7月的南京悶熱潮濕，而由南瑞集團(tuán)主要負(fù)責(zé)人主抓的系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作仍在馬不停蹄地推進(jìn)。實(shí)驗(yàn)室建成后，將具備大型控制系統(tǒng)閉環(huán)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)能力，有效支撐國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)保護(hù)項(xiàng)目建設(shè)。

未雨綢繆防患未然

在政府政策鼓勵(lì)下，電動(dòng)汽車逐漸走向普通家庭，保有量持續(xù)增長(zhǎng)。而電動(dòng)汽車充電必須使用變流設(shè)備，將交流電轉(zhuǎn)換成直流電存儲(chǔ)在電池中。從電力系統(tǒng)的角度來看，變流設(shè)備屬于以電力電子元器件為主的電力電子設(shè)備。

“在用戶側(cè)，電力電子設(shè)備具有復(fù)雜頻率電壓的特性，部分設(shè)備在系統(tǒng)頻率降低時(shí)，其功率反而變大，進(jìn)一步惡化了頻率波動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定隱患。”負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研發(fā)的南瑞集團(tuán)旗下企業(yè)國(guó)電南瑞穩(wěn)定公司高級(jí)工程師崔曉丹說。

而在發(fā)電端，新能源占比逐年提高。風(fēng)電、光伏同樣都依賴變流設(shè)備接入電網(wǎng)，容易形成影響電能生產(chǎn)、傳輸?shù)闹C波，暫態(tài)過程中頻率電壓超出設(shè)備耐受范圍，很容易脫網(wǎng)，引發(fā)電網(wǎng)安全事故。

“在電網(wǎng)‘強(qiáng)直弱交’背景下，除了電源結(jié)構(gòu)的變化和電力電子化特征帶來的問題，電網(wǎng)故障形態(tài)也發(fā)生著變化，容易放大和導(dǎo)致連鎖。”國(guó)電南瑞穩(wěn)定公司總工程師李碧君介紹說。他形容這像是電力系統(tǒng)的“蝴蝶效應(yīng)”，華東電網(wǎng)的一個(gè)小故障有可能引發(fā)幾千公里外西北電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)大規(guī)模脫網(wǎng)。

系統(tǒng)保護(hù)目標(biāo)是控制大電網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，這是覆蓋于特高壓交直流電網(wǎng)上的一個(gè)綜合二次控制系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)建設(shè)實(shí)例。而建設(shè)系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室的目的在于驗(yàn)證系統(tǒng)保護(hù)是否精準(zhǔn)可靠，能否確保電網(wǎng)安全萬(wàn)無(wú)一失。

核心技術(shù)全力攻關(guān)

南瑞集團(tuán)具有全套電工裝備產(chǎn)業(yè)鏈，并擁有智能電網(wǎng)保護(hù)和運(yùn)行控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析與控制公司重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。“國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)成果可以提升系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)水平，公司重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室又能提升其實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)能力。反之，系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室可以成為兩者的反哺平臺(tái)。”國(guó)電南瑞副總經(jīng)理羅劍波介紹，實(shí)驗(yàn)室總投資接近3億元，按照功能布置分為5大區(qū)域，分別是電網(wǎng)穩(wěn)定特性模擬區(qū)、通信網(wǎng)絡(luò)模擬區(qū)、系統(tǒng)保護(hù)裝置區(qū)、系統(tǒng)保護(hù)在線監(jiān)測(cè)和分析區(qū)、系統(tǒng)保護(hù)培訓(xùn)區(qū)。他們共同構(gòu)成了系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。

羅劍波表示，模擬驗(yàn)證的前提是仿真，將大電網(wǎng)“搬”到實(shí)驗(yàn)室中來，這是沙盤推演的第一步。建模需要嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)心，仿真規(guī)模巨大，詳略程度取決于具體驗(yàn)證需求。比如華東電網(wǎng)的建模重點(diǎn)在于西南三大特高壓直流線路，而數(shù)千條220千伏以上線路，則通過等值建模的方式簡(jiǎn)化為幾百條。

這對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)RTDS的規(guī)模提出要求。該系統(tǒng)是電力系統(tǒng)分析、保護(hù)和控制研究的專用平臺(tái)。系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室將建成世界規(guī)模最大的RTDS系統(tǒng)，共計(jì)近50臺(tái)核心計(jì)算單元。通過這些設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障特性的保全復(fù)現(xiàn)和跟蹤。“模型建成以后，可以推演故障發(fā)生原因，故障發(fā)生后系統(tǒng)保護(hù)能否正確動(dòng)作。”羅劍波說。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成效初顯

3月20日~5月20日，南瑞系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)對(duì)華東電網(wǎng)頻率緊急協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)投入百余套設(shè)備，通過數(shù)十個(gè)擾動(dòng)場(chǎng)景模擬，驗(yàn)證了系統(tǒng)升級(jí)后各項(xiàng)功能的有效性。

去年7月5日，華東電網(wǎng)頻率緊急協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)正式投運(yùn)。運(yùn)行半年后，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，南瑞集團(tuán)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造。由于技術(shù)復(fù)雜、涉及面廣，南瑞集團(tuán)特別安排了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及實(shí)際演練。

5月24日，演練人工觸發(fā)錦蘇特高壓直流雙極閉鎖，直流功率損失303萬(wàn)千瓦，直流閉鎖后，系統(tǒng)立即響應(yīng)，直流提升總量為67.7萬(wàn)千瓦、抽蓄切泵202萬(wàn)千瓦，切除江蘇負(fù)荷25.5萬(wàn)千瓦。這與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的67.7萬(wàn)千瓦、202萬(wàn)千瓦、26萬(wàn)千瓦相差無(wú)幾。

無(wú)論是實(shí)驗(yàn)還是演練，系統(tǒng)控制策略正確、執(zhí)行效果良好，有效檢驗(yàn)了華東頻控系統(tǒng)的保護(hù)功能，有效保障了華東電網(wǎng)安全穩(wěn)定。

“電網(wǎng)建設(shè)像是一個(gè)搭積木的過程，不容易回頭。實(shí)際演練代價(jià)太大，一般不輕易實(shí)施。實(shí)驗(yàn)室的沙盤推演可以花相對(duì)較小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)演練的效果。”李碧君說，下一步，南瑞穩(wěn)定公司將進(jìn)行建模的模塊化研究，提高復(fù)用性，提升工作效率。

目前，國(guó)家電網(wǎng)公司六大分區(qū)電網(wǎng)根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，形成了分區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)建設(shè)方案。系統(tǒng)保護(hù)的設(shè)計(jì)、投運(yùn)以及投運(yùn)后的故障回溯等都有賴實(shí)驗(yàn)室支撐。該實(shí)驗(yàn)室將于今年11月份完成改造裝修，明年年底全部建成。

原標(biāo)題:南瑞集團(tuán)加快特高壓電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)