電網(wǎng)運行“數(shù)字練兵場” 南網(wǎng)領(lǐng)先世界

2013-10-08 16:27:03 南方電網(wǎng)報記者：關(guān)飛　點擊量：評論 (0)

南網(wǎng)科研院研發(fā)交直流大電網(wǎng)全景實時仿真技術(shù)獲專家組鑒定

4月1日，由中國機電工程學(xué)會組織的9位國內(nèi)電力專家來到南網(wǎng)科研院，對該院“交直流大電網(wǎng)高擬真跨平臺全景實時仿真技術(shù)（以下簡稱電網(wǎng)實時仿真技術(shù)）”的集成研究與開發(fā)應(yīng)用進行科技成果鑒定。會上，鑒定專家委員會主任委員、中國科學(xué)院王錫凡院士對這套獨具南網(wǎng)特色的仿真系統(tǒng)大為贊嘆：“這種特色鮮明的平臺，自主創(chuàng)新性如此明顯，在世界上也屬鮮見。”

那么，王院士盛贊的“特色鮮明”究竟是怎樣的呢？

尋求南網(wǎng)特色的解決之法

記者在南網(wǎng)科研院的電網(wǎng)仿真實驗室看到，一排排的云廣/糯扎渡、STATCOM等工程項目的控制保護設(shè)備前，是正在顯示仿真運算結(jié)果的顯示屏，旁邊的RTDS（實時數(shù)字仿真儀）設(shè)備燈光頻閃，正在全速進行運算。

科研院仿真與控制技術(shù)研究所試驗平臺技術(shù)研究室主任張建設(shè)介紹說，隨著多年發(fā)展，南方電網(wǎng)“交直流、遠(yuǎn)距離、大容量”的特殊電網(wǎng)結(jié)構(gòu)決定了其運行的復(fù)雜性，加之近年來柔性直流輸電、STATCOM、儲能等技術(shù)紛紛加入電網(wǎng)，給電網(wǎng)運行又帶來了新的難度，也給運行部門增加了很大壓力，如何駕馭好世界上最復(fù)雜的大電網(wǎng)？“我們需要一個更好的仿真平臺。”

2004年，李立浧院士等專家組成員通過國內(nèi)外調(diào)研，建議研發(fā)仿真平臺，于是，公司投入巨資建立了電網(wǎng)仿真實驗室。但電網(wǎng)仿真技術(shù)有很多種，俄羅斯、韓國、加拿大等國電網(wǎng)均根據(jù)自身情況采取了不同方式，專家組經(jīng)過論證，認(rèn)為南網(wǎng)的仿真技術(shù)研發(fā)起步稍晚，在傳統(tǒng)的模擬仿真上可能不具有優(yōu)勢，建議研發(fā)數(shù)字仿真。這就是為什么在南網(wǎng)科研院的電網(wǎng)仿真實驗室里看不到任何網(wǎng)架或設(shè)備模型，只有運算設(shè)備和顯示屏，好像信息中心的原因。

不到10年的時間，南網(wǎng)科研院在電網(wǎng)實時仿真技術(shù)的研發(fā)上已經(jīng)取得了14項專利，并將其發(fā)展為國內(nèi)外規(guī)模最大、技術(shù)最先進的復(fù)雜電網(wǎng)仿真實驗平臺。國家能源局也于2009年將全國唯一一個“國家能源大電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)中心”落戶南網(wǎng)科研院，而在其5項目標(biāo)中，就包括仿真試驗技術(shù)研發(fā)。

鑒定專家組副主任委員、中國電科院印總?cè)A總工深有感觸地說：“南網(wǎng)仿真實驗平臺從2004年起步，到目前這么大的規(guī)模，我親歷了其發(fā)展歷程。該平臺已真正在交直流復(fù)雜大電網(wǎng)特性仿真分析及運行技術(shù)服務(wù)等發(fā)揮重要作用，實屬不易。”

仿真技術(shù)能解決什么？

那么，電網(wǎng)實時仿真技術(shù)能夠解決電網(wǎng)發(fā)展中的哪些問題呢？
科研院仿真與控制技術(shù)研究所所長韓偉強介紹說：“電網(wǎng)實時仿真技術(shù)，在高壓直流工程、交直流電網(wǎng)安穩(wěn)控制、新型電力電子技術(shù)應(yīng)用等方面發(fā)揮著重要作用。”
電網(wǎng)實時仿真技術(shù)，就是在實驗室中構(gòu)建出一個數(shù)字化的虛擬電網(wǎng)環(huán)境，然后在這個“看不見、摸不著、只存在于處理器和顯示屏中”的虛擬電網(wǎng)環(huán)境上，運行需要試驗的調(diào)度指令，或是接入需要檢測的相關(guān)設(shè)備，以試驗它們對電網(wǎng)運行所產(chǎn)生的影響，經(jīng)過這個數(shù)字模擬練兵場的檢驗過關(guān)之后再投入實際電網(wǎng)運行，可將安全風(fēng)險將至最低。
張建設(shè)說，交直流大電網(wǎng)運行中會存在各種各樣的問題：電壓穩(wěn)定、交直流相互影響、安全穩(wěn)定、電壓無功等問題，都可以在仿真技術(shù)平臺上得以檢驗。

但一切的前提是，仿真平臺必須做到對電網(wǎng)環(huán)境的精確復(fù)制，才能保證試驗的準(zhǔn)確性。所以，“仿真技術(shù)有六成左右的難度，都集中在模型的建立上，而且最具有我們南網(wǎng)的科技核心競爭力和作為我們無形資產(chǎn)的東西，也恰恰是我們構(gòu)建數(shù)字電網(wǎng)模型的分析方法，我們申請了專利。”

比如孤島運行試驗中，常規(guī)的手段都無法進行預(yù)演，只能通過仿真技術(shù)進行測試，在實驗室中虛擬地構(gòu)建了一個“孤島”的環(huán)境，而控制保護、勵磁調(diào)速等設(shè)備則是1:1的原物放在實驗室中，聯(lián)入虛擬電網(wǎng)，完成了最終的試驗。

仿真試驗已成必須的一環(huán)

目前按照南網(wǎng)在工程建設(shè)中的相關(guān)規(guī)定，像云廣/糯扎渡±800千伏直流輸電和STATCOM等大型工程中，在設(shè)計環(huán)節(jié)之后與施工環(huán)節(jié)之前，必須通過實時仿真技術(shù)平臺對控制保護等設(shè)備進行“數(shù)字化模擬練兵”，以觀察在電網(wǎng)運行的各種突發(fā)或復(fù)雜情況下，設(shè)備的反應(yīng)是否過硬、設(shè)計是否存在缺陷等，如發(fā)現(xiàn)問題則可以及時修改，既節(jié)省了工期，也節(jié)省了現(xiàn)場調(diào)試又要返工的高昂成本。

盡管相關(guān)的設(shè)備廠商、科研院校也有類似的仿真實驗室，但由于他們?nèi)狈?fù)雜大電網(wǎng)的了解和技術(shù)支撐，所以都無法完成聯(lián)網(wǎng)試驗，只能孤立地測試一個設(shè)備。”張建設(shè)介紹說。

工程之外，仿真平臺的作用還體現(xiàn)在調(diào)度中，比如去年八九月間，南方電網(wǎng)出現(xiàn)了多起多回直流同時換相失敗，仿真實驗室就根據(jù)獲得的運行方式數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到各直流的仿真平臺中，然后開始導(dǎo)入故障，比如8月11日出現(xiàn)雷擊導(dǎo)致C相故障，試驗人員也在仿真平臺中模擬C相故障，然后努力做到讓仿真平臺中的電網(wǎng)波形與實際故障發(fā)生時換流站和變電站錄下的電網(wǎng)波形基本一致，這時，調(diào)度部門就可以在這個“人造的故障平臺”上進行安穩(wěn)策略以及切機、切負(fù)荷等調(diào)度指令的預(yù)演，為以后處理相關(guān)情況提供重要的參考。

目前，南網(wǎng)科研院仿真實驗室平均每3天就要接待一次國內(nèi)外電力行業(yè)與企業(yè)的參觀者，已成為南網(wǎng)名副其實的“高科技展示窗口”。

責(zé)任編輯：和碩涵

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