电力系统安全稳定控制新技术新产品ppt课件

1、李德胜国网电力科学研讨院稳定技术研讨所南京南瑞集团公司稳定技术分公司6/24/2021电力系统平安稳定控制电力系统平安稳定控制新技术新产品及其运用新技术新产品及其运用目目 录录一、电力系统紧急控制的开展方向一、电力系统紧急控制的开展方向二、电力系统平安稳定控制安装新产品二、电力系统平安稳定控制安装新产品三、电力系统平安稳定控制安装新判据三、电力系统平安稳定控制安装新判据电力系统紧急控制的开展方向电力系统紧急控制的开展方向 1l光电传感器的运用 l 新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力的前景和强大的生命力，它与传统的电压、电流互感器相比，优势十清楚显，良好的绝缘性能，较强的抗电磁干扰才干，

2、丈量频带宽，动态范围大，与现代技术严密结合，而且体积小、分量轻、维修方便、价钱相对廉价。近几年来各方面对这种新型互感器表示了极大的兴趣，再加上数字信号处置器(DSP)技术，光电技术的催化、推进作用，开展势头很好，国外一些大公司投入大量人力和物力开发光学电压、电流互感器，并且已有挂网运转产品。数字化变电站的投运对于电网稳定控制安装在硬件软件上都提出了更高的要求。 l 电力系统紧急控制的开展方向电力系统紧急控制的开展方向 2l自顺应稳定控制 1l 将全球定位系统GPS技术引入电力系统可以处置从广域中采集实时量的一致时标问题，无疑对电力系统的缺陷记录、事故分析，甚至继电维护技术带来不可取代的奉献。但

3、要特别强调指出，它只能提供已成为现实的受扰轨迹，充其量只相当于数值仿真程序的一次运转。 l 紧急控制的全部决策和执行过程必需在实际系统到达动态鞍点之前，例如在检测到缺陷后的200ms内完成。但稳定分析依赖于对主导群的正确识别，而缺陷去除后才起作用的各种要素也可以改动主导群，故不知道整个受扰轨迹就不能正确判别其主导群。任何时序数据的外延只能适用于参数延续变化的过程，希望利用缺陷期间或控制前的信息的外延来得到缺陷后或控制后的轨迹是不可以的。 电力系统紧急控制的开展方向电力系统紧急控制的开展方向 3l自顺应稳定控制 2l 系统在未加控制措施时的受扰轨迹可以用数值仿真、物理仿真、GPS实时量测等任一种

4、方法得到。但是稳定控制的决策过程必需对各种控制措施的组合进展估计和比较。试探控制措施的效果时，不可以用实际系统做实验，因此，即使可以按照部分的受扰轨迹判别出系统将失稳，在庞大的控制措施空间中，那怕仅仅试探一次，也必需求取新的受扰轨迹。基于GPS的广域丈量对此无能为力，只能依托事先的数值仿真或物理仿真。因此，“实时计算，实时控制 的紧急控制框架从原理上看也不可行。 电力系统紧急控制的开展方向电力系统紧急控制的开展方向 4l 自顺应稳定控制 3l 我国学者在1993年初次提出基于EEAC的“在线料想计算，实时匹配在线紧急控制框架，2019年研制胜利OPS-1紧急控制在线预决策系统并作为国内外首例基

5、于在线优化决策的稳定控制系统投入工业运转。OPS-1安装在稳定控制系统的主站或调度中心，与可以提供电力系统实时丈量数据的控制安装或电网EMS接口，接纳电网实测数据，快速进展紧急控制战略的自动寻优，定期刷新控制安装中的控制战略表，使得控制措施总是与电网当前构造和运转方式相顺应，从而实现电力系统的自顺应稳定控制，并具有对相继开断事故的处置才干。 l 目前，OPS-1曾经开展成为系列化的预防控制与紧急控制在线预决策系统，并与广域丈量技术结合，实现了电力系统平安稳定的广域丈量分析控制一体化。 二、电力系统平安稳定控制安装新产品二、电力系统平安稳定控制安装新产品l 安装的研制背景l 随着特高压电网的逐渐

6、建立，“西电东送、南北互供 格局的构成, 我国电网的构造将会发生很大变化，以特高压电网为骨干电网的平安稳定特性将变得更加复杂。 l 我国对特高压电网短少运转管理阅历, 更需求平安稳定控制系统为其稳定运转提供保证。为此，国家电网公司已把“1000kV级交流输电系统稳定及控制技术的研讨作为1000kV级交流输电系统关键技术研讨框架的重要课题。l SCS-500E 分布式区域型平安稳定控制安装分布式区域型平安稳定控制安装l1000kV级交流输电系统稳定及控制技术的研讨l特高压互联电网平安稳定协调防御及决策系统的研讨与开发l顺应特高压交流同步电网平安稳定控制措施研讨和安装开发南瑞稳定所区域稳定安装平台

7、南瑞稳定所区域稳定安装平台lFWK-300lSCS-500ESCS-500E基于基于32位单片机位单片机+DSP的分布式稳定控制安装，主要用于第二的分布式稳定控制安装，主要用于第二道防线的区域稳定控制系统。道防线的区域稳定控制系统。 2019年开场开发，年开场开发，2019年在三峡左岸投入运转，年在三峡左岸投入运转，2019年中年中标三峡右岸安控系统，已投入运转标三峡右岸安控系统，已投入运转600多台套。多台套。满足特高压互联电网要求的新一代平安稳定控制平台满足特高压互联电网要求的新一代平安稳定控制平台正正在研发中年国家电网公司科技工程。在研发中年国家电网公司科技工程。系统构架、信息采样、系统

8、通讯、控制战略等方面均有所提系统构架、信息采样、系统通讯、控制战略等方面均有所提高和突破高和突破目前在广东、河南、安徽试运转目前在广东、河南、安徽试运转,2019年下半年年下半年投入市场。投入市场。SCS-500ESCS-500E稳定控制安装稳定控制安装SCS-500ESCS-500E稳定控制安装稳定控制安装SCS-500E SCS-500E 主要特点主要特点分散式布置的主从式系统构架分散式布置的主从式系统构架全新的机箱构造全新的机箱构造高速高速DSP,主频可达主频可达600M 32Mbps高速通讯模块高速通讯模块 高效的计算方法、可靠的判别原理高效的计算方法、可靠的判别原理安装级缺陷在线仿真

9、安装级缺陷在线仿真在线决策无缝接口在线决策无缝接口SCS-500ESCS-500E的技术改良的技术改良合理的系统构架合理的系统构架 适宜小室布适宜小室布置的分散式构造置的分散式构造SCS-500ESCS-500E的技的技术改良术改良高速的信息处置才高速的信息处置才干、新的算法和判干、新的算法和判据：据：采用公用的采用公用的DSP(DSP(数数字信号处置器字信号处置器) )芯片芯片或或SoCSoC系统芯片系统芯片/SiP/SiP系统封装系统封装技术，提高信息处技术，提高信息处置才干。置才干。模拟量计算采用新模拟量计算采用新的算法以及线路无的算法以及线路无缺陷跳闸等判据。缺陷跳闸等判据。高速、可靠

10、的通高速、可靠的通讯才干：讯才干：安装之间、安装安装之间、安装内部采用高速通内部采用高速通讯接口公用光讯接口公用光纤、纤、LVDSLVDS、低电、低电压差分传输技压差分传输技术，速率达术，速率达MbpsMbps很强的互换性和很强的互换性和互操作性互操作性IEC61850IEC61850 ：思索了思索了IEC61850IEC61850规范，具备与数规范，具备与数字化变电站合并字化变电站合并单元的接口单元的接口具备与在线决策具备与在线决策系统的接口功能，系统的接口功能，可以实现具有优可以实现具有优化功能的自顺应化功能的自顺应稳定控制稳定控制提高安装可靠性的措施提高安装可靠性的措施提高安装可靠提高安

11、装可靠性的措施性的措施硬件方面：硬件方面：安装自检和闭锁措安装自检和闭锁措施通讯、电源等施通讯、电源等完全独立的启动回完全独立的启动回路路开出回路的防误动开出回路的防误动提高抗干扰才干提高抗干扰才干EMC软件方面：软件方面：多重相关条件的判多重相关条件的判别确认，即判别条别确认，即判别条件的冗余件的冗余电气量或开关量应电气量或开关量应采用变化过程采用变化过程逻辑补充判别逻辑补充判别通讯方面的可靠通讯方面的可靠性措施：性措施：报文的检错：如报文的检错：如数 字 报 文 的数 字 报 文 的CRC校验等校验等命令报文的特殊命令报文的特殊编码识别编码识别通讯报文分类传通讯报文分类传送送命令报文的延续

12、命令报文的延续多次确认多次确认方便可靠的安装配方便可靠的安装配置管理软件：置管理软件：协助用户下载定值、协助用户下载定值、校验定值，查看事校验定值，查看事件记录和动作记录，件记录和动作记录，可以用曲线图形的可以用曲线图形的方式直观的显示数方式直观的显示数据变化情况。据变化情况。提供规范提供规范COMTRADE格式格式的数据记录。的数据记录。公用的频率丈量模块常常用用的的传传统统方方法法 捕捉器方式快速捕捉器方式快速, ,精度精度. .HzHz 软件计算速度慢，精度目前可以到达软件计算速度慢，精度目前可以到达0.001Hz0.001HzSCS-500E采采用用方方法法 CPLDCPLD上采用公用

13、模块上采用公用模块, ,速度快速度快, ,精度高精度高0.005Hz 0.005Hz 安装可以提供频率记录分析功能模块，以便事后查安装可以提供频率记录分析功能模块，以便事后查阅频率变化及异常情况阅频率变化及异常情况辐射电磁场干辐射电磁场干扰：扰：场强场强 10V/m 10V/m扫频扫频 80MHz 80MHz1GHz1GHz点频点频 80MHz 80MHz、160MHz160MHz、450MHz450MHz、900MHz900MHz电压突降、短电压突降、短时中断和电压时中断和电压变化抗扰度变化抗扰度SCS-500ESCS-500E电磁兼容性电磁兼容性静电放电静电放电44级：级：空气放电空气放电

14、 +15KV +15KV接触放电接触放电 +8KV +8KVSCS-500ESCS-500E的电的电磁兼容性磁兼容性快速瞬变快速瞬变4 4级：级：电压电压 +4KV +4KV频率频率 2.5kHz 2.5kHz浪涌冲击浪涌冲击抗扰度：抗扰度：共模共模 +4KV+4KV差模差模 +2KV+2KV1M1M脉冲群干扰脉冲群干扰( (根据根据20192019年年7 7月月 ): ): 共模共模 2.5KV2.5KV3KV3KV差模差模 1KV1KV1.5KV1.5KV带触摸屏的人机交互带触摸屏的人机交互波形显示打印波形显示打印完善的安装管理软件在线数据仿真功能l元件缺陷和数据仿真、运转方式设定等元件缺

15、陷和数据仿真、运转方式设定等功能，大大的方便了系统的出厂实验、功能，大大的方便了系统的出厂实验、现场调试和安装的定检。现场调试和安装的定检。动模及数字仿真实验动模及数字仿真实验针对国家示范实验工程针对国家示范实验工程晋东南荆门的特高压线路，进晋东南荆门的特高压线路，进展了动模实验和数字仿真实验，对安装的一切缺陷判据进展了展了动模实验和数字仿真实验，对安装的一切缺陷判据进展了实验，判据满足特高压线路的要求。实验，判据满足特高压线路的要求。对对500kV系统，各种线路模型参数，进展了动模实验和数字仿系统，各种线路模型参数，进展了动模实验和数字仿真实验，对安装的一切缺陷判据进展了实验，判据满足要求。

16、真实验，对安装的一切缺陷判据进展了实验，判据满足要求。1000KV动模实验模型动模实验模型数字仿真模型数字仿真模型 SCS-200 稳定控制安装稳定控制安装l安装的研制背景l 随着电网建立的不断开展 ，对于电网稳定控制的第三道防线的控制安装曾经不能完全满足要求，市场迫切需求我们提高软硬件程度，研制顺应现场需求的新一代稳定控制安装。l l 安装实现功能安装实现功能l 24路模拟量的采集计算，缺陷判别 ； 2路安装间光纤接口，接口规范同 500光纤接口； 至少32组独立输出空接点每组包括2对空接点； 至少31个外部弱电开入； 至少8路独立中央信号每路包括2对空接点 ； 3个隔离RS485， 1个隔

17、离RS232(监控用) ； 2个10M/100M以太网RJ45接口(监控用) ； 1个隔离打印RS232； 1个符合B码规范的通讯对时接口和脉冲对时接口； 液晶显示板1个调试及下载minUSB串口； 中央处置模块(SCM-910)单板调试minUSB串口； 显示通讯处置模块(SCM-930)单板调试minUSB串口； 经过光纤可外扩机箱协调判别缺陷l软件总体方案软件总体方案l组态化组态化 、可配置，总体目的是不修正工、可配置，总体目的是不修正工程软件源代码，只经过配置参数，即可程软件源代码，只经过配置参数，即可构成新工程软件构成新工程软件 。l中央处置模块中央处置模块(SCM-910)软件作为

18、中心控软件作为中心控制软件，担任同单元处置模块制软件，担任同单元处置模块(SCM-912)、通讯处置模块通讯处置模块(SCM-930)进展数据交换，进展数据交换，同时搜集判别弱电开入模块同时搜集判别弱电开入模块(SCM-980)信信息，判别输出给中央信号和启动模块息，判别输出给中央信号和启动模块(SCM-950)和出口输出模块和出口输出模块(SCM-960)。单元处置模块单元处置模块(SCM-912)软件担任本模件软件担任本模件线路缺陷判别，通讯处置模块线路缺陷判别，通讯处置模块(SCM-930)担任对外监控通讯和打印功能，显示处担任对外监控通讯和打印功能，显示处置模块置模块(SCM-932)

19、担任人机交互和液晶显担任人机交互和液晶显示。示。 l 硬件设计特点硬件设计特点l 全部板无工程跳线全部板无工程跳线l 可单个可单个minUSB口下载一切工程软件和配置文件口下载一切工程软件和配置文件l 低通滤波截止频率在低通滤波截止频率在175HZl 一切跳闸和信号回路均为一切跳闸和信号回路均为8A大电流继电器大电流继电器l 一切模拟量和开入开出信号均运用一切模拟量和开入开出信号均运用7.62mm间距以上间距以上的大端子的大端子l 固定前面板固定前面板,提高抗干扰才干提高抗干扰才干l 整体密闭机箱，机箱长度为整体密闭机箱，机箱长度为270mm，远小于原有型，远小于原有型号号360mm三、电力系

20、统平安稳定控制安装新判据三、电力系统平安稳定控制安装新判据l背景l 电力系统紧急控制安装检测发电厂或变电站出线、主变和机组的运转工况，根据本厂站的信息和必要的远方信息，识别电网当前运转方式，判别本厂站出线、主变、母线的缺陷外形。当系统发生缺陷时，根据缺陷类型与当前电网运转方式，查找离线/在线分析制定的控制战略表，选定控制措施及控制量，快速发出切机、切负荷、解列等控制命令，保证电网稳定运转。显然，可靠、快速、准确的缺陷类型判据是正确实施紧急控制的根底。l 为此，我公司针对目前在判据上存在的难点疑点组织专人进展攻关，经过大量的实践研讨和实验，获得了突破，研讨胜利了一些新的可靠判据。 无缺陷跳闸新判

21、据原理无缺陷跳闸新判据原理 长间隔输电线路的分布参数等值电路 lshZUlchIIlshIZlchUUcc221221分析不同情况下安装侧电压、电流、丈量阻抗、功率的变化规分析不同情况下安装侧电压、电流、丈量阻抗、功率的变化规律如下。律如下。1.1 1.1 本侧跳闸本侧跳闸电流电流I1I1近似为近似为0 0，没有充电电流。，没有充电电流。1.2 1.2 对侧跳闸对侧跳闸电流电流I1I1近似为线路充电电流总和，电流近似为线路充电电流总和，电流I2I2近似为近似为0 0，这样安装安，这样安装安装处的丈量阻抗就等于开路阻抗装处的丈量阻抗就等于开路阻抗. .此丈量阻抗仅与线路参数及线路长度有关。当线路

22、长度不超越此丈量阻抗仅与线路参数及线路长度有关。当线路长度不超越时，此阻抗的幅值随着长度的添加而降低，且为容性。对实际运时，此阻抗的幅值随着长度的添加而降低，且为容性。对实际运用中的用中的220kV220kV或或500kV500kV或更高电压等级的输电线路，其波长约在或更高电压等级的输电线路，其波长约在4700km6000km4700km6000km范围内，而实际线路长度普通在范围内，而实际线路长度普通在800km800km以内，以内，小于。对于超高压输电线路，线路电阻很小，因此，丈量阻抗相小于。对于超高压输电线路，线路电阻很小，因此，丈量阻抗相角近似为角近似为-90-90。几种线型的开路阻抗随线路长度的变化如。几种线型的开路阻抗随线路长度的变化如: :根本本地电气量的无缺陷跳闸新判据根本本地电气量的无缺陷跳闸新判据二、电力系统平安稳定控制安装新判据二、电力系统平安稳定控制安装新判据根本本地电气量的无缺陷跳闸新判据根本本地电气量的无缺陷跳闸新判据基于上述分析，根据在不同情况下安装安装处的电气量变化特征，新的无缺陷跳闸判据可描画如下：假设安装启动后，检测到功率和电流突变至近似为0值，那么判为线路本侧发生无缺陷跳闸；假设安装启动后，检测到功率和电流发生突变，但仍有容性无功电流，且安装