CN101995854A - 一种用于保证电网安全运行的监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于保证电网安全运行的监测方法及系统，所述方法包括：主站获取各个PMU子站实时采集各机组的励磁信息和一次调频信息；所述主站将采集到的实时信息存入实时数据库，并对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对一次调频的监测信息；主站将所述监测信息转换为图表信息通过客户端设备进行显示。应用本发明实时例提供的方法和系统，可以实现对励磁及一次调频参数的实时监测，进一步的，可以为并网机组励磁及一次调频的监管与考核提供及时、准确、大量的数据，保证考核的准确性和有效性。

Description

一种用于保证电网安全运行的监测方法和系统

技术领域

本发明涉及电网安全技术领域，特别涉及一种用于保证电网安全运行的监测方法和系统。

背景技术

自2003年8月14日美加大停电以来，全世界已先后发生十多起停电事故，电网的大范围故障造成严重的政治、经济和社会影响，甚至危及国家安全。多项大停电事故分析报告指出，事故过程中调度控制中心呈现“数据很多、信息不够”的情况，使调度人员处理不及时，导致后续连锁故障，最终酿成大停电。随着全国联网、西电东送、南北互供工程的实施，我国电网规模越来越大，运行方式也越来越复杂，如何有效保证大电网的安全稳定运行、有效把握和控制电力系统广域动态安全问题，成为电力工作者的一大挑战。

目前，大多数采用数字式电液(DEH)控制系统的发电厂，为了负荷的稳定和考核的需要，避免机组随频率变动而频繁进行调节，影响负荷的稳定，将汽轮机转速调节系统的调频死区设置的比较大，一次调频作用几乎被切除。使得电网的频率主要靠二次调频来维持。

研究表明，在突发性事故和大的负荷(功率)扰动时，很多机组尽管具有调节负荷的能力，但对频率偏差的一次调频响应几乎为零，此时就会出现频率大幅度波动甚至发生系统崩溃的恶性事故。可见，一次调频的作用是不可忽视的。

由于一次调频可能会带来机组随频率变动而频繁进行调节，影响负荷的稳定，因而，如何监测一次调频参数成为有待解决的问题。

此外，自动励磁调节器(AVR)和电力系统稳定器(PSS)的发电机励磁系统对电力系统的暂态稳定控制也具有重要作用，如何检测励磁系统的参数也是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种用于保证电网安全运行的监测方法和系统，以实现对励磁及一次调频参数的实时监测。

本发明实施例提供了一种用于保证电网安全运行的监测方法，包括：

主站获取各个PMU子站实时采集各机组的励磁信息和一次调频信息；

所述主站将采集到的实时信息存入实时数据库服务器，并对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对励磁及一次调频的监测信息；

主站将所述监测信息转换为图表信息通过客户端设备进行显示。

其中，所述各个PMU子站实时采集的励磁信息包括：AVR、PSS的状态信号，以及励磁电压、励磁电流、机端电压和机端电流模拟信号。

其中，所述各个PMU子站实时采集的一次调频信息包括：机组转速、机组负荷指令、机组调节级压力、协调控制系统中一次调频修正前负荷指令信号、修正后负荷指令信号以及一次调频动作信号。

其中，所述获得的励磁及一次调频监测信息包括：

励磁调节器投运状态、各机组的励磁趋势状态、励磁统计信息、一次调频动作情况信息、一次调频性能指标信息。

其中，所述由监测信息转换的图表信息包括：

励磁调节器投运状态表，机组AVR、PSS趋势图，机组励磁、机端趋势图，机组调频变量趋势图，励磁统计报表，一次调频动作情况表，一次调频动作情况统计表，一次调频性能指标统计表，一次调频速度变动率和调节量统计表以及机组参与一次调频的积分电量统计表。

本发明实施例还提供了一种用于保证电网安全运行的监测系统，包括：

动态数据采集层，用于由各个PMU子站实时采集各机组的励磁信息及一次调频信息，将所采集的实时信息传送给数据管理分析层；

数据管理分析层，用于将采集到的信息存入实时数据库服务器，并对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对励磁及一次调频的监测信息，将所述监测信息转换为图表信息后传送给动态监测展示层；

动态监测展示层，用于通过客户端设备显示所述图表信息。

其中，所述数据管理分析层包括：

实时数据库服务器，用于存储采集到的实时信息；

应用服务器，用于对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对励磁及一次调频的监测信息，将所述监测信息转换为图表信息后传送给动态监测展示层。

其中，所述实时数据库服务器为双机热备份架构。

其中，所述各个PMU子站实时采集的励磁信息包括：AVR、PSS的状态信号，以及励磁电压、励磁电流、机端电压和机端电流模拟信号；

所述各个PMU子站实时采集的一次调频信息包括：机组转速、机组负荷指令、机组调节级压力、协调控制系统中一次调频修正前负荷指令信号、修正后负荷指令信号以及一次调频动作信号。

其中，所述图表信息包括：励磁调节器投运状态表，机组AVR、PSS趋势图，机组励磁、机端趋势图，机组调频变量趋势图，励磁统计报表，一次调频动作情况表，一次调频动作情况统计表，一次调频性能指标统计表，一次调频速度变动率和调节量统计表以及机组参与一次调频的积分电量统计表。

应用本发明实施例提供的方法和系统，可以利用PMU子站在线、连续地采集发电机组及其附属励磁系统及一次调频功能的实际运行参数，监视和分析励磁系统在扰动或主动调节过程中的动态行为，从而实现对励磁及一次调频参数的实时监测，进一步的，为励磁模型和参数的校核以及电网运行方式的研究等提供更为精确的数据，即可以为并网机组励磁及一次调频的监管与考核提供及时、准确、大量的数据，保证考核的准确性和有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的用于保证电网安全运行的监测系统整体架构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于保证电网安全运行的监测方法流程图；

图3是根据本发明实施例的由一次调频的监测信息所获得的图表信息的示意图；

图4是根据本发明实施例的用于保证电网安全运行的监测系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是根据本发明实施例的用于保证电网安全运行的监测系统整体架构示意图，该架构整体分为3个层次，自底层向上分别是动态数据采集层101、数据管理分析层102和动态监测展示层103。其中，

在动态数据采集层101中，由PMU子站负责采集和传送实时的动态数据；

在数据管理分析层102中，数据库负责数据的存储、管理，应用服务器负责数据的扫描和分析，响应PMU子站的数据传送和客户端的数据调用查询。

在动态监测展示层103中，通过画面、曲线、报表等以Web方式将动态监测系统监测到的信息和数据实时展示出来。

参见图2，其是根据本发明实施例的用于保证电网安全运行的监测方法流程图。结合图1和图2，该方法具体包括：

步骤201，主站获取各个相量测量单元(PMU)子站实时采集各机组的励磁信息和一次调频信息；

本实施例中，各个PMU子站实时采集的励磁信息包括：AVR、PSS的状态信号，以及励磁电压、励磁电流、机端电压和机端电流模拟信号等。由于配有自动励磁调节器(AVR)和电力系统稳定器(PSS)的发电机励磁系统对电力系统的暂态稳定控制具有重要作用，因此实时监测和分析并网电厂的励磁系统投用状况和运行性能，对电力系统的稳定运行非常重要。

各个PMU子站实时采集的一次调频信息至少包括：机组转速、机组负荷指令、机组调节级压力、协调控制系统中一次调频修正前负荷指令信号、修正后负荷指令信号以及一次调频动作信号等。

本实施例中，各个PMU子站可以通过接口机将所采集到的实时信息传送至网络，再由网络传送至主站。

步骤202，主站将采集到的实时信息存入实时数据库服务器，并对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对一次调频的监测信息；

本实施例中，实时数据库服务器采用双机热备架构。即正常情况下，主服务器处于运行状态，备用服务器处于待机状态；当主服务器出现故障时，备用服务器自动接管主服务器系统的所有服务，这样就保证了整个系统的安全及可靠性。

在一个较佳实施例中，上述实时数据库服务器中安装运行平台信息(PI，Plant Information)实时数据库软件。

本实施例中，由励磁及一次调频应用服务器对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，以获得一次调频的监测信息。具体的，以100次/秒的速度，根据从PMU子站获得的实时信息定量计算机组的一次调频性能，分析发电机组一次调频的实际参数设置和发电机组接受自动发电控制(AGC，Automatic Generation Contro1)命令后的响应速度，以及区域电网自然频率特性。本实施例中，该应用服务器为获得一次调频的监测信息所进行的所有定量计算和分析的具体实现方式均是采用现有算法实现的，这里，不再对现有的算法进行详述。

本实施例中，上述一次调频的监测信息可以包括：励磁调节器投运状态、各机组的励磁趋势状态、励磁统计信息、一次调频动作情况信息、一次调频性能指标信息。

步骤203，主站将所述监测信息转换为图表信息通过客户端设备进行显示。

本实施例中，为了帮助用户更好的了解辅助服务各参数的计算过程，能够提供曲线浏览等人机界面展示辅助服务的动态过程，即可以将所获取的监测信息转换为更利于观看的图表信息。

本实施例中，客户端设备可以通过画面、曲线、报表等以Web方式将动态监测的到的实时信息实时展示出来。

本实施例中，由前述一次调频的监测信息转换而来的图表信息可以包括：励磁调节器投运状态表，机组AVR、PSS趋势图，机组励磁、机端趋势图，机组调频变量趋势图，励磁统计报表，一次调频动作情况表，一次调频动作情况统计表，一次调频性能指标统计表，一次调频速度变动率和调节量统计表以及机组参与一次调频的积分电量统计表。

参见图3，其是根据本发明实施例的由一次调频的监测信息所获得的图表信息的示意图。图3中的机组配置即指配置的基础信息，该配置的基础信息包括机组名及12个变量，该12个变量即指前述由PMU子站实时采集的励磁信息和一次调频信息中的12个变量。

参见图3所示图表，对于励磁信息部分，如通过采集每台机组的AVR状态、PSS状态信号，可以显示该机组的AVR、PSS状态；通过显示某时间段的曲线可以获得机组PSS退出或AVR退出的自动记录；还可以自动统计AVR、PSS的退出次数，以便查看某时段内机组AVR、PSS的退出情况，从而为后续考核提供基础数据信息。通过采集每台机组的变量曲线，可以进行多机比对，其中的变量可以包括励磁电压、励磁电流、机端电压、和/或机端电流。

参见图3所示图表，对于一次调频信息部分，通过对一次调频参数的实时采集可以实时显示每台机组一次调频的动作情况；自动扫描机组的一次调频动作情况，如只要超出死区，机组的一次调频信号未动作就记录一次，由此统计出一段时间内(如一天内)各机组的一次调频动作情况表，该动作情况表可以包括电网频率超出死区的次数、机组一次调频实际动作次数百分比，频率超出死区的时间，一次调频动作的时间等。

应用服务器可以分时段查看每台机组的一次调频性能指标是否达标，也可以查看某个时间段内所有机组的性能指标。上述一次调频性能指标包括：速度变动率、死区、响应时间和稳定时间。即上述四想指标同时达标即判断一次调频性能达标。

应用服务器可以进行多机对比；可计算出某个时间段(如每天)每台机组参与一次调频的积分电量，其中要分别计算低于49.967HZ的部分和高于50.034HZ的部分即计算超出死区的部分，并对每台机组参与一次调频的电量进行积分时，获得电量的累加值，从而为后续考核机组的一次调频动作情况做基础数据信息的准备，即可以为并网机组励磁及一次调频的监管与考核提供及时、准确、大量的数据，保证考核的准确性和有效性。

也就是说，对于用于保证电网安全运行的监测系统而言，参见图1和图2，其工作方式是：在子站中，PMU子站实时采集包括励磁信息和一次调频信息的实时信息，通过接口机将这些实时信息经过Internet向上传送到主站中具有热备功能的实时数据库服务器中进行存储。主站中的励磁及一次调频应用服务器通过数据总线从实时数据库服务器中获取到实时信息后，对所述实时信息进行定量计算和分析，获得励磁及一次调频的检测信息，并将这些检测信息转换为图表信息，以供系统中的工作站进行访问和显示。

可见，应用本发明实施例提供的方法，可以利用PMU子站在线、连续地采集发电机组及其附属励磁系统及一次调频功能的实际运行参数，监视和分析励磁系统在扰动或主动调节过程中的动态行为，从而实现对励磁及一次调频参数的实时监测，进一步的，为励磁模型和参数的校核以及电网运行方式的研究等提供更为精确的数据。

本发明实施例还提供了一种用于保证电网安全运行的监测系统，参见图4，具体包括：

动态数据采集层401，用于由各个PMU子站实时采集各机组的励磁信息和一次调频信息，将所采集的实时信息传送给数据管理分析层；

数据管理分析层402，用于将采集到的信息存入实时数据库，并对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对一次调频的监测信息，将所述监测信息转换为图表信息后传送给动态监测展示层；

动态监测展示层403，用于通过客户端设备显示所述图表信息。

上述数据管理分析层402具体包括：

实时数据库服务器，用于存储采集到的实时信息；

应用服务器，用于对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对一次调频的监测信息，将所述监测信息转换为图表信息后传送给动态监测展示层。

上述实时数据库服务器为双机热备份架构。

上述各个PMU子站实时采集的励磁信息可以包括：AVR、PSS的状态信号，以及励磁电压、励磁电流、机端电压和机端电流模拟信号；

上述各个PMU子站实时采集的一次调频信息可以包括：机组转速、机组负荷指令、机组调节级压力、协调控制系统中一次调频修正前负荷指令信号、修正后负荷指令信号以及一次调频动作信号。

上述图表信息可以包括：励磁调节器投运状态表，机组AVR、PSS趋势图，机组励磁、机端趋势图，机组调频变量趋势图，励磁统计报表，一次调频动作情况表，一次调频动作情况统计表，一次调频性能指标统计表，一次调频速度变动率和调节量统计表以及机组参与一次调频的积分电量统计表。

可见，应用本发明实施例提供的系统，可以利用PMU子站在线、连续地采集发电机组及其附属励磁系统及一次调频功能的实际运行参数，监视和分析励磁系统在扰动或主动调节过程中的动态行为，从而实现对励磁及一次调频参数的实时监测，进一步的，为励磁模型和参数的校核以及电网运行方式的研究等提供更为精确的数据，即可以为并网机组励磁及一次调频的监管与考核提供及时、准确、大量的数据，保证考核的准确性和有效性。

对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于保证电网安全运行的监测方法，其特征在于，包括：

主站获取各个PMU子站实时采集各机组的励磁信息和一次调频信息；

所述主站将采集到的实时信息存入实时数据库服务器，并对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对励磁及一次调频的监测信息；

主站将所述监测信息转换为图表信息通过客户端设备进行显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个PMU子站实时采集的励磁信息包括：AVR、PSS的状态信号，以及励磁电压、励磁电流、机端电压和机端电流模拟信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个PMU子站实时采集的一次调频信息包括：机组转速、机组负荷指令、机组调节级压力、协调控制系统中一次调频修正前负荷指令信号、修正后负荷指令信号以及一次调频动作信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得的励磁及一次调频监测信息包括：

励磁调节器投运状态、各机组的励磁趋势状态、励磁统计信息、一次调频动作情况信息、一次调频性能指标信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述由监测信息转换的图表信息包括：

励磁调节器投运状态表，机组AVR、PSS趋势图，机组励磁、机端趋势图，机组调频变量趋势图，励磁统计报表，一次调频动作情况表，一次调频动作情况统计表，一次调频性能指标统计表，一次调频速度变动率和调节量统计表以及机组参与一次调频的积分电量统计表。

6.一种用于保证电网安全运行的监测系统，其特征在于，包括：

动态数据采集层，用于由各个PMU子站实时采集各机组的励磁信息及一次调频信息，将所采集的实时信息传送给数据管理分析层；

数据管理分析层，用于将采集到的信息存入实时数据库服务器，并对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对励磁及一次调频的监测信息，将所述监测信息转换为图表信息后传送给动态监测展示层；

动态监测展示层，用于通过客户端设备显示所述图表信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据管理分析层包括：

实时数据库服务器，用于存储采集到的实时信息；

应用服务器，用于对所采集到的实时信息进行定量计算和分析，获得对励磁及一次调频的监测信息，将所述监测信息转换为图表信息后传送给动态监测展示层。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述实时数据库服务器为双机热备份架构。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述各个PMU子站实时采集的励磁信息包括：AVR、PSS的状态信号，以及励磁电压、励磁电流、机端电压和机端电流模拟信号；

所述各个PMU子站实时采集的一次调频信息包括：机组转速、机组负荷指令、机组调节级压力、协调控制系统中一次调频修正前负荷指令信号、修正后负荷指令信号以及一次调频动作信号。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述图表信息包括：

励磁调节器投运状态表，机组AVR、PSS趋势图，机组励磁、机端趋势图，机组调频变量趋势图，励磁统计报表，一次调频动作情况表，一次调频动作情况统计表，一次调频性能指标统计表，一次调频速度变动率和调节量统计表以及机组参与一次调频的积分电量统计表。

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