1 稳控系统标准体系架构
于1981年颁发,2001年、2019年修订的《电力系统安全稳定导则》[31](简称《稳定导则》)是电力行业普适性标准,把电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级,对三级安全稳定标准的扰动形态都有明确的规定。为了应对扰动,《电力系统安全稳定控制技术导则》[2,32]定义并规范了三道防线及其对应的控制措施。三道防线是电网安全稳定运行的基本保障,我国电网建设严格贯彻《稳定导则》,不断加强三道防线建设,配置和完善各种继电保护和稳控装置,防止事故连锁反应,从而有效避免大停电事故。
2 稳控系统标准现状分析
2.1 设计研发类标准
稳控系统设计研发包括稳控系统策略制定、控制架构、配置原则、运行模式以及稳控装置软硬件设计。相关标准主要有GB/T 14285—2006、GB/T26399—2011、GB/T 50703—2011、GB/T 34122—2017、DL/T 1092—2008、DL/T 478—2013、Q/GDW421—2010、Q/GDW 11356—2015、Q/GDW 11764—2017和Q/CSG 110001—2012,共10项,其中:
(1) GB/T 14285—2006规范了稳控系统的策略制定、配置原则、主要技术性能要求和控制措施;
(2) GB/T 26399—2011对稳控系统策略制定、控制架构、配置原则、判据、可靠性和通信通道提出具体要求;
(3) Q/GDW 421—2010、Q/GDW 11356—2015规定了稳控系统通用性能要求、主要性能要求、策略制定、控制架构、配置原则、运行模式、功能要求、二次回路及相关设备的要求;
(4) Q/CSG 110001—2012规定了稳控系统的硬件设计、主要功能、判据、通信和可靠性等方面的基本技术要求。
设计研发类标准涵盖国家标准、行业标准和企业标准,对稳控系统策略制定、控制架构、配置原则、运行模式以及稳控装置软硬件设计都有相应规定,但部分稳定控制新成果未能在现有标准中体现,在设计研发中存在以下问题。
(1)控制架构方面。要求按照分层分区原则,合理控制稳控系统层级数量,而目前分区系统保护工程和省级精准切负荷控制系统的控制架构已达五级甚至更多。另外,按单一工程、单一目标配置的稳控系统一般解决电网局部稳定问题,单一稳控系统动作,可能成为其他稳控系统动作的触发条件,多个稳控系统间缺乏整体性考虑,存在无序动作风险[33—34]。
(2)配置原则方面。重要发电厂和枢纽变电站的稳控装置按双重化配置,但对双重化配置的稳控装置生产厂家没有要求,造成实际电网中双重化配置的稳控装置大部分选用同一个生产厂家,装置误动或拒动概率增大,给电网安全带来很大风险。
2.2 入网管理类标准
稳控系统入网管理主要指稳控装置新产品(包括新原理、新判据)准入市场前的型式试验、稳控装置投运前的出厂验收、仿真验证和现场调试(包括单体调试和现场联调),各环节均符合要求后,稳控系统才能正式投运。对已投运稳控装置软、硬件改动较大的,原则上视为新设备,需重新进行出厂验收、仿真验证和现场调试。对于更改内容影响较小、范围明确的,可适当简化。
2.3 检修检验类标准
稳控系统检修检验类标准主要规范稳控装置投运后的定期检验。稳控装置的定期检验分为全部检验和部分检验,各级稳控管理及运维检修单位根据当地电网具体情况并结合一次设备的检修计划合理安排稳控装置年度检修计划。全部检验内容包括装置检验、策略检查和传动试验,部分检验内容包括装置检验和传动试验。
3 稳控系统标准完善建议
现有稳控系统标准体系对稳控系统设计研发、入网管理、检修检验、运行管理等各个方面的工作具有指导和规范作用,随着我国特高压交直流电网的建设以及高比例新能源和电力电子化的发展,亟需开展稳控系统标准的适应性和体系的完整性研究。
3.1 深化稳控系统设计研发
(1)我国电网稳控装置数量众多,各个单位若不严格按照标准规范进行设计研发,将会给现场运维人员带来很多困难,增加电网安全稳定运行风险。建议以“分层分区、功能明确、运维便利”为原则,参照继电保护“六统一”设计思路,充分考虑稳控装置特殊性,深化稳控系统设计标准,统一规范稳控系统控制架构、配置原则、运行模式、安全防护、定值清单以及动作报文等内容,解决各单位独自开发带来的稳控装置标准化低等问题。
(2)目前稳控系统逻辑策略基本上采用离线策略,随着D5000调度系统和在线稳定分析(dynamic security analysis,DSA)的广泛应用,在线计算定时更新控制策略逐渐成熟,建议在设计研发类标准中规范在线计算策略的应用原则和应用方法,推动在线决策控制技术进一步发展[35—37],提升电网应对大范围冲击和复杂扰动的能力。
(3)参照继电保护配置原则,双重化配置的稳控装置选用不同型号或生产厂家,减小因同一个型号或生产厂家装置家族性缺陷给电网安全带来的风险。
(4)跟踪二次稳定控制技术发展,及时对稳控系统中应用的新技术进行规范,引导其健康发展。
3.2 强化稳控系统入网管理
(1)强化稳控系统投运前的仿真验证,规范仿真验证范围、要求及内容,明确要求跨区域、系统保护等重要稳控系统投运前必须在第三方检测机构开展RTDS仿真验证。
(2)针对已投运稳控系统,若软硬件有重大改动,现行入网管理类标准只要求对其有针对性地开展补充检验,建议严格遵守“逢修改必校验”原则。
3.3 优化稳控系统检修检验
(1)明确稳控系统检验周期,完善定期检验内容。
(2)针对稳控装置检修存在一次设备停电不同步、统一组织协调难度大等问题,优化现有检验模式,明确稳控检验职责,规范各阶段稳控检验内容。
(3)在现行检修检验类标准中纳入特高压直流稳控系统带电传动试验机制,规范稳控系统带电传动试验范围、周期、内容及要求。
3.4 完善稳控系统运行管理
(1)针对调度侧稳控在线监控系统运行中存在的问题,完善稳控在线监控系统规范要求,进一步提高其智能化管理水平。
(2)参照继电保护装置运行管理规定,完善稳控系统运行评价指标和评价要求,及时掌握稳控系统运行情况和薄弱环节。
(3)建立稳控系统事故分析机制,规范事故分析流程,强化稳控装置软件管理。
4 结语
现行大部分稳控系统标准把稳控装置当作安全自动装置(包括:稳控装置、失步解列装置、低频低压减负荷及解列装置、过频切机及过频过压解列装置、备用电源自投装置、输电线路的自动重合闸装置等)的一部分,和继电保护装置作为一个整体进行阐述,单独针对稳控系统的标准规范很少,这与稳控系统在电网中的重要作用不匹配。文中从稳控系统设计研发、入网管理、检修检验、运行管理4个方面对稳控系统标准体系中25项标准进行分析,指出现行标准执行中面临的13个问题,提出12条完善建议,以期通过修编和制定一系列稳控系统相关标准,推动稳定控制技术进步,提升稳控专业运行管理水平,保障电力系统安全稳定运行。
参考文献
[1]王轶禹,王晶,冯长有,等.电网系统保护在线监视研究及典型应用[J].电力工程技术,2019,38(5):63-70.