CN104917291A - 基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统 - Google Patents

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Ningbo Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，包括至少两个执行子站和一个主站，所述的执行子站与主站之间进行双向通信；所述的执行子站为设于变电站内的低频低压减负荷装置，当低频低压减负荷装置检测到线路的频率或者电压低于设定值时，将按轮次切除相应轮次的负荷；所述的主站由采集服务器和工作站组成，所述采集服务器对各执行子站上送的低频低压可切负荷容量进行统计并交由工作站处理，所述工作站通过采集服务器向各执行子站下发低频低压切负荷指标。本发明能够准确把握系统的动态特性，规避电力安全事故，并做到对负荷的精确切除。

Description

基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统
技术领域
本发明属于变配电网电力设备技术领域，具体是一种基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统。
背景技术
低频低压减负荷系统是在电网的频率或者电压低于额定值时，通过切除负荷来恢复电网的频率或者电压到额定值，是提高电力系统安全稳定性，防范电网稳定事故，防止发生大面积停电的关键。现行的低频低压减负荷系统基本上是以各变电站为基础的单装置，且仅依赖于就地频率或者电压的下降情况触发装置动作，在装置的动作逻辑中无法涉及远方信息，无法准确把握全系统的动态特性，更难以衡量该变电站的减负荷措施对大范围区域性电网稳定要求所起到的作用；而且减负荷控制策略一旦整定好，便不在随实际的工况变化而变化。故而，传统的安全稳定控制装置不能及时、正确反应系统动态的情形，已很难适应大电网的协调控制的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，能够准确把握系统的动态特性，做到对负荷的精确切除。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，包括至少两个执行子站，所述至少两个执行子站对应设置一个主站，所述的执行子站与主站之间进行双向通信；
所述的执行子站为设于变电站内的低频低压减负荷装置，每个低频低压减负荷装置测量对应变电站所述属负荷线路的频率和电压，当低频低压减负荷装置检测到线路的频率或者电压低于设定值时，将按轮次切除相应轮次的负荷；
所述的主站由采集服务器和工作站组成，所述采集服务器对各执行子站上送的低频低压可切负荷容量进行统计并交由工作站处理，所述工作站通过采集服务器向各执行子站下发低频低压切负荷指标，所述工作站设定优先级对需切负荷进行优化分配。
优选的，所述工作站设定优先级共N+1级，从0到N；优先级为0，则负荷线路为重要负荷，不可切除；其余为1至N，优先级为从高到低。
优选的，如果所有的负荷线路都处于不同的优先级内，动作时，则根据优先级的顺序从高到低，给相对应的负荷线路上的智能终端或断路器发跳闸信号，从而切除相应的负荷。
优选的，将所有负荷线路的功率值，设定为P1，P2，···，Pm，其中m为负荷线路的数量；如果同一优先级内有不少于2条负荷线路，取极端情况，设所有负荷线路都处于同一优先级，则将m条负荷线的功率及各种组合的功率和与设定的每轮次定值做比较，按接近原则选切功率和最接近定值所对应的线路。
优选的，每条负荷线路单独设定轻功率定值，当负荷线路的实时功率小于这个轻功率定值时，这条负荷线将不参与功率比较。
优选的，当负荷线路的频率或者电压下降较快时，将一次性切除两轮或者三轮负荷，需切功率为各轮需切功率之和。
优选的，在一、二轮负荷一次性切除后，若负荷线路的频率、电压继续下降，则直接进入第三轮判断，按第三轮功率定值进行选切；在一、二、三轮负荷一次性切除后，若负荷线路的频率、电压继续下降，则直接进入第四轮，按第四轮功率定值进行选切。
优选的，已切除的负荷线路将被剔除出后面的功率比较；若多个轮次先后满足动作条件，则每轮动作所需切除的负荷量均独立，不扣减前一轮次多切的负荷量。
优选的，所述低频低压减负荷装置采取分散决策方式，当发生通讯异常或者出现问题时，将拒绝接收命令并向主站发送重新确认命令请求，直至确认指令合理，才会执行，否则只会按照装置内原有的定值进行动作。
优选的，在工作站接收到采集服务器的低频低压可切负荷容量统计结果后，如判断出本次上送信息和上次上送的不相同，则将新的信息存储，并通过这些信息自动生成新的需切负荷指标，或者管理员手动修改需切负荷指标，并通过采集服务器向执行子站下发；如本次上送的信息和上次的相同，则本次信息将不被存储。
本发明将各个执行子站的低频低压减负荷装置与主站通信连通，主站根据从各低频低压减负荷装置获得的信息向各执行子站下发低频低压切负荷指标，因此能够准确把握系统的动态特性，规避电力安全事故，并做到对负荷的精确切除。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为本发明低频低压减负荷装置硬件框图；
图2为本发明的主站与执行子站联系图。
具体实施方式
如图1和图2所示，基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，包括至少两个执行子站，所述至少两个执行子站对应设置一个主站，所述的执行子站与主站之间进行双向通信。
所述的执行子站为设于变电站内的低频低压减负荷装置，这些低频低压减负荷装置将母线电压等级、线路名称、负荷量、检修、投切状态、低频轮次、低频轮次向主站上传，并接受主站下发的命令。
每个低频低压减负荷装置测量对应变电站所述属负荷线路的频率和电压。所述的低频低压减负荷装置有2大功能：低频减载功能：当检测出所测量线路的频率低于用户设定的定值时，将分8轮次切除本地相应轮次的负荷(其中1-4轮为基本轮，5-8轮为特殊轮)；低压减载功能：当检测出所测量线路的电压低于用户设定的定值时，将分8轮次切除本地相应轮次的负荷(其中1-4轮为基本轮，5-8轮为特殊轮)。
如图1所示的低频低压减负荷装置中，SV采集板件采集站内母线电压及各负荷线的实时功率；开入量板件采集检修及压板信息，通过与录波主CPU板的交互，将这些信息在录波主板件中进行加工处理后通过MMS管理板件的10M/100M的网口通过电力系统自己的调度数据网络向主站上送。
所述的低频低压减负荷装置由彩显触摸屏(MT6070iH)、电源插件(POW-6002)、主处理机插件(录波CPU-9004)、MMS管理CPU插件(CPU-9002)、SV采集插件(SV TCJ-8612)、GOOSE插件(GOOSE TCJ-8613)、GPS对时插件(GPS-7601)、光耦开出插件(DO-7001)以及低压开入插件(DI-7201)组成。电源插件：为各功能插件及彩显触摸屏提供电源；光耦开出插件：当装置启动时，CPU经此插件输出命令启动逻辑输出插件的继电器QJ和驱动各轮动作输出；低压开入插件：采集开入量信号，并通过高速的串行口发送到录波CPU插件；录波CPU插件：收集各采集插件送来的数据，并综合各种信息进行事故的判断和指令发送；GPS对时插件：根据秒脉冲信号生成同步采样信号和20ms同步信号；MMS管理CPU插件：MMSA、B网的MMS协议网络通信功能；与录波CPU插件的信息交互功能：MMS协议信息相关，GOOSE协议信息相关，配置相关等；文件管理功能；调试串口功能；SV采集插件：收合并单元的报文；软件测量对应电压之频率；计算对应采集量的向量及有效值；与录波板进行双端口交互；GOOSE插件：通过接受、发送GOOSE协议报文实现网络通信功能；与录波板进行双端口交互；彩色触摸显示屏：通过彩显触摸屏可查看各元件的运行状态、通道状态、开入量状态、定值设定值及异常等内容。
所述的低频低压减负荷装置采取分散决策方式，当发生通讯异常或者出现问题时，各执行子站接收的命令不合理(如与装置内的动作判断逻辑冲突)或者超出本站可执行的范围(超出装置内部设定的定值范围)时，将拒绝接收命令并向主站发送重新确认命令请求，直至确认指令合理，才会执行，否则只会按照装置内原有的定值进行动作。
所述的主站由采集服务器和工作站组成。采集服务器负责定时收集各执行子站的低频低压可切负荷容量的统计结果，同时配合手动离线下发各执行子站的低频低压切负荷指标。工作站则有三大功能：登录和服务器配置功能：用于用户登录及用户权管理；采集服务器信息的配置、测试和保存；实时监听功能：实时监听各个执行子站的统计结果；实时监听各执行子站的预警状态；系统统计和存储功能：综合统计各执行子站的可切负荷容量并存储；评估各分区的可切负荷容量；按500kV电压等级评估调度中心的可切负荷容量；生成按分区优化决策方案；管理需切除负荷指标的分发。
所述的工作站的决策方案按照接近原则对需切负荷进行优化分配，具体原则如下：设定优先级共N+1级，即从0到N，优先级为0，则负荷线为重要负荷，不可切除；其余为1至N，优先级为从高到低，即1为最高优先级，N为最低；将所有负荷线路的功率值，设定为P1，P2，···，Pm(m为负荷线路的数量)。每一轮次需切负荷量可单独设置，即频率或者电压降落到某一定值，则切除相应功率的负荷线路。以下分两种情况讨论：情况1所有的负荷线路都处于不同的优先级内，动作时，则根据优先级的顺序从高到低，给相对应的负荷线路上的智能终端或断路器发跳闸信号，从而切除相应的负荷；情况2同一优先级内有不少于2条负荷线，取极端情况，设所有负荷线都处于同一优先级。则将m条负荷线的功率及各种组合的功率和[P1，P2，···，Pm；(P1+P2)，(P1+P3)，···，(Pm-1+Pm)；(P1+P2+P3)，···，(Pm-2+Pm-1+Pm)；(P1+P2+···，Pm)]与设定的每轮次定值做比较，按接近原则选切功率和最接近定值所对应的线路；每条负荷线路单独设定轻功率定值，当负荷线路的实时功率小于这个轻功率定值时，这条负荷线将不参与功率比较；
具备加速切负荷功能，当频率或者电压下降较快时，将一次性切除两轮或者三轮负荷，需切功率为各轮需切功率之和(第一轮功率值+第二轮功率值或第一轮功率值+第二轮功率值+第三轮功率值)；为避免过切，一、二轮加速切除负荷后，若频率、电压继续下降，则直接进入第三轮判断，按第三轮功率定值进行选切；同理，一、二、三轮加速切除负荷后，若频率、电压继续下降，则直接进入第四轮，按第四轮功率定值进行选切；为避免断路器拒动的负荷线从新参与下一轮的功率比较，产生再次被选切及欠切现象，已切除的线路将被剔除出后面的功率比较；若多个轮次先后满足动作条件，则每轮动作所需切除的负荷量均独立，不扣减前一轮次多切的负荷量。
所述的执行子站与主站的通信采用TCP/IP通信，采用10M/100M以太网接口。通讯分为上行和下行，上行主要进行数据的获取其中包括站点层次结构、负荷线信息、站点通道状态和连接状态、系统计划负荷和实时负荷。下行进行定值的下发和连接状态的配置和通道的测试。通过执行子站与主站的通道，执行子站定时向主站发送测量数据(10秒间隔)、定值数据(10分钟间隔)、异常事件数据(出现时发)。主站向执行子站召唤定值信息、检修和压板投退等信息(管理员手动操作)；下发需切负荷指标(执行子站上送的可切负荷有变化时)。
所述的主站内的采集服务器对各执行子站上送的信息进行统计，最后交由工作站对这些信息进行处理。低频低压减负荷装置实时向主站上送可切负荷量，当主站判断出某执行子站的可切负荷量有变化时(例如某个执行子站的某条负荷线故障或者停运)，自动生成新的指标并下发。也即如判断出本次上送的配置信息或者可切负荷量等信息和上次上送的不相同，则将新的信息存储，并通过这些信息自动生成新的需切负荷指标，或者管理员手动修改需切负荷指标，通过采集服务器向执行子站下发。如本次上送的配置信息或者可切负荷量等信息和上次的相同，则本次信息将不被存储。
执行子站的低频低压减负荷装置收到主站下发的新的需切负荷指标后，首先通过SelectActiveSG服务选择激活定值区，将选定的定值区的值复制到激活缓冲区中；然后通过SelectEditSG服务对定值控制块中的数据属性EditSG写入需要编辑的定值区，装置在收到这个服务后，根据EditSG的值从Eeprom中读出需要编辑的定值区的值，然后将读出的定值复制到各个逻辑节点的SE当中；接着通过GetSGValues服务，将逻辑节点中功能约束SE中的定值读取上来，如果功能限制码(FC)为SE，则读取编辑定值区的值，如为SG，则为激活定值区的值。然后可以对这些读取上来的值进行编辑。编辑完之后，再通过SetSGValues服务，将修改的定值写入到个逻辑节点的SE当中；最后通过ConfirmEditSGValues服务，对定值控制块中的数据属性CnfEdit写入值TRUE，装置在收到这个服务后，将分散在各逻辑节点SE中的定值集中起来，进行存入Eeprom的操作。存储正确后，将数据属性CnfEdit置成FALSE,最后返回给一个成功的应答。

Claims (10)

1.基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：包括至少两个执行子站，所述至少两个执行子站对应设置一个主站，所述的执行子站与主站之间进行双向通信；
所述的执行子站为设于变电站内的低频低压减负荷装置，每个低频低压减负荷装置测量对应变电站所述属负荷线路的频率和电压，当低频低压减负荷装置检测到线路的频率或者电压低于设定值时，将按轮次切除相应轮次的负荷；
所述的主站由采集服务器和工作站组成，所述采集服务器对各执行子站上送的低频低压可切负荷容量进行统计并交由工作站处理，所述工作站通过采集服务器向各执行子站下发低频低压切负荷指标，所述工作站设定优先级对需切负荷进行优化分配。
2.根据权利要求1所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：所述工作站设定优先级共N+1级，从0到N；优先级为0，则负荷线路为重要负荷，不可切除；其余为1至N，优先级为从高到低。
3.根据权利要求2所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：如果所有的负荷线路都处于不同的优先级内，动作时，则根据优先级的顺序从高到低，给相对应的负荷线路上的智能终端或断路器发跳闸信号，从而切除相应的负荷。
4.根据权利要求2所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：将所有负荷线路的功率值，设定为P1，P2，···，Pm，其中m为负荷线路的数量；如果同一优先级内有不少于2条负荷线路，取极端情况，设所有负荷线路都处于同一优先级，则将m条负荷线的功率及各种组合的功率和与设定的每轮次定值做比较，按接近原则选切功率和最接近定值所对应的线路。
5.根据权利要求4所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：每条负荷线路单独设定轻功率定值，当负荷线路的实时功率小于这个轻功率定值时，这条负荷线将不参与功率比较。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：当负荷线路的频率或者电压下降较快时，将一次性切除两轮或者三轮负荷，需切功率为各轮需切功率之和。
7.根据权利要求6所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：在一、二轮负荷一次性切除后，若负荷线路的频率、电压继续下降，则直接进入第三轮判断，按第三轮功率定值进行选切；在一、二、三轮负荷一次性切除后，若负荷线路的频率、电压继续下降，则直接进入第四轮，按第四轮功率定值进行选切。
8.根据权利要求7所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：已切除的负荷线路将被剔除出后面的功率比较；若多个轮次先后满足动作条件，则每轮动作所需切除的负荷量均独立，不扣减前一轮次多切的负荷量。
9.根据权利要求1所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：所述低频低压减负荷装置采取分散决策方式，当发生通讯异常或者出现问题时，将拒绝接收命令并向主站发送重新确认命令请求，直至确认指令合理，才会执行，否则只会按照装置内原有的定值进行动作。
10.根据权利要求1所述的基于集散递阶控制框架的低频低压减负荷系统，其特征在于：在工作站接收到采集服务器的低频低压可切负荷容量统计结果后，如判断出本次上送信息和上次上送的不相同，则将新的信息存储，并通过这些信息自动生成新的需切负荷指标，或者管理员手动修改需切负荷指标，并通过采集服务器向执行子站下发；如本次上送的信息和上次的相同，则本次信息将不被存储。
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