(kāi)關(guān)站、電解鋁整流變電站的通訊采用一路數(shù)據(jù)專(zhuān)線(xiàn)和一路調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)方式：數(shù)據(jù)專(zhuān)線(xiàn)采用IEC60870-5-101規(guī)約；調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)采用IEC60870-5-104規(guī)約。EMS系統(tǒng)可以同時(shí)監(jiān)控鋁電網(wǎng)各廠站的頻率、電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、溫度等參數(shù)，具有很高的實(shí)時(shí)性。

1.2 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可顯示所有電能質(zhì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)列表、波形、矢量圖、頻譜（帶方向），包括2～31次諧波相角、功率、功率因數(shù)、電壓、電流各序分量等完整的數(shù)據(jù)顯示及分析。

2 電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制及保護(hù)信息系統(tǒng)

2.1 電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)

該公司鋁電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷由動(dòng)力負(fù)荷和電解鋁負(fù)荷兩部分組成。電解鋁的輔助設(shè)施需要?jiǎng)恿ω?fù)荷，電解鋁負(fù)荷啟動(dòng)前先啟動(dòng)動(dòng)力負(fù)荷，只能在電解鋁負(fù)荷退出后才能停運(yùn)動(dòng)力負(fù)荷，動(dòng)力負(fù)荷以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為主。電解鋁負(fù)荷特性表現(xiàn)為恒功率，對(duì)交流電壓和頻率的變化很不敏感。

綜合考慮電解鋁負(fù)荷和機(jī)組投產(chǎn)進(jìn)度，安排如下典型運(yùn)行方式，最終實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)電解鋁2×45萬(wàn)噸，具體如表1

所示。

考慮到鋁電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)線(xiàn)路故障、機(jī)組脫網(wǎng)、負(fù)荷退出等情況，造成鋁電網(wǎng)功率擾動(dòng)，為了保證電解鋁正常運(yùn)行，需要在以上7種運(yùn)行方式下考慮鋁電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制，優(yōu)先考慮機(jī)組自身的一次調(diào)頻及調(diào)壓能力以及該公司電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用電源對(duì)鋁電網(wǎng)的支撐作用，完成該公司電網(wǎng)對(duì)鋁電網(wǎng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)帶，若執(zhí)行負(fù)荷轉(zhuǎn)帶措施后仍導(dǎo)致頻率跌落，采取“先轉(zhuǎn)帶再壓負(fù)荷”的原則，極端嚴(yán)重故障下，采取負(fù)荷側(cè)深度調(diào)節(jié)，待故障清除后重新恢復(fù)對(duì)電解鋁供電，以保證鋁電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)抵御事故沖擊的能力。

安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)由電解鋁供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定特性分析、穩(wěn)定控制集中管理系統(tǒng)、主站安穩(wěn)裝置、子站安穩(wěn)裝置、切機(jī)執(zhí)行站安穩(wěn)裝置和切負(fù)荷執(zhí)行站安穩(wěn)裝置組成，安控管理主站系統(tǒng)與各廠站穩(wěn)控裝置通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)交換機(jī)和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器集中后進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。

考慮到甘肅地區(qū)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等清潔能源豐富，未來(lái)也可能接入到該公司鋁電網(wǎng)之中，鋁電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮更大作用。

2.2 保護(hù)信息系統(tǒng)

保護(hù)故障信息管理功能，系統(tǒng)應(yīng)采用IEC61970和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建模，具備IEC60870-5-103通訊規(guī)約功能。實(shí)現(xiàn)與EMS系統(tǒng)的圖形、模型以及數(shù)據(jù)庫(kù)的共享，最大限度地減輕保護(hù)故障信息管理功能的維護(hù)工作量。

3 調(diào)度管理信息系統(tǒng)

調(diào)度管理信息系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)OMS系統(tǒng)）主要包括設(shè)備運(yùn)行管理、設(shè)備檢修管理、電網(wǎng)運(yùn)行管理、應(yīng)急預(yù)案管理、事故報(bào)告管理、運(yùn)行方式管理、運(yùn)行值班管理、電網(wǎng)運(yùn)行信息等。

OMS系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面和充分的可擴(kuò)展性，方便調(diào)度值班人員和運(yùn)行檢修人員查詢(xún)所需信息，并按照鋁電網(wǎng)管理流程實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)操作、運(yùn)行管理等日常工作的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

4 電能量計(jì)量系統(tǒng)

電能量計(jì)量數(shù)據(jù)是電網(wǎng)運(yùn)行中的重要參數(shù)，通過(guò)對(duì)電能量計(jì)量數(shù)據(jù)的分析可以了解到電力系統(tǒng)內(nèi)各間隔數(shù)據(jù)的用電情況，對(duì)改善電網(wǎng)質(zhì)量、進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償、設(shè)備升級(jí)改造，節(jié)能減排都具有重要意義。

電能量計(jì)量系統(tǒng)可接入32個(gè)廠站，960塊電能表，對(duì)每塊表可以做到整點(diǎn)、半點(diǎn)或每15分鐘的數(shù)據(jù)采集，擁有豐富的報(bào)表功能，可以方便運(yùn)行人員設(shè)置各種數(shù)據(jù)比較和分析。

5 智能輔助綜合監(jiān)控及大屏幕顯示系統(tǒng)

5.1 智能輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)

智能輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)以視頻監(jiān)控為核心，集成環(huán)境監(jiān)控、安全預(yù)警、火災(zāi)報(bào)警、消防系統(tǒng)，采用統(tǒng)一技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心樓內(nèi)智能運(yùn)行管理；視頻監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)互動(dòng)，可以自動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)。

5.2 大屏幕顯示系統(tǒng)

大屏幕顯示系統(tǒng)采用3行×12列（共計(jì)36塊）60英寸超窄邊DLP拼接單元拼接而成，精確顯示系統(tǒng)采集的多種各設(shè)備運(yùn)作狀況與實(shí)時(shí)信息，同時(shí)可以分區(qū)或整屏顯示鋁電網(wǎng)相關(guān)信息。

6 結(jié)語(yǔ)

5個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)在該公司充分發(fā)揮了作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁電網(wǎng)24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，為調(diào)度人員調(diào)度指令的下達(dá)提供便利，規(guī)范調(diào)度操作流程，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障或者機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)能夠快速準(zhǔn)確地保持鋁電網(wǎng)穩(wěn)定，防止造成重大損失。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐忠達(dá)，鄒永新，等.酒鋼煤電鋁一體化供電調(diào)度中

心工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)[S].2012.

[2] 侯玉強(qiáng)，周霞，等.嘉北循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)供電系統(tǒng)

改造項(xiàng)目調(diào)度中心工程電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析評(píng)估及相關(guān)

控制策略研究.2012.

[3] 辛耀中，冷喜武，等.電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則（DL/T1040-

2007）[S].2007.

作者簡(jiǎn)介：趙勇（1983—），男，國(guó)電南瑞科技股份有限公司助理工程師，研究方向：變電站綜合自動(dòng)化研究和項(xiàng)目管理；田家運(yùn)（1984—），男，國(guó)電南瑞科技股份有限公司助理工程師，研究方向：變電站綜合自動(dòng)化研究和項(xiàng)目管理。