电力系统安全稳定控制系统及应用介绍.ppt
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1、1,电力系统安全稳定控制系统及应用,南京南瑞继保电气有限公司2008.3,2,3,4,5,概述:RCS系列安全稳定控制装置,区域稳定控制装置RCS-992主机RCS-990从机MUX-22等复接设备:光纤复接、光电转换RCS-991A、B 稳定控制装置RCS-993A、B失步解列装置RCS-993C 低频振荡检测装置RCS-994A、B频率电压紧急控制装置RCS-993D、E失步解列与频率电压紧急控制装置TSC稳定控制在线预决策系统电力系统机电暂态分析软件包(适用于BPA、PSASP模型),采用主从机结构,实现分散式布置;高速的数字通信接口,易于扩展,能满足大型稳控系统的要求。,配置简单、操作
2、方便,主要用于单厂站稳定控制措施的实现或作为稳控子站/执行站。,当电力系统失步时,做出相应的处理:解列、切机、切负荷或启动其它使系统再同期的控制措施。,作为电力系统发生低频功率振荡(同步振荡)时的检测或控制装置。,RCS-994A主要用于低频低压减载或低频低压解列、低频自启动水轮发电机组。RCS-994B除了具有低频、低压控制功能以外,还具有过频切机,过频或过压解列。,将失步解列功能与频率电压紧急控制功能集中在同一装置中实现。,立足于现在最新的技术和现有的实际基础,以实用为主;TSC系统目前已通过项目鉴定,成为国内第一套投跳闸运行的省级在线稳定控制系统。目前南方电网在线安全稳定控制系统正在实施
3、阶段。,核心计算程序已经通过福建中调、南方电网、湖北中调的严格校核。已经应用于南网的年度运行方式计算中。,6,RCS992区域稳定控制系统由安装在各个厂站的RCS-992型分布式安全稳定控制装置通过通道互联构成。该装置既可用于单个厂站的安全稳定控制,又可用于区域电网及大区互联电网的安全稳定控制。该装置包含有6项国家技术发明专利。阻抗循序判别式失步继电器:国家发明奖二等奖RCS-992分布式电力系统稳定控制装置:2005年度中国电力科学技术奖二等奖直流多馈入交直流并联电网安全稳定控制技术研究与实施:2005年度中国电力科学技术奖二等奖基于BPA算法的可扩展的省级电网在线稳定控制系统:2006年度
4、国家电网公司科学技术进步奖二等奖其中“基于ucos的电力系统失步检测判别方法”专利还获得“2007年度中国专利优秀奖”和“2007年度江苏省专利金奖”。,RCS992区域稳定控制系统,7,6项技术发明专利,其中“基于ucos的电力系统失步检测判别方法”专利还获得“2007年度江苏省专利金奖”和“2007年度中国专利优秀奖”。,8,关键技术特点与优势,一、自主创新的全过程质量控制体系二、可靠的软硬件平台三、成熟的判据和先进的原理四、便捷的调试手段和完善的系统验证五、系统分析、计算与系统项目咨询,9,全过程质量控制体系 创建了独到的生产全过程质量控制体系:在产品开发的同时,自主设计一系列自动检测设
5、备;单模件专用自动试验设备、整机自动试验设备(发明专利)、自主开发了数字仿真或动模系统进行系统性验证劳动生产率和质量达到国际领先水平将所有工作完成在产品出厂前,确保了产品质量极大提高了劳动生产率。,高新技术产业化,10,先进的管理体系 实施了ERP管理系统,实现了开发、生产、物资、销售、财务管理流程的规范化;实施ISO9001质量管理体系,体现企业对用户的责任;实施ISO14001环境管理体系,体现企业对社会的责任;实施OHSAS18001职业健康安全管理体系,体现企业对员工的责任。,高新技术产业化,11,二、可靠的软硬件平台与完善的系统功能,2.1 硬件平台2.2 软件平台2.3 通信2.4
6、 系统功能,12,2.1 硬件平台,一台主机提供8个光纤通信接口,其中最多4个用于与从机的连接。剩余4个接口用于站间通信。,提供13个弱电开入。除了常用的“通道投入”、“复归”等开入,剩下基本用于运行方式的开入。主机不提供出口接点。,每台从机能采集6个单元的三相电流和三相电压,共36路模拟量。提供25个弱电开入或13个强电开入。,每台从机能提供13组独立出口,每组2副接点。在某些功能中可通过组态整定控制接点的输出。,一台主机最多配置四台从机,每台从机通过逻辑CPU上的多模光纤口与主机通信。,屏内2M光纤,屏内2M光纤,稳控站装置配置图,13,可分布式布置的硬件结构,主从式模块化结构装置由主机和
7、从机共同构成,主从机通过光纤交换数据,从机可分散布置于不同的保护小室,大大缩短了二次电缆的敷设距离,降低了TA、TV的二次负载,提高了装置的抗干扰能力。灵活的扩展和配置方式可根据电网和稳控系统需要,每台主机灵活配置多台从机。,14,RCS-992主机主要功能,与从机通信,获取本站状态量和故障判别结果;控制策略表处理;命令输出至从机跳闸;站间通信,获取系统状态量和运行方式,命令输出至子站跳闸;事件记录与故障录波;后台、远方通信,可在线刷新策略表;,15,模拟量(36个)、开入量采样(25个);检测接入装置的线路、主变、发电机、母线的运行状态,判别故障类型;与主机通信,上送本站状态量;本地功能(频
8、率电压紧急控制等);接收主机命令输出跳闸;,RCS-990从机主要功能,16,区域稳定控制系统的结构,主从式单层结构复合式多层结构,17,区域稳控系统结构图,主从式单层结构配置图,18,区域稳控系统结构图,复合式多层结构配置图,19,大区交直流互联电网安全稳定控制系统结构示意图,如图所示:互联电网稳控系统通过子站1、站2、子站n分别和3个区域电网稳控系统的主站互联。,20,先进的硬件核心,高速数字信号处理器DSP主机采用双DSP结构:DSP1负责控制策略的处理,DSP2负责站内和站间的通信,通过双口RAM交换数据从机采用双CPU系统:1、从低通滤波回路AD采样回路采样与逻辑计算CPU全部双重化
9、;2、起动CPU作用于起动继电器,逻辑CPU负责故障判别并作用于跳闸矩阵;3、启动一致性,CPU1和CPU2的启动元件相同,保护才出口。这一“二取二”逻辑杜绝了由于装置硬件故障引起误动、误判的可能,提高了装置的可靠性。4、任一CPU板故障,闭锁装置并发报警信号MUX-22采用DSP高速信号处理器,保证了全系统间快速而可靠的通信,21,RCS-990从机硬件配置示意图,22,RCS-992主机硬件配置示意图,23,2.2 软件平台,通用的、标准化的软件模块,最大限度减少工程软件的开发量,大大降低二次开发出错的概率。并行实时计算 故障全过程对所有策略进行实时计算。即在每一个采样间隔内(0.833m
10、s)对所有策略完成计算,并留有裕度。因此,装置中各策略功能的计算互不影响,均能正确反应。多种启动元件 不同的功能均有对应的启动元件,所有故障元件都必须在相应启动元件动作后开始逻辑判断和出口。大区互联电网稳控系统所采用的稳控装置一般均双套配置,这样每个厂站的稳控装置就构成了“四取二”的逻辑,十分有效地杜绝了“误动”和“拒动”的可能性。,24,2.3 通信,区域稳定控制系统中通信的重要性越来越突出,因此,站间通信的可靠性十分重要。保证在工频的30度(1.667ms)内全网交换一次数据与命令,对通道数据与命令有严格的校验,包括多帧数据确认、CRC校验、地址校验、特征码校验、反码校验以及和校验等,保证
11、了通道信息的正确性,经过上述校验,理论上通信误码的概率是1050。,25,同步通信帧格式,26,2.3 通信,RCS-992稳控装置具有配置灵活、功能强大的通信功能 支持多种介质、多种协议的通信方式 复用光纤(2Mbps、64kbps)专用光纤(2Mbps、64kbps)载波 音频MODEM方式 异步串口 强大的可扩充能力:通信扩展装置MUX-22 主机可以配套通信扩展装置MUX-22,该装置通过2M光纤与主机通信,可将主机内1路通信通道内2Mbps的数据流扩展为22路各种不同通信协议和介质的数据通道。扩展后1台主机可最多同时与29个站点进行数据交换。所有通信装置和通信插件全部自主研发,大大保
12、证的设备的可靠性。,27,2.3 通信,对于区域稳控系统来讲,通道命令是其不可缺少而且十分重要的一种控制手段,通道命令的正确与否直接关系到稳控系统的可靠性。公司还自主研发了专用的通道录波装置,实时记录通道上出现的任何异常数据报文和事故后的正常命令报文,在系统正常运行时及时提醒运行人员,在事故发生后帮助技术人员分析事故。通过便利的分析软件,使原本不可视的通道信息变得易于掌控。,28,2.3 通信,RCS992,MUX,RCS992,MUX,PCM,PCM,后台管理系统,通道,通道,通道录波,变电站A,变电站B,通道录波,光纤网,通道录波装置跨接在MUX与PCM之间的通信电缆上,实现对A、B两个变
13、电站稳控装置通信通道的监测和录波。,29,2.3 通信,例如:某一站的录波整定的原则是:对报文特征码、地址、CRC校验出错等情况启动录波,将错误帧记录下来;对所有站间切机、切负荷等命令帧启动录波,完整记录整个动作过程中稳控装置之间的信息交互过程,录波数据借助于稳控后台信息系统(RCS9882、BN201)连同稳控装置的监控信息一并上送网调,从而为事故分析提供可靠的依据。,30,2.4 系统功能,下面结合几个具体工程实例说明稳控系统在系统功能实现时的“防误”、“防拒”措施。,31,福建电网500kV结构简图,32,最近一次福建安稳系统动作情况分析 2006年8月11日13点31分01秒,福建外送
14、断面断开,宁双、德龙双回线外送功率1059MW,宁德变安稳装置正确动作,发出759MW切机量;故障后,26ms后石电厂安稳装置接收到宁德变切机命令,经就地高周辅助判据判别后,581ms后石电厂安稳装置发出切2、3机命令。,福建电网在线预决策系统,33,南方电网结构简图,34,南方电网交直流稳控系统站间联系图,35,三、成熟的判据和先进的原理,判据一 n 突变量启动 n P-0.2S PS1(事故前有功功率应大于定值PS1)n Pt PS2(事故时有功功率应小于定值PS2)n 三相电流 I IS1(电流应小于投运电流)n 电流变化量满足 n ttS1(确认满足上述判据的延时)浮动门槛原理(国家发
15、明专利),利用电气量的跳闸判据,36,成熟的判据和先进的原理,故障跳闸判据,使用LFP-900、RCS-900系列高压线路保护的原理中成熟可靠的距离继电器元件进行故障范围的确定,同时利用线路保护中成熟的I0与I2A比相选相元件进行故障选相,再辅助以相应的保护装置的跳闸节点(可以不利用保护装置的跳闸节点)进行故障的确认。装置判别使用二段式相间距离继电器和接地距离继电器,继电器由正序电压极化,因而有较大的测量故障过渡电阻的能力;接地距离继电器设有零序电抗特性,可防止接地故障时继电器超越。,37,四、便捷的调试手段和完善的系统验证,便捷、可靠的调试手段:1)与装置配套提供调试软件,使调试、整定和运行
16、维护更加方便快捷。如图 2)使用便携式调试仪HELP90B模拟跳闸、短路故障、过载、系统振荡、低频、低压、过频等。3)根据实际工程需要,设计一套完整的试验定值,以通过数字模拟的方式给稳控装置输入各种模拟量、状态量、以及跳闸、故障等扰动信息。,38,区域电网安全稳定控制系统试验测试方法:研制了基于GPS同步对时的试验仪HELP-2000,模拟输出各种形式的系统故障或扰动,为系统联调,整组测试创造了很好的条件。利用现场数据回放技术,基于现场录波数据或BPA/PSASP电力系统分析程序的仿真结果,通过多台基于GPS同步对时的试验仪HELP-2000输出模拟量,真实地再现系统事故的发生过程,进一步验证
17、分布在各个厂站的稳控装置及全套稳控系统的动作行为。,四、便捷的调试手段和完善的系统验证,39,基于故障场景的稳定控制系统测试原理框图,40,BPA仿真软件计算模拟的线路有功功率曲线,BPA软件计算输出波形,经HLP200回放后装置录波波形,41,完善的系统验证:我公司已经编制完成一整套稳控系统调试大纲包括:出厂调试大纲现场调试大纲稳控系统现场调试人员手册这大大降低了由于调试人员的人为疏忽造成事故的概率这一整套稳控系统调试大纲已经在即将出台的国家标准电力系统安全稳定控制系统通用技术条件、电力系统安全稳定控制系统试验检验规范、电力系统安全稳定控制技术导则中得到了大量的引用。,42,以下列举近年来我
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