基于EMS系统的功率不平衡量的实时监测与诊断设计研究

1  引言

益阳电网部分变电站投运时间较长，站端自动化设备运行不稳定，测控装置死机、通信中断等造成的数据不刷新时有发生，而益阳地调 EMS 系统没有有效监测的方法，这直接影响基础数据的准确性和功率不平衡量的电能指标。

目前，益阳地调 EMS 系统是以计算公式的形式监测变压器/母线的功率不平衡情况，该方案需要增加大量计算点，后期维护复杂，且无法实现统计功能。而且，益阳地调 EMS 系统不能有效判断变电站间隔数据不刷新的情况，对正常的监控运行造成一定影响。再加上现场工作，特别是县公司维护的间隔进行 TA 变比调整时，没有及时通知主站同步修改，影响自动化数据的准确性。因此，EMS 系统需要有相应的功能模块来实现对功率平衡量和问题数据的实时监测和诊断[1]。

2  系统设计

对功率不平衡量进行动态实时监测和诊断必须具备两个基本条件：一是厂站端遥测数据采集完整；二是 EMS 系统具备平衡测点功能和数据图形化处理功能。益阳电网除个别 35 kV 变电站外，大多数变电站变压器、母线各侧遥测基础数据采集完整，厂站端条件基本满足；EMS 提供良好的人机图形界面和强大的计算编辑功能，能实现以图形和表格方式动态展示功率平衡情况，迅速判断不平衡故障点；EMS 中自带的平衡测点功能可由网络拓扑实现对母线、变压器进/出端结构变化的自动同步调整，即对某一母线设定了平衡测点后，如该母线发生相关间隔变动，只要在 EMS 制图时同步一次，该平衡监测点会根据拓扑关系自动调整计算构成单元，即能实现平衡计算免维护。

在 EMS 系统中添加的监测模块主要包括五个功能：数据采集和计算、功率平衡实时监测、数据统计和分析、图形和表格输出、历史查询。

实时监测处理过程是通过前置机采集到遥测、遥信等基础数据后上传至 SCADA 实时库进行数据处理，再交由编写的监测平衡计算程序进行提取、分析、判断、计算、存储，最后输出展示平衡量曲线、数据表格以及如果功率平衡量越限发出的不平衡报警提示等内容，流程图如图 1 所示。

理想状态下，流进该母线/变压器的功率代数和为零，但实际情况必须考虑到数据采集的同时性和误差，其代数和控制在规定的范围内即可。目前，根据湖南省电科院的评价考核标准，报警提示的设置阈值是：220 kV 有功 6.1 MW，无功 9.15 MVar；110 kV 有功 2.28 MW，无功 3.42 MVar。如果越限，该母线/变压器视为功率不平衡，相关人员得知报警提示后，立即报警通知相关专业人员检查其不平衡原因，以便尽早排除相应故障。

3  应用实例分析

通过实例分析来验证模块的实际应用效果。

实例一：110 kV 清水塘变 #1 母线无功功率异常情况分析。9 月 1 日，模块监测到 110 kV 清水塘变 110 kV #1 母线的无功功率平衡量在 11:00 曲线异常，遥测数据飙升至 140 MVar，相应厂站也报出了“不平衡”警告，如图 2 所示。经自动化主站检查后，发现迎请线 502 间隔无功数据突变至 142 MVar，严重偏离实际水平。汇报监控人员后，由监控立即通知检修人员现场检查，发现迎清线 502 测控装置主板故障，造成 502 间隔无功及 B 相电压数据采集异常。本次实例，有效验证了该模块能提高 EMS 系统对现场测控装置故障的监控水平。

实例二：220 kV 明山变蔡明线 604 间隔测控装置故障情况分析。4 月 27 日，自动化值班员发现 220 kV 明山变 220 kV #1 母有功平衡量“不平衡”告警。从 17:50 至 23:50，平衡量从正常值 -2.3 MW 开始不断跳变，最大到达 24.24 MW。如图 3 所示。

经自动化主站初步检查，发现蔡明线 604 间隔有功、无功、电流已不刷新，而其他间隔正常，所以判断为蔡明线间隔测控装置异常，立即通知检修公司到现场处理，同时向省调汇报故障情况。

现场检查后发现，该间隔测控装置因设备老化，电源板件已烧毁，整个装置已无法工作，省、地调对该间隔的“三遥”功能失效。经检修人员紧急处理后，测控装置恢复正常，避免了同业对标被考核。

从以上实例可以看出，新功能对变电站母线/变压器有功、无功功率不平衡量的实时监测和诊断分析做到了及时、可靠、直观。

4  结语

本文通过益阳电网实际情况，介绍了在现有 EMS 系统上一体化设计实时检测和诊断分析模块。从实际运行的情况来看，该模块的应用既加强了调度部门对站端自动化设备的运行监测，又提高了变电站故障设备处理的效率，具有较强的指导意义。