电力系统安全稳定控制装置及应用,概述 一、RCS-992区域稳定控制装置 二、电力系统失步解列装置 三、电力系统频率电压紧急控制装置 南京南瑞继保电气有限公司,概述：RCS系列安全稳定控制装置,区域稳定控制装置 RCS-992主机 RCS-990从机 MUX-22等复接设备：光纤复接、光电转换 RCS-991A、B 稳定控制装置 RCS-993A、B失步解列装置 RCS-993C低频振荡检测装置 RCS-994A、B频率电压紧急控制装置 RCS-993D、E失步解列与频率电压紧急控制装置 TSC稳定控制在线预决策系统,采用主从机结构，实现分散式布置； 高速的数字通信接口，易于扩展，能满足大型稳控系统的要求。,配置简单、操作方便，主要用于单厂站稳定控制措施的实现或作为稳控子站/执行站。,当电力系统失步时，做出相应的处理：解列、切机、切负荷或启动其它使系统再同期的控制措施。,作为电力系统发生低频功率振荡(同步振荡)时的检测或控制装置。,RCS-994A主要用于低频低压减载或低频低压解列、低频自启动水轮发电机组。 RCS-994B除了具有低频、低压控制功能以外，还具有过频切机，过频或过压解列。,将失步解列功能与频率电压紧急控制功能集中在同一装置中实现。,立足于现在最新的技术和现有的实际基础，以实用为主； TSC系统目前已通过项目鉴定，成为国内第一套投跳闸运行的省级在线稳定控制系统。目前南方电网在线安全稳定控制系统已通过验收。,RCS992分布式区域稳定控制系统（装置）主要用于区域电网及大区互联电网的安全稳定控制，尤其适合区域的多个厂站的稳定控制系统，也可用于单个厂站的安全稳定控制。该装置包含有2项国家技术发明专利。 荣获2005年度“中国电力科学技术奖”二等奖。,一、RCS992区域稳定控制系统,本装置总结继承了国内外先进的稳定控制技术，结合中国电网的特点和习惯，在本公司高压微机保护成熟的硬件平台基础上，整合当今世界上最新的嵌入式计算机系统技术和通信技术，针对西电东送、南北互供、大区联网稳定控制的需要，研究开发了一系列新的产品，能够更好地满足大型电力系统不断发展的需要。,关键技术特点与优势,一、严格的质量保证 二、可靠的软硬件平台 三、成熟的判据和先进的原理 四、便捷的调试手段和完善的系统验证 五、系统分析与计算,一、严格的质量保证,我们认为，原理再先进、设计再可靠的装置，没有一个严格质量保证的生产过程是万万不行的，尤其对于稳定控制装置这种对可靠性和安全性要求极高的设备来说，严格的质量保证可以说和先进的原理，可靠的设计同等重要。,一、严格质量保证,我们公司对任何产品的生产流程都是： 元器件筛选 单板测试 整机测试 整屏测试 静态模拟试验：包括数字仿真试验 动态模拟试验：针对稳控装置和高压保护 系统联合调试：针对稳控系统,一、严格质量保证,以上所有流程全部在公司本部生产部门完成并且可控，而且所有流程都是按照现代高科技企业的管理模式进行管理，由多个部门（研发、工程调试、质量管理）先后负责质量把关。,二、可靠的软硬件平台与完善的系统功能,2.1 硬件平台 2.2 软件平台 2.3 通信 2.4 系统功能,2.1 硬件平台,一台主机提供8个光纤通信接口，其中最多4个用于与从机的连接。剩余4个接口用于站间通信。,提供13个弱电开入。除了常用的“通道投入”、“复归”等开入，剩下基本用于运行方式的开入。主机不提供出口接点。,每台从机能采集6个单元的三相电流和三相电压，共36路模拟量。提供25个弱电开入或20个强电开入。,每台从机能提供13组独立出口，每组2副接点。在某些功能中可通过组态整定控制接点的输出。,一台主机最多配置四台从机，每台从机通过逻辑CPU上的多模光纤口与主机通信。,屏内2M光纤,屏内2M光纤,稳控站装置配置图,RCS-992主机主要功能,与从机通信，获取本站状态量和故障判别结果； 控制策略表处理； 命令输出至从机跳闸； 站间通信，获取系统状态量和运行方式，命令输出至子站跳闸； 事件记录与故障录波； 后台、远方通信，可在线刷新策略表；,模拟量（36个）、开入量采样（25个）； 检测接入装置的线路、主变、发电机、母线的运行状态，判别故障类型； 与主机通信，上送本站状态量； 本地功能（频率电压紧急控制等）； 接收主机命令输出跳闸；,RCS-990从机主要功能,区域稳定控制系统的结构,主从式单层结构 复合式多层结构,区域稳控系统结构图,主从式单层结构配置图,区域稳控系统结构图,复合式多层结构配置图,先进的硬件核心,高速数字信号处理器DSP 主机采用双DSP结构：DSP1负责控制策略的处理，DSP2负责站内和站间的通信，通过双口RAM交换数据 从机采用双CPU系统：1、从低通滤波回路AD采样回路采样与逻辑计算CPU全部双重化；2、起动CPU作用于起动继电器，逻辑CPU负责故障判别并作用于跳闸矩阵；3、启动一致性，CPU1和CPU2的启动元件相同，保护才出口4、任一CPU板故障，闭锁装置并发报警信号 MUX-22采用DSP高速信号处理器，保证了全系统间快速而可靠的通信,RCS-990从机硬件配置示意图,RCS-992主机硬件配置示意图,2.2 软件平台,通用的、标准化的软件模块，最大限度减少工程软件的开发量，大大降低二次开发出错的概率。 并行实时计算故障全过程对所有策略进行实时计算。即在每一个采样间隔内（0.833ms）对所有策略完成计算，并留有裕度。因此，装置中各策略功能的计算互不影响，均能正确反应。 多种启动元件不同的功能均有对应的启动元件，所有故障元件都必须在相应启动元件动作后开始逻辑判断和出口。,2.3 通信,区域稳定控制系统中通信的重要性越来越突出，因此，站间通信的可靠性十分重要。 保证在工频的30度（1.667ms）内全网交换一次数据与命令，对通道数据与命令有严格的校验，包括多帧数据确认、CRC校验、地址校验、特征码校验、反码校验以及和校验等，保证了通道信息的正确性，经过上述校验，理论上通信误码的概率是1050 。,同步通信帧格式,2.3 通信,RCS-992稳控装置具有配置灵活、功能强大的通信功能支持多种介质、多种协议的通信方式复用光纤（ 2Mbps 、64kbps）专用光纤（ 2Mbps 、64kbps ）载波音频MODEM方式异步串口强大的可扩充能力：通信扩展装置MUX-22主机可以配套通信扩展装置MUX-22，该装置通过2M光纤与主机通信，可将主机内1路通信通道内2Mbps的数据流扩展为22路各种不同通信协议和介质的数据通道。扩展后1台主机可最多同时与29个站点进行数据交换。 所有通信装置和通信插件全部自主研发，大大保证的设备的可靠性。,2.3 通信,我们还研发了专用的通道录波装置，实时记录通道上出现的任何异常数据报文和事故后的正常命令报文，在系统正常运行时及时提醒运行人员，在事故发生后帮助技术人员分析事故。通过便利的分析软件，使原本不可视的通道信息变得易于掌控。,2.4 系统功能,下面结合几个具体工程实例说明稳控系统在系统功能实现时的“防误”、“防拒”措施。,福建电网500kV结构简图,最近一次福建安稳系统动作情况分析2006年8月11日13点31分01秒，福建外送断面断开，宁双、德龙双回线外送功率1059MW，宁德变安稳装置正确动作，发出759MW切机量；故障后，26ms后石电厂安稳装置接收到宁德变切机命令，经就地高周辅助判据判别后，581ms后石电厂安稳装置发出切2、3机命令。,南方电网结构简图,南方电网交直流稳控系统站间联系图,三、成熟的判据和先进的原理,n 突变量启动n P-0.2S PS1（事故前有功功率应大于定值PS1）n Pt PS2 （事故时有功功率应小于定值PS2）n 有两相电流 I IS1（电流应小于投运电流）n 电流变化量满足n ttS1(确认满足上述判据的延时) 浮动门槛原理可靠地躲开系统振荡（国家发明专利）,利用电气量的跳闸判据,成熟的判据和先进的原理,故障跳闸判据,使用LFP-900 、RCS-900系列高压线路保护的原理中成熟可靠的距离继电器元件进行故障范围的确定，同时利用线路保护中成熟的I0与I2A比相选相元件进行故障选相，再辅助以相应的保护装置的跳闸节点进行故障的确认。装置判别使用二段式相间距离继电器和接地距离继电器，继电器由正序电压极化，因而有较大的测量故障过渡电阻的能力；接地距离继电器设有零序电抗特性，可防止接地故障时继电器超越。 正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；当正序电压下降至15%Un以下时，进入三相低压程序，由正序电压记忆量极化，、段距离继电器在动作前设置正的门坎，保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性；继电器动作后则改为反门坎，保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。,成熟的判据和先进的原理,故障跳闸判据,故障跳闸判据经过LFP系列、RCS系列高压线路保护十多年的可靠运行所检验，原理正确可靠。应用到稳控系统后，运行也十分可靠。,四、便捷的调试手段和完善的系统验证,便捷、可靠的调试手段：1）与装置配套提供调试软件，使调试、整定和运行维护更加方便快捷。如图2）使用便携式调试仪HELP90B模拟跳闸、短路故障、过载、系统振荡、低频、低压、过频等。 3）根据实际工程需要，设计一套完整的试验定值，以通过数字模拟的方式给稳控装置输入各种模拟量、状态量、以及跳闸、故障等扰动信息。,完善的系统验证1）有关安全稳定控制的一系列产品已形成较大的规模，我们的工程调试部门预备了百余套稳控装置，可以根据用户实际需求配置大规模区域稳控系统，在实验室中模拟整个稳控系统。设备出产后，由于策略表的修改而需要对稳控系统的软件进行修改，在现场一般不具备完善的调试条件。2）利用现场数据回放技术，基于现场录波数据或BPA/PSASP电力系统分析程序的仿真结果，真实地再现系统事故的发生过程，进一步验证稳控系统的动作行为。3）研制了基于GPS同步对时的试验仪，为系统联调，整组测试创造了很好的条件。,完善的系统验证4）形成了一整套稳控系统调试大纲（包括出厂调试大纲、现场调试大纲、稳控系统现场调试人员手册）。这大大降低了由于调试人员的人为疏忽造成事故的概率。这一整套稳控系统调试大纲已经在即将出台的国家标准安全自动装置技术条件、安全自动装置检验规范中得到了大量的引用。,五、系统分析与计算,可以协助用户进行稳定分析、策略计算。（1）西北电网750kV输变电工程安全稳定控制系统的研究 （2）南方电网稳定控制策略研究、定值制定工作、失步解列配合研究 （3）云南电网06年安稳策略校验，贵州电网06年度安全稳定与控制策略研究 （4）海南电网安全稳定分析及措施研究、高周切机方案研究、电网防台方案研究 （5）湖北电网在线稳定分析及控制决策系统可行性研究 （6）西藏藏中电网稳定分析和策略制定工作 （7）大连石化暂态安全稳定控制装置配置方案的研究 （8）参与多次电网事故的分析工作：先后协助分析南方电网功率振荡事件、华北电网稳控装置动作、西藏电网频率不稳事故、等等。,调试分析软件,调试分析软件,稳控装置管理系统配置图,100 Mb/s Ethernet,GPS,规约转换和接口设备AD-10F,100 Mb/s 光纤以太网,2M/S SDH网,100 Mb/s Ethernet,交换机 RCS-9882,100 Mb/s 光纤以太网,规约转换和接口设备AD-10H,100 Mb/s 光纤以太网,主控室,站端 通信机房,调度端 通信机房,管理中心,稳控系统管理主机 工程师站 操作员站,RCS-992于2003年11月通过鉴定，鉴定结论为国际先进。鉴定委员会一致认为，RCS-992型分布式电力系统安全稳定控制装置设计合理，原理先进，性能优越，调试维护方便，可适用电力系统的安全稳定控制。装置在通信体系、无故障跳闸判别方面有创新。装置的主要技术性能指标处于国际同类装置的先进水平，装置的硬件平台处于国际同类装置的领先水平。,