基于微服务架构的变电站自动化装置远程运维技术

为了适应变电站无人值守化的趋势,提高变电站自动化装置调试和运维效率,满足运维业务灵活扩展的需求,开展基于微服务架构的变电站自动化装置远程运维技术研究。根据运维业务需求设计了远程运维系统架构和功能,研制了硬件通用、软件解耦、功能灵活的微服务运维网关;研发了边缘计算平台,应用容器技术实现业务应用程序（Application,App）化;分离管理和业务数据,分别采用消息队列遥测传输协议和通用服务协议与主站交互;设计了设备和App即插即用、主动上线流程,实现业务服务的自描述和注册;研发了虚拟人机交互、版本管控、运维调试等App,可远程安装部署在运维网关。系统已在南京地区1座220kV变电站进行了试点应用,提升了试点变电站的运维管理效率。     

面向服务端的变电站自主可控站控层服务协议一致性测试技术

变电站二次系统通信报文规范(CMS)协议定义了将IEC 61850标准中抽象通信服务接口直接映射到传输控制协议/网际协议(TCP/IP)进行数据交换的方法,实现了对制造报文规范(MMS)的替代。为了实现变电站二次系统CMS协议的推广应用,需要开展一致性测试。在深入理解二次系统CMS协议编码规则的基础上,分析了其与MMS的区别,面向扩展服务设计了测试用例,提出了基于协议插件的二次系统CMS协议一致性测试方法。基于所提一致性测试方法,开发了一致性测试工具,并将其应用于自主可控变电站二次设备出厂验收,提升了一致性测试效率,保证了一致性测试的准确性与可靠性。     

基于广域相量测量系统的电网一次调频能力预测

机组的一次调频能力对电网频率波动后快速恢复具有重要作用,文中关注电网实时的一次调频能力,提出了一种基于广域相量测试系统(WAMS)同步相量测量装置(PMU)数据的电网一次调频能力预测方法。该方法基于WAMS的各发电机组一次调频性能历史统计信息,从时间维度和频差维度两方面统一考虑,在单机贡献电量预测的基础上,计算得到电网在1 min内能快速调出的机组出力。该功能已在江苏电网WAMS中投入实际运行,可为电网的调度控制提供辅助决策。     

协调经济性及事故评级的紧急减负荷控制优化方法

系统失去大功率电源后,要保持暂态稳定并过渡到新的稳态运行点,此时有可能需要补充一定量的减负荷控制,以消除断面超供、备用不足、频率偏低等问题。为降低减负荷控制的经济代价,同时使各负荷中心事故评级尽量均衡,提出了协调经济性及事故评级的紧急减负荷控制优化方法。首先,进行计及电网频率变化的增广潮流计算,并据此分析减负荷控制对系统静态运行点、频率及备用水平的影响;接着,以归一化的经济代价及减负荷率均衡性指标的加权和为目标函数,在考虑电压、支路潮流、频率偏移等约束的基础上,构建紧急减负荷控制优化问题的数学模型;然后,引入罚函数,将其转化为仅含潮流等式约束的优化问题,并应用改进粒子群算法求出最优减负荷率;最后,以IEEE 10机39节点系统为例,分析了失去大功率电源后受端系统的减负荷协调优化控制。结果表明,与常见的最小经济代价及等切负荷率控制方案相比,协调优化控制不仅经济代价较小,且事故评级相对均衡,具有较好的综合性能。     

适用于弱电强磁平行线路的序分量方向元件

针对于弱电强磁情况下平行线路相邻线接地故障时引起本线路零序方向元件误判的问题,分析了不同故障下各电压序分量的特点,基于不同的电压序分量,形成了零序方向元件。该方向元件根据不同故障类型,使用零序电压与正序电压合成方式作为比相参考电压。新提出的零序方向元件在弱电强磁的平行线路系统中能正确判别故障方向,防止纵联零序方向保护的误动,PSCAD仿真验证了该方向元件的有效性。     

考虑电力数据传输失效的通信路由优化及协调调度

针对电力数据传输过程中存在的延时、丢包和误码等传输失效所导致的电网协调调度偏离实际值的问题,提出了一种基于量化电力数据传输偏差的最优通信路由优化算法,通过得到的数据在考虑预测误差和传输失效后运用模型预测控制进行电网的协调调度。首先,建立电力数据传输的延时、丢包和误码的有效性模型,并量化出在不同负载率、丢包率和误码率情况下的电力数据传输偏差。然后,将量化后的链路传输偏差作为路由算法的权重寻找最优通信路径。进而采用实时得到的电力数据在考虑传输失效以及预测偏差的基础上生成极端场景,运用模型预测控制算法求解分布式电源的出力,从而进行协调调度。最后通过算例验证了所提最小化数据传输偏差算法的有效性,并通过对负载率、丢包率和误码率的灵敏度分析,明确信息传输偏差对电网协调调度的影响。     

支撑变电站自动化系统广域运维的服务管理中心设计与实现

为解决广域范围内变电站自动化系统类型多、分布广及难以统一运维的问题,设计并实现了一种应用于变电站广域运维的服务管理中心。基于现有变电站、主站和检修三地的网络结构,设计广域运维服务管理中心的架构。提出服务注册、申请、监视等服务全过程管控流程,以简单服务描述语言和通用服务协议作为服务管理标准化交互方式。应用安全证书、权限、责任区等安全防护机制,实现对广域范围内变电站自动化系统运维服务的统一展现、监视和管理。变电站广域运维服务管理中心已在江苏省调、南京和苏州地调试点应用。     

电网宽频广域监测主站构建关键技术研究及应用

电网电力电子化的发展给电网注入大量间谐波、高次谐波信号，宽频振荡风险加剧。该文针对目前宽频信号的采集和测量集中在宽频测量装置本身，调度主站缺乏对电网宽频特性的监测能力、缺乏对电网次/超同步振荡的监测、诊断和分析能力的问题，提出了一种电网调度端宽频广域监测主站构建关键技术体系及架构，建立了监测模型，进行了宽频主站系统软硬件结构和信息交互、可视化展示等架构设计。为电网宽频广域监测主站系统的设计和开发奠定了基础，为“双高”电力系统的调度运行提供技术支撑。