应用于SCADA的开关安全检查系统研究

　　SCS系统在电网故障时会体现出强大的优势。简易的操作可模拟出接下来调度员在SCADA上的各种操作，再将模拟操作结果准备无误地展现在SCADA的界面之上。并且这个模拟估算的结果具有非常高的准确性。 
　　例如：线路故障造成线路两侧开关跳闸，此时假如调度员贸然将跳闸开关合闸很有可能造成故障的扩大。但在SCADA界面点击此跳闸开关，选择SCS系统安全监测，所有该开关合闸后的电网潮流改变信息会全部显示在调度员面前。 
　　调度员就可以根据SCS系统所展示的计算结果，选择是否需要合闸。这为调度员提供了快速并准确处理故障的信息，减轻了调度员的工作负担并有效地提高了调度质量。 
　　3 SCS系统功能 
　　SCS系统的功能主要体现在两个方面：基本电网潮流预先估算以及N-1故障分析。除此以外还有人性化的排队机制和独立的报表页面。 
　　3.1 潮流预先估算 
　　潮流预先估算是SCS系统的核心部分，也是难点之一。如何才能在SCADA平台上得到电网的实时潮流，如何保证潮流的预估准确，潮流预估后又该将哪些潮流信息提供给调度员，这些都是SCS系统需要解决的难题。 
　　首先为了得到电网的实时潮流值，架设在SCADA平台上的SCS系统与实时态的潮流计算系统保持实时的数据交互。在每次SCS潮流预估计算前，都会获得全部实时态的潮流断面，在此基础上的潮流计算才有参考的价值。其次，为了可以将调度操作之后的潮流在调度之前就准确的预先估算出来，SCS除了利用SCADA提供的一次设备模型信息外，在每次SCS操作之时，系统会实时抓取在操作之前的电网状况并针对想要进行操作的开关刀闸，估算此开关操作之后的最新潮流状况，估算潮流使用实时态潮流计算程序以保证计算的准确性。计算结果与之前潮流对比后将电网状况的改变详细的显示出来。显示的结果有：电气岛数量改变，连接、断开发电机数量改变，连接、断开线路数量改变，发电出力改变，负荷改变，电容器、电抗器投切数量，开关跳闸、合闸数量，电压幅值及相角越线改变[6]和频率越线改变。以上对比结果通常就是调度员在调度中心最为关心的电网潮流信息。 
　　需要单独说明的是，SCS系统此功能不仅仅只对单一开关起作用，可以同时应用于多个开关来检测多个开关，同时改变开合状态时电网潮流的变化。 
　　3.2 N-1故障分析 
　　依据《电力系统安全稳定导则》和《电力系统技术导则》，电网可靠性可按照N-k法则进行检验。由此，SCS系统整合了PAS中N-1故障分析的功能。N-1故障分析指的是电网在收到单一扰动后在不采取任何保护措施下对其他设备过负荷能力的检测。此功能在SCS系统中的实现，使得SCS的计算结果更为丰富，除了以上潮流估算提供给调度员的信息外，故障分析功能还将电网扰动带来的故障危害加深，电压波动甚至是电网崩溃告知调度人员，以帮助调度员确认此扰动的严重程度与电网的坚强程度。但是N-1故障分析功能目前暂时不能适用于同一时刻的多个开关的故障分析，这也将是以后SCS系统的一个研究方向。
    3.3 排队机制 
　　考虑到同时操作SCADA的调度人员会有多人的情况，SCS引入了排队机制。即多个调度员可以同时给SCS系统的不同电网设备下达潮流计算和故障分析命令，按照命令下达的先后进行排队，依次将结果展示在所下达命令的操作屏上。另外，区别于SCADA界面的操作结果显示，SCS系统引入了单独的系统报表页面。报表页面会按照时间顺序依次记录下潮流计算和故障分析的引入点及计算结果方便调度员来考察历史数据。 
　　4 应用案例 
　　4.1 案例一 
　　如图2所示，发电厂两台发电机G1和G2分别经变压器XF1和XF2接在110kV分段母线上面，其中发电机断路器1002和母联断路器1105处于断开状态，其余断路器皆处于闭合状态，发电机G2处于停运状态。 
　　此时发电机G2投入运行后，需要并入电网中。通常情况下调度员会凭借多年累积的经验进行1002的合闸工作，但是贸然的合闸动作带来的后果仍然是未知的。使用SCS系统就可以方便的预测到合闸使发电机G2并入电网后带来的潮流变化。计算结果如表1所示。 
　　4.2 案例二 
　　假设案例二是在案例一的基础上再次进行操作。发电机G2投入使用并且并入电网后，同时断开断路器1104，闭合断路器1105。 
　　这属于较为常见的线路检修前的厂站内倒闸操作，可是这次较为复杂的操作可以更好的体现SCS的优势所在。 
　　在一条线路检修的情况下，将两台发电机的出力通过一条线路送入电网，假如没有事先调节发电机出力的话很可能会造成线路的越线甚至是继电保护动作。 
　　由表2的SCS计算所得出的结果可见，和我们预期的结果吻合，这次厂内的倒闸操作导致了线路Line 1的电流越线。在一目了然的SCS预测计算结果前，站内的操作员或者调度员就可以采取相应措施来避免类似的异常或者故障发生。 
　　4.3 案例三 
　　如图3，终端220kV变电站，低压侧35kV母线上接有C1，C2和C3三组电容器组，其中C1和C2处于运行中，C3处于热备用状态。 
　　此时需要将C3投入运行，在真正进行合闸之前，用SCS做断路器3503合闸的安全检测。 
　　根据SCS的计算结果，将电容器组C3通过合闸3503投入使用后使35kV母线电压过高，并且触发了母线的过电压保护，保护动作从而使断路器3501，3502和3503跳闸。根据SCS的预测计算结果，调度员可以避免触发继电保护，破坏电网稳定。此案例在继电保护方面强调了SCS对稳定电网调度操作的优势所在。计算结果如表3所示。 
　　5 结束语 
　　准确掌握潮流的变化和及时正确地处理故障是电网调度最为重要的。文章引入了开关安全检查系统（SCS系统），通过对此系统的设计，功能介绍和其对SCADA操作的优化展现了SCS系统的使用和可拓展价值。SCS系统可以帮助调度员进行快速、准确的处理故障，避免在调度过程中出现因开关操作造成电网损失，另外故障分析功能可以在分析电网扰动时起到一定的辅助功能。SCS功能充分利用了SCADA功能与实时数据，整合了PAS系统中的高级应用，相信它可以为电网的发展提供更加良好的服务。 
　　参考文献 
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