第二节 输变电技术
第二节 输变电技术
一、电力网建设
“六五”末期,黑龙江省缺电的局面没有得到改善。由于东西部没有联网,中西部电网和东部电网之间电力和电量无法交换。220千伏是放射型电网,电网运行设备老旧,科技含量低,自动化水平低,安全系数低,电网的安全稳定运行受到严重威胁。因此,黑龙江省电力工业局多次编制电源、电网发展规划,加快电源建设。“七五”期间投产发电容量2 639兆瓦,比“六五”增长1.06倍,“八五”期间投产发电容量1 757兆瓦。“九五”期间是黑龙江省电源建设大发展时期, 5年新增发电设备3 227兆瓦,全省装机达到10 903兆瓦,排在全国第11位。一批单机容量大的200兆瓦、300兆瓦、600兆瓦机组投产,哈尔滨第三发电厂600兆瓦机组2台,第一台是哈尔滨三大动力厂生产的第一台国产优化超临界机组。鹤岗电厂2台国产300兆瓦机组,七台河发电厂2台350兆瓦机组是美国CE公司产品,代表了世界一流火力发电技术水平的高度自动化机组,单机容量大,运行参数高,自动化程度高,科学技术水平和减人增效处于全国先进水平。
1987年7月23日,东部电网经由220千伏牡丹江—尚志—哈尔滨的输电线路实现了东部与中西部两大电网联网运行,全省统一电网形成,这是黑龙江省电网发展史上的里程碑。1988年3月1日, 黑龙江省 电力调度局正式实行对全省电网统一调度和管理,结束了建国40多年黑龙江省国家电网分散供电的历史。
黑龙江省的国家统一电网形成以后,加强了东西部两大电网的连接。1988年5月,佳木斯—达连河—哈尔滨的佳—达—哈甲线投入运行,实现东部电网与中西部电网2回线联网;1989年4月佳—达—哈乙线投入运行,实现3回线联网。1990年10月牡丹江—尚志—哈尔滨的牡—尚—哈乙线投入运行,实现4回220千伏线路联网运行,将东部电网丰富的电能送往中西部电网,缓解了中西部电网缺电的局面。1992年牡丹江第二电厂窩电100兆瓦,黑龙江省电力调度局郝树春、刘志富、张雪、张渳、孟野丁经过近1年计算,优选方案,改善继电保护,安装牡尚乙线故障连锁切机装置,减少窩电100兆瓦,年多供电6.2千瓦小时,多收电费7 440万元。
黑龙江省在西部地区主要建设了富拉尔基—大庆,齐齐哈尔—大庆,富拉尔基—齐齐哈尔等220千伏电网连接的输电线路,使富拉尔基与齐齐哈尔之间,以及齐富与大庆之间,均有4回220千伏线路连接。 在中部地区建设的主要线路有哈三电厂—哈西及哈南变电所的220千伏线路,哈南500千伏变电所与哈东、哈西变电所连接的220千伏线路,哈三电厂—康金延伸至巴彦,康金—绥化延伸至铁力,海伦—北安等220千伏线路。
东部地区建设的主要线路是配合双鸭山、鹤岗、牡丹江、莲花等电厂新建、扩建发电工程投产,以220千伏送出线路和佳木斯500千伏变电所、220千伏变电所连接线路以及加强电网结构、扩大延伸电网的输电线路。主要有双鸭山—佳木斯西格木变电所(甲、乙)线路, 双鸭山—七台河—鸡西杏花变电所(双七杏)线路,鹤岗电厂—西格木、莲花水电厂—方正变电所等电源送出线路;佳木斯500千伏群林变电所,与西格木、佳南等220千伏变电所连接线路以及扩大供电范围延伸电网的红兴隆—建三江,鹤岗—金山—伊春等输电线路。
黑龙江省电网500千伏出现于1992年12月12日,东丰变电所—长春—哈尔滨500千伏输变电工程投产,距首次出现220千伏的1968年,经历了24年才提高一个电压等级。截至2005年底,黑龙江省电网共有500千伏线路13条,线路总长度为2 481.6千米,黑龙江省500千伏网架以哈尔滨为中心, 西起呼盟地区的伊敏电厂,东到方正、佳木斯、七台河,东西长1 100千米, 以哈南变电所为枢纽呈“Y”型结构与吉林省500千伏电网联结。220千伏网架形成了多回路的两大环网:以哈尔滨为中心,西至大庆、齐齐哈尔、北安、 绥化再回到哈尔滨的中西部环网,和从哈尔滨至牡丹江、鸡西、佳木斯、方正再回到哈尔滨的东部环网。解决了输电网卡脖子;放射型电网在事故和检修时,停电时间长,停电面积大;以及电网的稳定问题。
电网的发展,给电力调度和电力系统运行带来复杂的技术问题。1995年省电力研究所和华北动力学院联合研制了“区域定位电网发展决策支持系统”,2001年黑龙江省电力调度局针对电网电压过高的问题,通过“黑龙江省电网220千伏电压综合治理研究”,2002年以“利用现有网架解决七台河电厂投产后送出的研究”,2005年以“黑龙江省电网电磁环网解环研究”等为课题,确保了电网的发展,电网的安全稳定运行。
截至2005年底,黑龙江省并网运行电厂162座(不含伊敏厂),总装机容量为12 372.56兆瓦,其中火电厂120座,装机容量为11 498.5兆瓦,水电厂39座,装机容量为821.61兆瓦,风电3座,装机容量为52.45兆瓦。黑龙江省电力调度直调电厂22座,总装机容量为10 453兆瓦,其中,火电厂20座、装机容量为9 807兆瓦,水电厂2座、装机容量为646兆瓦;黑龙江省电网共有500千伏变电所6座(未包括七台河厂500千伏开关站),主变6组(哈南变2组共7台变压器,其中1台备用,方正变1组4台单相变压器,其中1台备用,群林变、冯屯变、大庆变每组3台变压器,无备用相,永源变暂无变压器),运行容量为4 806兆伏安。220千伏变电所65座、108台,(未包括2个铁路牵引变电所、北钢三总降变及建龙变),主变容量为12 941兆伏安。吸收,应用了一批国内外先进水平变电设备和电网设备与技术。2005年末全省供电量469.94亿千瓦小时,为1985年的163.3亿千瓦小时的2.88倍。从根本上告别了历史上存在的缺电,拉闸限电,停三开四的供电状态。从最大程度上满足了黑龙江省工农业生产和人民生活用电的需要。
二、高压输电设备
1996年,牡丹江电业局绝缘设备厂开发了棒型悬式合成绝缘子,是黑龙江省唯一一家生产合成绝缘子的厂家,为黑龙江省广泛应用合成绝缘子,消除和避免污闪事故做出了贡献。
“九五”和“十五”期间,黑龙江省220千伏、500千伏线路的建设发展很快,1992年10月500千伏输电线路投入运行,220千伏多回联网和环网运行,为适应大电网安全运行的需要,相应提高了设计标准,杆塔逐步全部采用铁塔,导线由过去的单根240、300、400平方毫米,发展为双分裂、三分裂、四分裂导线,大大提高了输送容量和运行安全。
线路施工和检修中全面推行导线接续管液压技术,积极开发和研究杆塔防盗技术和防鸟害技术,研究开发输电线路故障行波测距系统,为输电线路的安全运行及时消除故障创造了条件。
三、变压器类设备
(一)变压器
自20世纪70年代末中国开始大量采用干式空芯电抗器以来,所有大容量的干式空芯电力电抗器均由国外引进(主要从Te和Se公司引进)。针对这种状况,1993~1994年,哈尔滨理工大学魏新劳、麻森、杨一民、史宝禄、徐忠伟与无锡电力电容器有限责任公司联合开发了干式空芯电力电抗器设计技术和制造技术。干式空芯电力电抗器与传统的油浸式铁芯电力电抗器相比,具有重量轻,线性度好,机械强度高,噪音低等优点。更为突出的是,干式空芯电抗器可以常年置于户外环境下而无须检修,此外,由于采用了不燃性绝缘材料,干式空芯电抗器对防火无严格的要求,可以减少电站及其他安装场地的基建投资。该成果1995年获机械工业部科技进步奖三等奖。利用该技术,扶持建立了无锡泰波空心电抗器有限责任公司,实现年销售额1亿元。
黑龙江省连成统一电网以后,东、西部电网电压偏差很大,“九五”期间,开始投入有载调压变压器运行,由于初期国产有载调压开关质量不过关,发生多次接线不良短路,机构不良,油箱漏油等造成的变压器停运事故(障碍),因此,配合生产厂家进行了事故分析和有载调压开关的技术改造工作。“九五”末期,开始改造铁心结构的节能变压器(冷轧硅钢片、斜接),原有S3型改为S7、S9型,哈尔滨变压器厂等都积极开发了S7、S9型节能变压器,首先在配电变压器上得到了广泛的应用,取得了良好的社会效益和经济效益。“九五”和“十五”期间,黑龙江省电力网迅速建设发展,220千伏形成多个环网,建成一批500千伏超高压变电所,为解决电压和无功的问题应用了电抗器、电容器。在变压器技术改造方面主要做了以下工作:①加速薄绝缘变压器和铝线圈变压器的改造和更换,2005年末基本淘汰了薄绝缘变压器和铝线圈变压器。省电力研究院和哈尔滨电业局配备了频率响应原理的变压器线圈变形测试仪,其余电业局配备了阻抗测试原理的变压器线圈变形测试仪。在全省普遍开展了变压器动稳定特性测试。②变压器油枕由敞开型改造成全封闭型。③新购变压器和新建变电所的变压器全部采用有载调压变压器,2005年末有载调压变压器的比例提高到76%。全省普遍开展了变压器有载调压开关切换特性测试工作,效果很好。④1996~1997年,佳木斯电业局冯玉双、黄延斌、杜富贵、张昭研制大型三倍频变压器,主要用做较大容量电力变压器的感应耐压试验的试验设备,以考核全绝缘变压器的纵绝缘及半绝缘变压器主绝缘和纵绝缘,还可用做局部放电试验的试验电源。大型三倍频变压器铁心设计为三心五柱式,采用了干式变压器的工艺。该变压器能做110千伏,容量在4万千伏安的电力变压器的感应耐压试验,如果进行合理补偿可以做到110千伏级5万千伏安或220千伏级3.15万千伏安以下电力变压器感应耐压试验。获东北电网科技进步奖二等奖。⑤在迅速推进S9、S11型节能配电变压器应用的同时,积极开发新结构配电变压器。哈尔滨农村电气化局研发了卷铁心变压器、非晶合金铁心变压器,发挥了良好的节能效果。为减少用户维修工作量,提高绝缘密封性能,大庆电业局变压器厂开发了浸油式全充油密封变压器,得到了市场的认可和用户的好评,在运行中还应用了空气密封型、充氮密封型的配电变压器。⑥为适应特别环境的要求,开发了干式变压器,主要应用于防火要求比较高,有爆炸危险的场所。还开发了箱式变压器,箱式变压器具有占地面积小,能深入负荷中心,降低线损,提高供电质量,选址方便,外形美观等优点,在35千伏、10千伏电网中大量应用,主要有欧式箱变和美式箱变两种。黑龙江省电力系统运行的箱式变压器2005年末已达2 391座、1 756兆伏安。
(二)电流互感器和电压互感器
电力网在倒闸操作过程中,发生谐振曾是常发事故,1992年牡丹江电业局冯家明、左宝林、王守燕、张俊尤研制JDCB-110型电磁—电容式不谐振电压互感器,解决了电力系统多年来没有解决的谐振问题,1993年获电力工业部科技进步奖三等奖。
1998年,牡丹江电业局张强、乐启昌、姚宏、崔成和、高存玉针对电网谐振问题,研制66千伏等级JDCF1-63W1防谐振电压互感器。该产品是在原JDCF-63电压互感器的基础上,采用先进的绕线工艺,增加电容减少漏抗,测量和保护是分开的二次绕组。调整励磁特性,电压互感器在2.5倍及以下额定电压下空载特性呈容性,从而可有效地防止谐振事故的发生。该产品计量精度高为0.2级,输出容量大为100伏安。而国内同类型产品只能达到计量绕组精度0.2级,输出容量50伏安。1999年获黑龙江省电力工业局科技进步奖二等奖。
2000~2001年,省电力研究院田秋雄、林士勇、孙福军、王军、欧鸿敏等研制HE—2000型互感器校验仪。该校验仪采用差值法原理,应用先进的电子技术和十六单片机技术,内有10位高速A/D转换器,便于多路信号处理、采集和转换。全数字显示,操作简便。2002年获黑龙江省电力有限公司科技进步奖二等奖。
“十五”期间,黑龙江省老旧互感器全部更换为电容型电压互感器,解决了电网倒闸操作中发生谐振的问题。
(三)避雷器设备
避雷器是安装在变电所内,防止雷电破坏电力系统正常运行的重要设备。1985年前,黑龙江省避雷器全部使用普通阀式碳化硅避雷器,其通流容量低,事故率较高。1985~1990年,黑龙江省避雷器逐步开始使用性能稍有提高的磁吹避雷器,但是其保护特性仍然不是太好,而且事故率较高。
1993~1995年,牡丹江电业局周威勇、李占贵、张易春、陶常海、仲充祥研制合成绝缘套交流无间隙金属氧化物避雷器。利用固硅橡胶复合原料作为避雷器外部绝缘的主体材料,制作交流无间隙金属氧化物避雷器,替代了体积较大较重的瓷外套避雷器,为国家电网改造提供了优质可靠的新产品。1996年获黑龙江省电力工业局科技进步奖三等奖。
1999~2001年,牡丹江电业局韩俊、孙侃、吕明辰、李国胜、陶常海等研制220千伏氧化锌避雷器。该避雷器改进电阻片的烧成工艺,提高D8电阻片的方通流能力,抗老化性能;改进装配工艺,提高抗拉伸和抗弯曲强度;解决电压分布均匀的问题。符合GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器、JB/T2222-2000交流复合外套无间隙金属氧化物避雷器技术标准及技术条件要求。2002年获黑龙江省电力有限公司科技进步奖二等奖。
1999~2002年,牡丹江电业局韩俊、孙侃、吕明辰、于丹、李国胜等研制35~220千伏输电线有串联间隙金属氧化物避雷器。该避雷器采用固体硅橡胶一次成型技术解决密封不良的问题。符合GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器、JB/TXXXX-200X交流无间隙金属氧化物避雷器要求。2003年获黑龙江省电力有限公司科技进步奖一等奖。到2005年黑龙江省老旧的避雷器已全部更换为性能较好的氧化锌避雷器。
四、电网安全稳定运行与控制
1993~1995年,黑龙江省电力科研调试中心和黑龙江省电力工业局研制黑龙江省雷电定位系统。雷电定位系统(LLS)由若干个(3个或3个以上)定向仪(DF)、位置分析仪(NPA)和若干个本地或远方显示仪(NDS)组成。它们之间大都相隔几十至几百千米,用通讯系统把它们连接起来组成一个庞大的雷电遥测网。该系统能够覆盖黑龙江省大部分电网,是当时世界上覆盖面积最大的雷电定位系统。雷电定位系统能大范围的实时遥测地闪发生的时间、地点、雷电流幅值、极性与回击次数,呈现在监测人员面前的是一幅雷电活动的动态图。调度人员可以依据雷电动态图及时掌握雷电的活动轨迹,便于在事故情况下做出正确的判断,制定可靠的运行方式,是保证电力系统安全运行的手段之一。此外,线路雷击跳闸时,能比较精确的指示雷击故障点,避免全线巡视,减少工人劳动强度,缩短抢修时间,提高劳动生产率。更重要的是,提前送电,缩短停电时间,为电力企业和全省工农业生产带来了巨大的经济效益。该项成果1997年获黑龙江省科技进步奖二等奖。
黑龙江省东部电网由于受电网结构的限制,外送功率极限650兆瓦,为了在不增加线路的情况下,提高东部网的送出,部分解决东部网的窝电现象,1996年,黑龙江省电力有限公司和清华大学共同研制黑龙江省东部网的区域稳定控制装置,该套系统涉及3个变电所、2个发电厂和32条220千伏输电线,覆盖黑龙江省东部电网,是当时国内规模最大的区域稳定控制装置。黑龙江省东部电网区域稳定控制装置投运后,东部网的送出由原来的650兆瓦提高到800兆瓦,相当于少建设了1条220千伏的线路,节约造价近1亿元,部分解决了东部网的送出,方便了系统的运行方式和灵活性,这种用2次方式解决1次问题的方法,为中国解决电网窝电问题,做出了成功的尝试。1997年该装置获黑龙江省科技进步奖二等奖。
为了解决黑龙江东部电网日益严重的窝电问题,“九五”期间,黑龙江省电力局调度中心在东部网内研究实施了区域稳定控制装置,装置投运后,东部网外送能力由650兆瓦提高到800兆瓦,牡丹江第二发电厂可以满出力运行,提高了东部网的暂态稳定水平。
“九五”期间开始,黑龙江省电源建设迅速,而负荷增长缓慢,造成全省电网大部分地区220千伏电压偏高,尤其东部电网,低谷时段个别变电所220千伏达到或超过245千伏,严重威胁系统的安全稳定运行和设备的使用寿命。2000年,黑龙江省电力有限公司调度中心、黑龙江省电力有限公司路书军、贾伟、才洪全、边二曼、姜柏峰等完成“黑龙江省东部电网220千伏压综合治理的研究”。课题组首先对电网现状进行了分析和计算,对机组进相运行效果、实际需要进相机组数和可能进行了综合分析,确定:①在东部网有5台机组同时进行运行,在500千伏群林变电所加装60兆乏低抗,500千伏群方甲线方正变侧加装120~150兆乏高抗的措施。②富拉尔基发电总厂1号2号机组,哈尔滨第三电厂1号机组进相运行。③北安变电所安装40兆乏电抗器。经以上措施实施,2001年3月末,220千伏考核点电压合格率已达到98.7%,比1998年提高了17.4%考核点电压最高值也由1998年的252千伏下降到238千伏左右,电压越限地点大大缩小。电压的改善大大减少了由于电压质量不合格对电网运行和设备安全带来的危害。该项成果2001年获黑龙江省电力有限公司科技进步奖一等奖。
2000~2001年,黑龙江省电力有限公司路书军、屠强、贾伟、才洪全、方鑫炎和上海交通大学等联合研发黑龙江省电网“黑启动”方案。黑启动是指整个电力系统因故障停运后,不依赖别的网络帮助通过系统中有自启动能力的机组的启动,带动无启动能力的机组,逐渐扩大系统恢复范围,最终实现系统的恢复。该课题通过各种直接法(TEF)、神经网络和模式识别算法、优化问题处理算法以及FACTS对系统的稳定影响的研究,进行电网黑启动电源及启动方式的研究,选择系统黑启动电厂。黑启动恢复过程中机组安全出力、优化调度方案的研究,给出调整机组以及相应调节设备的参数设定及继电保护装置方案;提出黑启动系统恢复方案及恢复策略,制定相应的负荷恢复计划及开关操作顺序,优化事故恢复的调度方案。该成果2002年获黑龙江省电力有限公司科技进步奖一等奖。
2005年,黑龙江省电力有限公司电力调度中心刘志富、才洪全、杨滨等完成黑龙江省电网电磁解环研究。该课题立足于黑龙江省电网规划及运行的需要,针对黑龙江省东中联络线及吉林、黑龙江省间联络线的电磁解环进行了研究, 分析了这两个断面电磁解环的可行性。通过对未来几年内黑龙江省电网东部断面和吉林、黑龙江省间断面的潮流、稳定和短路电流等方面的计算分析,指出黑龙江省电网电磁环网运行和电磁解环运行分别存在的问题,并提出电网规划和建设建议。
五、电网调度自动化
(一)调度自动化系统
黑龙江省省网调度自动化主站系统分为集中式结构和开放的分布式结构。
1.集中式单机数据采集与监控系统
1986年,黑龙江省电力调度局和能源部南京自动化研究所联合研建黑龙江省电网调度自动化系统。该系统选用美国DEC公司生产的PDP—11/24单主机和MWY-D(8086)远动前置微机,ZX—1智能显示器,DDX—1中密度彩色显示器,应用了较大型全汉字打印机。系统采用模块化技术,开发的软件功能有:实时数据库,文件管理,实时数据采集,状态监视处理,事故追忆等,单机可用率达到98.96%,1∶32的前置机收集了全省电力系统56个厂站的远动信息。1990年该系统通过能源部组织的技术鉴定。该系统投入应用后对黑龙江省电网的安全、计划、稳定、经济运行起到重要作用,特别是当电网运行发生异常时,达到能正确快速反应,避免恶性事故发生。该系统1991年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
1987年,黑龙江省网开始与东部(鸡牡佳地区)联网,1988年3月1日黑龙江省电力调度局正式实行对全省电网统一调度和管理,省网调度自动化系统实现对全省220千伏系统的数据采集。黑龙江省电力调度局于1989年5月,按照部颁《电网调度自动化系统实用化的要求》,制定了《黑龙江省电网调度自动化系统实用化实施方案》,并列入1989年黑龙江省电力局重大科技项目,组织科学技术人员研发攻关,经过3年的努力,于1992年5月15日通过能源部对黑龙江省电网调度自动化系统实用化验收。1991年该成果获黑龙江省科技进步奖三等奖。
在电力网用电紧张的情况下,电力调度必须随时掌握发电厂和各地区用电情况加强监视,进行调度。然而,当时无手段把发电及地区的电量按峰、谷、差平送至调度端。1992~1993年,黑龙江省电力工业局调度局陶然、乐明留、黄一冬、姚敏东、吴嘉麟等研发发电厂发电电能量及地区用电电能量采集与传送系统。主要技术指标:①发电厂每天总发电量、峰、谷发电量每小时向调度传送1次。②每台发电机总发电量、峰、谷发电量每小时向调度传送1次。③每个地区总用电量、峰、谷发电量每小时向调度传送1次。1992年该成果获黑龙江省电力有限公司科技进步奖二等奖。
2.远动技术
随着计算机技术的迅速发展,并在电力系统的远动技术中的广泛应用,出现了各种微机远动装置。1986年以后,随着黑龙江省电网调度数据采集与监控系统(SCADA)主站建设,分站逐步采用微机远动,早期主要是MWY-C01、DCF-5、NWYZ-01等,产品多以8085A为CPU,是单CPU八位计算机,到1991年黑龙江省电力调度局所辖内220千伏变电所和电厂全部更换为微机远动,从此在厂站端布线逻辑式远动机全部被撤换下来;后期有FDK-1331、D-20、8890、GR-90等,后期产品采用分布式多处理器(CPU),硬件可靠性高、可根据功能的不同任意组合所需的RTU,灵活性大,可扩性和可维护性强;软件全部模块化、标准化、便于功能扩充;可与多个主站用不同串口和规约通讯。从1995年开始黑龙江省电力调度局对新建厂、站使用新型微机远动,所辖内220千伏重要变电所和电厂陆续更换新型微机远动。
3.分布式能量管理系统
20世纪90年代,黑龙江省电网进入了大机组、超高压、大容量阶段,电网规模也不断扩大,结构日趋复杂,运行方式多变,对电网的安全稳定、经济运行各项指标的要求也更加严格,为了适应其发展需要,现代化电网对电网调度自动化的要求也越来越高,迫切需要一种能够对电网进行实时监视、安全、优化、分析计算等功能的电网调度自动化系统(EMS)。1996年7月,黑龙江省电力调度局引进的美国西门子公司的SPECTRUM 能量管理系统(EMS)正式投入运行,这是一套分布式EMS系统,采用了国际上最流行的网络分布式结构,硬件采用IBM公司的工作站。该系统以IBM32位RISC System/6000服务器为基础,采用UNIX操作系统的分布式调度控制系统,各服务器采用双机,互为备份,以提高系统的可靠性,各界面严格遵照国标标准,使其成为一个真正的开放式系统。该系统实现全网功率总加、电厂单机功率显示、地区功率总加显示、打印功能;实现黑龙江省调所辖的电厂、220千伏变电所一次结线工况、潮流越限、开关变位显示、打印功能;实时用电负荷与计划用电负荷曲线;调度日报表打印;远动运行工况;与模拟屏控制器接口;实现与黑龙江省局管理网(MIS)联网;与网调计算机联网、数据通讯等。1998年完成与大庆、佳木斯等地调计算机联网、数据通讯。1999年完成了黑龙江省电力调度局EMS系统AGC控制功能。截至1999年底,该系统共直收或由9个地调转发的20座电厂、49座220千伏变电所、4座500千伏变电所的远动信息,共采集遥测量2 252路、遥信量653路、电度量110路;接入AGC机组10台,可调机组容量为2 250兆瓦,可调机组容量达到省网直调装机容量的25%。黑龙江省电网SPECTRUM能量管理系统,是开放的分布式EMS电网调度自动化系统,具有系统配置灵活、扩充方便、功能更加完善的特点,符合国家电力调度中心对电网调度自动化系统具有先进性、可靠性、可维护性、可扩充性的要求。但应用软件功能开发困难,并有“死机”现象。
4.CC-2000新一代的电网调度自动化系统
CC-2000新一代的电网调度自动化系统一般采用分布式体系结构。硬件使用康柏公司的ALPHA计算机,操作系统选用了Tru64UNIX,它具有成熟、稳定、可靠和实时性能好的特点。2001年5月1日上报国家电网、东北电网申请CC—200EMS系统投入试运行,同时进入EMS功能实用化考核期。2001年10月,CC-2000EMS系统SCADA功能,AGC功能通过国电东北公司组织的实用化复查,为黑龙江省电力公司调度中心顺利通过创一流验收创造了必备条件。
5.模拟屏显示系统
1986年,黑龙江省电力局在新建调度大楼安装了上海新光厂生产的DMP-85型微机不下位操作的灯光模拟屏,主机采用INTEL公司的OEM模板ISBC80/24并配置SBC80系列其他模块。模拟盘驱动器一共能驱动2 280灯光元件,60个数码显示表头,遥测量采用等离子显示器显示,遥信采用对位式模拟开关,以音响区分事故变位与正常操作变位,远动信息通过前置机MWY—D收集和处理后送往模拟屏微机,再送到模拟屏显示。
1994年,黑龙江省电力调度局更换为浙江宁海天明电子股份有限公司生产的DF-91型调度模拟屏,监视全网框架,系统由模拟屏控制机、遥测控制箱、遥信控制箱、遥测显示器、遥信指示灯和地理屏组成。共计有遥测显示器130个,遥信指示灯400个,大型显示器6个。显示内容有:日期、时间、频率、发电总加、负荷总加、地区负荷、联络线潮流、联络线开关状态等。模拟屏控制机与西门子公司的能量管理系统进行接口,采用RS-232C异步通讯方式。模拟屏控制机再将接收的数据经过处理后广播到遥测控制箱、遥信控制箱,控制箱驱动显示器进行显示。控制机采用Windows 3.1中文操作系统为开发平台,人机界面友好,操作简便。
2004年10月,随着新调度大厅的使用,投入使用了电子大屏幕显示系统。DLP(Digital Light Processing)投影机是当时最先进技术的投影机,具有全数字化信号处理,高分辨率,高亮度,画面清晰,亮丽,低功耗,无辐射,无烧坏死,长寿命,免维护的特点。其核心部件DMD芯片寿命超过10万小时,远胜于CRT和LCD。显示系统采用XGA(1024×768)分辨率的DLP技术,投影拼接单画面锐利、可靠稳定,还具有分辨率高、亮度高、无须汇聚、亮度均匀、色彩还原好等优势。
6.地区电网调度自动化
20世纪90年代,全省各地区电网全部建设或完善了数据采集与监控系统(SCADA),并积极开展调度自动化的实用化达标验收工作,到1996年年底黑龙江省9个地区电网调度自动化系统全部通过了部颁调度自动化的实用化达标验收。牡丹江电业局、齐齐哈尔电业局分别获得黑龙江省电力工业局科技进步奖三等奖。
(二)调度自动化
1.电能量计量系统
为了计量省网各发电厂的上网电量,各供电局的网供电量,对上网电量和网供电量实施在线监视,加强一次网损的统计、计算和分析,以实现电能量采集、计量自动化功能、达到电量科学化管理目的,1998年黑龙江省电力有限公司把“关口表电能量计量系统”作为重大科技项目,投资3 000多万元,组织实施该项目。同年4月黑龙江省电力有限公司引进瑞士Landis&GYR公司的C2000电量计量系统,建立黑龙江省电网电能量自动计量系统(TMR)。1999年1月投入试运行。采集了77个厂站、共500个计量点的1 694个电量数据,实现了省网关口计量点的电量考核。该系统由电能表、电表处理器、通讯设备、主站设备四大部分组成。关口电能量自动计量系统能实现分时段电量数据自动采集、远传和储存所有电厂上网电量计量点、高压厂变和地区间交换电能量关口点的电量数据,通过拨号通信网络连接到省调电能量自动计量主系统。系统投运后,使传统的人工抄表方式转变为计算机远程自动抄表、统计,在速度和准确性上是传统的人工抄表方式所不能替代的。
1999~2000年,黑龙江省电通网络信息有限公司和黑龙江省龙电电气有限公司柳升龙、王建国、陈慧民、王长勇、张 斌等联合研制DT2000电能量自动计量及负荷预测系统。该系统主要研究开发地区级各关口电力、电量的自动采集、远传、显示、运算、曲线及各种报表的生成,计划曲线和用电实时曲线的回传,各数据送入MIS网,实现并完善黑龙江省电力电能量二级市场。该系统采用browser/server开发模式,基于tcp/ip协议开发的网络应用系统,选用先进的UNIX软件操作系统,数据库采用ESYBASE,使用C、IJAVA、PERL、SPI、HTML语言编程,应用了Ethernet局域网标准(LAN),TCP/IP网络协议及WEB服务,客户端浏览器技术,使得本系统更开放,具有极高的稳定性、安全性和可移植性。该系统2001年获黑龙江省电力工业局科技进步奖一等奖。随着新调度大楼的投入使用,2004年10月投入运行黑龙江省电通公司开发的DT2000电能计量系统。
2.电力市场技术支持系统
建设电力市场技术支持系统是电力市场运营必不可少的技术手段,它是由电力调度交易中心计算机、电厂端计算机、EMS系统、电能量自动计量系统及通信网络等组成的一套支撑电力市场交易运营的系统,能满足市场成员的数据申报、购电计划的编制、电量采集、实时电力市场调度、电力市场运营管理、即时信息发布等技术需求。为了满足省网内部模拟电力市场对局、厂考核的要求,黑龙江电力调度中心于1998年7月开始开发数据申报和市场调度管理系统,1999年1月投入运行。同时又开发完善电力市场支持系统,包括电能计量、交易管理、能量管理、合同及结算管理、数据网络、发电报价、购电及售电管理共7个系统,统称为黑龙江省电力市场运营系统,使整个黑龙江省度调自动化系统更好地为电力市场运营服务。
六、变电自动化
1986年以后,随着黑龙江省电网调度数据采集与监控系统(SCADA)主站建设,分站逐步采用微机远动,早期主要是MWY-C01、DCF-5、NWYZ—01等,产品多以8085A为CPU,是单CPU8位计算机。从1989年开始采用微机型保护,到1991年黑龙江省电力调度所辖内220千伏变电所和电厂全部更换为微机远动,从此在厂站端布线逻辑式远动机全部被撤换下来。从1995年开始黑龙江省电力调度对新建电厂、变电站使用新型微机远动,所辖内220千伏重要变电所和电厂陆续更换为新型微机远动。
20世纪90年代初,黑龙江省无人值班变电所起步。1995年,哈尔滨电业局在市内新建的66千伏经纬变、军工变、北马变采用了南京自动化研究所的变电站综合自动化系统,建成了新型的无人值班变电站;佳木斯电业局对市内3座110千伏变电所(红旗变、东南变、化工变)按无人值班要求进行了改造,在原有RTU WDF-7和DCF-5增加了遥控功能,遥控对象变电所全部开关操作回路中加装了远方/就地转换开关,以实现就地操作和远方遥控,遥测、遥信按要求增加了新内容,以达到无人值班。鸡西局在林口、鸡东、鸡冠二次变升压改造时改建成无人值班变电所。1998年3月16日,黑龙江省内第一座220千伏无人值班变电所在大庆电业局春蕾变电所建成。该变电所全套引进瑞士ABB公司变电站综合自动化系统,220千伏大春甲、乙线进口保护装置为REL-561型微波分相电流差动保护4套,REL-521型高频闭锁距离保护4套,采用RET-316型主变保护,SCS-100 型微机监控系统。
在变电所实施无人值班管理模式,不仅能达到减人增效和节省占地面积的目的,更重要的是使调度或集控站与变电所建立起现代化的信息网络,能及时提供网络信息和科学决策,以实现电力生产的现代化、科学化和自动化管理。变电站综合自动化装置省去了变送器、遥信转接屏、遥控执行屏及其他表屏和二次电缆,节省了变电站的投资;变电站综合自动化装置在遥测、遥信的基础上利用自动化系统远程功能遥调变压器分接头位置、遥控投切电容器和拉合开关。到2005年,黑龙江省电力系统220千伏采用综合自动化的变电站12座,110千伏及以下采用变电站综合自动化设备的85座。实现无人值班的变电站59座。变电站自动化信息采集技术、遥控技术得到很大的发展,继电保护、远动、监控系统等利用计算机及网络技术进行了综合及优化。采用变电站自动化技术来实现变电站的无人值班,不仅提高了变电站自动化技术水平,又可简化变电站的二次系统,节约建设投资和运行费用。